Name: Usare larte generativa per trasmettere le transizioni climatiche passate e future (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-31T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 10 s
Description: Esplora la visualizzazione dei dati climatici attraverso l'arte generativa per creare animazioni coinvolgenti e personalizzabili. Questo metodo computazionale trasforma informazioni complesse in rappresentazioni visive alternative ai grafici tradizionali.

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Vorremmo riconoscere il sostegno ricevuto da Georgia Rhodes e Stuart Copeland all'inizio di questo progetto: il loro incoraggiamento e tutoraggio sono stati essenziali per il nostro successo. Vorremmo anche evidenziare l'utilità di https://p5js.org/reference/ come risorsa per imparare a programmare in JavaScript. Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto in parte dalla National Science Foundation nell'ambito dell'EPSCoR Cooperative Agreement #OIA-1655221 e dal loro programma Vis-a-Thon e dal Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Riproduzione delle visualizzazioni esistenti
<ol><li>Scarica il software di codifica e visualizzazione (vedi Tabella dei materiali).<ol><li>Scarica i dati e il codice. Questo articolo utilizza "gradi di incertezza" con i dati di Marcks et al.4 e Cartagena-Sierra et al.5 sul modello di età di Starr et al.9. NOTA: i "gradi di incertezza" contengono cinque file di codifica, Supplementary Coding File 1, Supplementary Coding File 2, Supplementary Coding File 3, Supplementary Coding File 4 e Supplementary Coding File 5, con contenuti relativi a ciascun periodo di visualizzazione (MPT 1, MPT 2, MPT 3, MPT 4 e Future, rispettivamente). Ognuno di questi contiene librerie di codifica10 utilizzate per le visualizzazioni e cartelle "Script" contenenti dati scaricati in formato .csv, codice utilizzato per generare immagini "particle.js" e un file indice "index.html" che collega tutti i dati e il codice rilevanti insieme.</li>
	</ol></li>
	<li>Apri il software di modifica del codice dai "gradi di incertezza".</li>
	<li>Trascinare un file (MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4) nell'editor di codice per visualizzarlo.<ol><li>I file vengono visualizzati nel menu EXPLORER sul lato sinistro della finestra. Controllare la procedura per visualizzare i dati dalla cartella 'Future' nel passaggio 1.7.</li>
	</ol></li>
	<li>Nel menu EXPLORER, fare clic sulla cartella (MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4) per visualizzare un menu a discesa, fare clic su script, quindi fare clic su index.html. Nota : il codice viene visualizzato sul lato destro della finestra.</li>
	<li>Fai clic con il pulsante sinistro del mouse sulla parte della finestra con il codice per 'index.html' e seleziona Apri con server live dal menu. NOTA: viene visualizzata una finestra del browser Internet e inizia a riprodurre la visualizzazione.</li>
	<li>La chiusura e la riapertura dell'editor di codice può essere necessaria tra le visualizzazioni quando si carica un oggetto visivo da un diverso sottoinsieme di tempo. Ripetere i passaggi 1.4-1.6 per ogni sottoinsieme di tempo.</li>
	<li>Per visualizzare la visualizzazione in base alle proiezioni future, aprire la cartella 'Future' sul computer e trascinare la cartella 'Accumulation' o 'Transition' nell'editor di codice. La differenza tra le animazioni è descritta nella sezione dei risultati.</li>
	<li>Selezionare il nome della cartella nella finestra EXPLORER e fare clic su index.html. Fai clic con il pulsante sinistro del mouse sulla parte della finestra con il codice per 'index.html' e seleziona Apri con server live dal menu. NOTA: si apre una finestra del browser Internet e inizia a riprodurre la visualizzazione, che può essere salvata localmente su un computer mediante registrazione dello schermo.</li>
</ol>2. Modifica delle visualizzazioni
NOTA: per modificare le visualizzazioni, seguire i passaggi 1.1-1.4 riportati sopra, se necessario, per caricare i dati pertinenti.
<ol><li>Selezionare la cartella di interesse nella finestra EXPLORER dell'editor di codice e aprire il file di script principale facendo clic su sketch.js. NOTA: Il file 'sketch.js' nel MPT 1 (Supplementary Coding File 1) contiene le annotazioni più dettagliate; Pertanto, questo file potrebbe essere il più utile per familiarizzare con il codice.<ol><li>Il codice viene visualizzato sul lato destro della finestra dell'editor di codice. Eseguire eventuali modifiche ai parametri di visualizzazione all'interno di questo codice. Cercare le annotazioni del codice con descrizioni dettagliate del codice e della sua funzione dopo le doppie barre "//" e ulteriormente identificate da testo verde (Figura supplementare 1).</li>
		<li>Definire le variabili che verranno collegate ai dati o utilizzate per personalizzare i parametri visivi (Figura supplementare 1).</li>
		<li>Caricare i dati nell'area di lavoro (Figura supplementare 2).</li>
		<li>Definire i parametri visivi dell'area di disegno. Utilizzare un ciclo 'for' per collegare i dati a caratteristiche specifiche; qui, la dimensione è legata al valore isotopico dell'azoto 'd15N' (figura supplementare 3).</li>
		<li>Usa un anello for per definire una lunghezza della coda per ogni sfera. La coda si riferisce al periodo di tempo in cui le sfere rimangono sullo schermo dopo essere apparse, creando un accumulo di colore man mano che la visuale progredisce (Figura supplementare 4). NOTA: Qui, la lunghezza della coda è scalata al tasso di accumulo del c37 degli alchenoni.</li>
		<li>Infine, disegnate l'animazione, applicando un algoritmo Perlin Noise11 per definire la forma degli elementi visivi (Figura supplementare 5). NOTA: in questo caso, un cerchio viene utilizzato come forma di base con il rumore applicato ai punti lungo la circonferenza del cerchio. Questi "muoveranno" il confine del cerchio, producendo una forma organica simile a una sfera che si discosta da un cerchio in una quantità definita dal comando "wiggle".</li>
		<li>Modificare il codice in base alle esigenze utilizzando le annotazioni per facilitare le modifiche.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Salvataggio delle modifiche
<ol><li>Salva le modifiche premendo contemporaneamente i tasti Comando e S .</li>
	<li>Visualizza gli oggetti visivi aggiornati accedendo al file "index.html" nella finestra EXPLORER, facendo clic con il pulsante sinistro del mouse e selezionando Apri con server live dal menu. NOTA: si apre una finestra del browser Internet e inizia a riprodurre la visualizzazione, che può essere salvata localmente sul computer mediante la registrazione dello schermo.</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>

