说到前沿科学,你脑海中大概会浮现出“先进”、“复杂”、“遥不可及”这样的关键词。但在中国科学技术大学助理研究员王看来,高深的科学研究也可以有艺术美。
以漫画形式展示自噬死亡基因库和自噬机制|供图:王、

目前,王和她的团队正在做的事情就是将科学家的最新研究成果以图像艺术的形式呈现在学术期刊上,他们将晦涩难懂的科学研究变成巧妙的画面,呈现在学术界和公众面前。
接下来,我们来深入了解一下~
名片:王
1997年从陕西省户县二中考入中国科技大学,并在该校完成本科和博士学业。现任中国科学技术大学人文社会科学学院党委副书记、科技传播与政策系党支部书记。他的研究方向是科技传播。剑桥大学、曼彻斯特大学、首尔大学、韩国访问学者。国际科技传播学会PCST学术委员,中国科技新闻学会科技传播委员会副会长。主持韩国高级研究基金、国家社科基金等项目7项,发表论文40余篇。
郭旺老师一直致力于前沿科学的可视化传播和科学与艺术的研究与实践,为诺奖得主安德鲁·盖姆、中科院院士潘建伟、侯建国、郭光灿等科学家的成果在Nature》、《science》、《Cell》等杂志上创作了科学可视化作品,多次刊登在CNS期刊的封面和网站上,并作为中国十大科技进步新闻图片。
2017年5月7日,《封面故事:保守科学的一种新兴美学》在线发表于国际权威期刊《公众对科学的理解》。本研究为媒体传播促进科技创新扩散提供了有力的实证依据。
2017年登上央视做科普演讲《科学与艺术的重逢》。同年当选为中国科学技术传播学会副会长。
2018年,他成为国际科技传播学会PCST全球学术委员会成员,该学会是科技传播领域最具影响力的国际组织。王成为大学在这个国际组织的第一位中国雇员。
王演讲视频
王演讲实录
大家好,我是中国科技大学科技传播系的王。我和我的团队一直致力于用视觉艺术展现前沿科学之美,用图像辅助科学家讲故事、做科普。
一张图胜过千言万语发表在国际期刊《自然》《科学》《细胞》上的论文可能对每个人来说都显得很深刻,离我们很遥远。但是他们的封面,每一期都是非常生动的科学艺术作品。这些科学艺术作品用形象讲述故事,可以把冰冷的科学变成温度。除了作为封面,它们还可以用在科技新闻和科普文章中,拉近前沿科学与大众的距离。
先说个例子。请看一下左边的学术图。讲的是生物体内细胞吃自己的杂质的一种自然现象,叫做“细胞自噬”。在研究者眼里,这张图可能已经非常精致清晰了;但作为普通大众,我们似乎无法理解它说的是什么。
但如果换一种表现形式,比如右边的漫画,一个可爱的细胞坐在那里,一手拿着刀,一手拿着调味粉,准备津津有味地吃掉自己。后面是代表基因库的书架,表示科学家从一个庞大的基因库中发现了两个非常重要的蛋白激酶,可以有效促进细胞的自噬。
所以同样的内容如果从学术图片切换到我们生活中熟悉的场景,一下子就会变得通俗易懂,更加生动有趣。
我们所做的是用色彩、材料、图像甚至故事,把每一篇抽象的CNS论文变成生动的科学图像。
事实上,创建科学图像的过程很像为科学成就创建电影海报。我记得《自然》的第一个封面设计是十年前。2009年,潘建伟院士有一篇论文要发表在《自然光子学》上,需要一张图片做封面。但当时国内还没有人能做好这个,所以他建议我们科技传播部门去克服困难。
在他的建议下,我和我系里的很多老师同学做了很多尝试:我们想尽了一切办法,动用了各种资源,做了很多很多设计稿。最后有一稿勉强可以交给大自然,就是中间那个红色调的。
交上去之后,经过了当时漫长而痛苦的等待和期待,终于,潘建伟先生的文章成功登上了《自然》的封面,成为了封面故事文章。然而不幸的是,最终采用的封面图片并不是我们当初提交的那张,而是《自然》的美妆编辑新画的,也就是右边那张蓝色的。
这两幅画相似,但不同。由于实验是在长城上做的,所以我们原图的底部有一个长城,还勾画了一张照片。但考虑到版权问题,《自然》的美编重新绘制了长城,并将画面调整为蓝色。这样整体感更强,看起来很干净。
这给了我很大的启发和思考:什么样的图像可以登上《自然》的封面?

