1977年，美國(guó)大導(dǎo)演喬治·盧卡斯的史詩(shī)巨作《星球大戰(zhàn)》向世人展示了一個(gè)瑰麗奇幻的外太空世界；而現(xiàn)在，有很多人希望用同樣的方式向人類(lèi)視覺(jué)化地呈現(xiàn)生命深處的秘密——展示細(xì)胞內(nèi)部的活動(dòng)。哈佛大學(xué)的細(xì)胞生物學(xué)教授、生命科學(xué)教育系主任羅伯特·魯即是其中翹楚，他也是將科學(xué)和藝術(shù)完美結(jié)合的分子動(dòng)畫(huà)片風(fēng)潮的領(lǐng)軍人物之一。
新興行業(yè)催生分子動(dòng)畫(huà)大師
據(jù)報(bào)道，分子動(dòng)畫(huà)意在將電影的強(qiáng)大魅力引入生物領(lǐng)域，是目前方興未艾、發(fā)展快速的行業(yè)之一。基于幾十年的研究和無(wú)數(shù)數(shù)據(jù)，從事分子動(dòng)畫(huà)事業(yè)的科學(xué)家和動(dòng)畫(huà)工作者正在詳細(xì)重構(gòu)活動(dòng)細(xì)胞復(fù)雜的內(nèi)部機(jī)制。
這個(gè)領(lǐng)域催生出了一批科學(xué)動(dòng)畫(huà)師，他們不僅深諳分子過(guò)程，而且也熟練掌握了電影工業(yè)使用的計(jì)算機(jī)輔助工具。細(xì)胞生物學(xué)家珍妮特·伊沃莎現(xiàn)在是哈佛醫(yī)學(xué)院的分子動(dòng)畫(huà)師，她表示：“制作動(dòng)畫(huà)真正讓生物學(xué)家有了從全新的角度思考問(wèn)題的機(jī)會(huì)?！?BR> 2006年，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下，伊沃莎在世界的CG（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)）培訓(xùn)學(xué)校日晷視覺(jué)特效學(xué)校學(xué)習(xí)了3個(gè)月。為了創(chuàng)作她的分子動(dòng)畫(huà)作品，伊沃莎利用了大量可以公開(kāi)獲取的資源，比如蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行（PDB），這是一個(gè)包羅萬(wàn)象的、不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含了一個(gè)蛋白質(zhì)中所有原子的三維坐標(biāo)。
哈佛醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)的教授、伊沃莎的長(zhǎng)期合作者托馬斯·柯基豪森表示：“所有我們以前擁有的技術(shù)：顯微鏡、X射線晶體學(xué)等都是給分子拍快照，呈現(xiàn)出來(lái)的都是分子瞬間的狀態(tài)。分子動(dòng)畫(huà)將所有這些技術(shù)和其獲得的信息結(jié)合在了一起?！?BR> 現(xiàn)在，柯基豪森正在研究分子如何吞噬蛋白質(zhì)和其他分子的過(guò)程。他表示，制作動(dòng)畫(huà)讓他確切弄懂了一個(gè)特殊的三腿蛋白——成籠蛋白如何在細(xì)胞內(nèi)部起作用。
如果在分子動(dòng)畫(huà)界存在一個(gè)“斯皮爾伯格”，那他很可能就是德魯·貝瑞。細(xì)胞生物學(xué)家貝瑞為澳大利亞沃爾特·伊麗莎醫(yī)學(xué)研究所工作，在小小的分子動(dòng)畫(huà)師圈子里，貝瑞的工作以崇尚藝術(shù)性和精確性的完美結(jié)合而廣受好評(píng)。他的分子動(dòng)畫(huà)作品已經(jīng)在多家博物館展出，包括紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館、巴黎的蓬皮杜文化中心等等。2008年，他的動(dòng)畫(huà)作品成為紐約古根海姆博物館舉行的一場(chǎng)名為“基因和爵士”的音樂(lè)和科學(xué)晚會(huì)的背景。