Gli autori riconoscono che al momento non esistono conflitti di interesse noti.

Questo lavoro evidenzia l'utilità dell'arte generativa ai fini della comunicazione della scienza. Il flusso di lavoro può essere utilizzato per convertire i dati esistenti in elementi all'interno di un'animazione. Mentre gli output dell'animazione di questo lavoro sono unici in quanto ogni volta che il codice viene eseguito viene creata una versione diversa dell'animazione, gli elementi visivi vengono ridimensionati ai dati geochimici e del modello climatico; Pertanto, elementi come colore, velocità e dimensioni rimangon...

L'arte generativa e i metodi qui impiegati consentono la traduzione diretta di dati quantitativi in animazioni preservando l'integrità dei dati. Gli artisti usano l'arte generativa per esplorare le percezioni dello spazio e del tempo1,2, ma l'arte generativa non è ancora comunemente usata con dati scientifici spaziali o temporali. Il lavoro qui presentato fornisce un quadro semplice per l'utilizzo di prodotti visivi generativi per mostrare i dati climatici. Questi prodotti possono essere ampiamente applicati, sia che vengano utilizzati per creare mostre di persona o come aiuto visivo per una presentazione o una pubblicazione online.
L'utilizzo di misurazioni o stime geochimiche per scalare elementi come colore, forma, dimensioni e velocità fornisce un mezzo per trasmettere visivamente velocità e grandezze di cambiamento senza richiedere allo spettatore di leggere un documento, interpretare un grafico o guardare attraverso una tabella di dati. In alternativa, la randomizzazione delle variabili selezionate viene utilizzata per trasmettere una mancanza di dati o incertezza, come nel caso delle proiezioni future. La giustapposizione di passato geologico e futuro è forse parte integrante dell'efficacia di questi prodotti come strumenti di comunicazione scientifica. Le esperienze recenti spesso servono come base di confronto per i cambiamenti climatici moderni, rendendo difficile cogliere l'entità del cambiamento climatico antropogenico3.
Le misurazioni geochimiche visualizzate in questo articolo coprono la transizione del Pleistocene medio (MPT; da 1,2 milioni a 600.000 anni fa), registrando i cambiamenti vicino al confine settentrionale dell'Oceano Antartico dal sito U1475 4,5 dell'International Ocean Discovery Program. I dati MPT sono presentati in quattro animazioni, che evidenziano i cambiamenti nelle condizioni oceaniche man mano che il pianeta si raffredda e la variabilità glaciale e interglaciale è amplificata6. Ciò fornisce una linea di base geologica che rivela il ritmo naturale del clima terrestre, sottolineando una tendenza al raffreddamento a lungo termine che contrasta nettamente le proiezioni climatiche future. Le stime future della temperatura sono valori medi dei risultati di 20 modelli climatici sotto le forzanti del Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; scenario con un forzante radiativo di 8,5 W / m2 nell'anno 2100) per la posizione New York, NY7. RCP 8.5 rappresenta lo scenario peggiore di emissioni sostenute con conseguente aumento di 3,7 °C della temperatura media globale entro il 21008. Pertanto, questo articolo dimostra un mezzo per confrontare le proiezioni future con i dati geologici per confrontare i tassi di cambiamento climatico e la variabilità climatica.

