Name: Usando a arte generativa para transmitir transições climáticas passadas e futuras (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-31T13:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 10 s
Description: Aprenda a criar animações generativas a partir de dados climáticos usando técnicas de arte algorítmica. Este método transforma informações complexas em visualizações imersivas e personalizáveis para comunicação científica.

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Gostaríamos de agradecer o apoio recebido de Georgia Rhodes e Stuart Copeland no início deste projeto - seu incentivo e mentoria foram essenciais para o nosso sucesso. Também gostaríamos de destacar a utilidade do https://p5js.org/reference/ como um recurso para aprender a programar em JavaScript. Este material é baseado no trabalho apoiado em parte pela National Science Foundation sob o Acordo de Cooperação EPSCoR #OIA-1655221 e seu programa Vis-a-Thon e pelo Rhode Island Sea Grant [NA23OAR4170086].

1. Reproduzir as visualizações existentes
<ol><li>Faça o download do software de codificação e visualização (consulte a Tabela de Materiais).<ol><li>Faça o download dos dados e código. Este artigo utiliza "graus de incerteza" com dados de Marcks et al.4 e Cartagena-Sierra et al.5 sobre o modelo etário de Starr et al.9. NOTA: Os 'graus de incerteza' contêm cinco arquivos de codificação, Arquivo de Codificação Suplementar 1, Arquivo de Codificação Suplementar 2, Arquivo de Codificação Suplementar 3, Arquivo de Codificação Suplementar 4 e Arquivo de Codificação Suplementar 5, com conteúdo referente a cada período de tempo de visualização (MPT 1, MPT 2, MPT 3, MPT 4 e Futuro, respectivamente). Cada um deles contém bibliotecas de codificação10 usadas para visualizações, bem como pastas 'Script' contendo dados baixados em formato .csv, código usado para gerar elementos visuais 'partícula.js', e um arquivo de índice 'index.html' que liga todos os dados relevantes e código juntos.</li>
	</ol></li>
	<li>Abra o software de edição de código a partir dos "graus de incerteza".</li>
	<li>Arraste um arquivo (MPT 1, MPT 2, MPT 3 ou MPT 4) para o editor de códigos para visualizá-lo.<ol><li>Os arquivos aparecem no menu EXPLORER no lado esquerdo da janela. Verifique o procedimento para visualizar dados da pasta 'Futuro' na etapa 1.7.</li>
	</ol></li>
	<li>No menu EXPLORER, clique na pasta (MPT 1, MPT 2, MPT 3 ou MPT 4) para revelar um menu suspenso, clique em script e, em seguida, clique em index.html. Observação : O código aparece no lado direito da janela.</li>
	<li>Clique com o botão esquerdo do mouse na parte da janela com o código para 'index.html' e selecione abrir com o servidor ao vivo no menu. Observação : uma janela do navegador de internet é aberta e começa a reproduzir a visualização.</li>
	<li>Fechar e reabrir o editor de código pode ser necessário entre visualizações ao carregar um visual de um subconjunto de tempo diferente. Repita as etapas 1.4-1.6 para cada subconjunto de tempo.</li>
	<li>Para visualizar a visualização com base em projeções futuras, abra a pasta 'Futuro' no computador e arraste a pasta 'Acumulação' ou 'Transição' para o editor de códigos. A diferença entre animações é descrita na seção de resultados.</li>
	<li>Selecione o nome da pasta na janela EXPLORER e clique em index.html. Clique com o botão esquerdo do mouse na parte da janela com o código para 'index.html' e selecione abrir com o servidor ao vivo no menu. NOTA: Uma janela do navegador de internet é aberta e começa a reproduzir a visualização, que pode ser salva localmente em um computador por gravação de tela.</li>
</ol>2. Editando as visualizações
Observação : para editar as visualizações, siga as etapas 1.1-1.4 acima, conforme necessário, para carregar os dados relevantes.
<ol><li>Selecione a pasta de interesse na janela EXPLORER do editor de código e abra o arquivo de script principal clicando em sketch.js. NOTA: O arquivo 'sketch.js' no MPT 1 (Supplementary Coding File 1) contém as anotações mais detalhadas; assim, esse arquivo pode ser o mais útil para familiarizar o código.<ol><li>O código aparece no lado direito da janela do editor de código. Execute quaisquer edições nos parâmetros de visualização dentro deste código. Procure anotações de código com descrições detalhadas do código e sua função após barras duplas "//" e posteriormente identificadas por texto verde (Figura 1 Suplementar).</li>
		<li>Defina as variáveis que serão vinculadas aos dados ou usadas para personalizar parâmetros visuais (Figura 1 Suplementar).</li>
		<li>Carregue os dados no espaço de trabalho (Figura 2 suplementar).</li>
		<li>Defina os parâmetros visuais da tela. Use um loop 'for' para vincular dados a características específicas; aqui, o tamanho está ligado ao valor isotópico do nitrogênio 'd15N' (Figura 3 suplementar).</li>
		<li>Use um loop for para definir um comprimento de cauda para cada orbe. A cauda refere-se ao tempo que os orbes permanecem na tela após aparecerem, criando um acúmulo de cor à medida que o visual progride (Figura 4 Suplementar). NOTA: Aqui, o comprimento da cauda é dimensionado para a taxa de acumulação de c37 das alquenonas.</li>
		<li>Finalmente, desenhe a animação, aplicando um algoritmo Perlin Noise11 para definir a forma dos visuais (Figura Suplementar 5). NOTA: Aqui, um círculo é usado como a forma de base com ruído aplicado aos pontos ao longo da circunferência do círculo. Estes irão "mexer" o limite do círculo, produzindo uma forma orgânica semelhante a um orbe que se desvia de um círculo em uma quantidade definida pelo comando "mexer".</li>
		<li>Edite o código conforme necessário usando anotações para ajudar nas alterações.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Salvando as edições
<ol><li>Salve as edições pressionando o comando e as teclas S ao mesmo tempo.</li>
	<li>Visualize visuais atualizados navegando até o arquivo 'index.html' na janela do EXPLORER, clicando com o botão esquerdo do mouse e selecionando abrir com o servidor ao vivo no menu. NOTA: Uma janela do navegador de internet é aberta e começa a reproduzir a visualização, que pode ser salva localmente no computador por gravação de tela.</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>

