La visualizzazione dei dati è considerata da numerose discipline come l’equivalente della comunicazione visuale. E’ una pratica del vedere e del mostrare che comporta la creazione e lo studio della rappresentazione visuale dei dati, elaborati, categorizzati e mappati in forma di informazione visuale . La finalità è di comunicare in modo chiaro l’informazione attraverso grafici e tabelle per permettere un accesso più facile a dati complessi e analisi e osservazioni più efficaci per una comprensione e usabilità dei dati.
La crescita del Big Data e la presenza in esso di quantità enormi di dati rende oggi possibile alla scienza di guardare al dato da prospettive diverse con l’obiettivo di vedere quello che non è ancora stato veduto e di farlo sfruttando le nuove tecnologie e gli strumenti da essi derivati per la visualizzazione. Strumenti nati dalla evoluzione di tecnologie ottiche che hanno dato origine a nuove forme di visualizzazione e di esperienza visiva ma anche di nuovi usi sociali, militari e scientifici dei dati nella forma di immagini caricate di un ruolo conoscitivo e testimoniale crescente.
University of Illinois at Chicago The Connectome, displayed in the CAVE2 Hybrid Reality Environment
Le tecniche di visualizzazioni sono strettamente collegate agli ambienti di realtà virtuale, sinonimo da tempo di divertimento, gioco e filmati tridimensionali. Oggi le stesse tecnologie sono usate dagli scienziati per fare luce tra l’intricata ragnatela dei dati a loro disposizione in formato digitale. La quantità di dati disponibili rende più complicata la visione complessiva e l’individuazione delle informazioni ricercate ma offre la possibilità di sfruttare le tecnologie per la visualizzazione in 3D per estrarre i dati che servono o per trovarli. Grazie a queste tecnologie si è sviluppato nel tempo un linguaggio visivo e uditivo utile ad accedere a dati complessi e per la loro comprensione e manipolazione. Questo linguaggio permette la rappresentazione e comunicazione dei dati e favorisce lo sviluppo di nuove forme di memoria dei dati e la loro conoscenza.
Tra i numerosi esperimenti in corso che fanno uso delle nuove tecnologie di visualizzazione meritano di essere citati AlloSphere, uno degli strumenti immersivi scientifici di visualizzazione più grandi al mondo, Starcave, Reality Deck. AlloSphere è una grande sfera laboratorio che funge da strumento per esperienze immersive di tipo visuale e uditivo. Ha un diametro di quasi dieci metri e le dimensione di una casa a tre piani. Nella parte centrale è dotato di una passerella sospesa circondata da decine di altoparlanti e apparecchiature audio-visuali che avvolgono lo scienziato visitatore portandolo letteralmente all’interno la rappresentazione dei dati stessi. Le strumentazioni disponibili servono agli scienziati per condurre esperimenti di simulazione e dare forma a scenari di studio diversi utilizzando grandi quantità di dati tra loro diversi e non altrimenti utilizzabili. AlloSphere è collegato ad altri laboratori e progetti simili come Four Eyes Lab, Vision Research Lab, Systemics Lab, Experimental Visualization Lab, Plurilabs, Translab, e Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE).
Il laboratorio è usato come ambiente di ricerca e come strumento per l’esplorazione scientifica attraverso specifiche applicazioni funzionali legate alle interfacce interattive, alla rappresentazione e proiezione di dati complessi, a display immersivi, al newtorkingm all’audo spaziale e 3D, alla elaborazione di segnali, alla realtà virtuale, alle nanotecnologie, alla percezione e alla cognizione, al social networking e molto altro.
La navigazione all’interno della grande sfera di AlloSphere avviene attraverso occhiali 3D speciali e all’uso di tecnologie che trasformano l’ambiente in una realtà interattiva utilizzabile sia per la simulazione scientifica che per esperienze multi-sensoriali a contatto con dati mappati visualmente e con il supporto audio.
Le visualizzazioni generate da AlloSphere possono trovare applicazioni diverse. Uno dei progetti ha portato alla creazione di un modello di copro umano tridimensionale in modo da poterne simulare il comportamento fisiologico on termini di proteine, lipidi, zuccheri, ecc. I dati raccolti da software e algoritmi disegnati ad hoc sono trasformati sullo schermo in immagini macroscopiche di vene, arterie e organi del corpo permettendo in questo modo una maggiore capacità di osservare, vedere e sentire i processi biologici in corso.
Un altro progetto, denominato Allobrain, presenta un mondo virtuale composto da superfici del cervello tratte da dati prodotti da apparecchiature di MRi o TAC permettendo di averne una visione architetturale dall’interno. Un terzo progetto simula un trattamento chemioterapico per tumori del fegato e del pancreas. La simulazione è fatta usando delle nanosfere contenenti i farmaci per la cura e osservando visivamente la loro navigazione all’interno dei vasi sanguigni per verificarne l’azione e la loro efficacia. Lo scopo principale del progetto non era comunque di ripo scientifico. L'idea era di creare un ambiente immersivo estetico attraverso tecniche audio e di visualizzazione di immagini tratte dal cervello umano. La finalità era di msotrare le poetnzialità offerte dalle tecniche di visualizzazione tridimensionale in termini di approfondimenti e conoscenze e di interazione virtuale con i dati visualizzati nella forma di immagini.