<table><tbody><tr><td>Cavalletto</td><td>Uline</td><td>H-1450SIL</td><td>Cavalletto telescopico per contenere il pannello con anima in schiuma</td></tr><tr><td>Pannello per poster con anima in schiuma</td><td>Royal Brites</td><td>#753064</td><td>Pannello con anima in schiuma utilizzato come tela per la proiezione</td></tr><tr><td>Live Server</td><td>Microsoft; Editore: Ritwick Dey</td><td>Versione 5.7.9</td><td>Estensione software per Visual Studio Code che consente la visualizzazione delle animazioni in una finestra del browser. Scaricato su: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ritwickdey.LiveServer</td></tr><tr><td>Throw Projector</td><td>Optoma</td><td>796435814076</td><td>Qualsiasi modello di proiettore da lancio che funzionerà per la superficie di proiezione / distanza desiderata &nbsp;</td></tr><tr><td>Visual Studio Code</td><td>Microsoft</td><td>versione 1.74 per MAC OS</td><td>Software per la modifica e l'esecuzione del codice. Scaricato all'indirizzo : https://code.visualstudio.com/</td></tr></tbody></table>

usare l'arte generativa per trasmettere le transizioni climatiche passate e future

Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions

La capacità di comprendere il clima moderno si basa su una comprensione fondamentale della variabilità climatica passata e dei modi in cui il pianeta è stabilizzato da feedback interconnessi. Questo articolo presenta un metodo unico per tradurre le registrazioni delle transizioni climatiche passate conservate nei sedimenti di acque profonde a un vasto pubblico attraverso una visualizzazione immersiva. Questa visualizzazione è un'installazione multimediale che incorpora registrazioni geochimiche di transizioni glaciali e interglaciali e previsioni di modelli per il futuro riscaldamento antropogenico per creare un'esperienza immersiva per gli spettatori, invitandoli a impegnarsi e riflettere sulle sottili e sfumate differenze tra i sottoinsiemi della storia della Terra. Questo lavoro mostra cinque intervalli di tempo, a partire dall'inizio della moderna ciclicità glaciale-interglaciale (~ un milione di anni fa), confrontando il clima passato con i risultati del modello per il futuro riscaldamento antropogenico previsto (fino al 2099). L'installazione consiste in diverse proiezioni sperimentali, una per ogni sottoinsieme di tempo, visualizzate su superfici diverse in una stanza. Mentre gli spettatori si muovono attraverso lo spazio, le proiezioni passano lentamente attraverso diverse transizioni climatiche, utilizzando metodi di animazione come velocità, colore, stratificazione e ripetizione, tutti generati attraverso dati specifici del sito per trasmettere il comportamento unico del pianeta in relazione al clima globale. Questo lavoro fornisce un quadro per la visualizzazione di dati scientifici unici, con animazioni generative create utilizzando un algoritmo Perlin Noise al centro dell'installazione. Le variabili di ricerca, come la temperatura della superficie del mare, la dinamica dei nutrienti e il tasso di cambiamento climatico, influenzano i risultati formali come colore, scala e velocità di animazione, che sono tutti facili da manipolare e collegare a dati specifici. Questo approccio consente anche la possibilità di pubblicare dati online e fornisce un meccanismo per scalare i parametri visivi a un'ampia varietà di dati quantitativi e qualitativi.

Questo lavoro produce sei visualizzazioni corrispondenti a cinque intervalli unici di tempo geologico, con aspetti visivi scalati a dati quantitativi misurati su sedimenti di acque profonde (Figura 1, Figura 2, Figura 3, Figura 4, Video 1, Video 2, Video 3 e Video 4) o modellati dagli scenari RCP dell'Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (Figura 5 e <s...

Qui viene presentato un protocollo per visualizzare i dati climatici come arte generativa.

