Videnskabelige billeder – Fra skitsetegninger til datavisualiseringer

Publiceret Juni 2016

Billeder er essentielle værktøjer, når det kommer til kommunikationen af nye resultater, formidlingen af naturvidenskabelig viden, og i forbindelse med udviklingen af nye ideer. Denne artikel giver råd til, hvordan man kan gøre tre typer af visualiseringer bedre: Datavisualiseringer, fotografier og skitsetegninger til idéudvikling.

Naturvidenskabelige billeder

Billeder i videnskaben omfatter alt fra Leonardo da Vincis anatomiske illustrationer, til tegneserier, der formidler naturvidenskabelig viden, illustrationer i skolebøger, fotografier, diagrammer, grafer, og satellitbilleder, for blot at nævne nogle få eksempler (1). Nogle mener sågar, at de første billeder, som kunne kaldes videnskabelige, kan spores tilbage til lang tid før naturvidenskaben blev etableret - ved gengivelserne af dyrs anatomi i hulemalerier, for eksempel i Chauvet-grotten, beliggende i Frankrig (2). På grund af denne mangfoldighed fokuseres der i denne artikel på nogle få eksempler på billeder, som bruges af mange forskere og undervisere den dag i dag: Datavisualiseringer, inklusive grafer, fotografier og skitsetegninger.

2016_02_skulberg_01
Figur 1. Leonardo da Vinci: Den Vitruvianske Mand, ca. 1490. Geometri og anatomi går op i en højere enhed. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Da_Vinci_­Vitruve_Luc_Viatour.jpg

Grafisk elegance

Som kunsthistorikeren Martin Kemp skriver, har alle billeder en stil - ikke kun oliemalerier i forgyldte rammer, men også billeder som dem, der falder indenfor naturvidenskaben. De enkle grafer og tabeller, som ofte dekorerer artikler i videnskabelige tidsskrifter, har også en stil - netop i form af at man fjerner alle unødvendige visuelle detaljer, så éns data står klarere frem (3).

En af fortalerne for simplicitet i grafer er Professor Emeritus i Political Science, Statistics and Computer Science ved Yale University, Edward Tufte. Tufte har skrevet en række indflydelsesrige bøger, der kan give inspiration til hvordan man kan gøre visualiseringer af data bedre, med råd som at "Graphical elegance is often found in simplicity of design and complexity of data" (4). Den gode graf, fortsætter Tufte med at forklare, fortæller en god historie gennem et flydende samspil mellem ord, tal og tegning, som fremstiller data i et passende format, i en relevant skala, og i en detaljegrad der ikke er uoverskuelig.

En anden forsker, som har skrevet vidt og bredt om grafer, og andre former for visuelle repræsentationer af data, er lektor Rikke Schmidt Kjærgaard, ved Aarhus Universitet. I artiklen "Things to see and do: how scientific images work" gennemgår Kjærgaard en række råd, som kan hjælpe videnskabsmænd med at viderekommunikere deres viden visuelt. Æstetik og funktion, skriver Kjærgaard, er ikke hinandens modsætninger: Ofte kan æstetik faktisk være en stor hjælp til effektivt at kunne formidle viden (5). Man bør være bevidst om hvilke data, som skal inkluderes i visualiseringen. Derudover kan det tilføjes, at det er værd at være opmærksom på hvilken form, som bedst kan hjælpe beskueren med at få oversigt over de data, du vil vise - for eksempel passer et lagkagediagram bedst til ét datasæt, mens et søjlediagram kan være mest fordelagtig i en anden sammenhæng (6). Først og fremmest, fortæller Kjærgaard, bør man lægge vægt på det budskab, man vil have frem, og hvem målgruppen er. De vigtigste elementer kan fremhæves ved af hjælp af bevidst brug af farve (7). Man skal dog altid have de normer, der er indenfor et givent fagligt område in mente, når det gælder farvelægning.