AlloSphere non è l’unico progetto che fa ricorso alle tecniche e alle tecnologie di visualizzazione per finalità scientifiche. I progetti simili sono numerosi e quasi tutti finanziati da università o centri di ricerca sparsi per il mondo. Sono in genere progetti specializzati in ambiti e discipline quali la medicina, la biologia, l’archeologia, lo studio dei fenomeni climatici, la visualizzazione di fenomeni sociali, ecc.
Il progetto Cave2 è stato progettato da psichiatri dell’Università dell’Illinois con l’obiettivo di studiare la rete di connessioni neurali. La visualizzazione serve a mappare e rappresentare visivamente le aree del cervello del paziente in modo da poter evidenziare i cambiamenti che intervengono in sitauzioni di disagio o malessere come la depressione o l’ansia. Il laboratorio usato per la visualizzazione dei dati fa ricorso a grandi schermi ad alta risoluzione che occupano una intera parete di circa otto metri e forniscono una visione panoramica a 320 gradi. Il sistema è rivoluzionario nella sua concezione e nelle sue funzionalità, permette analisi approfondite di informazioni attraverso l'immersione visiva e la interazione virtuale.
In California il progetto StarCAVE si occupa di biologia moelcolare ingegneria strutturale. Anche in questo caso i dati dei umerosi progetti in corso vengono visualizzati su grandi schermi con elevatissimo numero di pixel. Il progetto ricrea un ambiente virtuale che permette agli scienziati di avventurarsi nel mondo delle nano-particelle e di sperimentare scoperte che potrebbero essere utilizzate in molti ambiti disciplinari. Lo StarCAVE è stato usato per progetti di biomedicina, di neuroscienza, di ingegneria strutturale, di archeologia, di genomica, di studio della terra e molto altro.
Lo StarCAVE è un grande ambiente fisico nel quale vengono proiettati modelli e animazioni scientifiche attraverso l'uso di schermi (68 milioni di pixel complessivi) che forniscono una esperieza immersiva a 360 gradi che sfrutta sia le pareti della stanza sia il pavimento. La particolare forma a cinque pareti della stanza e agli schermi speciali impiegati, il ricercatore o il visitaore può interagiore con l'ambiente di realtà virtuale usando occhiali polarizzati 3D che permettono di simulare la navigazione all'interno di pezzi di DNA, di strutture architettoniche di un edificio e di individuare eventuali punti di debolezza o di criticità.
Il progetto Stallion della Università del Texas (TACC) è stato sviluppato per studiare i cambiamenti climatici e i fenomeni atmosferici estremi come tifoni e uragani. L’obiettivo è di riuscire a prevederne i comportamenti. Il sistema fa uso di megaschermi che rappresentano visualmente dati reali provenienti da satelliti e altri sistemi di rilevamento climatico attraverso simulazioni tridimensionali.
Stallion è uno dei sistemi di visualizzazione a più elevata risoluzione el mondo costruito attraverso l'uso di display da 16x5 pollici affiancati come piastrelle di rivestimento a formare unos cehrmo con una risoluzione complessiva di 328 millioni di pixel. La configurazione è stata pensata per facilitare l'esplorazione di dati nella forma di immagini dettagliate ad alta qualità grazie ad un sosftware ad hoc, 82GB di memoria grafica, 1,4 terabyte di memeoria di sistema e 21 terabyte di storage. Il sistema permette l'elaborazione di grandi quantità do dati e la visualizazzione interattiva delle informazioni da essi generati.
Altri progetti del TACC che hanno visto la luce nel suo Visualization Laboratory (Vislab)hanno permesso l'esplorazione della intersezione tra la percezine umana e la visualizzazione di immagini attraverso lo studio delle interazioni rese possibili da tecnologie innovative nell'ambito dei display e della realtà virtuale: LASSO,Saddle,Bronco.
Il progetto Reality Deck della Università Stoney Brook di New York ha creato un laboratorio di quasi 200 metri quadrati rivestito da quasi 400 display a schermo piatto che creano un teatro panoramico con una la concentrazione di pixel più alta del mondo (1,5 miliardi di pixel). Il sistema, che si avvale di processori e tecnologie paragonabili a quelli di un supercomputer, permette di visualizzare immagini di città o mappe territoriali con dettagli tali da permettere qualsiasi tipo di osservazione e analisi dei dati. Il progetto è stato finanziato con 1,4 milioni di dollari dalla National Science Foundation e quando sarà completato sarà il sistema a più elevata risoluzione del mondo battendo anche il progetto CAVE. Lo scopo è di fornire esperienze totalmente immersive nei ati visualizzati e da esplorare. Ambiti di potenziale sperimentazione sono quello biomedico e satellitare, delle nanotecnologie, della modelzzaione dei cambiamenti climatici, delle tomografie, dei telescopi astronomici e di tutti quegli ambiti che richiedono l'elaborazione di grandissime quantità di dati in tempo reale.
