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Janet Iwasa - Molecular animator


Why 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.
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Janet Iwasa | Speaker | TED.com
TED2014

Janet Iwasa: How animations can help scientists test a hypothesis

珍妮特 伊瓦萨: 动画如何帮助科学家检验假说

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900,546 views

三维动画能够将科学假说带进生活当中。分子生物学家(和TED成员)珍妮特.伊瓦萨介绍了一款新的为科学家们设计的开源动画软件。
- Molecular animator
Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:12
Take a look at this drawing画画.
0
710
1869
请看这幅图。
00:14
Can you tell what it is?
1
2579
1604
大家知道这是什么吗?
00:16
I'm a molecular分子 biologist生物学家 by training训练,
2
4183
2747
我是一个接受过训练的分子生物学家。
00:18
and I've seen看到 a lot of these kinds of drawings图纸.
3
6930
2603
因此我已经看过了很多这类图片。
00:21
They're usually平时 referred简称 to as a model模型 figure数字,
4
9533
3092
他们通常被称作模型图片,
00:24
a drawing画画 that shows节目 how we think
5
12625
1734
展示我们对细胞或分子过程
00:26
a cellular细胞的 or molecular分子 process处理 occurs发生.
6
14359
2664
是如何进行的理解。
00:29
This particular特定 drawing画画 is of a process处理
7
17023
2499
这幅图描述的是这样一个过程,
00:31
called clathrin-mediated网格蛋白介导 endocytosis内吞作用.
8
19522
4323
它叫网格蛋白介质的内吞。
00:35
It's a process处理 by which哪一个 a molecule分子 can get
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23845
2610
该过程是指一个分子可以
00:38
from the outside of the cell细胞 to the inside
10
26455
2238
从细胞外转运入细胞内。
00:40
by getting得到 captured捕获 in a bubble泡沫 or a vesicle
11
28693
2537
转入的方式是通过先被捕捉进小泡或囊中,
00:43
that then gets得到 internalized内在 by the cell细胞.
12
31230
2820
随后被细胞内在化。
00:46
There's a problem问题 with this drawing画画, though虽然,
13
34050
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但这幅图有一个问题,
00:47
and it's mainly主要 in what it doesn't show显示.
14
35885
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这个问题主要是这幅图所没有表现的东西。
00:50
From lots of experiments实验,
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1465
从大量的实验中,
00:51
from lots of different不同 scientists科学家们,
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39982
1835
从大量不同的科学家身上,
00:53
we know a lot about what these molecules分子 look like,
17
41817
2996
我们对这些分子的样子,
00:56
how they move移动 around in the cell细胞,
18
44813
1682
它们是如何在细胞内移动的了解很多。
00:58
and that this is all taking服用 place地点
19
46495
1825
这些都发生在
01:00
in an incredibly令人难以置信 dynamic动态 environment环境.
20
48320
2990
一个不可思议的动态的环境中。
01:03
So in collaboration合作 with a clathrin网格蛋白
expert专家 Tomas托马斯 KirchhausenKirchhausen,
21
51310
3473
因此,在与网格蛋白专家托马斯·科切豪斯合作中,
01:06
we decided决定 to create创建 a new kind of model模型 figure数字
22
54783
2319
我们决定创造一个新的模型图片。
01:09
that showed显示 all of that.
23
57102
2024
它可以展示所有的细节。
01:11
So we start开始 outside of the cell细胞.
24
59126
1736
于是我们从细胞外开始。
01:12
Now we're looking inside.
25
60862
1648
现在,我们看到的是内部。
01:14
Clathrin网格蛋白 are these three-legged三条腿 molecules分子
26
62510
2080
网格蛋白就是那些三条腿的分子。
01:16
that can self-assemble自组装 into soccer-ball-like足球球样 shapes形状.
27
64590
3288
它们可以自己组合成足球的形状。
01:19
Through通过 connections连接 with a membrane,
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67878
1697
通过膜的相互连接,
01:21
clathrin网格蛋白 is able能够 to deform变形 the membrane
29
69575
2167
网格蛋白可以使膜发生变形,
01:23
and form形成 this sort分类 of a cup杯子
30
71742
1413
然后形成这种像杯子一样的形状
01:25
that forms形式 this sort分类 of a bubble泡沫, or a vesicle,
31
73155
2307
接着形成这种像小泡或小囊样的形状,
01:27
that's now capturing捕获 some of the proteins蛋白质
32
75462
1784
现在它正在捕捉一些
01:29
that were outside of the cell细胞.
33
77246
1654
细胞外的蛋白质。
01:30
Proteins蛋白质 are coming未来 in now that
basically基本上 pinch off this vesicle,
34
78900
3498
蛋白质正在进入,基本上掐断了小囊,
01:34
making制造 it separate分离 from the rest休息 of the membrane,