Os autores reconhecem que não existem conflitos de interesse conhecidos no momento

Este trabalho destaca a utilidade da arte generativa para fins de comunicação de ciência. O fluxo de trabalho pode ser usado para converter dados existentes em elementos dentro de uma animação. Embora as saídas de animação deste trabalho sejam únicas, pois cada vez que o código é executado uma versão diferente da animação é criada, os elementos visuais são dimensionados para dados geoquímicos e de modelos climáticos; Assim, elementos como cor, velocidade e tamanho permanecem constantes, desde que os dados de entrada perm...

A arte generativa e os métodos aqui empregados permitem a tradução direta de dados quantitativos em animações, preservando a integridade dos dados. Os artistas usam a arte generativa para explorar percepções de espaço e tempo1,2, mas a arte generativa ainda não é comumente usada com dados científicos espaciais ou temporais. O trabalho apresentado aqui fornece uma estrutura simples para o uso de produtos visuais generativos para mostrar dados climáticos. Esses produtos podem ser amplamente aplicados, seja para criar exposições presenciais ou como auxílio visual para uma apresentação ou publicação online.
O uso de medições geoquímicas ou estimativas para dimensionar elementos como cor, forma, tamanho e velocidade fornece um meio de transmitir visualmente taxas e magnitudes de mudança sem exigir que o espectador leia um artigo, interprete um gráfico ou examine uma tabela de dados. Alternativamente, a randomização de variáveis selecionadas é usada para transmitir falta de dados ou incerteza, como no caso de projeções futuras. A justaposição de passado e futuro geológico talvez seja parte integrante da eficácia desses produtos como ferramentas de comunicação científica. Experiências recentes muitas vezes servem como base de comparação para as mudanças climáticas modernas, tornando difícil compreender a magnitude das mudanças climáticas antropogênicas3.
As medidas geoquímicas visualizadas neste artigo abrangem a transição do Pleistoceno Médio (MPT; 1,2 milhão a 600.000 anos atrás), registrando mudanças perto do limite norte do Oceano Antártico a partir do International Ocean Discovery Program Site U1475 4,5. Os dados do TMF são apresentados em quatro animações, que destacam as mudanças nas condições oceânicas à medida que o planeta esfria e a variabilidade glacial e interglacial é amplificada6. Isso fornece uma linha de base geológica revelando o ritmo natural do clima da Terra, enfatizando uma tendência de resfriamento de longo prazo que contrasta fortemente as projeções climáticas futuras. Estimativas de temperatura futura são valores médios dos resultados de 20 modelos climáticos sob as forças do Representative Carbon Pathway 8.5 (RCP 8.5; cenário com uma força radiativa de 8,5 W/m2 no ano 2100) para a localização New York, NY7. O RCP 8.5 representa o pior cenário de emissões sustentadas, resultando em um aumento de 3,7 °C na temperatura média global até 21008. Assim, este artigo demonstra um meio de comparar projeções futuras com dados geológicos para comparar taxas de mudanças climáticas e variabilidade climática.

