頂級科技期刊封面可視化及典型案例研究

王國燕　姚雨婷

[摘 要] 可視化是將對象內容轉化為視覺表征符號的一種手段，有利于內容的被理解、傳播和再創造。本文探討頂級科技期刊封面在實踐中對可視化方法和技術的應用及發展，以典型封面案例作為研究對象，分析多視角下科技期刊封面創作的內容建構要求、手段、思路與被選擇的影響因素，以期提高我國科技期刊對封面設計的重視度和創造力，提升可視化在科學傳播中的影響和效用。

[關鍵詞] 科技期刊 可視化 案例研究 視覺傳播 科學傳播

[中圖分類號] G237 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009-5853 （2015） 02-0046-05

1 視覺信息及可視化手段的重要作用

視覺是人類接受信息的重要渠道。視覺語言形態是基于視覺符號體系并通過傳播而構筑的人類核心文明形態之一，與語言文字一起構成人類交流思想和傳播文化的主要方式[1]。麥克盧漢認為，任何一種新技術的發明和運用（感覺的延伸）都改變著我們思想和行為的方式，即我們感知世界的方式[2]。現代計算機圖形技術、信息傳播技術尤其是網絡和新媒體技術的發展和突破，為可視化內容的生產和傳遞提供了前所未有的拓展環境。視覺信息的傳播內容和傳播形式因此發生蛻變，逐漸變得多層次化和全方位化，這些變化給人類的認知帶來巨大的影響，甚至可能引發根本性的變革。

“可視化”一詞源于英文visualization，作為專業術語首次出現在美國國家自然科學基金會（National Science Foundation）關于“科學計算可視化”（Visualization in Science Computing）的定義中[3]，隨后又發展出知識可視化等。可視化的主要理論基礎之一是雙重編碼理論（the Dual Coding Theory），由加拿大心理學家阿倫·佩維奧（Paivio）在1969年提出，認為大腦中存在兩個相輔相成的認知系統：語言系統和非語言系統，會分別處理文字和圖像信息，因此擁有語義和表象雙重編碼的信息更容易被快速搜索到。可視化把數據和信息以圖解的手段表示出來，相比于單純的文本信息，更能幫助人類正確理解、記憶和重構內容，這樣的視覺轉碼形式對受眾進行知識管理大有裨益[4]。

2 可視化在科技期刊封面中的應用

科技期刊是科學研究中新學說、新方法、新規律和新觀念的首要傳播平臺，其封面圖像在塑造期刊形象，促進科學知識的理解、傳播、創新、合作和應用等方面具有重要意義，是可視化手段在平面設計中的一種應用形式。科學和藝術本是世界的一體兩面，一元化的求知和多元化的審美是人類的共同內在需求。科技期刊封面可以通過可視化手段進行視覺圖像創作，將科學中固有的、內隱的美外顯化、生動化，使其不僅能夠承載科學的內涵與精神，也能發揮視覺語言的修辭和延伸能力，在傳遞科學知識本身的同時，依托視覺藝術的魅力形成內容的擴散和溢出效應。

過去，科技期刊封面通常以僅印刷簡單的色彩填充或者本期目錄等方式呈現。隨著“圖式轉向”時代的到來和可視化手段的興起，越來越多的期刊開始采用連續、動態的視覺藝術作品作為封面，尤其是配合應期的封面文章或封面專題進行定制化創作。有數據表明，封面文章的被引次數遠遠高于普通文章，頂級科技期刊的封面可視化豐富程度也明顯超出所有期刊的平均水平。這兩點無疑從實踐上論證了期刊封面的可視化表達已成為科學家和科學傳播者的關注重點，也是科技期刊發展的重要方向之一。