Usare l'arte generativa per trasmettere le transizioni climatiche passate e future

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

Può essere difficile trasmettere dati climatici, specialmente quando i tempi sono molto più grandi di quanto le persone pensino di solito. Questo protocollo consente agli utenti di creare animazioni generative con oggetti visivi ridimensionati in base ai dati. Con questa procedura, i dati possono essere trasformati in animazioni che trasmettono informazioni senza fare affidamento su diagrammi o grafici.È altamente personalizzabile in termini di dati utilizzati e aspetti visivi visualizzati. Sarebbe interessante condurre un esperimento sociale sulla percezione pubblica dei dati climatici sulla base di diverse modalità di presentazione dei dati. Questo lavoro potrebbe essere una tecnica visiva accanto a metodi più tradizionali o artistici.Codificare in qualsiasi nuova lingua o imparare un nuovo software può essere difficile. Le risorse online e le ricerche su Internet per termini o codici chiave possono aiutare. Dopo aver scaricato il software di codifica e visualizzazione, scaricare i dati e iniziare a codificare.Trascinare il file MPT desiderato, MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4 nell'editor di codice per visualizzarlo. Nel menu Explorer, fai clic sulla cartella MPT desiderata, MPT 1, MPT 2, MPT 3 o MPT 4 per visualizzare un menu a discesa. Quindi fare clic sullo script, seguito da un clic su index.html.Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla parte della finestra con il codice per l'indice. html e seleziona Apri con server live dal menu. Ripetere i passaggi, iniziando dalla selezione della cartella MPT nel menu di Explorer per ogni sottoinsieme di tempo.Per visualizzare la visualizzazione in base alle proiezioni future, aprire la cartella futura nel computer e trascinare la cartella di accumulo o di transizione nell'editor di codice. Quindi, selezionare il nome della cartella nella finestra di Explorer e fare clic su index.html. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla parte della finestra con il codice per l'indice.html e seleziona Apri con server live dal menu. Per modificare le visualizzazioni, selezionare la cartella di interesse nella finestra Esplora risorse dell'editor di codice e aprire il file di script principale facendo clic su sketch.js. Eseguire eventuali modifiche ai parametri di visualizzazione all'interno di questo codice.Cerca annotazioni di codice con descrizioni dettagliate del codice e della sua funzione, dopo le doppie barre e ulteriormente identificate da testi verdi. Definire le variabili che verranno collegate ai dati o utilizzate per personalizzare i parametri visivi. Quindi, salva le modifiche premendo contemporaneamente i tasti Comando e S.Visualizzare gli oggetti visivi aggiornati passando all'indice. HTML. Nella finestra di Explorer, fare clic con il pulsante sinistro del mouse e selezionare Apri con server live dal menu.Sono state generate visualizzazioni corrispondenti a periodi di tempo geologici unici. Aspetti visivi come colore, dimensioni e velocità sono stati scalati quantitativamente alle stime della temperatura superficiale del mare, dell'azoto, della composizione isotopica e del tasso di cambiamento climatico. I dati sono stati misurati su sedimenti di acque profonde o modellati dal gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici, o IPCC rappresentativo del percorso del carbonio, o scenari RCP.L'animazione generata dal codice MPT 1 corrispondeva al segmento temporale più antico circa 1,2-1,118 milioni di anni fa. Ben prima dell'allungamento glaciale-interglaciale e del raffreddamento glaciale. Il codice MPT 2 corrispondeva a circa 1,112-1,06 milioni di anni fa, immediatamente prima dell'allungamento glaciale-interglaciale e del raffreddamento glaciale.MPT 3 ha generato le immagini per il secondo ultimo segmento di tempo con cicli glaciali-interglaciali più lunghi, da circa 1,06 milioni a 900.000 anni fa. Il codice MPT 4 ha generato le immagini per il segmento temporale più recente, da circa 900.000 a 600.000 anni fa, quando i cicli glaciali-interglaciali più lunghi erano più stabiliti. Il codice di accumulo ha generato una proiezione del modello per il futuro riscaldamento antropogenico basato sulle stime della temperatura delle medie del modello RCP 8,5 per New York.Il codice di transizione ha creato una visuale più semplice dello stesso, mostrando solo il contorno delle sfere che si muovono sullo sfondo. Il formato del prodotto ha permesso la personalizzazione e la presentazione dei dati, creando mostre immersive di comunicazione scientifica. Quando modifichi il codice, assicurati che corrisponda alle sezioni di dati correnti.Per le proiezioni future, avere solo le cartelle di transizione o di accumulo nello spazio di lavoro. In caso contrario, il programma non funzionerà. Questa tecnica apre le porte all'inclusione di dati scientifici nella progettazione grafica.L'arte generativa e immersiva sono campi in rapida crescita con molte opportunità per l'arte di interagire con la scienza e i dati.

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