Name: Uso del arte generativo para transmitir transiciones climáticas pasadas y futuras (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-31T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 10 s
Description: Aprende a crear animaciones generativas para visualizar datos climáticos pasados y futuros mediante técnicas de arte algorítmico personalizable. Este método transforma información compleja en representaciones visuales inmersivas sin depender de gráficos tradicionales.

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Nos gustaría agradecer el apoyo recibido de Georgia Rhodes y Stuart Copeland en el inicio de este proyecto: su aliento y tutoría fueron esenciales para nuestro éxito. También nos gustaría destacar la utilidad de https://p5js.org/reference/ como recurso para aprender a codificar en JavaScript. Este material se basa en el trabajo apoyado en parte por la National Science Foundation bajo el Acuerdo de Cooperación EPSCoR #OIA-1655221 y su programa Vis-a-Thon y por el Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Reproducción de las visualizaciones existentes
<ol><li>Descargue el software de codificación y visualización (consulte la Tabla de materiales).<ol><li>Descargue los datos y el código. Este artículo utiliza 'grados de incertidumbre' con datos de Marcks et al.4 y Cartagena-Sierra et al.5 sobre el modelo de edad de Starr et al.9. NOTA: Los 'grados de incertidumbre' contienen cinco archivos de codificación, Archivo de codificación suplementaria 1, Archivo de codificación complementaria 2, Archivo de codificación suplementaria 3, Archivo de codificación complementaria 4 y Archivo de codificación complementaria 5, con contenidos pertenecientes a cada período de visualización (MPT 1, MPT 2, MPT 3, MPT 4 y Futuro, respectivamente). Cada uno de estos contiene bibliotecas de codificación10 utilizadas para visualizaciones, así como carpetas 'Script' que contienen datos descargados en formato .csv, código utilizado para generar imágenes 'partícula.js' y un archivo de índice 'índice.html' que vincula todos los datos y códigos relevantes.</li>
	</ol></li>
	<li>Abra el software de edición de código desde los 'grados de incertidumbre'.</li>
	<li>Arrastre un archivo (MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4) al editor de código para visualizarlo.<ol><li>Los archivos aparecen en el menú EXPLORER en el lado izquierdo de la ventana. Compruebe el procedimiento para visualizar los datos de la carpeta 'Futuro' en el paso 1.7.</li>
	</ol></li>
	<li>En el menú EXPLORER, haga clic en la carpeta (MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4) para mostrar un menú desplegable, haga clic en script y, a continuación, haga clic en index.html. NOTA: El código aparece en el lado derecho de la ventana.</li>
	<li>Haga clic izquierdo en la parte de la ventana con el código para 'index.html' y seleccione abrir con servidor en vivo en el menú. NOTA: Se abre una ventana del navegador de Internet y comienza a reproducir la visualización.</li>
	<li>Cerrar y volver a abrir el editor de código puede ser necesario entre visualizaciones al cargar un objeto visual de un subconjunto de tiempo diferente. Repita los pasos 1.4-1.6 para cada subconjunto de tiempo.</li>
	<li>Para ver la visualización basada en proyecciones futuras, abra la carpeta 'Futuro' en la computadora y arrastre la carpeta 'Acumulación' o 'Transición' al editor de código. La diferencia entre animaciones se describe en la sección de resultados.</li>
	<li>Seleccione el nombre de la carpeta en la ventana EXPLORER y haga clic en index.html. Haga clic izquierdo en la parte de la ventana con el código para 'index.html' y seleccione abrir con servidor en vivo en el menú. NOTA: Se abre una ventana del navegador de Internet y comienza a reproducir la visualización, que se puede guardar localmente en una computadora mediante grabación de pantalla.</li>
</ol>2. Edición de las visualizaciones
NOTA: Para editar las visualizaciones, siga los pasos 1.1-1.4 anteriores, según sea necesario, para cargar los datos relevantes.
<ol><li>Seleccione la carpeta de interés en la ventana EXPLORER del editor de código y abra el archivo de script principal haciendo clic en sketch.js. NOTA: El archivo 'sketch.js' en el MPT 1 (Supplementary Coding File 1) contiene las anotaciones más detalladas; Por lo tanto, este archivo puede ser el más útil para familiarizar el código.<ol><li>El código aparece en el lado derecho de la ventana del editor de código. Realice cualquier edición en los parámetros de visualización dentro de este código. Busque anotaciones de código con descripciones detalladas del código y su función después de barras diagonales dobles "//" e identificadas por texto verde (Figura complementaria 1).</li>
		<li>Defina las variables que se vincularán a los datos o se utilizarán para personalizar los parámetros visuales (Figura complementaria 1).</li>
		<li>Cargue los datos en el espacio de trabajo (Figura complementaria 2).</li>
		<li>Definir los parámetros visuales del lienzo. Utilice un bucle "para" para vincular los datos a características específicas; aquí, el tamaño está vinculado al valor isotópico de nitrógeno 'd15N' (Figura complementaria 3).</li>
		<li>Utilice un bucle for para definir una longitud de cola para cada orbe. La cola se refiere al tiempo que los orbes permanecen en la pantalla después de aparecer, creando una acumulación de color a medida que avanza la imagen (Figura complementaria 4). NOTA: Aquí, la longitud de la cola se escala a la tasa de acumulación de alquenonas c37.</li>
		<li>Finalmente, dibuje la animación, aplicando un algoritmo de ruido de Perlin11 para definir la forma de las imágenes (Figura complementaria 5). NOTA: Aquí, se utiliza un círculo como forma base con ruido aplicado a los puntos a lo largo de la circunferencia del círculo. Estos "moverán" el límite del círculo, produciendo una forma orgánica similar a un orbe que se desvía de un círculo en una cantidad definida por el comando "ondulación".</li>
		<li>Edite el código según sea necesario utilizando anotaciones para ayudar a las modificaciones.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Guardar las ediciones
<ol><li>Guarde las ediciones presionando las teclas Comando y S al mismo tiempo.</li>
	<li>Para ver las imágenes actualizadas, navegue hasta el archivo 'índice.html' en la ventana EXPLORER, haga clic con el botón izquierdo y seleccione abrir con servidor en vivo en el menú. NOTA: Se abre una ventana del navegador de Internet y comienza a reproducir la visualización, que se puede guardar localmente en la computadora mediante grabación de pantalla.</li>
</ol>

