TED2014
Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis
Джанет Іваза: Як анімації можуть допомогти науковцям в тестуванні гіпотез
Filmed:
Readability: 5.1
900,546 views
3D анімації можуть оживити наукові гіпотези. Молекулярний біолог (стипендіант програми TED Fellow), Джанет Іваза, розповідає про нове відкрите програмне забезпечення, створене спецільно для науковців.
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
Take a look at this drawing.
0
710
1869
Погляньте на цей малюнок.
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
Ви можете сказати, що це?
00:16
I'm a molecular biologist by training,
2
4183
2747
Моя спеціальність - молекулярна біологія,
00:18
and I've seen a lot of these kinds of drawings.
3
6930
2603
і я бачила багато подібних малюнків.
00:21
They're usually referred to as a model figure,
4
9533
3092
Зазвичай їх називають "модельними схемами",
00:24
a drawing that shows how we think
5
12625
1734
які показують, як ми уявляємо
00:26
a cellular or molecular process occurs.
6
14359
2664
проходження клітинних чи
молекулярних процесів.
молекулярних процесів.
00:29
This particular drawing is of a process
7
17023
2499
Даний малюнок відображає процес,
00:31
called clathrin-mediated endocytosis.
8
19522
4323
що називається
"ендоцитоз за участю клатрину".
"ендоцитоз за участю клатрину".
00:35
It's a process by which a molecule can get
9
23845
2610
Це процес, за допомогою якого молекула
може перейти
може перейти
00:38
from the outside of the cell to the inside
10
26455
2238
ззовні клітини в середину клітини
00:40
by getting captured in a bubble or a vesicle
11
28693
2537
будучи "захопленою" в бульбашку
або пухирець,
або пухирець,
00:43
that then gets internalized by the cell.
12
31230
2820
що потім поглинається клітиною.
00:46
There's a problem with this drawing, though,
13
34050
1835
Проте в цьому малюнку є неточність,
00:47
and it's mainly in what it doesn't show.
14
35885
2632
бо він дечого не показує.
00:50
From lots of experiments,
15
38517
1465
Із багатьох дослідів,
00:51
from lots of different scientists,
16
39982
1835
а також від багатьох науковців
00:53
we know a lot about what these molecules look like,
17
41817
2996
ми дізналися, як виглядають ці молекули,
00:56
how they move around in the cell,
18
44813
1682
як вони рухаються в клітині,
00:58
and that this is all taking place
19
46495
1825
а також, що все це відбувається
01:00
in an incredibly dynamic environment.
20
48320
2990
в надзвичайно динамічному середовищі.
01:03
So in collaboration with a clathrin
expert Tomas Kirchhausen,
expert Tomas Kirchhausen,
21
51310
3473
Тому разом із знавцем клатрину,
Томасом Кірхгаузеном,
Томасом Кірхгаузеном,
01:06
we decided to create a new kind of model figure
22
54783
2319
ми вирішили створити
новий тип модельної схеми,
новий тип модельної схеми,
01:09
that showed all of that.
23
57102
2024
яка б показувала все.
01:11
So we start outside of the cell.
24
59126
1736
Отож, ми почали ззовні клітини.
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
Тепер ми дивимось всередину.
01:14
Clathrin are these three-legged molecules
26
62510
2080
Клатрин - це ці трьохногі молекули,
01:16
that can self-assemble into soccer-ball-like shapes.
27
64590
3288
які можуть самостійно організовуватися
в м'ячеподібні фігури.
в м'ячеподібні фігури.
01:19
Through connections with a membrane,
28
67878
1697
Контактуючи з мембраною,
01:21
clathrin is able to deform the membrane
29
69575
2167
клатрин може її деформувати
01:23
and form this sort of a cup
30
71742
1413
та утворити ось таку чашу,
01:25
that forms this sort of a bubble, or a vesicle,
31
73155
2307
яка утворює ось таку
бульбашку (пухирець).
бульбашку (пухирець).
01:27
that's now capturing some of the proteins
32
75462
1784
Вони захоплюють деякі протеїни,
01:29
that were outside of the cell.
33
77246
1654
що були ззовні клітини.
01:30
Proteins are coming in now that
basically pinch off this vesicle,
basically pinch off this vesicle,
34
78900
3498
Протеїни надходять та відщеплюються
від пухирця,
від пухирця,
01:34
making it separate from the rest of the membrane,
35
82398
2584
відділяючи його від мембрани, -
01:36
and now clathrin is basically done with its job,
36
84982
2392
таким чином клатрин виконав своє завдання,
01:39
and so proteins are coming in now —
37
87374
1238
Протеїни, які надходять,
01:40
we've covered them yellow and orange —
38
88612
1946
(ми їх показали жовтими та оранжевими)
01:42
that are responsible for taking
apart this clathrin cage.
apart this clathrin cage.
