TED2014
Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis
Дженет Иваса: Как мультипликация помогает учёным проверять гипотезы
Filmed:
Readability: 5.1
900,546 views
Трёхмерная мультипликация может воплотить в жизнь научные гипотезы. Молекулярный биолог (и участник программы TED Fellow) Дженет Иваса знакомит нас с новым программным обеспечением с открытым исходным кодом, разработанным специально для учёных.
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
Take a look at this drawing.
0
710
1869
Взгляните на эту иллюстрацию.
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
Вы можете сказать, что это?
00:16
I'm a molecular biologist by training,
2
4183
2747
Я молекулярный биолог по образованию,
00:18
and I've seen a lot of these kinds of drawings.
3
6930
2603
и я видела много таких иллюстраций.
00:21
They're usually referred to as a model figure,
4
9533
3092
Такие рисунки обычно называют моделями,
00:24
a drawing that shows how we think
5
12625
1734
так как на них изображено
наше представление о том,
наше представление о том,
00:26
a cellular or molecular process occurs.
6
14359
2664
как проходят клеточные
или молекулярные процессы.
или молекулярные процессы.
00:29
This particular drawing is of a process
7
17023
2499
На этом рисунке изображён
00:31
called clathrin-mediated endocytosis.
8
19522
4323
клатрин-опосредованный эндоцитоз.
00:35
It's a process by which a molecule can get
9
23845
2610
Это процесс, при котором
00:38
from the outside of the cell to the inside
10
26455
2238
молекула проникает
из внешней среды в клетку
из внешней среды в клетку
00:40
by getting captured in a bubble or a vesicle
11
28693
2537
с помощью пузырька, или везикулы,
00:43
that then gets internalized by the cell.
12
31230
2820
поглощаемой клеткой.
00:46
There's a problem with this drawing, though,
13
34050
1835
У этого рисунка есть одна проблема —
00:47
and it's mainly in what it doesn't show.
14
35885
2632
в основном с тем,
что на нём не изображено.
что на нём не изображено.
00:50
From lots of experiments,
15
38517
1465
По результатам многих экспериментов
00:51
from lots of different scientists,
16
39982
1835
и по итогам работы многих учёных
00:53
we know a lot about what these molecules look like,
17
41817
2996
нам многое известно о том,
как выглядят эти молекулы,
как выглядят эти молекулы,
00:56
how they move around in the cell,
18
44813
1682
как они перемещаются внутри клетки,
00:58
and that this is all taking place
19
46495
1825
как эти процессы происходят
01:00
in an incredibly dynamic environment.
20
48320
2990
в невероятно подвижной среде.
01:03
So in collaboration with a clathrin
expert Tomas Kirchhausen,
expert Tomas Kirchhausen,
21
51310
3473
Вместе с экспертом по клатрину
Томасом Кирхаусеном
Томасом Кирхаусеном
01:06
we decided to create a new kind of model figure
22
54783
2319
мы решили создать новый
наглядный тип моделей,
наглядный тип моделей,
01:09
that showed all of that.
23
57102
2024
на котором было бы всё это видно.
01:11
So we start outside of the cell.
24
59126
1736
Сначала мы видим внешнюю среду,
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
а затем смотрим внутрь клетки.
01:14
Clathrin are these three-legged molecules
26
62510
2080
Клатрин — это вот эти молекулы-треноги,
01:16
that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.
27
64590
3288
которые могут собираться в нечто
наподобие футбольного мяча.
наподобие футбольного мяча.
01:19
Through connections with a membrane,
28
67878
1697
Через соединения с мембраной клетки
01:21
clathrin is able to deform the membrane
29
69575
2167
клатрин может деформировать мембрану
01:23
and form this sort of a cup
30
71742
1413
и сформировать своего рода чашу,
01:25
that forms this sort of a bubble, or a vesicle,
31
73155
2307
которая становится пузырьком, везикулой,
01:27
that's now capturing some of the proteins
32
75462
1784
улавливающей некоторые белки
01:29
that were outside of the cell.