Kommunikation til fagfæller og offentlighed: Fotografi

At forberede et fotografi kan sammenlignes med at planlægge et videnskabeligt eksperiment - det skal nøje opstilles. Mens du ved hvilke data, som er relevante for dit budskab, lægger en anden beskuer mærke til billedet som helhed. Derfor er det vigtigt, at du forsøger at gøre dit billede så simpelt som muligt (8).

Det skriver Felice C. Frankel, fotograf og forsker ved Massachusetts Institute of Technology. Når du skal tage et fotografi, kan du overveje de forskellige vinkler, som dit instrument giver mulighed for (9). Derudover kan det være en fordel at holde brugen af billedet for øje - hvis billedet skal med i et tidsskrift, kan man for eksempel se, om det oftest er vertikale, horisontale eller firkantede billeder, som optræder i artiklerne. Udover billedets format bør man tage hensyn til dets komposition, idet diagonale linjer får et billede til at fremstå mere dynamisk, mens horisontale linjer skaber ro. Der er ofte mange forskellige måder du kan belyse et motiv. Hvis du tager et mikroskop i brug, kan du for eksempel justere lysindstillingen (10). Når man redigerer billeder digitalt bør man dog være opmærksom på, at man ændrer i fremstillingen af data. Derfor er det vigtigt at være eksplicit, ikke kun omkring forsøget, men også når det gælder produktionen af den visuelle repræsentation af forsøget (11).

2016_02_skulberg_02
Figur 2. Florence Nightingale: Diagram of the causes of mortality in the army in the East, 1858. Florence Nightingales diagram viser en oversigt over dødsårsager under Krimkrigen. Her ses død forårsaget af krigsskader (rødt), mens sort repræsenterer dødsfald af andre årsager. Den mest hyppige årsag var dog infektionssygdomme, som kunne have været forebygget (blåt). https://upload.wikimedia.org/­wikipedia/commons/1/17/Nightingale-mortality.jpg

Hvis fotografiet tages i brug for at viderekommunikere dine fund til kolleger, for eksempel i en PowerPoint-præsentation, markeres de forskellige dele af billedet ofte med forklaringer. Her kan man igen fremhæve det relevante i billedet ved at undgå at tilføje overflødige grafiske elementer, som distraherer beskueren fra det centrale budskab (12). Billeder kan være brugbare i kommunikationen mellem fagfæller, men også i formidlingen til offentligheden. Attraktive fotografier kan bidrage til at din forskning forekommer mere tilgængelig for en bredere målgruppe, end specialister indenfor dit eget felt. Det er dog ikke kun ved kommunikationen af videnskab, at billeder kan være brugbare - det visuelle kan også være en central del af udviklingen af nye ideer.

Skrivebordet og tavlen: Skitser som værktøj til ideudvikling og forståelse

I Charles Darwins notesbog fra omkring 1837 efterfølges ordene "I think" direkte med en enkel skitse af evolutionstræet. Fra stammen, angivet med "1", vokser grene - de nederste grene, som afsluttes brat, repræsenterer uddøde arter, mens de grene, der er markeret med "A", "B" "C" og "D" viser levende arter.

Man behøver ikke at have talent for at tegne, for at kunne få noget ud af at bruge blyant og papir, eller tavle og kridt, i forhold til at udvikle nye ideer. Når det gælder skitser som en del af forskningsprocessen, er det - som eksemplet med Darwin illustrerer - tanken der tæller. Ved skitsetegningen kan man arbejde med ideer på en uformel måde, og samtidig konkretisere dem. Substantivet ‘visualisering' er en afledning af verbet ‘visualisere,' at "skabe el. fremstille et billede af noget"(13). Skitsetegninger kan ses som en forlængelse af den mentale billeddannelse knyttet til tanker i forbindelse med forskning og læring. Når de visualiseringer, som dannes i hovedet, skal tegnes, er håndtegning langt mere hurtig og fleksibel end computertegninger, idet: "The typical input devices for computers (that is, keyboard and mouse) are woefully inadequate for supporting the kinds of expressiveness and fluidity that is required to engage the mind" (14).