39
90558
2542
відповідають за розщеплення
цієї клатринової клітки.
цієї клатринової клітки.
01:45
And so all of these proteins
can get basically recycled
can get basically recycled
40
93100
3282
Тому всі ці протеїни можуть бути
використані, перероблені
використані, перероблені
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
та використані повторно.
01:49
These processes are too small to be seen directly,
42
97918
3409
Ці процеси надто малі, щоб їх можна
було побачити,
було побачити,
01:53
even with the best microscopes,
43
101327
1832
навіть в найкращі мікроскопи,
01:55
so animations like this provide a really powerful way
44
103159
2631
тому такі малюнки дають можливість
01:57
of visualizing a hypothesis.
45
105790
3018
візуально показати гіпотезу.
02:00
Here's another illustration,
46
108808
1846
Ось інша ілюстрація.
02:02
and this is a drawing of how a researcher might think
47
110654
2736
Це малюнок того, як науковці уявляють
02:05
that the HIV virus gets into and out of cells.
48
113390
3505
шлях надходження ВІЛ в клітину та
з клітини.
з клітини.
02:08
And again, this is a vast oversimplification
49
116895
2519
Знову таки, це дуже спрощене зображення,
02:11
and doesn't begin to show
50
119414
1744
воно не показує,
02:13
what we actually know about these processes.
51
121158
2482
що власне ми знаємо про ці процеси.
02:15
You might be surprised to know
52
123640
2215
Ви будете здивовані,
02:17
that these simple drawings are the only way
53
125855
2767
але ці малюнки є єдиним способом,
02:20
that most biologists visualize
their molecular hypotheses.
their molecular hypotheses.
54
128622
3832
за допомогою якого більшість біологів
відображає свої молекулярні гіпотези.
відображає свої молекулярні гіпотези.
02:24
Why?
55
132454
1028
Чому?
02:25
Because creating movies of processes
56
133482
1990
Бо дуже важко створювати
відео процесів,
відео процесів,
02:27
as we think they actually occur is really hard.
57
135472
3014
проходження яких ми тільки уявляємо.
02:30
I spent months in Hollywood
learning 3D animation software,
learning 3D animation software,
58
138486
3633
Я провела місяці в Голівуді,
вивчаючи програми для 3D анімацій,
вивчаючи програми для 3D анімацій,
02:34
and I spend months on each animation,
59
142119
2281
і потратила місяці на кожну анімацію,
02:36
and that's just time that most
researchers can't afford.
researchers can't afford.
60
144400
3350
а більшість біологів не може дозволити собі
витрачати стільки часу.
витрачати стільки часу.
02:39
The payoffs can be huge, though.
61
147750
2200
Проте, винагороди бувають величезні.
02:41
Molecular animations are unparalleled
62
149950
2384
Молекулярні анімації не мають конкурентів
02:44
in their ability to convey a great deal of information
63
152334
3441
в здатності передати комлексну інформацію
02:47
to broad audiences with extreme accuracy.
64
155775
3592
з величезною точністю широкій аудиторії.
02:51
And I'm working on a new project now
65
159367
1503
Тепер я працюю над проектом,
02:52
called "The Science of HIV"
66
160870
1438
що називається "Наука ВІЛ",
02:54
where I'll be animating the entire life cycle
67
162308
2362
де я покажу весь життєвий цикл
02:56
of the HIV virus as accurately as possible
68
164670
3104
ВІЛ якнайточніше
02:59
and all in molecular detail.
69
167774
1961
та з усіма молекулярними деталями.
03:01
The animation will feature data
70
169735
2151
Ця анімація покаже дані,
03:03
from thousands of researchers
collected over decades,
collected over decades,
71
171886
2976
що їх десятиліттями збирали тисячі дослідників.
03:06
data on what this virus looks like,
72
174862
3080
Це інформація про те, як вірус виглядає,
03:09
how it's able to infect cells in our body,
73
177942
3088
як він інфікує
клітини в нашому тілі,
клітини в нашому тілі,
03:13
and how therapeutics are
helping to combat infection.
helping to combat infection.
74
181030
3972
і як ліки допомагають побороти інфекцію.