33
77246
1654
за пределами клетки.
01:30
Proteins are coming in now that
basically pinch off this vesicle,
basically pinch off this vesicle,
34
78900
3498
Белки входят в клетку
и отщепляют везикулу,
и отщепляют везикулу,
01:34
making it separate from the rest of the membrane,
35
82398
2584
отделяя её от мембраны.
01:36
and now clathrin is basically done with its job,
36
84982
2392
Теперь клатрин завершил свою работу:
01:39
and so proteins are coming in now —
37
87374
1238
белки, проникающие в клетку, —
01:40
we've covered them yellow and orange —
38
88612
1946
мы окрасили их в жёлтый и оранжевый —
01:42
that are responsible for taking
apart this clathrin cage.
apart this clathrin cage.
39
90558
2542
теперь разберут шар из клатрина.
01:45
And so all of these proteins
can get basically recycled
can get basically recycled
40
93100
3282
Все эти белки могут быть
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
использованы заново.
01:49
These processes are too small to be seen directly,
42
97918
3409
Эти мельчайшие процессы
невозможно наблюдать,
невозможно наблюдать,
01:53
even with the best microscopes,
43
101327
1832
даже при помощи мощных микроскопов.
01:55
so animations like this provide a really powerful way
44
103159
2631
Поэтому мультипликационные фильмы
наподобие этого
наподобие этого
01:57
of visualizing a hypothesis.
45
105790
3018
являются действенным способом
визуализации гипотезы.
визуализации гипотезы.
02:00
Here's another illustration,
46
108808
1846
А вот другая иллюстрация.
02:02
and this is a drawing of how a researcher might think
47
110654
2736
Здесь изображено
представление учёного о том,
представление учёного о том,
02:05
that the HIV virus gets into and out of cells.
48
113390
3505
как вирус ВИЧ проникает внутрь клетки
и покидает её.
и покидает её.
02:08
And again, this is a vast oversimplification
49
116895
2519
Конечно же, это упрощённая модель,
02:11
and doesn't begin to show
50
119414
1744
которая даже близко не отражает то,
02:13
what we actually know about these processes.
51
121158
2482
что нам уже известно об этих процессах.
02:15
You might be surprised to know
52
123640
2215
Вы, вероятно, удивитесь,
но такого рода рисунки —
но такого рода рисунки —
02:17
that these simple drawings are the only way
53
125855
2767
это единственные способ,
при помощи которого биологи
при помощи которого биологи
02:20
that most biologists visualize
their molecular hypotheses.
their molecular hypotheses.
54
128622
3832
могут изобразить гипотезы
в области молекулярной биологии.
в области молекулярной биологии.
02:24
Why?
55
132454
1028
Почему?
02:25
Because creating movies of processes
56
133482
1990
Потому что мультиплицировать такой процесс
02:27
as we think they actually occur is really hard.
57
135472
3014
согласно нашему представлению о них
очень сложно.
очень сложно.
02:30
I spent months in Hollywood
learning 3D animation software,
learning 3D animation software,
58
138486
3633
Я провела несколько месяцев в Голливуде,
изучая программы по трёхмерному моделированию.
изучая программы по трёхмерному моделированию.
02:34
and I spend months on each animation,
59
142119
2281
Потом я посветила месяцы работы
каждому мультфильму.
каждому мультфильму.
02:36
and that's just time that most
researchers can't afford.
researchers can't afford.
60
144400
3350
Учёные попросту не располагают
таким количеством времени.
таким количеством времени.
02:39
The payoffs can be huge, though.
61
147750
2200
Но зато польза такой мультипликации,
несомненно, велика.
несомненно, велика.
02:41
Molecular animations are unparalleled
62
149950
2384
Способность мультипликации
молекулярных процессов
молекулярных процессов
02:44
in their ability to convey a great deal of information
63
152334
3441
передавать большой объём информации
широкой аудитории с максимальной точностью,
широкой аудитории с максимальной точностью,
02:47
to broad audiences with extreme accuracy.
