Les animations de mammifères marins basées sur les données combinent biologie, art et calcul

Les animations de mammifères marins basées sur les données combinent biologie, art et calcul

Une vidéo animée peut présenter plusieurs flux de données simultanément, comme le montre cette image d’une vidéo basée sur les données d’un éléphant de mer marqué. Crédit : Jessica Kendall-Bar

Au cours de sa première année en tant qu’étudiante diplômée en écologie et biologie évolutive à l’UC Santa Cruz, Jessica Kendall-Bar a commencé à travailler en tant qu’artiste indépendante et a commencé à réfléchir à la manière d’intégrer plus intentionnellement son art et sa science. Quatre ans plus tard, son travail sur les animations pour aider les scientifiques à communiquer leurs découvertes a conduit au développement d’un ensemble puissant d’outils et de procédures pour générer des animations réalistes et basées sur les données du comportement animal.

Dans un article présenté lors de la conférence de visualisation IEEE de cette année (du 24 au 29 octobre), Kendall-Bar a montré comment ces animations aident non seulement les scientifiques à transmettre leurs découvertes à d’autres scientifiques et au public, mais peuvent également les aider à donner un sens à leurs données.

« En animant un modèle tridimensionnel avec des données, nous pouvons afficher simultanément plusieurs flux de données différents. Cela permet de reconnaître plus facilement et plus rapidement des modèles importants dans les données », a-t-elle déclaré.

Pendant des décennies, les chercheurs sur les mammifères marins ont utilisé des balises de plus en plus sophistiquées pour suivre les animaux et enregistrer leurs mouvements et leur comportement de plongée, capturer des vidéos et même enregistrer des données physiologiques telles que les fréquences cardiaques. La recherche de thèse de Kendall-Bar explore de nouvelles techniques de surveillance du sommeil chez les mammifères marins sauvages.

En 2019, elle a proposé de réaliser une animation pour un chercheur dont elle avait vu la présentation sur le comportement alimentaire des baleines à bosse lors d’une conférence scientifique. « Il avait une vidéo spectaculaire de trois baleines se nourrissant en coopération au fond de la mer, mais c’était vraiment difficile de voir ce qu’elles faisaient », se souvient-elle. « La conférence a suscité un énorme intérêt lors de la conférence, avec des centaines de personnes plissant les yeux et tendant le cou pour déchiffrer ce qui se passait dans la vidéo. »






Crédit : Université de Californie – Santa Cruz

L’animation qu’elle a réalisée pour le chercheur sur les baleines, le scientifique de la NOAA David Wiley du Stellwagen Bank National Marine Sanctuary, montre non seulement le comportement d’alimentation des baleines à bosse plus clairement que la vidéo, mais comprend également une simulation de banc de poissons proies avec un comportement scientifiquement précis, et montre comment la technologie sans corde pour les casiers à homard peut réduire le risque d’enchevêtrement des baleines.

Les projets suivants ont connu une croissance de plus en plus sophistiqués dans leur utilisation des animations basées sur les données. En collaboration avec Roxanne Beltran, professeure adjointe d’écologie et de biologie évolutive à l’UCSC, Kendall-Bar a développé une animation montrant comment les modèles d’activité des femelles éléphants de mer ont changé au cours de leur voyage de recherche de nourriture de sept mois (voir « paysages lumineux de la peur »).

« Lorsque nous avons rédigé notre manuscrit, les compétences artistiques de Jessie nous ont aidés à voir notre ensemble de données sous un tout autre angle », a déclaré Beltran, notant que l’animation a contribué à propulser le document aux yeux du public, avec plus de 100 000 vues sur Twitter. « À l’ère des mégadonnées, nous avons besoin de plus de croisement entre l’art et la science. L’art peut informer la science, et la science peut informer l’art.

Une autre vidéo d’éléphant de mer a été développée avec Gitte McDonald des laboratoires marins de Moss Landing et Daniel Costa, directeur de l’Institut des sciences marines de l’UCSC. Cette animation 3D visualise le comportement de nage et la fréquence cardiaque d’un phoque pendant qu’il plonge, démontrant la réaction de peur provoquée par le bruit d’un épaulard, un important prédateur de phoque éléphant.

Les animations de mammifères marins basées sur les données combinent biologie, art et calcul

Le développement d’une vidéo d’animation commence par la création d’un storyboard et d’un script basés sur les principales caractéristiques des données, en tenant compte du public visé et des résultats souhaités. Crédit : Jessica Kendall-Bar

La quatrième animation décrite dans l’article est basée sur des recherches sur le narval menées par Terrie Williams, professeur d’écologie et de biologie évolutive à l’UCSC. Il montre le comportement de nage et la fréquence cardiaque d’un narval après la libération d’un enchevêtrement de filet dans l’est du Groenland et met en évidence la réaction de peur paradoxale du narval impliquant une fréquence cardiaque très faible lors de mouvements de nage rapides (voir « Les moniteurs cardiaques sur les narvals sauvages révèlent des réponses alarmantes au stress » ).

« Dans ces quatre projets, nous avons intégré les données dans des animations narrées conçues pour atteindre des publics particuliers, y compris d’autres scientifiques, ainsi que pour éduquer le public ou les décideurs et les personnes qui pourraient aider à atteindre un résultat de conservation », a déclaré Kendall-Bar.

En plus des chercheurs sur les mammifères marins, les collaborations ont également impliqué Angus Forbes, professeur agrégé de médias informatiques à la Baskin School of Engineering, qui possède une expertise en visualisation de données.

« Les animations basées sur les données de Jessica communiquent efficacement les résultats scientifiques et donnent un aperçu des nombreuses étapes impliquées dans l’obtention de ces résultats », a déclaré Forbes. « Ses recherches sur de nouvelles formes de communication visuelle profitent aux scientifiques travaillant sur des projets interdisciplinaires et contribuent à accroître l’engagement auprès du grand public. »

Les animations de mammifères marins basées sur les données combinent biologie, art et calcul

Cette image d’une vidéo animée montre le comportement alimentaire coopératif des baleines à bosse. Crédit : Jessica Kendall-Bar

Kendall-Bar a créé un centre d’apprentissage en ligne qui fournit un référentiel de code open source ainsi que des didacticiels et des ateliers étape par étape pour les scientifiques intéressés par l’utilisation de la conception graphique, de l’animation et d’autres outils de communication visuelle. Elle a également aidé à enseigner des ateliers et des cours sur la visualisation de données à l’UC Santa Cruz, en collaboration avec le réseau OpenLab et les professeurs du département d’art et du département des médias informatiques.

« L’industrie cinématographique a créé des outils puissants pour l’animation, et nous devrions tirer parti de ces outils pour la science », a-t-elle déclaré. « Ces animations rassemblent des biologistes, des artistes et des informaticiens pour des collaborations interdisciplinaires qui font avancer chaque domaine. Je pense que nous devrions travailler ensemble plus souvent. »


Pour les éléphants de mer migrateurs, les « paysages lumineux de la peur » façonnent les stratégies d’alimentation et de repos


Plus d’information:
Visualiser la vie dans les profondeurs : un pipeline créatif pour des animations basées sur les données afin de faciliter la recherche, la sensibilisation et la conservation des mammifères marins. ieeevis.b-cdn.net/vis_2021/pdfs/a-visap-1031.pdf

Fourni par l’Université de Californie – Santa Cruz

Citation: Les animations de mammifères marins basées sur les données combinent biologie, art et calcul (2021, 28 octobre) récupérées le 28 octobre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-10-data-driven-animations-marine-mammals- combiner.html

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