今年10月份，貝瑞被授予了2010年麥克阿瑟獎(jiǎng)學(xué)金，他表示，他將開(kāi)始制作與人類(lèi)意識(shí)相關(guān)的大腦活動(dòng)模式的動(dòng)畫(huà)片。
細(xì)胞活動(dòng)精確展現(xiàn)
或許，分子動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的關(guān)鍵時(shí)刻4年前就已經(jīng)到來(lái)，那時(shí)，哈佛大學(xué)的教學(xué)CG視頻《細(xì)胞內(nèi)的生命》橫空出世。該視頻由哈佛大學(xué)分子和細(xì)胞生物學(xué)系的科學(xué)可視化項(xiàng)目“生物視覺(jué)”和科學(xué)動(dòng)畫(huà)公司Xvivo攜手創(chuàng)作，這段3分鐘的視頻描述了白血細(xì)胞如何攻擊體內(nèi)感染的過(guò)程。在2006年的Siggraph（計(jì)算機(jī)圖形圖像專(zhuān)業(yè)組織）的年度大會(huì)上播出后艷驚四座。當(dāng)有人將其貼于YouTube視頻網(wǎng)站上后，更是吸引了無(wú)數(shù)眼球。
“生物視覺(jué)”項(xiàng)目近的動(dòng)畫(huà)《線粒體：細(xì)胞的動(dòng)力工廠》于今年11月份首次公布。該高清視頻深入探究了駐扎在我們細(xì)胞內(nèi)部并且將食物轉(zhuǎn)化為能量的復(fù)雜的分子線粒體。
先進(jìn)程序?yàn)榉肿觿?dòng)畫(huà)添磚加瓦
諸如Maya（美國(guó)Autodesk公司出品的世界的三維動(dòng)畫(huà)軟件）等復(fù)雜的程序使動(dòng)畫(huà)師能夠從頭開(kāi)始制造出生動(dòng)鮮活的分子世界。
另外，一家位于美國(guó)布魯克林名為Digizyme的公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種方法，讓動(dòng)畫(huà)師可以直接將數(shù)據(jù)從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行放入Maya軟件中，該數(shù)據(jù)庫(kù)中的6.3萬(wàn)多個(gè)蛋白質(zhì)因此能夠很容易被渲染并且被制作成動(dòng)畫(huà)。
Digizyme公司的首席執(zhí)行官賈爾·麥吉爾表示，能夠獲取這些數(shù)據(jù)對(duì)于科學(xué)的精確性來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。
可視化是科學(xué)的未來(lái)
盡管該領(lǐng)域的人士熱情高漲，認(rèn)為顯示分子過(guò)程可能會(huì)幫助科學(xué)家作出一些有意義的推斷，但也有人質(zhì)疑這些動(dòng)畫(huà)對(duì)于實(shí)際科學(xué)研究到底有多大價(jià)值。
霍華德醫(yī)學(xué)研究所的調(diào)查員休斯皮特·沃爾特表示，許多分子動(dòng)畫(huà)片更像好萊塢電影而不是有用的展示，可能很難區(qū)分什么是數(shù)據(jù)什么是幻想。
麥吉爾承認(rèn)，為了強(qiáng)調(diào)細(xì)胞特定的功能或細(xì)胞中特定的部分，動(dòng)畫(huà)有可能會(huì)歪曲顏色、空間以及其他品質(zhì)，但他同時(shí)也強(qiáng)調(diào)說(shuō)，在一個(gè)數(shù)據(jù)充斥的世界，這些可視化將變得越來(lái)越重要。
當(dāng)然，分子動(dòng)畫(huà)在教育領(lǐng)域也大有用武之地。哈佛生物學(xué)家愛(ài)德華·威爾遜正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)名為“地球上的生物”的項(xiàng)目，旨在研發(fā)下一代數(shù)字生物學(xué)教科書(shū)，這些教科書(shū)將把復(fù)雜的可視化整合為該課程的核心部分，其中也將包括貝瑞和麥吉爾制作的動(dòng)畫(huà)。麥吉爾相信，它將改變學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的方式。