64
155775
3592
пожалуй, нельзя сравнить ни с чем.
02:51
And I'm working on a new project now
65
159367
1503
Я работаю над новым проектом, —
02:52
called "The Science of HIV"
66
160870
1438
«Наука вируса ВИЧ» —
в рамках которого мы планируем
в рамках которого мы планируем
02:54
where I'll be animating the entire life cycle
67
162308
2362
создать мультфильм
о полном жизненном цикле вируса ВИЧ,
о полном жизненном цикле вируса ВИЧ,
02:56
of the HIV virus as accurately as possible
68
164670
3104
максимально приближённый к реальности,
02:59
and all in molecular detail.
69
167774
1961
на молекулярном уровне.
03:01
The animation will feature data
70
169735
2151
В этот фильм войдут
результаты исследований
результаты исследований
03:03
from thousands of researchers
collected over decades,
collected over decades,
71
171886
2976
тысяч учёных, собранные
на протяжении десятилетий,
на протяжении десятилетий,
03:06
data on what this virus looks like,
72
174862
3080
в том числе данные о том,
как выглядит вирус,
как выглядит вирус,
03:09
how it's able to infect cells in our body,
73
177942
3088
как он заражает клетки тела,
03:13
and how therapeutics are
helping to combat infection.
helping to combat infection.
74
181030
3972
как терапевтические методы
помогают бороться с инфекцией.
помогают бороться с инфекцией.
03:17
Over the years, I found that animations
75
185002
2329
За эти годы я осознала,
что мультипликация
что мультипликация
03:19
aren't just useful for communicating an idea,
76
187331
2819
не только превосходно передаёт идеи,
03:22
but they're also really useful
77
190150
1496
но и помогает
03:23
for exploring a hypothesis.
78
191646
2312
исследовать гипотезы.
03:25
Biologists for the most part are
still using a paper and pencil
still using a paper and pencil
79
193958
3194
Биологи до сих пор пользуются
бумагой и карандашом,
бумагой и карандашом,
03:29
to visualize the processes they study,
80
197152
2222
чтобы изобразить исследуемые процессы.
03:31
and with the data we have now,
that's just not good enough anymore.
that's just not good enough anymore.
81
199374
3480
С тем объёмом знаний, которым мы обладаем,
этого попросту недостаточно.
этого попросту недостаточно.
03:34
The process of creating an animation
82
202854
2416
Сам процесс мультипликации
03:37
can act as a catalyst that allows researchers
83
205270
2657
может послужить катализатором для учёных
03:39
to crystalize and refine their own ideas.
84
207927
2951
и подтолкнуть их к более точным
формулировкам идей.
формулировкам идей.
03:42
One researcher I worked with
85
210878
1784
Один из исследователей,
с которым мне довелось работать,
с которым мне довелось работать,
03:44
who works on the molecular mechanisms
86
212662
1776
изучает молекулярные механизмы
03:46
of neurodegenerative diseases
87
214438
1784
нейродегенеративных заболеваний.
03:48
came up with experiments that were related
88
216222
1978
Мультфильм, над которым
мы с ней работали,
мы с ней работали,
03:50
directly to the animation that
she and I worked on together,
she and I worked on together,
89
218200
2983
помог ей подготовить эксперименты
для изучения этой темы.
для изучения этой темы.
03:53
and in this way, animation can
feed back into the research process.
feed back into the research process.
90
221183
4121
Так мультипликация вносит свой вклад
в научную деятельность.
в научную деятельность.
03:57
I believe that animation can change biology.
91
225304
2853
Я уверена, что она
может изменить биологию.
может изменить биологию.
04:00
It can change the way that we
communicate with one another,
communicate with one another,
92
228157
2568
Может изменить то, как мы общаемся
друг с другом,
друг с другом,
04:02
how we explore our data
93
230725
1623
как мы исследуем данные
04:04
and how we teach our students.
