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Die 10 besten wissenschaftlichen Bilder, Videos und Visualisierungen des Jahres

2022

Hinweis: Die National Science Foundation akzeptiert jetzt Einträge für die 2018 Vizzies. Haben Sie eine unglaubliche Visualisierung eines wissenschaftlichen Konzepts? Reichen Sie Ihr Projekt ein!

Wir sind uns alle bewusst, wie schwierig es sein kann, die Wissenschaft zu erklären. Das Beschreiben von Konzepten, Theorien, Prozessen und Phänomenen verbraucht viele Wörter - und selbst nach sorgfältiger Überlegung können diese Wörter zu kurz kommen. Aus diesem Grund hat sich Popular Science in den letzten drei Jahren mit der National Science Foundation zusammengeschlossen, um die besten wissenschaftlichen Visualisierungen zu ehren.

Im Rahmen der diesjährigen Vizzies stellen wir eine komplexe Darstellung von Gehirnneuronen und eine visuelle Erklärung von Summenvogelzungen vor. Wir feiern ein Lexikon der amerikanischen Gebärdensprache und ein Foto, wie hungrige Seesternlarven das Wasser um sie herum bewegen.

Wie haben wir die Besten der Besten ausgewählt? Von der National Science Foundation ausgewählte Experten beurteilten Hunderte von Beiträgen nach ihrer Auswirkung, ihrer Fähigkeit, ein komplexes Thema verständlicher zu machen, und ihrer Originalität. Diese Expertengruppe reduzierte die Liste auf 50 Finalisten - 10 Illustrationen, 10 interaktive Designs, 10 Fotografien, 10 Poster und Grafiken sowie 10 Videos. Diese 50 Visualisierungen wurden zur öffentlichen Überprüfung bereitgestellt. Das Endergebnis: Ein Gewinner der Expertenauswahl und ein Gewinner der Personenauswahl pro Kategorie.

Das sind unsere Gewinner:

Der "Hungry Starfish" ist ein im Grunde kalifornisches Produkt. William Gilpin, Doktorand in Physik an der Stanford University, fand heraus, dass die Schule Kurse in ihrem Marinedorf am Pazifischen Ozean anbietet. Also machten er und seine Kollegen sich auf den Weg, bereit für eine Pause vom Labor. Was sie fanden, überraschte sie: Seesterne bewegen sich mit Hunderten von röhrenförmigen Füßen und scheinen auch das Wasser um sie herum zu kontrollieren.

Als sie ins Labor zurückkehrten, stellten sie fest, dass kaum Nachforschungen angestellt wurden, wie Seesterne das Wasser um sie herum bewegen, und machten sich daran, die Antwort selbst zu finden - und zu veranschaulichen. "Hungry Starfish" ist im Wesentlichen ein aufwändiges Zeitrafferfoto, das erstellt wurde, als alle Wirbel, die der Seestern erzeugt, abgebildet und zu einem überraschend empfindlichen Bild der Supermacht des Seesterns kombiniert wurden. Diese Strudel dienen nicht nur zum Spaß: Sie ziehen Algen sanft in das winzige Maul einer Seesternlarve.

Weiche Roboter - vollständig aus matschigen Materialien gefertigte - stehen kurz vor der Machtübernahme. Sie sind theoretisch sicherer und widerstandsfähiger als metallische Mechanoide, aber die Wissenschaftler haben noch keine praktischen Möglichkeiten gefunden, um jeden Teil eines Roboters matschig zu machen. Octobot ist ein Schritt (oder acht) in die richtige Richtung: Es ist völlig weich, angetrieben von chemischen Reaktionen, die Flüssigkeit und Gas in seine Glieder drücken.

Während Harvard-Forscher an der Entwicklung des Bots arbeiteten, verwendeten sie häufig fluoreszierende Farbstoffe, um das komplexe Innenleben des Bots besser sichtbar zu machen. "Für uns haben diese Farbstoffe die 3D-gedruckten Octobots immer so schön gemacht, und wir dachten, dass sie ein großartiges Foto ergeben würden, sagt Studienleiter Ryan Truby, ein Doktorand in angewandter Physik." Wir hoffen, dass unser Foto dem gefallen wird Vorstellungen von akademischen und breiteren Publikum, die an Robotern interessiert sind und eine Vision von zukünftigen, völlig weichen Robotern wie dem Octobot inspirieren. "

Laut Teamleiter Greg Dunn, Neurowissenschaftler an der University of Pennsylvania, wurden Daten aus "im Wesentlichen Dutzenden, wenn nicht Hunderten" wissenschaftlicher Quellen herangezogen, um dieses komplexe Bild des Gehirns zu erstellen.

Durch die Kombination von Handzeichnungen, optischer Technik, Vergoldung (dem Prozess des Ätzens in Gold) und anderen künstlerischen und technischen Prozessen entstand diese Darstellung von ungefähr 500.000 Neuronen, die hart an der Arbeit waren. Es ist "eine Erinnerung daran, dass die unglaublichste Maschine im Universum" in jedem von uns steckt, schrieb das Team.

