如何把高冷的前沿科學，變成生動的藝術圖像？

知識 07-19

科研成果成為封面文章之後，設計出一張又清楚又漂亮的封面圖是個不小的難題。怎樣將看起來陌生又遙遠的科學變成一幅幅活潑靈動又充滿藝術感的圖像作品？中國科學技術大學助理研究員、中國科技新聞學會科技傳播理論專委會副會長王國燕為大家帶來分享：《用視覺藝術捕捉前沿科學的精彩瞬間》。

王國燕演講視頻：

以下為王國燕演講實錄：

大家好，我是王國燕，來自中國科大的科技傳播系。我和我的團隊一直致力於用視覺藝術來展示前沿科學之美，協助科學家們用圖像來講故事、做科普。

一圖勝千言。發表在國際期刊Nature，Science，Cell（也稱為CNS三大刊）裡面的論文，可能在大家看來很深奧，離我們非常遙遠。可是它們的封面，每一期都是一幅幅非常生動的科學藝術作品。這些科學藝術作品用圖像講故事，能夠把冷冰冰的科學變得有溫度。它們除了作為封面之外，也能夠用在科技新聞和科普的文章之中，拉近前沿科學和社會大眾之間的距離。

我們首先來舉一個例子。大家看一看左邊這張學術圖片，它講的是生物體內的細胞吃掉自身雜質的一種自然現象，叫做「細胞自噬」。在科研人員看來，這張圖片可能已經非常精緻和清晰；可是作為普通公眾，我們好像不太能看明白它講了些什麼。

但是如果我們換一種表現形式，比如說右邊這幅漫畫：畫面中一個很呆萌的細胞坐在那裡，一手拿著刀，一手拿著調料粉，正在津津有味地準備把自己給吃掉。它的身後是一個書架代表基因庫，它表達的是科學家們從一個龐大的基因庫裡面發現了兩種非常重要的蛋白激酶，可以有效地促進細胞自噬。

所以同樣的內容，如果從學術圖片切換到我們熟悉的、生活中的場景，一下子就變得容易理解了，也更為生動有趣。

我們在做的事情，就是運用色彩、材質、形象甚至故事，把每一篇抽象的CNS論文變成一張張生動的科學圖像。

科學圖像的創作過程，其實挺像是給科學成果來創作電影海報。記得最初一次Nature的封面設計，是在十年以前。2009年的時候，潘建偉院士有一篇論文即將發表在Nature photonics上，需要一張圖片來做封面。可當時中國還沒人能做好這件事情，於是他建議我們科技傳播系來攻克難關。

在他的建議之下，我和系裡的很多師生進行了大量嘗試：我們想盡了各種辦法，運用了各種資源，做了很多很多的設計稿。最終有一稿能勉強交給Nature，就是中間紅色調的這一張。

交上去之後，經過當時感覺非常漫長又煎熬的等待和期盼，最後潘建偉老師的文章成功地發表在Nature的封面上，成了封面故事文章。然而遺憾的是，最終採用的這個封面圖像不是我們當初提交的那一張，而是Nature的美編重新繪製了一張圖，就是右邊藍色的這一張。

這兩張圖很相似，但又有不同。由於實驗是在長城上做的，我們原來畫面中下面有一個長城，是把一張照片進行了素描化處理。但可能是考慮到版權問題，Nature的美編把這個長城重新進行了繪製，並且把畫面調成了藍色調。這樣整體感就更強了，也顯得很乾凈。

這個事情給了我很大的啟發和思考：究竟什麼樣的圖像才能夠發表在Nature的封面上？

經過了一番探索，我發現有這麼幾個方面的因素——

Nature的美術總監叫凱莉·克勞斯（Kelly Krause），她之前也是Science的美術總監。她曾經說過，一個好的設計一定要具有視覺衝擊力，任何人看到圖像的第一眼就會被它深深地打動、牢牢地抓住。所以從這個角度來說，形象上和形式上的生動，可能比科學上的嚴謹還要更為重要。

從第一次創作到現在，整整過了10年，我們形成了一支專業的前沿科學可視化團隊。到今天為止，我們總共為中國科學家的61項成果設計過上百幅圖像。

我很享受科學圖像創作的過程，因為我喜歡科學，也喜歡和科學家交流——在這些成果還沒有正式對外公布之前，我就成了第一個被科普的對象。科學家會告訴我這些成果是怎麼來的，用了什麼特別的技術，取得了哪些關鍵性的科學創新，它們未來會在我們的日常生活中有著什麼樣的應用空間，甚至整個科研的過程有哪些有趣的故事。在交流的時候，我的腦子裡就會浮現出各種各樣的畫面，這些畫面最後被我的團隊成員們變成一個個漂亮的設計。

我們創作過很多的手繪故事，這是其中我比較喜歡的一張，NK細胞促進胚胎髮育。畫面中是一個早期的胎兒，他正在被一群NK細胞們照顧著。它們有的在撒營養因子，有的在拽奶瓶，還有的在查找資料，研究怎麼樣才能當一個好保姆，很故事化。當陳磊沿著這個思路拿出設計稿的時候，我當時第一眼的感覺就是「完美」，果然這個設計最後成為了Cell的子刊Immunity的封面。所以一個好的設計，首先打動了自己，才有可能打動別人。

很多中國科學家都希望能夠把中國元素用在國際前沿期刊的封面上，這大概也是出於一種愛國情懷。去年有一個成果，腫瘤細胞的惡性病變被阻斷。同樣的內容，我們創作出兩個不一樣的故事：腫瘤吊床（如圖左）和哪吒鬧海（如圖右）。