麥吉爾表示：“我認(rèn)為，可視化將是未來(lái)的關(guān)鍵?！?BR>
新興行業(yè)催生分子動(dòng)畫(huà)大師
據(jù)報(bào)道，分子動(dòng)畫(huà)意在將電影的強(qiáng)大魅力引入生物領(lǐng)域，是目前方興未艾、發(fā)展快速的行業(yè)之一。基于幾十年的研究和無(wú)數(shù)數(shù)據(jù)，從事分子動(dòng)畫(huà)事業(yè)的科學(xué)家和動(dòng)畫(huà)工作者正在詳細(xì)重構(gòu)活動(dòng)細(xì)胞復(fù)雜的內(nèi)部機(jī)制。
這個(gè)領(lǐng)域催生出了一批科學(xué)動(dòng)畫(huà)師，他們不僅深諳分子過(guò)程，而且也熟練掌握了電影工業(yè)使用的計(jì)算機(jī)輔助工具。細(xì)胞生物學(xué)家珍妮特·伊沃莎現(xiàn)在是哈佛醫(yī)學(xué)院的分子動(dòng)畫(huà)師，她表示：“制作動(dòng)畫(huà)真正讓生物學(xué)家有了從全新的角度思考問(wèn)題的機(jī)會(huì)?！?BR> 2006年，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下，伊沃莎在世界的CG（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)）培訓(xùn)學(xué)校日晷視覺(jué)特效學(xué)校學(xué)習(xí)了3個(gè)月。為了創(chuàng)作她的分子動(dòng)畫(huà)作品，伊沃莎利用了大量可以公開(kāi)獲取的資源，比如蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行（PDB），這是一個(gè)包羅萬(wàn)象的、不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含了一個(gè)蛋白質(zhì)中所有原子的三維坐標(biāo)。
哈佛醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)的教授、伊沃莎的長(zhǎng)期合作者托馬斯·柯基豪森表示：“所有我們以前擁有的技術(shù)：顯微鏡、X射線晶體學(xué)等都是給分子拍快照，呈現(xiàn)出來(lái)的都是分子瞬間的狀態(tài)。分子動(dòng)畫(huà)將所有這些技術(shù)和其獲得的信息結(jié)合在了一起?！?BR> 現(xiàn)在，柯基豪森正在研究分子如何吞噬蛋白質(zhì)和其他分子的過(guò)程。他表示，制作動(dòng)畫(huà)讓他確切弄懂了一個(gè)特殊的三腿蛋白——成籠蛋白如何在細(xì)胞內(nèi)部起作用。
如果在分子動(dòng)畫(huà)界存在一個(gè)“斯皮爾伯格”，那他很可能就是德魯·貝瑞。細(xì)胞生物學(xué)家貝瑞為澳大利亞沃爾特·伊麗莎醫(yī)學(xué)研究所工作，在小小的分子動(dòng)畫(huà)師圈子里，貝瑞的工作以崇尚藝術(shù)性和精確性的完美結(jié)合而廣受好評(píng)。他的分子動(dòng)畫(huà)作品已經(jīng)在多家博物館展出，包括紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館、巴黎的蓬皮杜文化中心等等。2008年，他的動(dòng)畫(huà)作品成為紐約古根海姆博物館舉行的一場(chǎng)名為“基因和爵士”的音樂(lè)和科學(xué)晚會(huì)的背景。
今年10月份，貝瑞被授予了2010年麥克阿瑟獎(jiǎng)學(xué)金，他表示，他將開(kāi)始制作與人類(lèi)意識(shí)相關(guān)的大腦活動(dòng)模式的動(dòng)畫(huà)片。