Self Reflected wurde am Franklin Institute in Philadelphia gezeigt, mit dem Ziel, den Betrachter zu überlegen, wie das Betrachten einer detaillierten Darstellung des Gehirns im Gehirn aussieht . Zusätzlich zu diesem Bild des gesamten Gehirns, das von der Seite betrachtet wurde, erstellte Dunns Team eine Reihe weiterer Arbeiten mit unterschiedlichen Schwerpunkten und Auflösungen.

Jeden Monat gibt es in der RCSB-Proteindatenbank ein "Molekül des Monats". Dieses Zika-Virus hatte die Ehre, das vorgestellte Bild für Mai 2016 zu sein.

Die vergrößerte Darstellung zeigt eine topografische Karte des Erregers. Es zeigt nicht nur die Hülle, die das Virus umgibt, sondern auch die darin lebende RNA (in Gelb), die es ermöglicht, sich zu replizieren. Als das Bild zum ersten Mal veröffentlicht wurde, war den Wissenschaftlern das Virus seit fast 70 Jahren bekannt, aber das Verständnis der Krankheit war begrenzt. "Die Erforschung des Zika-Virus hat aufgrund der jüngsten Verbreitung des Virus in vielen Ländern der Erde und seiner Verbindung zu Geburtsfehlern und einer seltenen neurologischen Erkrankung an Bedeutung gewonnen", schrieb der Illustrator zu dieser Zeit.

Shane Loeffler fing an, an seiner App Flyover Country zu arbeiten, als er feststellte, dass sein Studium der Geowissenschaften an der Universität von Minnesota ihm eine einzigartige und unterhaltsame Sicht auf das Fliegen verschaffte.

"Ich bin über den San Rafael Swell geflogen, sagte er, und ich konnte nach unten schauen, und ich war dort unten und habe mit Hämmern auf diese Felsen geschlagen, und jetzt bin ich oben und lese einen Wikipedia-Artikel [über die Merkmale unten]." Die App zeigt den Menschen mithilfe von GPS-Signalen die Topografie des unter ihnen liegenden Landes sowie Besonderheiten an, z. B. Orte, an denen Dinosaurierfossilien im Boden eingebettet sind. Laut Loeffler, der mit einem kleinen Team an der Weiterentwicklung der App arbeitet, kann sie auch zum Wandern und Campen, für Roadtrips und andere erdgebundene Aktivitäten eingesetzt werden.

Amerikanische Gebärdensprache ist eine Sprache wie jede andere - sie kann jedoch nicht einfach wie ein traditionelles englisches Wörterbuch organisiert werden. Diese und andere Hindernisse erschweren Eltern gehörloser Kinder den Spracherwerb, sagt Naomi Caselli, Dozentin für gehörlose Studien an der School of Education der Boston University.

Caselli und ihr Team beschlossen, alle verfügbaren ASL-Daten zu übernehmen und neu zu organisieren. ASL-LEX organisiert 1.000 Zeichen in Gruppen, basierend auf ähnlichen Handformen oder Bewegungen. Darüber hinaus sind diese kleinen Knoten entsprechend ihrer üblichen Verwendung bemessen, sodass Wörter wie "Buch" ein wenig leichter zu finden sind als ein Wort wie "Schloss". Es hilft bereits dabei, Lehrer und Eltern mit gehörlosen Kindern zu kommunizieren, und Caselli sagt, die Forscher arbeiten hart daran, dass sich dieser Trend fortsetzt.

Eleanor Lutz ist keine Astronomin - sie promoviert in Biologie an der University of Washington - aber sie liebt es, die Daten zu sichten, die die NASA veröffentlicht. So kam sie auf die Idee, den Mars mit einer viktorianischen Wendung abzubilden. "Im Gegensatz zu anderen Planetenkarten verwendet diese Karte einen viktorianischen Stil, der von den mittelalterlichen Kartographen inspiriert wurde, wie Lutz sagt." Karten im viktorianischen Stil stammen aus einer Zeit, in der der größte Teil der Welt ein Rätsel blieb und Reisende nur über nahe gelegene Länder Bescheid wussten. Nachdem die Menschen den gesamten Globus kartografiert haben, hat der Mars meiner Meinung nach unsere kollektive Vorstellungskraft als nächstes Rätsel übernommen, das es zu erforschen gilt. Ich wollte die Geographie des Mars für die breite Öffentlichkeit erlebbarer machen. "

Der schwierigste Teil? Faktenüberprüfung des Namens jeder Funktion. "Da alles auf der Karte ein Eigenname ist, musste ich manuell überprüfen, ob jeder einzelne Markenname und der Namensursprung richtig geschrieben waren."