<ol><li>Anadol, R. efik <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnadol%2C+Refik+%22Refik+Anadol%22">Refik Anadol</a>. , Refik Anadol Studio, LLC. refikanadol.com/information/ (2023).</li>
<li>Lieberman, Z. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLieberman%2C+Z+%22Paint+with+your+Feet%22">Paint with your Feet</a>. , YesYesNo. www.yesyesno.com/nike-collab-paint-with-your-feet (2011).</li>
<li>Moore, F. C., Obradovich, N., Lehner, F., Baylis, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapidly+declining+remarkability+of+temperature+anomalies+may+obscure+public+perception+of+climate+change%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Rapidly declining remarkability of temperature anomalies may obscure public perception of climate change.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (11), 4905-4910 (2019).</li>
<li>Marcks, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%CE%B415N+in+planktonic+foraminifera+species+G.+bulloides+and+G.+inflata+from+IODP+Site+361-U1475.+%5BDataset%5D%5BTitle%5D)+AND+%22PANGAEA%22%5BJournal%5D)">δ15N in planktonic foraminifera species G. bulloides and G. inflata from IODP Site 361-U1475. [Dataset].</a> PANGAEA. , (2022).</li>
<li>Cartagena-Sierra, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Latitudinal+migrations+of+the+subtropical+front+at+the+Agulhas+plateau+through+the+mid-Pleistocene+transition%5BTitle%5D)+AND+%22Paleoceanography+and+Paleoclimatology%22%5BJournal%5D)">Latitudinal migrations of the subtropical front at the Agulhas plateau through the mid-Pleistocene transition.</a> Paleoceanography and Paleoclimatology. 36 (7), e2020PA004084(2021).</li>
<li>Ford, H. L., Chalk, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mid-Pleistocene+enigma%5BTitle%5D)+AND+%22Oceanography%22%5BJournal%5D)">The mid-Pleistocene enigma.</a> Oceanography. 33 (2), 101-103 (2020).</li>
<li>U.S. Climate Resilience Toolkit Climate Explorer. , U.S. Federal Government. Available from: 
 <a target="_blank" href="https://crt-climate-explorer.nemac.org/">https://crt-climate-explorer.nemac.org/</a> (2021).</li>
<li>Stocker, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStocker%2C+T+%22IPCC%3A+Climate+Change+2013%3A+The+Physical+Science+Basis.+Contribution+of+Working+Group+I+to+the+Fifth+Assessment+Report+of+the+Intergovernmental+Panel+on+Climate+Change%22">IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change</a>. , Cambridge University Press. Cambridge. 1535(2013).</li>
<li>Starr, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antarctic+icebergs+reorganize+ocean+circulation+during+Pleistocene+glacials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Antarctic icebergs reorganize ocean circulation during Pleistocene glacials.</a> Nature. 589 (7841), 236-241 (2021).</li>
<li>Li, Q., McCarthy, L. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLi%2C+Q+%22P5.js%22">P5.js</a>. , p5js.org/ (2023).</li>
<li>Perlin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+noise%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+29th+Annual+Conference+on+Computer+Graphics+and+Interactive+Techniques%22%5BJournal%5D)">Improving noise.</a> Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. , 681-682 (2002).</li>
<li>Lisiecki, L. E., Raymo, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Pliocene-Pleistocene+stack+of+57+globally+distributed+benthic+%CE%B418O+records%5BTitle%5D)+AND+%22Paleoceanography%22%5BJournal%5D)">A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records.</a> Paleoceanography. 20 (1), PA1003(2005).</li>
<li>Robinson, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+from+fossil-bound+nitrogen+isotopes+in+diatoms%2C+foraminifera%2C+and+corals%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Marine+Science%22%5BJournal%5D)">Insights from fossil-bound nitrogen isotopes in diatoms, foraminifera, and corals.</a> Annual Review of Marine Science. 15, 407-430 (2023).</li>
</ol>

