作者简介：曾杰，安徽工业大学党委副书记、校长，中国科学技术大学讲席教授。国家杰出青年科学基金、国家高层次人才特殊支持计划科技创新领军人才、英国皇家化学会会士（FRSC），担任国家重点研发计划首席科学家。研究领域为二氧化碳催化转化技术。迄今为止，已在《自然》、《自然·纳米技术》、《自然·材料》、《自然·催化》、《自然·能源》、《自然·合成》、《自然·化学工程》、《自然·可持续性》等高影响力学术期刊发表了270篇论文，SCI总被引用27000余次，入选2019至2024年的全球高被引科学家名录。荣获发展中国家科学院化学奖、中国青年科技奖“特别奖”、科学探索奖、青山科技奖、德国Falling Walls科学突破奖、英国国际发明展年度国际发明“钻石奖”、安徽省自然科学奖一等奖等奖项。研究成果入选国家“十三五”科技创新成就展、2022年中国十大科技进展新闻。
王国燕, 徐奇智著
北京: 科学出版社, 2024. 12
ISBN 978-7-03-079356-0
手捧王国燕教授的新作《前沿科学可视化：图像认知与叙事》一书，掩卷深思，感触良多。这部著作不仅是对前沿科学可视化领域的一次系统性梳理与深度剖析，更是一部融汇了科学理性与人文关怀的力作。作为一名科研工作者，多年前与王国燕老师合作的科学可视化实践恍如昨日，我深切体会到本书的出版恰逢其时，其价值不仅在于学术层面，更在于对科学传播理念与实践的启迪。
▋一、科研实践的印证：可视化是科学与公众的桥梁
回望2017年冬天，在中国科学技术大学微尺度国家研究中心，我们历经无数次实验与探索，终于迎来了一项激动人心的科研进展——我们在国际上首次揭示出“单中心近邻原子协同催化”机制，成功将温室气体二氧化碳高效地转化为液体化学品甲醇。然而，如何将这一微观尺度、机制精妙的科学发现，有效地传递给更广泛的学术群体乃至社会公众，成了摆在我们面前的一道难题。
传统的科学论文，固然严谨细致，却也囿于文字与二维图表的局限，难以生动展现“单中心近邻原子协同催化”这一微观动态过程的空间特性与协同机制。借着Nature Nanotechnology 稿件录用和封面图像邀请的动力，我开始寻求一种更具视觉冲击力、更富艺术感染力的传播方式，期望借助图像的力量，让人们“看见”原子间的协同作用，直观感受微观世界的奇妙与活力。
首先想到的就是科技传播系的王国燕老师，她在Nature、Science、Cell 等顶尖期刊上创作过的大量科学可视化作品，具有丰富的实践经验，于是向王国燕老师发出了合作邀请。在“单中心近邻原子协同催化”的可视化创作中，王国燕团队首先投入大量精力研读我们的研究论文，力求精确把握每一个科学细节。随后，双方团队共同探讨可视化作品的创意方向与表现形式。最终，我们一致认为，采用3D建模与动画技术是展现微观协同机制的最佳方案。3D技术能够构建沉浸式的微观环境，赋予原子与分子动态特性，使观众仿佛置身于原子世界，身临其境地感受催化反应的发生过程。
为了提升作品的趣味性与可理解性，王国燕团队创造性地提出了将二氧化碳分子拟人化的创意。他们将二氧化碳分子描绘成活泼灵动的“小虫子”，在近邻铂单原子周围欢快飞舞，最终被铂原子协同“捕捉”并转化为甲醇分子。这一创意方案巧妙地将复杂的化学反应过程转化为生动有趣的故事，赋予了科学可视化作品独特的艺术魅力与人文关怀，与书中强调的“图像叙事”原则契合。
▋二、挑战与坚守：可视化创作中的百折不挠精神
然而，科学可视化创作之路并非坦途。在项目推进的关键阶段，我们遭遇了突如其来的挑战——负责3D建模的设计师马燕兵，因冬天突降大雪骑电动车摔伤住院。这无疑给原本就时间紧迫的项目带来了巨大的压力。当时，距离Nature Nanotechnology 期刊论文的出版 deadline 迫在眉睫，而3D建模渲染又是整个可视化设计的核心环节。这个意外事故使项目一度陷入困境。