3 多視角下科技期刊封面創作與選擇的案例研究

可視化是創建科技期刊封面的出發理念和基礎手段，但如何將其實際運用到創作當中，協調構思與要求、標準等多方面因素的影響，是十分值得探討的。創作者在構建科學知識可視化圖解時不僅要考慮科學性、準確性，更要注重視覺表達的藝術性、美學性。調研發現，期刊封面中常見的圖解手段有：多元化地展示具體研究對象（如照片展示、計算機建模和美術描繪等），故事化地解釋技術和原理以及具象化地引出概念和思想等。科技期刊在篩選和確定封面圖片時，要從出版者的辦刊理念和學術追求、核心受眾的認知能力、審美偏向等角度考慮，力求展示和塑造期刊獨特的品牌形象。

3.1 構圖元素在封面設計中的繼承與變換

意大利著名作家卡爾維諾（Italo Calvino）曾在《看不見的城市》（Le citt？invisibili）中描述，“眼中所見的不是物品，而是意味著其他事物的物品的形象”[5]。同樣，科學研究中的對象、數據、工具、方法、思想及其發展和轉換而成的知識，都可以通過直接或間接的可視化手段，使用各種構圖元素來建構和表達。這些視覺符號的組合和交織，能創造出有別于語言文字的秩序和韻律，在更多的層次上審視、豐富和延伸我們對世界的認知。在科技期刊的封面設計中，有些構圖元素的出現十分頻繁，創作者們善于將這些經典元素或傳統或推陳出新地勾畫出來，“意味”出科學知識中的點滴。合理利用可視化元素構建科學圖解，可以起到引導、修正和發散的作用。以下借幾個典型案例說明。

3.1.1 研究對象中的實驗動物——小鼠

生物學實驗中經常以動物為實驗對象來研究生物體的生理與行為特征，并由此推及對人體的研究。在以動物為視覺符號的封面設計中，小鼠、牛、小猴等形象出現頻率較高。各種實驗環境下、攝像鏡頭下和繪畫筆觸下的小動物，傳達著豐富多彩的知識內容。

在2010年7月9日《細胞》（Cell）的封面研究成果中，科學家認為復雜的物理和社會環境刺激可以減少生活在其中的動物癌細胞的增殖擴散。封面圖片（圖1）展示了實驗過程：一只患有腫瘤的小鼠被放進具有充足同伴和玩具的環境中，豐富的社交活動促進它下丘腦中的腦源性神經營養因子（BDNF）的生成，腦源性神經營養因子通過交感—脂肪細胞軸能阻止瘦素的生成，進而降低腫瘤的生長并達到一定程度的緩解。圖畫主要以黑白鉛筆畫的方法描繪，在實驗鼠體內的生理活動圖解中使用彩色3D模型輔以解釋，有助于準確且突出地表達該研究的核心知識。2014年4月14日《癌細胞》（Cancer Cell）封面文章認為，通過一個異位GATA2基因增強子導致EVI1的異常激活作用，會促發白血病。圖中（圖2）遠端穿綠色襯衫的卡通小鼠（GATA2增強子）逃離它的母親（GATA2基因）闖入溜冰場中，撞向搖搖欲墜的穿紫色襯衫的旁觀小鼠（EVI1基因），將遭遇災難性危險（白血病）。

圖1 《細胞》 圖2 《癌細胞》

3.1.2 生命的序列與動態之美——堿基和DNA

被稱為生命奇跡源程序的DNA，由A、T、C、G四種不同堿基對的線性排列與兩條長鏈骨架結合而成，環繞自身中軸形成一個雙螺旋形態。其中，堿基的配對和排列是穩定的、線性的，展現出一種對稱和呼應的序列美，蘊含遺傳密碼的DNA分子，更是以簡潔、優雅的雙螺旋結構顯示了生命起伏、盤旋的動態之美。因此，堿基和DNA經常以各種創意性形態出現在以生物學、醫學、化學為主題的科技期刊封面中。