Los autores reconocen que no existen conflictos de intereses conocidos en este momento.

Este trabajo destaca la utilidad del arte generativo para la comunicación de la ciencia. El flujo de trabajo se puede utilizar para traducir los datos existentes en elementos dentro de una animación. Si bien los resultados de animación de este trabajo son únicos en el sentido de que cada vez que se ejecuta el código se crea una versión diferente de la animación, los elementos visuales se escalan a datos de modelos geoquímicos y climáticos; Por lo tanto, elementos como el color, la velocidad y el tamaño permanecen constan...

El arte generativo y los métodos empleados aquí permiten la traducción directa de datos cuantitativos en animaciones al tiempo que preservan la integridad de los datos. Los artistas utilizan el arte generativo para explorar las percepciones del espacio y el tiempo1,2, pero el arte generativo aún no se usa comúnmente con datos científicos espaciales o temporales. El trabajo presentado aquí proporciona un marco simple para usar productos visuales generativos para mostrar datos climáticos. Estos productos se pueden aplicar ampliamente, ya sea que se utilicen para crear exhibiciones en persona o como ayuda visual para una presentación o publicación en línea.
El uso de mediciones geoquímicas o estimaciones para escalar elementos como el color, la forma, el tamaño y la velocidad proporciona un medio para transmitir visualmente las tasas y magnitudes de cambio sin requerir que el espectador lea un documento, interprete un gráfico o mire a través de una tabla de datos. Alternativamente, la aleatorización de las variables seleccionadas se utiliza para transmitir una falta de datos o incertidumbre, como en el caso de las proyecciones futuras. La yuxtaposición del pasado y el futuro geológico es quizás parte integral de la efectividad de estos productos como herramientas de comunicación científica. Las experiencias recientes a menudo sirven como línea de base de comparación para el cambio climático moderno, lo que dificulta la comprensión de la magnitud del cambio climático antropogénico3.
Las mediciones geoquímicas visualizadas en este documento abarcan la transición del Pleistoceno medio (MPT; hace 1,2 millones a 600.000 años), registrando cambios cerca del límite norte del Océano Austral desde el Sitio U1475 del Programa Internacional de Descubrimiento Oceánico 4,5. Los datos de MPT se presentan en cuatro animaciones, que destacan los cambios en las condiciones del océano a medida que el planeta se enfría y la variabilidad glacial e interglacial se amplifica6. Esto proporciona una línea de base geológica que revela el ritmo natural del clima de la Tierra, enfatizando una tendencia de enfriamiento a largo plazo que contrasta marcadamente con las proyecciones climáticas futuras. Las estimaciones futuras de temperatura son valores promedio de los resultados de 20 modelos climáticos bajo los forzamientos de la Vía Representativa del Carbono 8.5 (RCP 8.5; escenario con un forzamiento radiativo de 8.5 W / m2 en el año 2100) para la ubicación Nueva York, NY7. RCP 8.5 representa el peor escenario de emisiones sostenidas que resultan en un aumento de 3.7 ° C en la temperatura global promedio para 21008. Por lo tanto, este artículo demuestra un medio de comparar proyecciones futuras con datos geológicos para comparar las tasas de cambio climático y la variabilidad climática.