35
82398
2584
使得它从膜上分离开来。
01:36
and now clathrin网格蛋白 is basically基本上 doneDONE with its job工作,
36
84982
2392
现在,网格蛋白基本上已经完成了它的使命,
01:39
and so proteins蛋白质 are coming未来 in now —
37
87374
1238
于是,蛋白质就进来了。
01:40
we've我们已经 covered覆盖 them yellow黄色 and orange橙子
38
88612
1946
我们用黄色和橙色来标记它们。
01:42
that are responsible主管 for taking服用
apart距离 this clathrin网格蛋白 cage.
39
90558
2542
它们负责将网格蛋白形成的笼子拆开,
01:45
And so all of these proteins蛋白质
can get basically基本上 recycled回收
40
93100
3282
于是所有这些蛋白质基本上都可以循环,
01:48
and used all over again.
41
96382
1536
重新加以利用。
01:49
These processes流程 are too small to be seen看到 directly,
42
97918
3409
这些过程太小了以至于无法看到,
01:53
even with the best最好 microscopes显微镜,
43
101327
1832
即使是用最好的显微镜,
01:55
so animations动画 like this provide提供 a really powerful强大 way
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103159
2631
因此,像这样的动画就提供了一个强大的工具
01:57
of visualizing可视化 a hypothesis假设.
45
105790
3018
把一个假说可视化。
02:00
Here's这里的 another另一个 illustration插图,
46
108808
1846
这是另一个例子,
02:02
and this is a drawing画画 of how a researcher研究员 might威力 think
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110654
2736
这幅图展示了研究人员是如何猜想
02:05
that the HIVHIV virus病毒 gets得到 into and out of cells细胞.
48
113390
3505
艾滋病毒进入与离开细胞的。
02:08
And again, this is a vast广大 oversimplification简单化
49
116895
2519
同样,这是一个极大的简化,
02:11
and doesn't begin开始 to show显示
50
119414
1744
而且还没开始显示,
02:13
what we actually其实 know about these processes流程.
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121158
2482
我们对这些过程实际的了解。
02:15
You might威力 be surprised诧异 to know
52
123640
2215
你可能会惊奇的发现,
02:17
that these simple简单 drawings图纸 are the only way
53
125855
2767
这些简单的图画就是
02:20
that most biologists生物学家 visualize想象
their molecular分子 hypotheses假设.
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128622
3832
绝大多数生物学家
可视化他们分子假说的唯一途径。
02:24
Why?
55
132454
1028
为什么?
02:25
Because creating创建 movies电影 of processes流程
56
133482
1990
因为将我们认为实际上发生的过程
02:27
as we think they actually其实 occur发生 is really hard.
57
135472
3014
用电影的形式创作出来是非常困难的。
02:30
I spent花费 months个月 in Hollywood好莱坞
learning学习 3D animation动画 software软件,
58
138486
3633
我在好莱坞花了数个月学习三维动画软件。
02:34
and I spend months个月 on each animation动画,
59
142119
2281
每一个动画我都花了数月来制作。
02:36
and that's just time that most
researchers研究人员 can't afford给予.
60
144400
3350
这些时间对大多数研究员来说太长了。
02:39
The payoffs收益 can be huge巨大, though虽然.
61
147750
2200
但是,回报也是巨大的。
02:41
Molecular分子 animations动画 are unparalleled空前的
62
149950
2384
分子动画是前所未有的。
02:44
in their ability能力 to convey传达 a great deal合同 of information信息
63
152334
3441
它们能向广大的观众
02:47
to broad广阔 audiences观众 with extreme极端 accuracy准确性.
64
155775
3592
传达大量精准的信息。
02:51
And I'm working加工 on a new project项目 now
65
159367
1503
我现在正从事一个新的项目,
02:52
called "The Science科学 of HIVHIV"
66
160870
1438
它的名字叫“艾滋病病毒的科学”。
02:54
where I'll be animating动画 the entire整个 life cycle周期
67
162308
2362
在这个项目中,我会尽可能准确地
02:56
of the HIVHIV virus病毒 as accurately准确 as possible可能
68
164670
3104
将HIV病毒的整个生命周期用动画描绘出来,
02:59
and all in molecular分子 detail详情.
69
167774
1961
所有的这些都会细致到分子级别。
03:01
The animation动画 will feature特征 data数据
70
169735
2151
动画会取材于数千名科学家
03:03
from thousands数千 of researchers研究人员
collected over decades几十年,
71
171886
2976
在近几十年来收集的数据。
03:06
data数据 on what this virus病毒 looks容貌 like,
72
174862
3080
这些数据告诉我们这种病毒的形态,
03:09
how it's able能够 to infect感染 cells细胞 in our body身体,
73
177942
3088
它如何感染我们身体中的细胞,
03:13
and how therapeutics疗法 are
helping帮助 to combat战斗 infection感染.
74
181030
3972
以及如何对感染进行治疗。
03:17
Over the years年份, I found发现 that animations动画
75
185002
2329
多年以来,我发现动画
03:19
aren't just useful有用 for communicating通信 an idea理念,