经过一番探索,我发现有几个因素——
《自然》的艺术总监是凯莉·克劳斯,她之前也是《科学》的艺术总监。她曾经说过,一个好的设计一定要有视觉冲击力,任何一个看到图像的人,第一眼就会被它深深打动,牢牢抓住。所以从这个角度来说,形象和形式上的生动性可能比科学的严谨性更重要。
从第一次创作到现在,历经10年,形成了专业的前沿科学可视化团队。到目前为止,我们已经为中国科学家的61项成就设计了数百幅图像。
我很享受创造科学图像的过程,因为我喜欢科学,喜欢和科学家交流——在这些成果正式公布之前,我成为了第一个受欢迎的对象。科学家会告诉我这些成果是怎么来的,用了哪些特殊的技术,有哪些关键的科学创新,未来会在我们的日常生活中有什么样的应用空,甚至整个科研过程中有哪些有趣的故事。在交流的过程中,我的脑海里会浮现出各种各样的画面,这些画面最终会被我的团队成员变成美丽的设计。
我们创作了很多手绘故事,这是我比较喜欢的一个。NK细胞促进胚胎发育。这张照片显示的是一个早期的胎儿,他正被一群NK细胞照顾着。他们有的在传播营养因子,有的在拽奶瓶,有的在找资料研究如何当好保姆。这是一个故事。当陈雷沿着这个思路拿出设计稿的时候,我当时的第一感觉就是“完美”。果然,这个设计最终成为了Cell的子杂志《免疫》的封面。所以,一个好的设计,首先是能打动别人。
许多中国科学家希望在国际前沿期刊的封面上使用中国元素,可能是出于一种爱国情怀。去年有了一个结果,肿瘤细胞的恶性病变被阻断了。同样的内容,我们创造了两个不同的故事:肿瘤吊床和大海。
文章作者很喜欢纳雍那海的设计,因为这是一个精心制作的中国故事;在画图的功夫上,也是用了左图几倍的功夫。但是最后单元格编辑器的选择恰恰是左边的那个。所以从期刊的角度来说,中国故事和中国元素用不用不是关键。关键是一幅图像要能直接、清晰、准确、生动地表达科学内容。
我们的设计最早出现在2012年《自然》的封面上,使用了一种中国元素——太极图,结果就是光子的对立互补特性。光波的本质是光波还是粒子?有人证明了它具有波动性,有人证明了它具有粒子性,但之前没有人能够证明它同时具有波动性和粒子性。科学家设计了一个非常巧妙的实验,同时观察到光子有两个特性:挥发性和粒子性,随即在《自然》上发表了一篇文章。
这个设计运用了中国传统哲学中阴阳互补的概念。我们用一个透明的水晶球来表达光子。分成两半,形成太极的影子,传达对立互补的特点。此外,西方著名量子物理学家玻尔手绘的家族旗帜也使用了太极图案。所以,对立互补、对立统一的哲学可能已经超越了国界。
亚拉曼成像是大自然的一个成果,也是某年中国科技进步十大新闻。成像的分辨率比纳米的分辨率小,所以称为亚纳米。我们模拟了实验的微环境,创造了微摄影风格的设计;因为卟啉分子在绿色激光的渲染下感觉像中国古代的玉石,所以我们又创造了另一种方案。
我们把这两张图给《自然》做封面选项的时候,也给了国内外很多媒体做科技新闻报道。我们发现了一个很有意思的现象:国内媒体普遍使用玉如意的图像作为配图,而国外媒体都采用显微摄影风格。由此也可以看出,审美上是有一些文化差异的。
直接提升研究对象的美感,是一种很常见的设计方法。人类疱疹病毒是一个特殊的研究对象。病毒本身是没有颜色的,我们通过3D渲染赋予了它不同的颜色和纹理,让画面看起来更加真实生动。
还有一种创作手法叫“凭空”,就是把看不见的东西变得看得见。比如最近的一个成果,宇称时间对称性。这个成果的方方面面都非常抽象,看不见,摸不着。那我该怎么办?
我们试图从它的实验方法中找到设计的线索,创造了一对跳双人舞的小人来对比科学家在这项研究中的一种新的实验方法——通过引入自旋辅助比特的量子控制。
比如宇宙中有一种恒星叫“磁星”,磁场很强。但是它离地球非常非常远,没有人见过它的样子。所以,基于一些非常微弱的线索,再加上大脑的想象,我们形成了这样一幅画面:一颗刚刚由两颗中子星合并而诞生的磁星,正在释放大量的X射线。
最难的设计是前年冬天。当时下着大雪,我团队里的3D设计师马骑电动车摔倒了,骨折严重,住院了。在此之前,我们刚刚答应帮曾杰先生的成果做设计。快过年了,时间很紧。
其实对我来说,多做一个设计或者少做一个设计,无非就是多一份体验,少一份体验。但对于作者来说,意义往往是很不一样的,因为这往往是他们一生中最重要或最具代表性的成就,容不得半点马虎或拖延。所以,一直以来,我们都非常用心地做每一个设计。
这个设计很特别。好像只适合3D建模。闫冰因伤至少一个月不能重返工作岗位;而且我的团队很小,每个人都有不同的分工。团队其他成员和新入职的3D设计师都很努力了,但是效果都不尽如人意,过不了我们自己这一关。所以我很无奈,我向作者道歉。这是多年来我唯一一次想主动放弃设计。
但我没想到的是,曾杰先生做了一件非常冒险的事情:他要求《自然》的编辑推迟一个月发表文章,大多数人都不敢这么做。这为我们赢得了宝贵的时间。
闫冰出院后立即去上班,做了最后一次尝试,提交了计划。就是这最后的尝试和努力,还有这最后一个月的等待。这个设计不仅登上了《自然》的封面,还作为《自然》官方主页的入口屏挂了整整一个月,给论文带来了极大的关注。

看了这么多科学图片,可能有人会问:除了好看,除了帮科学家上《自然》封面,这些图片还有什么用?
我和我的英国合伙人做了一个实证研究,我们发现封面故事和封面图片的使用可以使论文的引用率提高一倍以上。
科学除了增加论文的引用率,还有积极的社会价值。
我们国家正在努力成为世界科技超级大国。我们产生了大量的科研成果,同时也需要努力普及科学,提高全民的科学素质。培根曾经说过“知识就是力量”,大家都耳熟能详;但它的语境是“不仅要看知识本身,还要看它是否传播,以及它的深度和广度”。所以我们一方面呼吁科学家重视科普的力量和价值,另一方面也在帮助他们让科学更有吸引力,吸引更多的人。
前沿的艺术设计就像一个钟摆,在科学和艺术之间来回摆动,寻找平衡点。我们力求用艺术作品展示前沿科学探索和发现过程中最美的瞬间,希望更多人能够领略到前沿科学的魅力。谢谢大家。