面对突发状况，我们团队并没有轻言放弃。我深知高质量的科学可视化作品对于提升研究成果的传播力与影响力至关重要。经过审慎考虑，我决定向Nature Nanotechnology 期刊编辑部提出了延期发表的申请，并坦诚地说明了我们遇到的困难，并表达了对高质量科学可视化作品的执着追求。出乎意料的是，Nature Nanotechnology 期刊编辑部对我们的申请给予了积极回应，并破例同意了延期发表的请求。
在接下来的一个月里，王国燕团队展现出了高度的专业精神与敬业精神。他们迅速调整工作计划，积极寻求技术支持，并与我们团队保持密切沟通。即使身受重伤的马燕兵，也坚持远程参与指导，为项目贡献力量。最终，在所有人的共同努力下，我们按时完成了高质量的科学可视化作品，并成功登上了Nature Nanotechnology 期刊的封面，同时作为进展画面flag在网站首页进行了展示。
回顾这段经历，我深刻体会到，科学可视化不仅仅是一种传播手段，更是一种科学精神的体现。它需要严谨的科学态度、精湛的技术能力，以及百折不挠的毅力。正如《前沿科学可视化：图像认知与叙事》一书所展现的，优秀的科学可视化作品，往往凝聚着创作者对科学的深刻理解、对艺术的执着追求，以及对科学传播的责任担当。正是这种对科学精神的坚守，以及对高质量可视化作品的不懈追求，最终帮助我们克服了重重困难。
▋三、超越技术层面：可视化的人文价值与社会责任
《前沿科学可视化：图像认知与叙事》一书，其价值不仅在于技术方法层面的探讨，更在于其对科学可视化人文价值与社会责任的深刻反思。书中不仅系统总结了科学可视化的理论与方法，更通过大量的案例分析，生动展现了科学可视化在不同领域的应用价值。从微观的病毒结构到宏观的宇宙奇观，从医学诊断到能源应用，科学可视化在各个领域都展现出强大的生命力与应用潜力。
尤其值得称道的是，本书并非仅仅停留在技术层面，而是深入探讨了科学可视化的伦理与社会责任。书中强调，科学可视化作品应遵循科学伦理规范，避免误导和夸大，并积极承担起科学普及和公众教育的社会责任。这体现了王国燕教授及其团队对科学传播的深刻思考与人文关怀。优秀的科学可视化作品，不仅能够提升科学传播的效率，更能够激发公众对科学的兴趣，提升公众的科学素养。
总而言之，《前沿科学可视化：图像认知与叙事》是一部兼具理论深度与实践价值的佳作。它不仅为科学可视化领域的研究者与实践者提供了重要的理论指导与方法借鉴，也为更广泛的科学传播领域从业者提供了宝贵的启示。我相信，本书的出版，将有助于推动科学可视化领域的进一步发展，促进科学与艺术的深度融合，提升科学传播的质量与效果，最终惠及更广泛的社会公众。我强烈推荐本书给所有从事科学研究、科学传播、可视化设计以及对科学与艺术交叉领域感兴趣的读者。它不仅是一部学术著作，更是一部充满智慧与启迪的科学传播指南。
最后，借用麻省理工学院研究员Felice Frankel女士对本书的高度评价来作结，可谓恰如其分：
Visualization of Frontier Science
should be in the library
of every laboratory!
《前沿科学可视化：图像认知与叙事》
应该成为每个实验室必备的参考图书！
相关阅读
《前沿科学可视化: 图像认知与叙事》
王国燕, 徐奇智著
北京: 科学出版社, 2024. 12
ISBN 978-7-03-079356-0
责任编辑：蒋 芳
（本文编辑：刘四旦）