2016_02_skulberg_03sm
Figur 3. Charles Darwin: Tree of Life, 1837. Darwins skitsetegning viser forskellige arters evolution og indbyrdes relation. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/10/Darwin_Tree_1837.png

Alle billeder lægger op til overvejelser omkring samspillet mellem funktion og æstetik. Den dag i dag florerer utallige former for billeder - fra skitser til grafer - i det naturvidenskabelige domæne. I de litteraturreferencer, som ses nedenfor, kan du få videre råd og inspiration til netop det billede, som bedst kan udtrykke dine ideer.

Referencer

  1. Forskningen i naturvidenskabelige visualiseringer har udviklet sig hastigt i løbet af de sidste årtier. For introduktioner til forskning i videnskabelige billeder, samt forskellige visuelle kulturer indenfor naturvidenskaben, kan det anbefales at begynde med: James Elkins: The Domain of Images (New York: Cornell University Press, 1999); James Elkins: Six Stories from the End of Representation: Images in Painting, Photography, Astronomy, Microscopy, Particle Physics, and Quantum Mechanics,1980-2000 (Stanford: Stanford University Press, 2008); Klaus Hentschel: Visual Cultures in Science and Technology (Oxford: Oxford University Press, 2014), Caroline A. Jones og Peter Galison (red.): Picturing Science, Producing Art (New York: Routledge, 1998); Martin Kemp: Seen/Unseen: Art, Science, and Intuition from Leonardo to the Hubble Telescope (New York: Oxford University Press, 2006), samt Luc Pauwels: Visual Cultures of Science: Rethinking Representational Practices in Knowledge Building and Science Communication (New England: Dartmouth College Press, 2006).
  2. Se Felice Frankel: Envisioning Science: The Design and Craft of the Science Image, (Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 2002), s. 14 og Brian J. Ford: Images of Science: A History of Scientific Illustration (London: The British Library, 1992), s. 7.
  3. Kemp, Martin: Visualizations: The Nature Book of Art and Science (New York: Oxford University Press, 2000), s. 4.
  4. Edward Tufte: The Visual Display of Quantitative Information (Connecticut: Graphics Press, 2001), s. 177. Se også Tuftes bøger Beautiful Evidence (Connecticut: Graphics Press, 2006); Envisioning Information (Connecticut: Graphics Press, 1990) og Visual Explanations: Images and Quantities, Evidence and Narrative (Cheshire, Connecticut: Graphics Press, 1997).
  5. Rikke Schmidt Kjærgaard: "Things to see and do: how scientific images work", i David J. Bennett og Richard C. Jennings (red.): Successful Science Communication: Telling It Like It Is (Cambridge: Cambridge University Press, 2011), s. 337.
  6. For flere råd i forhold til datavisualiseringer, se Katy Börner: Atlas of Knowledge: Anyone Can Map (Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 2015), samt Felice C. Frankel og Angela H. DePace: Visual Strategies: A practical guide to graphics for scientists and engineers (New Haven: Yale University Press, 2012).
  7. Rikke Schmidt Kjærgaard: "Things to see and do: how scientific images work", i David J. Bennett og Richard C. Jennings (red.): Successful Science Communication: Telling It Like It Is (Cambridge: Cambridge University Press, 2011), ss. 337-344. For yderligere inspiration til farvelægning af visualiseringer, se Bang Wong: "Points of View: Color coding", Nature Methods, vol. 7, nr. 8, august 2010.
  8. Felice Frankel: Envisioning Science: The Design and Craft of the Science Image, (Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 2002), ss. 28-29.
  9. Ibid., s. 30.
  10. Ibid., s. 56.
  11. Ibid., s. 268.
  12. Ibid., s. 261.
  13. Politikens Nudansk Ordbog med etymologi (København: Politikens Ordbøger, 2005), s. 1566.
  14. Bang Wong og Rikke Schmidt Kjærgaard: "Points of View: Pencil and paper", Nature Methods, vol. 9, nr. 11, november 2012, s. 1037.