文章的作者非常喜歡哪吒鬧海的設計，因為這是精心打造的一個中國故事；從繪製的功夫上來講，也是花了左邊那張圖好幾倍的功夫。但是最後Cell編輯的選擇卻恰恰是左邊的這一張。所以說從期刊的角度來看，有沒有用到中國故事、中國元素都不是關鍵，關鍵是：一張圖像要能夠直接、清晰、準確又生動地表達科學內容。

我們的設計第一次登上Nature的封面是在2012年的時候，用到了一個中國元素，太極圖，成果是光子的對立互補特性。光的本質是波還是粒子？有人證明過它具有波動性，也有人證明過它具有粒子性，可是之前還沒有人能夠同時證明它具有波動性和粒子性。科學家們設計了一個非常巧妙的實驗，同時觀測到光子具有波動性和粒子性兩種特徵，一下就發了一篇Nature。

這個設計，用到了中國傳統哲學中陰陽互補的概念。我們用一個透明的水晶球來表達光子，它被分成了兩半，形成了一個太極的陰影，傳達出具有對立互補的特徵。此外，西方著名的量子物理學家玻爾手繪的家族族旗也用到了太極圖案。所以說，對立互補、對立統一的哲學思想可能已經超越了國界。

亞納米拉曼成像是一篇Nature成果，同時也是某一年的中國十大科技進展新聞。成像的解析度比納米還要小，所以叫做亞納米。我們模擬實驗的微觀環境，創作出了微觀攝影風格的設計（如圖左）；又因為卟啉分子在綠色激光的渲染之下有中國古代玉如意的感覺，所以我們又創造了另一個方案（如圖右）。

我們把這兩幅圖在交給Nature作為封面備選的時候，同時也交給了國內外的很多媒體用於科技新聞報道。結果發現一個非常有意思的現象：國內媒體普遍採用玉如意的圖像作為配圖，而國外的媒體則全部採用了微觀攝影風格。從此也可以看出，審美是存在一些文化差異的。

給研究對象直接做「美顏升級」是一種很常見的設計的手法。人類皰疹病毒是一個特殊的研究對象，病毒本身是沒有顏色的，而我們通過3D渲染賦予了它不同的色彩和質感，讓畫面看上去顯得更加逼真和生動。

還有另外一種創作手法叫做「無中生有」，是把看不見的東西變得可見。比如前不久的一個成果，宇稱時間對稱。這個成果方方面面都非常抽象，看不見，摸不著。那怎麼辦呢？

我們嘗試著從它的實驗方法中去尋找設計的線索，創作了一對跳雙人舞的小人（小明和小莉），來比喻科學家在此項研究中一種新的實驗方法——通過引入一個自旋輔助比特實現了量子調控。

再比如，宇宙中有一類星體叫做「磁星」，它具有很強的磁場。但是距離地球非常非常遙遠，沒有人見過它是什麼樣子。所以我們根據一些非常微弱的線索，再加上補腦想像，形成了這樣的畫面：一顆由兩個中子星合併而剛剛誕生的磁星，正在釋放著大量的X射線。

最艱難的一次設計，是前年的冬天。當時下著好大好大的雪，我團隊里的3D設計師馬燕兵騎電動車摔倒，嚴重骨折住院了。而在這之前，我們剛剛答應了幫助曾傑老師的成果來做設計，快要過年了，時間本就非常緊張。

其實對我來說，多做一個或者少做一個設計，無非是多一次少一次經驗的事情；可是對於作者來說，往往意義很不一樣，因為這往往就是他們人生中最重要或最有代表性的成果，容不得有半點馬虎和耽擱。所以一直以來，我們都是以十二分的用心去做好每一個設計。

這次的設計很特別，它似乎只適合用3D建模來完成。燕兵因為受傷，至少有一個月都不能恢復工作；而我的團隊比較小，每個人分工各有不同。團隊的其他成員和新上崗的3D設計師非常努力地做了很多嘗試，但是效果都不理想，過不了我們自己這一關。所以很無奈，我對作者表達了歉意，這也是多年以來唯一一次我主動想要放棄設計。

但是讓我沒有想到的是，曾傑老師做了一件很冒險的事情：他要求Nature的編輯把文章的發表時間往後推遲了一個月，一般人不敢這樣。這樣就給我們贏來了寶貴的時間。

燕兵出院以後立即投入工作，進行了最後一次嘗試，提交了方案。正是多了這最後一次的嘗試和努力，多了這最後一個月的等待，這個設計不光發表在Nature的封面上，更是作為Nature官方主頁的進站畫面掛了整整一個月的時間，給論文帶來了極大的關注度。

看了這麼多的科學圖像，也許有人會問：這些圖除了好看一點，除了能夠幫助科學家們登上Nature封面風光一下，又有什麼用呢？

我和英國合作者曾一起做了一項實證研究，我們發現封面故事和封面圖像的使用可以讓論文的引用率放大到兩倍以上。

科學圖像除了能夠提高論文的引用率之外，還有積極的社會價值。

我們國家正在努力成為世界的超級科技強國和大國。我們產出了大量的科研成果，同時也需要努力做好科學普及，提高全民的科學素質。培根曾經說「知識就是力量」，這句話大家都很熟悉；可是它的上下語境是，「不光取決於知識本身，還在於它是否被傳播，以及被傳播的深度和廣度」。所以我們一方面呼籲科學家重視科普的力量和價值，另一方面也在協助他們，讓科學更吸引人，吸引更多的人。