76
187331
2819
不仅仅便于交流思想,
03:22
but they're also really useful有用
77
190150
1496
它们同样在
03:23
for exploring探索 a hypothesis假设.
78
191646
2312
探索假说上发挥作用。
03:25
Biologists生物学家 for the most part部分 are
still using运用 a paper and pencil铅笔
79
193958
3194
许多生物学家仍使用笔和纸
03:29
to visualize想象 the processes流程 they study研究,
80
197152
2222
来将他们研究的过程可视化,
03:31
and with the data数据 we have now,
that's just not good enough足够 anymore.
81
199374
3480
使用的也是我们目前已有的数据,
但这远远不够。
03:34
The process处理 of creating创建 an animation动画
82
202854
2416
创作动画的过程
03:37
can act法案 as a catalyst催化剂 that allows允许 researchers研究人员
83
205270
2657
可以像催化剂一样,让研究人员
03:39
to crystalizecrystalize and refine提炼 their own拥有 ideas思路.
84
207927
2951
把想法清晰化,使之完善。
03:42
One researcher研究员 I worked工作 with
85
210878
1784
我与一位研究员合作过,
03:44
who works作品 on the molecular分子 mechanisms机制
86
212662
1776
她的研究方向是
03:46
of neurodegenerative神经退行性 diseases疾病
87
214438
1784
神经变性疾病的分子机理
03:48
came来了 up with experiments实验 that were related有关
88
216222
1978
她提出一些与动画有直接相关的实验,
03:50
directly to the animation动画 that
she and I worked工作 on together一起,
89
218200
2983
于是我和她齐心协力,
03:53
and in this way, animation动画 can
feed饲料 back into the research研究 process处理.
90
221183
4121
这样,动画就能反馈到研究过程中。
03:57
I believe that animation动画 can change更改 biology生物学.
91
225304
2853
我相信动画能够改变生物学。
04:00
It can change更改 the way that we
communicate通信 with one another另一个,
92
228157
2568
它可以改变我们与他人的交流方式,
04:02
how we explore探索 our data数据
93
230725
1623
我们如何分析数据,
04:04
and how we teach our students学生们.
94
232348
1327
以及我们如何教育学生。
04:05
But for that change更改 to happen发生,
95
233675
1454
但要想这些改变发生,
04:07
we need more researchers研究人员 creating创建 animations动画,
96
235129
3157
我们需要更多的研究人员创作动画。
04:10
and toward that end结束, I brought together一起 a team球队
97
238286
2255
为实现这一目标,我召集了一支
04:12
of biologists生物学家, animators动画 and programmers程序员
98
240541
3137
由生物学家、动画师和程序员组成的团队。
04:15
to create创建 a new, free自由, open-source开源 software软件
99
243678
3047
开发了一款全新的、免费的、开源的软件。
04:18
we call it Molecular分子 Flipbook翻书
100
246725
1904
我们称它为“分子原始动画”。
04:20
that's created创建 just for biologists生物学家
101
248629
1896
它为生物学家而生,
04:22
just to create创建 molecular分子 animations动画.
102
250525
3545
专门用来创作分子动画。
04:26
From our testing测试, we've我们已经 found发现
that it only takes 15 minutes分钟
103
254070
3712
测试显示,仅需要15分钟
04:29
for a biologist生物学家 who has never
touched感动 animation动画 software软件 before
104
257782
3268
一个从未接触动画软件的生物学家
04:33
to create创建 her first molecular分子 animation动画
105
261050
2736
就可以将她的假说猜想
04:35
of her own拥有 hypothesis假设.
106
263786
1522
创作成她的第一个分子动画。
04:37
We're also building建造 an online线上 database数据库
107
265308
2150
我们同时也建立了一个在线数据库,
04:39
where anyone任何人 can view视图, download下载 and contribute有助于
108
267458
2775
任何人都可以查看、下载
04:42
their own拥有 animations动画.
109
270233
1616
以及上传他们自己的动画。
04:43
We're really excited兴奋 to announce宣布
110
271849
1971
我们非常激动地宣布
04:45
that the beta公测 version of the molecular分子 animation动画
111
273820
2462
这款分子动画制作软件的测试版
04:48
software软件 toolkit工具包 will be available可得到 for download下载 today今天.
112
276282
4208
今天就可以下载了。
04:52
We are really excited兴奋 to see
what biologists生物学家 will create创建 with it
113
280490
2743
看到生物学家用它来创作东西
04:55
and what new insights见解 they're able能够 to gain获得
114
283233
2056
以及他们从自己创作的动画中
04:57
from finally最后 being存在 able能够 to animate活跃
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285289
1481
得到的启示
04:58
their own拥有 model模型 figures人物.
116
286770
1703
我们为此感到激动不已。
05:00
Thank you.
117
288473
2240
谢谢。
05:02
(Applause掌声)
118
290713
3158
(鼓掌)
Translated by Rui Zhang
Reviewed by Lee Li

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