<table><tbody><tr><td>Caballete</td><td>Uline</td><td>H-1450SIL</td><td>Caballete telescópico para sujetar el tablero con núcleo</td></tr><tr><td>de espuma Cartulina con núcleo de espuma</td><td>Royal Brites</td><td>#753064</td><td>Tablero con núcleo de espuma utilizado como lienzo para la proyección</td></tr><tr><td>Servidor en vivo</td><td>Microsoft; Versión</td><td>5.7.9</td><td>Extensión de software para Visual Studio Code que permite la visualización de animaciones en una ventana del navegador. Descargado en: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ritwickdey.LiveServer</td></tr><tr><td>Proyector</td><td>de tiro Optoma 796435814076</td><td></td><td>Cualquier modelo de proyector de tiro que funcione para la superficie de proyección / distancia deseada&nbsp;</td></tr><tr><td>Visual Studio Code</td><td>Microsoft</td><td>versión 1.74 para MAC OS</td><td>Software para edición y ejecución de código. Descargado en : https://code.visualstudio.com/</td></tr></tbody></table>

uso del arte generativo para transmitir transiciones climáticas pasadas y futuras

Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions

La capacidad de comprender el clima moderno se basa en una comprensión fundamental de la variabilidad climática pasada y las formas en que el planeta se estabiliza mediante retroalimentaciones interconectadas. Este artículo presenta un método único para traducir registros de transiciones climáticas pasadas conservadas en sedimentos de aguas profundas a audiencias amplias a través de una visualización inmersiva. Esta visualización es una instalación multimedia que incorpora registros geoquímicos de transiciones glaciales e interglaciales y predicciones de modelos para el calentamiento antropogénico futuro para crear una experiencia inmersiva para los espectadores, invitándolos a participar y reflexionar sobre las diferencias sutiles y matizadas entre los subconjuntos de la historia de la Tierra. Este trabajo muestra cinco intervalos de tiempo, comenzando con el inicio de la ciclicidad glacial-interglacial moderna (~ hace un millón de años), comparando el clima pasado con los resultados del modelo para el calentamiento antropogénico futuro proyectado (hasta 2099). La instalación consiste en varias proyecciones experimentales, una para cada subconjunto de tiempo, mostradas en diferentes superficies de una habitación. A medida que los espectadores se mueven a través del espacio, las proyecciones recorren lentamente diferentes transiciones climáticas, utilizando métodos de animación como velocidad, color, capas y repetición, todos generados a través de datos específicos del sitio para transmitir el comportamiento único del planeta en relación con el clima global. Este trabajo proporciona un marco para la visualización de datos científicos únicos, con animaciones generativas creadas utilizando un algoritmo Perlin Noise en el centro de la instalación. Las variables de investigación, como la temperatura de la superficie del mar, la dinámica de los nutrientes y la tasa de cambio climático, afectan los resultados formales como el color, la escala y la velocidad de animación, que son fáciles de manipular y conectar con datos específicos. Este enfoque también permite la posibilidad de publicar datos en línea y proporciona un mecanismo para escalar los parámetros visuales a una amplia variedad de datos cuantitativos y cualitativos.

Este trabajo produce seis visualizaciones correspondientes a cinco intervalos únicos de tiempo geológico, con aspectos visuales escalados a datos cuantitativos medidos en sedimentos de aguas profundas (Figura 1, Figura 2, Figura 3, Figura 4, Video 1, Video 2, Video 3 y Video 4) o modelados a partir de los escenarios de PCR del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) (<strong cl...

Aquí, se presenta un protocolo para visualizar los datos climáticos como arte generativo.

Uso del arte generativo para transmitir transiciones climáticas pasadas y futuras

The ability to understand modern day climate relies on a foundational understanding of past climate variability and the ways in which the planet is ...

