До появления фотографии существовал литофан.
Это тонкий кусочек фарфора или пластика, украшенный неглубокой гравировкой. Поднесите его к свету, и полупрозрачный рельеф превратится в теневое изображение. Европейцы впервые начали делать литофаны около 1800 года, хотя жители Восточной Азии проделывали подобные трюки с керамикой за много веков до этого. Некоторое время ремесленники и примитивные фабрики выпускали литофановые ночники, абажуры и сосуды для питья. Даже портреты из литофана были когда-то в моде.
Литофаны не совсем исчезли из современного мира. Сегодня их можно встретить в качестве забавных украшений или учебных пособий по 3D-печати. Теперь же тот факт, что литофаны могут играть двойную роль - картинки и гравюры, дал им новую цель: сделать науку более осязаемой для тех, у кого проблемы со зрением.
Ученые из Университета Бэйлора, объединившись со слепыми химиками из разных уголков США, обратились к литофанам как к способу наладить связь между этими химиками и их зрячими коллегами. Ученые обнародовали свою концепцию в статье, опубликованной 17 августа в журнале Science Advances.
"Представьте себе мир, в котором слепой и зрячий сидят рядом друг с другом, обращаясь к одному и тому же фрагменту данных, доступных обоим", - говорит Мона Минкара, слепой химик из Северо-Восточного университета и один из авторов статьи. "Это может стать революционным, если люди будут использовать это".
Это, безусловно, улучшение по сравнению с тем, что существует сегодня. Если вы когда-нибудь видели научную статью, вы, вероятно, знаете, что графики, диаграммы и визуальные образы могут иметь решающее значение для понимания плотного и насыщенного жаргоном текста. Если вы слепой читатель, вы можете перевести текст в аудио с помощью программного обеспечения, но как быть с самими картинками?
"Я скачиваю сотни PDF-файлов научных статей, и ни один из рисунков не доступен", - говорит Мэтью Губерман-Пфеффер, слепой постдокторант Йельского университета и Национального института здоровья и еще один из авторов статьи.
Дело не в том, что для этого не существует методов. Некоторые цифровые изображения имеют alt-текст, описывающий их, но это может быть удручающе редко. Можно сделать осязаемые изображения, но для этого требуется дорогостоящая специальная бумага. Можно изготовить на заказ книги со шрифтом Брайля, но они могут стоить десятки тысяч долларов, а то и больше, и на их сборку уходит буквально год.
Иронично, что эти барьеры существуют в химии: области, которая имеет дело с атомами и молекулами, которые слишком малы, чтобы физически увидеть их глазами - даже если бы вы уменьшили себя до их размера, потому что они меньше длины волны видимого света.
"Одна из вещей, о которых мне нравится размышлять с точки зрения химии, заключается в следующем: Действительно, мы все слепы", - говорит Хоби Уэдлер, слепой химик и еще один из авторов статьи. Наглядные пособия, которыми пользуются химики - все, начиная от периодической таблицы, моделей молекул и заканчивая изображениями рентгеновской кристаллографии, - не более того.
Одним из ученых, работавших над устранением барьеров, был Брайан Шоу, зрячий химик из Университета Бэйлора. Шоу уже давно интересуется тем, как сделать химию более доступной для слабовидящих людей, модернизируя лабораторное оборудование и превращая модели сложных молекул во вкусные съедобные конфеты.
Один из студентов Шоу занимался гравировкой графики на 3D-печатных плитах. Чтобы сэкономить материал и время, они стали делать эти плиты все тоньше и тоньше. Когда они поднесли самую тонкую из них к свету, выгравированная графика выскочила перед ними так же резко, как и на оригинальном изображении.
Особенность этих работ заключается в том, что резьба, которую может почувствовать слепой человек, превращается в видимое изображение, когда зрячий человек подносит ее к свету. Чтобы проверить это качество, исследователи создали литофановые графики - несколько типов изображений и графиков, распространенных в химии, - и показали их испытуемым (как слепым, так и зрячим). Затем исследователи задали им вопросы о визуальных образах.
Обе группы смогли ответить на вопросы со средней точностью более 90 процентов: это сравнимо с 88-процентным средним показателем зрячих людей, просматривающих оригинальное цифровое изображение. Более того, когда исследователи заставили зрячих испытуемых надеть повязки на глаза и отвечать на вопросы только с помощью осязания, они смогли ответить на вопросы с впечатляющей 79-процентной точностью.
"Наличие одной вещи, которая удовлетворит обе группы населения, - это, я думаю... действительно захватывающая часть этой работы", - говорит Гэри Патти, зрячий химик из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который не принимал участия в работе.
Более того, в отличие от дорогих материалов, используемых в других методах обеспечения доступности, эти литофаны были получены с помощью 3D-принтера, стоимость которого составила всего 3 500 долларов. Хотя это и дорого по сравнению с домашними принтерами, это вполне по карману многим университетским компьютерным лабораториям.
"Во многих случаях мы думаем о том, как сделать что-то доступным для слепых студентов", - говорит Минкара. "Но эта технология может быть действительно полезной для меня, слепого профессора, чтобы я мог общаться со своими студентами... и обмениваться данными".
Конечно, технология еще не так доступна, как хотелось бы. В первую очередь, процесс превращения графики из цифровых изображений в литофаны все еще требует глаз зрячего человека. Создание программного обеспечения, которое позволит слабовидящим ученым делать это самостоятельно, по словам исследователей, является следующим шагом.
Хотя химики сделали эти литофаны для других химиков, они считают, что они могут пригодиться в любой области, которая опирается на графики и диаграммы, то есть практически во всей науке. "Мы уже начали думать о различных типах данных, которые используют другие ученые", - говорит Чад Дашнав, аспирант Университета Бэйлора и один из авторов статьи.
Литофан с подсветкой, изображающий увеличенную чешую бабочки. Джордан Кун и Брайан ШоуЛитофаны, созданные для этого исследования, включали изображение чешуек на крыле бабочки, полученное с помощью микроскопа. "С моим ограниченным зрением я никогда бы не смог увидеть крыло бабочки", - говорит Губерман-Пфеффер. "И все же я мог почувствовать текстуру крыла и измерить его размеры".