Красивые фотографии микромира и снимки космоса часто встречаются в научно-популярных изданиях. Они действительно завораживают и впечатляют качеством изображения. По сравнению с ними большинство иллюстраций в рецензируемых научных журналах выглядит блёкло и представляет интерес разве что для узкого круга специалистов. Однако благодаря современным технологиями визуализации “больших данных” инфографика может передавать сложные выводы с доступной простотой и подлинным изяществом. Ниже приводится подборка таких удивительных работ по материалам исследований уходящего года.

“Компьютерра” уже писала о визуализации социальных связей на основе почты Gmail при помощи веб-приложения Immersion. Кроме того, затрагивалась тема наглядной демонстрации взаимосвязей людей через социальные сети для проведения полицейских расследований. Есть в современном обществе и ещё один социальный феномен, визуализировать который сложнее, – “знакомые незнакомцы”.

Жизнь в современном мегаполисе выглядит хаотичной и преисполненной случайностей только на первый взгляд. Ниже на примере исследований шаблонов поведения 234 пассажиров в Сингапуре показаны их ежедневные встречи с другими (псевдо)случайными людьми в автобусе. Диаграмма отображает типичный круг “знакомых незнакомцев” всех участников исследования. Каждый день вокруг каждого из них находится своя довольно стабильная группа попутчиков, которая частично пересекается с другими.

Визуализация данных о характере распределения групп попутчиков (фото: Lijun Sun et al. / PNAS)
Визуализация данных о характере распределения групп попутчиков (фото: Lijun Sun et al. / PNAS).

Компьютерное моделирование широко используется при анализе археологических находок. Оно снижает риск повреждения хрупкого материала, позволяет математически воссоздать утраченные фрагменты и выявить неочевидные поначалу детали. Такова и “лесная история окаменелости”.

Это изображение воссозданной по анализу компьютерной модели личинки златоглазки, жившей 110 млн лет назад. Оно не только проливает свет на анатомию самого насекомого и эволюционную историю его вида, но и позволяет судить о лесах раннего мелового периода, в которых обитал один из этих представителей сетчатокрылых насекомых. Взгляните на выросты. У современных златоглазок есть подобные структуры, захватывающие мельчайшие волоски с поверхности папоротников и создающие из них камуфляжный слой.

Компьютерная модель окаменелости личинки златоглазки (фото: Ricardo Pérez-de la Fuente et al. / PNAS)
Компьютерная модель окаменелости личинки златоглазки (фото: Ricardo Pérez-de la Fuente et al. / PNAS).

Сегодня узкие специалисты востребованы больше учёных, чей исследовательский дух отказывается замыкаться в рамках одной научной дисциплины, но так было не всегда. Английский математик и криптограф Алан Тьюринг известен не только как создатель модели абстрактной вычислительной машины, автор теста для оценки искусственного интеллекта и разработчик методов взлома многих систем шифрования, использовавшихся нацистами.

Он также внес важный вклад в математическую биологию, развив теорию морфогенеза. Тьюринг предположил, что многие упорядоченные процессы и структуры (такие как развитие органов и узоры на шкурах животных) образуются по одинаковому механизму за счёт взаимодействия двух регуляторных веществ. Одно из них (активатор) обеспечивает положительную обратную связь, а другое (супрессор) – отрицательную. Именно периодические изменения в соотношении влияния двух этих морфогенов и создают различные биологические паттерны. На изображении ниже показано, как по механизму Тьюринга под влиянием двух регуляторных генов формируется разное количество пальцев у мышей.

У мышей развивается разное количество пальцев под воздействием двух регуляторных генов. (изображение: Rushikesh Sheth et al. / Science)
У мышей развивается разное количество пальцев под воздействием двух регуляторных генов. (изображение: Rushikesh Sheth et al. / Science).

Сам геном до недавнего времени рассматривали как линейную последовательность записей наследственной информации. Строки генетического кода пытались читать подряд, как книгу. Однако реальная взаимосвязь между его отдельными фрагментам гораздо сложнее, их характер также влияет на синтез белка.

Когерентность микронного масштаба в хроматине интерфазных ядер (изображение: Alexandra Zidovska et al. / PNAS).
Когерентность микронного масштаба в хроматине интерфазных ядер (изображение: Alexandra Zidovska et al. / PNAS).

В настоящее время разработаны новые методы для изучения генов в режиме реального времени. На следующей серии снимков представлена активность определённых генов во времени и изменения их пространственной структуры. Последняя – сама по себе одна из форм информации.