<table><tbody><tr><td>Cavalete</td><td>Uline</td><td>H-1450SIL</td><td>Cavalete telescópico para segurar placa de núcleo de espuma</td></tr><tr><td>Placa de Poster de Núcleo de Espuma</td><td>Royal Brites</td><td>#753064</td><td>Placa de núcleo de espuma usada como tela para projeção</td></tr><tr><td>Servidor ao Vivo</td><td>Microsoft; Editora: Ritwick Dey</td><td>Versão 5.7.9</td><td>Extensão de software para Visual Studio Code que permite a visualização de animações em uma janela do navegador. Baixado em: https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ritwickdey.LiveServer</td></tr><tr><td>Projetor de Arremesso</td><td>Optoma</td><td>796435814076</td><td>Qualquer modelo de projetor de arremesso que funcione para a superfície de projeção/distância desejada&nbsp;</td></tr><tr><td>Visual Studio Code</td><td>Microsoft</td><td>versão 1.74 para software MAC OS</td><td>para edição e execução de código. Baixado em: https://code.visualstudio.com/</td></tr></tbody></table>

usando a arte generativa para transmitir transições climáticas passadas e futuras

Using Generative Art to Convey Past and Future Climate Transitions

A capacidade de entender o clima moderno depende de uma compreensão fundamental da variabilidade climática passada e das maneiras pelas quais o planeta é estabilizado por feedbacks interconectados. Este artigo apresenta um método único para traduzir registros de transições climáticas passadas preservadas em sedimentos de águas profundas para um público amplo por meio de uma visualização imersiva. Esta visualização é uma instalação multimídia que incorpora registros geoquímicos de transições glaciais e interglaciais e previsões de modelos para o aquecimento antropogênico futuro para criar uma experiência imersiva para os espectadores, convidando-os a se envolver e refletir sobre as diferenças sutis e nuançadas entre subconjuntos da história da Terra. Este trabalho mostra cinco intervalos de tempo, começando com o início da ciclicidade glacial-interglacial moderna (~um milhão de anos atrás), comparando o clima passado com os resultados do modelo para o aquecimento antropogênico futuro projetado (até 2099). A instalação consiste em várias projeções experimentais, uma para cada subconjunto de tempo, exibidas em diferentes superfícies de uma sala. À medida que os espectadores se movem pelo espaço, as projeções percorrem lentamente diferentes transições climáticas, usando métodos de animação como velocidade, cor, camadas e repetição, todos gerados por meio de dados específicos do local para transmitir o comportamento único do planeta em relação ao clima global. Este trabalho fornece uma estrutura para visualização única de dados científicos, com animações generativas criadas usando um algoritmo Perlin Noise no centro da instalação. Variáveis de pesquisa, como a temperatura da superfície do mar, a dinâmica de nutrientes e a taxa de mudanças climáticas, impactam resultados formais como cor, escala e velocidade de animação, que são fáceis de manipular e conectar a dados específicos. Essa abordagem também permite a possibilidade de publicar dados on-line e fornece um mecanismo para dimensionar parâmetros visuais para uma ampla variedade de dados quantitativos e qualitativos.

Este trabalho produz seis visualizações correspondentes a cinco intervalos únicos de tempo geológico, com aspectos visuais dimensionados para dados quantitativos medidos em sedimentos de profundidade (Figura 1, Figura 2, Figura 3, Figura 4, Vídeo 1, Vídeo 2, Vídeo 3 e Vídeo 4) ou modelados a partir dos cenários de RCP do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) (Figura 5 e <st...

Aqui, um protocolo é apresentado para visualizar dados climáticos como arte generativa.

Usando a arte generativa para transmitir transições climáticas passadas e 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 ...

