Журнал Science и Национальный фонд науки США подвели итоги Пятого ежегодного конкурса на лучшее визуальное отображение научных достижений и открытий. Конкурс призван популяризовать науку в обществе: организаторы уверены, что фотографии, иллюстрации, компьютерная графика и анимация помогут широкой публике оценить достижения, которые без подобной визуализации остаются сухим набором слов и цифр, понятным только посвященным. Другое значение этого конкурса - наладить коммуникации между учеными разных специальностей и вызвать интерес к исследованиям коллег из других научных областей.

Главный приз разделили две очень разные работы: трехмерная компьютерная томография носа 33-летней китаянки и снятая на обычную 7-мегапиксельную любительскую камеру при естественном освещении водоросль Ирландский мох, широко распространенная на атлантическом побережье.

Эту работу прислали из Гонконга: радиолог Кай-Хун Фунг совместил на компьютере 182 «тонких» скана, полученных томографом, и создал трехмерное изображение человеческого носа. «У женщины сильная носовая перегородка и волнообразные гайморовы пазухи, так что анатомия была просто прекрасна», поэтому врач и выбрал именно эти снимки для создания 3D. При работе он «удалил» кости, мягкие ткани и жир, что позволило ему создать «слепок» воздушных потоков в носовых пазухах.

Фотографию водоросли Ирландский мох (Chondrus crispus) прислал Адреа Оттесен, ботаник из Университета Мериленда. 15-сантиметровая водоросль на снимке кажется довольно экзотичной, но она широко распространена и в природе, и в нашей повседневной жизни – ее широко используют в пищевой промышленности для получения загустителей и стабилизаторов под названием каррагены (carrageen). В естественной среде они сворачиваются в небольшие шарики, и ученому пришлось придавить каждый маленький кончик водоросли камнями и оставить сушиться на два дня, чтобы раскрылась красота ее естественной формы. Фелис Франкель из жюри конкурса отметила: «при виде снимка у нас перехватило дыхание. Мы не должны забывать, что нам вовсе не нужно сложное оборудование для создания потрясающих изображений»

Первый приз в номинации «Информационная графика» завоевало компьютерное моделирование движений крыльев и воздушных потоков вокруг миниатюрного Малайского коротконосого крылана – летучей мыши весом менее 50 г. Исследователи из Университета Брауна поместили млекопитающих в воздушные туннели и с помощью сложной системы из множества камер, отслеживающих движение. На основе этих экспериментов специалист по аэронавтике Дэвид Виллис, ученый-компьютерщик Михайло Костандов и их коллеги создали компьютерную модель полета летучей мыши – визуально отраженную в представленном плакате. «В замедленном воспроизведении полет летучей мыши выглядит прекрасным и сложным», говорит Виллис, а поэтически настроенные члены жури сравнили изображение на постере с «шелком, парящим на ветру»

В номинации «Не интерактивные медиа» победила визуализация физиологического механизма зависимости от курения: как никотин поступает в кровь, стимулирует выработку допамина, вызывающего удовольствие, как начинается никотиновое голодание и организм требует новой сигареты. Заслуживающим внимания названо прекрасное математическое видео, где под классическую музыку «комплексные числа отображаются на реальных и воображаемых осях координат. Трансформации Мёбиуса, математические функции, связывающие точки на плоскостях с соответствующими точками на других плоскостях, переворачивают, растягивают, выворачивают и сжимают». Несколько минут просмотра этого видео дают большее понимание трансформаций Мёбиуса, чем десятки страниц математических формул.

Ну и наконец, победитель в номинации "Интерактивные медиа", проект Physics Education Techology (PhET) нобелевского лауреата по физике 2001 года Карла Вимана. Он хотел рассказать о своих исследованиях в области конденсатов Бозе-Эйнштейна, когда атомы при сверхнизких температурах теряют индивидуальность и становятся «супер-атомами», причем рассказать так, чтобы его поняли и физики, и школьники. Начав работу над компьютерной моделью, он быстро понял потенциал таких симуляций для обучения и запустил проект PhET в Университете Колорадо.

Сегодня на сайте проекта представлено более 65 java-моделей различных физических эффектов, от квантового туннельного перехода до баллистических траекторий. Создание и тестирование каждой симуляции обошлось от $10 000 до $50 000, так что в целом это довольно затратное мероприятие, финансируемое Национальным научным фондом, и другими спонсорами, включая и нобелевские деньги самого Вимана: «Сделать правильную физическую модель не очень-то дешево», говорит ученый. За первые 6 месяцев этого года несколько миллионов симуляций были открыты с сайта проекта, но на самом деле пользователей в несколько раз больше, так как каждую симуляцию можно скачать и работать с ней вне сети.

Звучит все это довольно сложно, но попробуйте «поиграть» с гравитационной моделью, в хоккей с магнитными полями или с "упрощенной" моделью магнитно-ядерного резонанса - это действительно интересно, забавно и познавательно.