Als Esther Ng sich daran machte, die Zunge eines Kolibris zu visualisieren, hatte sie keine Ahnung, wohin ihre Arbeit sie führen würde. Zu der Zeit war sich niemand wirklich sicher, wie eine Kolibri-Zunge aussah, obwohl neue Entdeckungen über die Mikro-Pump-Fähigkeiten des kleinen Vogels der letzte Schrei waren.

"Es ist so winzig", sagt Esther, eine Studentin an der Universität von Illinois, die sich auf wissenschaftliche und medizinische Illustrationen konzentriert. "Auch mit einem Video ist es sehr schwer zu fangen." Um dies zu beheben, ging sie zum Field Museum in Chicago. "Sie liehen mich [den Vogel] ausleihen, um unter ein Mikroskop zu schauen, die Zunge herauszuziehen und zu zeichnen, wie es ist", sagt sie. Es war nicht so, wie sie es sich vorgestellt hatte, aber diese Überraschungen machen ihre Arbeit so angenehm.

"promo_image": {// s1.dmcdn.net/iCqeK/x240-Wsg.jpg headlines ": {Earth description": {wird durch komplexe Wechselwirkungen zwischen seinen Lebensformen, Gesteinen, Atmosphäre und Wasser animiert. Alle Lebewesen - Tiere und Pflanzen, Bakterien, Pilze und andere - sind in ein weltweites, vielschichtiges Netzwerk der Zusammenarbeit eingebunden. In diesem Video untersuchen wir als Beispiel die Verbindungen, die zwischen Ameisen und Pflanzen bestehen, und entdecken die Widerstandsfähigkeit und Zerbrechlichkeit dieses Netzwerks. Unser Leben hängt vom Gesundheitszustand dieser und vieler anderer Zusammenhänge zwischen allen Lebensformen ab, und der Film zeigt, wie es jetzt möglich ist, diese Zusammenhänge zu überwachen und festzustellen, ob ökologische Systeme vom Versagen bedroht sind. Verteiler":

"Die Situation ist sehr tragisch, sagt der Datenvisualisierer Mauro Martino über den Klimawandel. Es ist in der Tat so traurig, dass bei vielen Forschern" man die Traurigkeit riechen kann, die Martino hinzufügt. Es macht Sinn: Sie haben Jahrzehnte ihres Lebens und ihrer Karriere der Erforschung von Katastrophen und dem bevorstehenden Untergang gewidmet. Martino, der Schöpfer und Direktor des IBM Cognitive Visualization Lab, ist jedoch bestrebt, seine Daten in optimistischere, visuelle Geschichten umzuwandeln, die die Leute sehen und mit ihren Freunden teilen möchten.

In "Network Earth" schufen Martino und sein Team einen Film, der die Zusammenhänge zwischen allem Leben auf der Erde zeigt. Er wurde als Begleitdokument zu einem in Nature veröffentlichten Forschungsbericht über die Widerstandsfähigkeit der Erde erstellt. Während der Artikel theoretisch war, zielt das Video darauf ab, dies zu zeigen "Mathe kann visuell poetisch ausgedrückt werden" und den Zuschauern auf der ganzen Welt als real und greifbar erscheinen.

"promo_image": {// s2.dmcdn.net/iCqFv/x240-ehB.jpg headlines ": {jage nach Planet Nine description": {"basic": "lanPlanet Nine präsentiert das Argument für a neuer entfernter neunter Planet in unserem Sonnensystem: Visualisierungen veranschaulichen die Entdeckungen im entfernten Kuipergürtel, Computersimulationen der Geschichte des entfernten Sonnensystems und Unsicherheiten in Bezug auf den Standort dieses hypothetischen Planeten entfernte Objekte veranlassten Michael Brown und Konstantin Batygin, vorzuschlagen, dass Planet Nine existieren sollte.

Als die Astronomen Michael Brown und Konstantin Batygin die bisher besten Beweise für die Existenz eines neunten Planeten veröffentlichten - eine riesige Welt, die in den entferntesten Bereichen unseres Sonnensystems umkreist - erregte die Jagd nach dem mysteriösen Himmelskörper die Vorstellungskraft der Öffentlichkeit. Dieses Video für das Adler Planetarium in Chicago nutzt diese faszinierende Forschung, um den Besuchern zu zeigen, wie sich solche wissenschaftlichen Erkundungen entwickeln.

"Unser Ziel bei dieser Show war es nicht, die Leute über Planet Nine zu unterrichten, und es war sicher nicht, sie davon zu überzeugen, dass Planet Nine existiert, sagt Patrick McPike, ein visueller Ingenieur im Planetarium." Prozess der wissenschaftlichen Entdeckung. Wir hoffen, dass die Show die Menschen stärker in die Wissenschaft einbezieht, sei es, indem sie die Wissenschaftsnachrichten genauer verfolgen oder sie selbst studieren. "

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