94
232348
1327
и как мы обучаем студентов.
04:05
But for that change to happen,
95
233675
1454
Однако такое изменение возможно,
04:07
we need more researchers creating animations,
96
235129
3157
только если больше учёных
начнут создавать мультфильмы.
начнут создавать мультфильмы.
04:10
and toward that end, I brought together a team
97
238286
2255
Для этого я собрала команду
04:12
of biologists, animators and programmers
98
240541
3137
биологов, мультипликаторов
и программистов,
и программистов,
04:15
to create a new, free, open-source software —
99
243678
3047
и мы создали новую бесплатную программу
с открытыми исходниками, —
с открытыми исходниками, —
04:18
we call it Molecular Flipbook —
100
246725
1904
мы назвали её Molecular Flipbook —
04:20
that's created just for biologists
101
248629
1896
разработанную специально для биологов,
04:22
just to create molecular animations.
102
250525
3545
чтобы создавать мультфильмы
в области молекулярной биологии.
в области молекулярной биологии.
04:26
From our testing, we've found
that it only takes 15 minutes
that it only takes 15 minutes
103
254070
3712
Тестируя эту программу,
мы обнаружили, что любому биологу,
мы обнаружили, что любому биологу,
04:29
for a biologist who has never
touched animation software before
touched animation software before
104
257782
3268
который раньше никогда не видел
программ для создания мультипликации,
программ для создания мультипликации,
04:33
to create her first molecular animation
105
261050
2736
нужно всего 15 минут,
чтобы разобраться и создать
чтобы разобраться и создать
04:35
of her own hypothesis.
106
263786
1522
первый мультфильм для своей гипотезы.
04:37
We're also building an online database
107
265308
2150
Также мы составляем онлайн базу данных,
04:39
where anyone can view, download and contribute
108
267458
2775
которую все желающие исследователи
смогут свободно просматривать,
смогут свободно просматривать,
04:42
their own animations.
109
270233
1616
скачивать и пополнять
своими мультфильмами.
своими мультфильмами.
04:43
We're really excited to announce
110
271849
1971
Мы рады объявить,
04:45
that the beta version of the molecular animation
111
273820
2462
что бета-версия программы
молекулярной мультипликации
молекулярной мультипликации
04:48
software toolkit will be available for download today.
112
276282
4208
будет доступна для скачивания сегодня.
04:52
We are really excited to see
what biologists will create with it
what biologists will create with it
113
280490
2743
Нам не терпится посмотреть,
что создадут биологи с её помощью
что создадут биологи с её помощью
04:55
and what new insights they're able to gain
114
283233
2056
и какие открытия совершат,
04:57
from finally being able to animate
115
285289
1481
наконец получив возможность
переосмыслить свои модели
переосмыслить свои модели
04:58
their own model figures.
116
286770
1703
в трёхмерной мультипликации.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
Спасибо.
05:02
(Applause)
118
290713
3158
(Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
Janet Iwasa - Molecular animatorWhy you should listen
While we know a lot about molecular processes, they can’t be observed directly, and scientists have to rely on simple, two-dimensional drawings to depict complex hypotheses. That is, they did until now. Janet Iwasa’s colorful and action-packed 3D animations bring scientific hypotheses to life, showing how we think molecules look, move and interact. Not only is molecular animation a powerful way to illustrate ideas and convey information to general audiences, it’s also a powerful tools for inspiring new research. However, 3D molecular animation using commercial software requires skill and time, so Iwasa has created a simpler 3D animation software tool for biologists, allowing researchers to intuitively and quickly model molecular hypotheses. In 2014, she launched the beta of her new free, open-source animation software, Molecular Flipbook, which allows biologists to create molecular animations of their own hypotheses in just 15 minutes.
More profile about the speakerJanet Iwasa | Speaker | TED.com