Puede ser difícil transmitir datos climáticos, especialmente cuando las escalas de tiempo son mucho mayores de lo que la gente suele pensar. Este protocolo permite a los usuarios crear animaciones generativas con imágenes escaladas a datos. Con este procedimiento, los datos se pueden transformar en animaciones que transmiten información sin depender de tablas o gráficos.Es altamente personalizable en términos de datos utilizados y los aspectos visuales mostrados. Sería interesante que se llevara a cabo un experimento social sobre la percepción pública de los datos climáticos basado en diferentes modos de presentación de datos. Este trabajo podría ser una técnica visual junto con métodos más tradicionales o artísticos.Codificar en cualquier idioma nuevo o aprender un nuevo software puede ser un desafío. Los recursos en línea y las búsquedas en Internet de términos o códigos clave pueden ayudar. Después de descargar el software de codificación y visualización, descargue los datos y comience a codificar.Arrastre el archivo MPT deseado, MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4 al editor de código para visualizarlo. En el menú del explorador, haga clic en la carpeta MPT deseada, MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4 para mostrar un menú desplegable. Luego haga clic en el script, seguido de clic en index.html.Haga clic con el botón izquierdo en la parte de la ventana con el código para el índice. html y seleccione Abrir con servidor en vivo en el menú. Repita los pasos, comenzando seleccionando la carpeta MPT en el menú del explorador para cada subconjunto de tiempo.Para ver la visualización basada en proyecciones futuras, abra la carpeta future en el equipo y arrastre la carpeta de acumulación o transición al editor de código. A continuación, seleccione el nombre de la carpeta en la ventana del explorador y haga clic en index.html. Haga clic con el botón izquierdo en la parte de la ventana con código para el índice.html y seleccione Abrir con servidor en vivo en el menú. Para editar las visualizaciones, seleccione la carpeta de interés en la ventana del explorador del editor de código y abra el archivo de script principal haciendo clic en sketch.js. Realice cualquier edición en los parámetros de visualización dentro de este código.Busque anotaciones de código con descripciones detalladas del código y su función, siguiendo barras diagonales dobles e identificadas por textos verdes. Defina las variables que se vincularán a los datos o se utilizarán para personalizar los parámetros visuales. A continuación, guarde las ediciones presionando simultáneamente las teclas comando y S.Para ver los objetos visuales actualizados, desplácese hasta el índice. HTML. En la ventana del explorador, haga clic izquierdo y seleccione Abrir con servidor en vivo en el menú.Se generaron visualizaciones correspondientes a períodos de tiempo geológicos únicos. Los aspectos visuales como el color, el tamaño y la velocidad se escalaron cuantitativamente a las estimaciones de la temperatura de la superficie del mar, el nitrógeno, la composición isotópica y la tasa de cambio climático. Los datos se midieron en sedimentos de aguas profundas o se modelaron a partir del panel intergubernamental sobre el cambio climático, o la vía representativa del carbono del IPCC, o escenarios RCP.La animación generada a partir del código MPT 1 correspondió al segmento de tiempo más antiguo hace aproximadamente 1,2 a 1,118 millones de años. Mucho antes del alargamiento glacial-interglacial y el enfriamiento glacial. El código MPT 2 correspondía a hace aproximadamente 1.112 a 1,06 millones de años, inmediatamente antes del alargamiento glacial-interglacial y el enfriamiento glacial.MPT 3 generó las imágenes para el segundo último segmento de tiempo con ciclos glaciales-interglaciales más largos, hace aproximadamente 1.06 millones a 900,000 años. El código MPT 4 generó las imágenes para el segmento de tiempo más reciente, hace unos 900, 000 a 600, 000 años, cuando los ciclos glaciales-interglaciales más largos estaban más establecidos. El código de acumulación generó una proyección del modelo para el calentamiento antropogénico futuro basado en estimaciones de temperatura de los promedios del modelo RCP 8.5 para Nueva York.El código de transición creó una imagen más simple de la misma, mostrando solo el contorno de los orbes que se mueven a través del fondo. El formato del producto permitió la personalización y presentación de datos, creando exhibiciones inmersivas de comunicación científica. Al editar el código, asegúrese de que corresponde a las secciones de datos actuales.Para futuras proyecciones, solo tenga las carpetas de transición o acumulación en el espacio de trabajo. De lo contrario, el programa no funcionará. Esta técnica abre puertas para incluir datos científicos en el diseño gráfico.El arte generativo e inmersivo son campos de rápido crecimiento con muchas oportunidades para que el arte interactúe con la ciencia y los datos.

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