細(xì)胞活動(dòng)精確展現(xiàn)
或許，分子動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的關(guān)鍵時(shí)刻4年前就已經(jīng)到來(lái)，那時(shí)，哈佛大學(xué)的教學(xué)CG視頻《細(xì)胞內(nèi)的生命》橫空出世。該視頻由哈佛大學(xué)分子和細(xì)胞生物學(xué)系的科學(xué)可視化項(xiàng)目“生物視覺(jué)”和科學(xué)動(dòng)畫(huà)公司Xvivo攜手創(chuàng)作，這段3分鐘的視頻描述了白血細(xì)胞如何攻擊體內(nèi)感染的過(guò)程。在2006年的Siggraph（計(jì)算機(jī)圖形圖像專(zhuān)業(yè)組織）的年度大會(huì)上播出后艷驚四座。當(dāng)有人將其貼于YouTube視頻網(wǎng)站上后，更是吸引了無(wú)數(shù)眼球。
“生物視覺(jué)”項(xiàng)目近的動(dòng)畫(huà)《線粒體：細(xì)胞的動(dòng)力工廠》于今年11月份首次公布。該高清視頻深入探究了駐扎在我們細(xì)胞內(nèi)部并且將食物轉(zhuǎn)化為能量的復(fù)雜的分子線粒體。
先進(jìn)程序?yàn)榉肿觿?dòng)畫(huà)添磚加瓦
諸如Maya（美國(guó)Autodesk公司出品的世界的三維動(dòng)畫(huà)軟件）等復(fù)雜的程序使動(dòng)畫(huà)師能夠從頭開(kāi)始制造出生動(dòng)鮮活的分子世界。
另外，一家位于美國(guó)布魯克林名為Digizyme的公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種方法，讓動(dòng)畫(huà)師可以直接將數(shù)據(jù)從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行放入Maya軟件中，該數(shù)據(jù)庫(kù)中的6.3萬(wàn)多個(gè)蛋白質(zhì)因此能夠很容易被渲染并且被制作成動(dòng)畫(huà)。
Digizyme公司的首席執(zhí)行官賈爾·麥吉爾表示，能夠獲取這些數(shù)據(jù)對(duì)于科學(xué)的精確性來(lái)說(shuō)非常關(guān)鍵。
可視化是科學(xué)的未來(lái)
盡管該領(lǐng)域的人士熱情高漲，認(rèn)為顯示分子過(guò)程可能會(huì)幫助科學(xué)家作出一些有意義的推斷，但也有人質(zhì)疑這些動(dòng)畫(huà)對(duì)于實(shí)際科學(xué)研究到底有多大價(jià)值。
霍華德醫(yī)學(xué)研究所的調(diào)查員休斯皮特·沃爾特表示，許多分子動(dòng)畫(huà)片更像好萊塢電影而不是有用的展示，可能很難區(qū)分什么是數(shù)據(jù)什么是幻想。
麥吉爾承認(rèn)，為了強(qiáng)調(diào)細(xì)胞特定的功能或細(xì)胞中特定的部分，動(dòng)畫(huà)有可能會(huì)歪曲顏色、空間以及其他品質(zhì)，但他同時(shí)也強(qiáng)調(diào)說(shuō)，在一個(gè)數(shù)據(jù)充斥的世界，這些可視化將變得越來(lái)越重要。
當(dāng)然，分子動(dòng)畫(huà)在教育領(lǐng)域也大有用武之地。哈佛生物學(xué)家愛(ài)德華·威爾遜正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)名為“地球上的生物”的項(xiàng)目，旨在研發(fā)下一代數(shù)字生物學(xué)教科書(shū)，這些教科書(shū)將把復(fù)雜的可視化整合為該課程的核心部分，其中也將包括貝瑞和麥吉爾制作的動(dòng)畫(huà)。麥吉爾相信，它將改變學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的方式。
麥吉爾表示：“我認(rèn)為，可視化將是未來(lái)的關(guān)鍵?！?BR>