Pode ser desafiador transmitir dados climáticos, especialmente quando as escalas de tempo são muito maiores do que as pessoas geralmente pensam. Esse protocolo permite que os usuários criem animações generativas com elementos visuais dimensionados para dados. Com esse procedimento, os dados podem ser transformados em animações que transmitem informações sem depender de tabelas ou gráficos.É altamente personalizável em termos de dados usados e dos aspectos visuais exibidos. Seria interessante que um experimento social fosse conduzido sobre a percepção pública de dados climáticos com base em diferentes modos de apresentação de dados. Este trabalho poderia ser uma técnica visual ao lado de métodos mais tradicionais ou artísticos.Codificar em qualquer novo idioma ou aprender um novo software pode ser um desafio. Recursos on-line e pesquisas na internet por termos-chave ou códigos podem ajudar. Depois de baixar o software de codificação e visualização, baixe os dados e comece a codificar.Arraste o arquivo MPT desejado, MPT 1, MPT 2, MPT 3 ou MPT 4 para o editor de código para visualizá-lo. No menu do Explorer, clique na pasta MPT desejada, MPT 1, MPT 2, MPT 3 ou MPT 4 para revelar um menu suspenso. Em seguida, clique no script, seguido de clicar em index.html.Clique com o botão esquerdo do mouse na parte da janela com o código para índice. html e selecione Abrir com servidor ao vivo no menu. Repita as etapas, começando selecionando a pasta MPT no menu do Explorer para cada subconjunto de tempo.Para exibir a visualização com base em projeções futuras, abra a pasta futura no computador e arraste a pasta de acumulação ou transição para o editor de códigos. Em seguida, selecione o nome da pasta na janela do explorador e clique em index.html. Clique com o botão esquerdo do mouse na parte da janela com o código para índice.html e selecione Abrir com servidor ao vivo no menu. Para editar as visualizações, selecione a pasta de interesse na janela do explorador do editor de código e abra o arquivo de script principal clicando em sketch.js. Execute quaisquer edições nos parâmetros de visualização dentro deste código.Procure anotações de código com descrições detalhadas do código e sua função, seguindo barras duplas e posteriormente identificadas por textos verdes. Defina as variáveis que serão vinculadas aos dados ou usadas para personalizar parâmetros visuais. Em seguida, salve as edições pressionando simultaneamente o comando e as teclas S.Exiba visuais atualizados navegando até o índice. Arquivo HTML. Na janela do Explorer, clique com o botão esquerdo do mouse e selecione Abrir com servidor ativo no menu.Foram geradas visualizações correspondentes a períodos de tempo geológicos únicos. Aspectos visuais como cor, tamanho e velocidade foram dimensionados quantitativamente para estimativas de temperatura da superfície do mar, nitrogênio, composição isotópica e taxa de mudanças climáticas. Os dados foram medidos em sedimentos do mar profundo ou modelados a partir do painel intergovernamental sobre mudanças climáticas, ou cenários representativos de carbono do IPCC, ou RCP.A animação gerada a partir do código MPT 1 correspondeu ao segmento de tempo mais antigo cerca de 1,2 a 1,118 milhões de anos atrás. Bem antes do alongamento glacial-interglacial e do resfriamento glacial. O código MPT 2 correspondeu a cerca de 1.112 a 1,06 milhões de anos atrás, imediatamente antes do alongamento glacial-interglacial e do resfriamento glacial.O MPT 3 gerou os visuais para o segundo último segmento de tempo com ciclos glaciais-interglaciais mais longos, cerca de 1,06 milhão a 900.000 anos atrás. O código MPT 4 gerou os visuais para o segmento de tempo mais recente, cerca de 900.000 a 600.000 anos atrás, quando ciclos glaciais-interglaciais mais longos estavam mais estabelecidos. O código de acumulação gerou projeção de modelo para aquecimento antropogênico futuro com base em estimativas de temperatura das médias do modelo RCP 8.5 para Nova York.O código de transição criou um visual mais simples do mesmo, mostrando apenas o contorno de orbes se movendo pelo plano de fundo. O formato do produto permitiu a customização e apresentação dos dados, criando exposições imersivas de comunicação científica. Ao editar o código, verifique se ele corresponde às seções de dados atuais.Para projeções futuras, tenha apenas a transição ou as pastas de acumulação no espaço de trabalho. Caso contrário, o programa não funcionará. Essa técnica abre portas para a inclusão de dados científicos no design gráfico.A arte generativa e imersiva são campos em rápido crescimento, com muitas oportunidades para a arte interagir com a ciência e os dados.

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