03:17
Over the years, I found that animations
75
185002
2329
З часом я зрозуміла, що анімації
03:19
aren't just useful for communicating an idea,
76
187331
2819
корисні не тільки для передачі ідеї,
03:22
but they're also really useful
77
190150
1496
але вони також корисні
03:23
for exploring a hypothesis.
78
191646
2312
для вивчення гіпотези.
03:25
Biologists for the most part are
still using a paper and pencil
still using a paper and pencil
79
193958
3194
Біологи досі використовують
олівець та папір,
олівець та папір,
03:29
to visualize the processes they study,
80
197152
2222
щоб ілюструвати процеси, які вони вивчають
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
і з даними, які ми маємо сьогодні,
це просто важко робити.
це просто важко робити.
03:34
The process of creating an animation
82
202854
2416
Процес створення анімації
03:37
can act as a catalyst that allows researchers
83
205270
2657
може бути каталізатором,
який дасть змогу дослідникам
який дасть змогу дослідникам
03:39
to crystalize and refine their own ideas.
84
207927
2951
кристалізувати та удосконалити їхні ідеї.
03:42
One researcher I worked with
85
210878
1784
Один дослідник, з яким я працювала -
03:44
who works on the molecular mechanisms
86
212662
1776
він вивчає молекулярні механізми
03:46
of neurodegenerative diseases
87
214438
1784
нейродегенеративних хвороб -
03:48
came up with experiments that were related
88
216222
1978
винайшов експерименти, які стосувалися
03:50
directly to the animation that
she and I worked on together,
she and I worked on together,
89
218200
2983
безпосередньо анімацій,
над якими ми разом працювали.
над якими ми разом працювали.
03:53
and in this way, animation can
feed back into the research process.
feed back into the research process.
90
221183
4121
Таким чином, анімація може бути
корисною в дослідницькому процесі.
корисною в дослідницькому процесі.
03:57
I believe that animation can change biology.
91
225304
2853
Я вірю, що анімація може змінити біологію.
04:00
It can change the way that we
communicate with one another,
communicate with one another,
92
228157
2568
Вона може змінити наше спілкування,
04:02
how we explore our data
93
230725
1623
способи дослідження даних
04:04
and how we teach our students.
94
232348
1327
і те, як ми навчаємо.
04:05
But for that change to happen,
95
233675
1454
Але щоб відбулися зміни,
04:07
we need more researchers creating animations,
96
235129
3157
потрібно, щоб більше дослідників
створювали анімації.
створювали анімації.
04:10
and toward that end, I brought together a team
97
238286
2255
Для цього я організувала команду
04:12
of biologists, animators and programmers
98
240541
3137
біологів, аніматорів та програмістів,
04:15
to create a new, free, open-source software —
99
243678
3047
щоб вони створили нове, вільне
програмне забезпечення,
програмне забезпечення,
04:18
we call it Molecular Flipbook —
100
246725
1904
(ми його називаємо "Молекулярний зошит")
04:20
that's created just for biologists
101
248629
1896
призначене тільки для біологів
04:22
just to create molecular animations.
102
250525
3545
для створення молекулярних анімацій.
04:26
From our testing, we've found
that it only takes 15 minutes
that it only takes 15 minutes
103
254070
3712
Ми визначили, що потрібно тільки 15 хвилин
04:29
for a biologist who has never
touched animation software before
touched animation software before
104
257782
3268
для біолога, який ніколи не працював з
анімаційними програмами,
анімаційними програмами,
04:33
to create her first molecular animation
105
261050
2736
щоб він міг створити свою першу анімацію
04:35
of her own hypothesis.
106
263786
1522
згідно з власною гіпотезою.
04:37
We're also building an online database
107
265308
2150
Ми також створюємо базу даних онлайн,
04:39
where anyone can view, download and contribute
108
267458
2775
де кожен зможе переглянути, завантажити
та додати
та додати
04:42
their own animations.
109
270233
1616
власні анімації.
04:43
We're really excited to announce
110
271849
1971
Ми раді оголосити, що
04:45
that the beta version of the molecular animation
111
273820
2462
бета-версію програмного забезпечення
04:48
software toolkit will be available for download today.
112
276282
4208
можна буде завантажити вже сьогодні.
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 терпиться побачити,
що створять біологи
що створять біологи
04:55
and what new insights they're able to gain
114
283233
2056
та які нові ідеї вони матимуть
04:57
from finally being able to animate
115
285289
1481
завдяки можливості анімувати
04:58
their own model figures.
116
286770
1703
свої модельні схеми.
05:00
Thank you.
117
288473
2240
Дякую.
05:02
(Applause)
118
290713
3158
(Оплески)
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