2013年2月《基因組研究》（Genome Research）聚焦表觀遺傳學，封面圖片（圖3）采用一幅紅色的剪紙藝術作品：右側一支從萌芽到開花的牽牛花象征生物學過程的動態性，由主莖向側旁伸展的藤蔓拉引出三行五線譜組成的和弦，圍繞著相同的基因歌詞（即第一行中的堿基序列）奏出不同的旋律，象征性地表達同一株植物上的細胞雖然有著同樣的DNA序列，但由于表達修飾上的差異（即三行五線譜上的不同音符），會呈現完全不同的性狀。本圖從時間和空間兩個維度勾畫了表觀修飾對基因顯型的影響，用奇妙的構思表達了深刻的自然科學原理。2013年4月《自然：方法學》（Nature Methods）封面故事宣布已經可以在斑馬魚體內實現傳統的基因定位和替換技術。封面（圖4）以中國水墨畫的風格描摹了這一場景：游動的斑馬魚身前的兩條白色綁帶交叉纏繞為雙螺旋結構，實驗人員手中的探針和黑色長鏈象征著該基因工程技術的應用。除此之外，閃閃發光的帶狀星河、成對纏繞的電話線、立面視角下的旋轉樓梯、螺旋管節能燈泡、藤蔓植物的倒影等，都曾被用作雙螺旋結構的形象表征。

圖3 《基因組研究》 圖4 《自然：方法學》

3.1.3 認知和創新的中樞——人腦

大腦是我們感知世界、認識世界、創造世界和改變世界的主要器官，所以，科學研究中無論是具象到對生物體的生理研究，還是抽象到自然生命對物理環境與哲學環境的認知心理研究，都往往必須或者適合用“大腦”的圖像符號來表征意義，引出話題。

2013年4月19日《科學》（Science）封面專題認為，21世紀的科學勞動需要新技能和新知識的擴充，以跟上不斷變化的技術發展。更多和更大的研究群體開始呼吁擴大和改善科學教育，以保證他們獲取知識的權力和渠道。封面圖片（圖5）中純色的書籍、地球儀、幾何體、學位帽、實驗儀器、作圖尺規、分子式和原子模型等具有共識性科學特征的物件填充出一個人類頭腦的形狀，清晰并新穎地引出科學教育面臨的巨大挑戰。2011年12月電子期刊《生化學家》（The Biochemist）發表由美國布蘭迪斯大學（Brandeis University）學生團隊采編的研究專題《感知學》（Science of Sensation），圖中（圖6）大腦和脊髓組成的中樞神經系統的造型，讓人感覺像是一朵暗夜里的藍色妖姬，既科學合理，又有強烈的藝術觀賞效果。

圖5 《科學》 圖6 《生化學家》

3.1.4 地理空間與地緣關系的表形——地圖

地圖作為一種常見的視覺符號，經常在科技期刊封面中用來表征不同含義。它既可用來指代天文與地球研究中的實驗對象，又可以作為諸如基因漂流、信息傳播等現象的地理位置意義背景，還可以用來表明區域性或全球性的影響范圍等。

2013年4月4日《細胞：干細胞》（Cell Stem Cell）封面（圖7）繪制了一幅復古風格的航海尋寶圖，寓意細胞實現重編程過程中可能遇到的各種阻礙和解決路徑，多槳的中國帆船寓意重編程過程中細胞內部的多種動力和復雜調控網絡：風帆對于帆船的調控比喻Tet1對于DNA的修飾調節，證明Tet1是快捷安全地實現重編程的重要動力。圖8封面中直降的股市K線圖表征每況愈下的經濟狀況，右下方生銹的顯微鏡、破敗的試管等表征神經科學領域因此受到的打擊，背景中的地圖說明本次經濟危機的全球化影響。

圖7 《細胞：干細胞》 圖8 《自然評論：神經科學》

除上述幾類可視符號外，還有地球、國旗、迷宮、玉米、魔方、國際象棋、撲克、俄羅斯套娃、蛋糕、拼圖、黑板、文字云等視覺元素也經常被變換、修飾出不同的風格和意義，幫助解讀自然科學研究的方方面面。

3.2 創作者風格在封面設計中的運用與發揚

由于科技期刊封面的要求和篩選控制嚴格，加之封面文章作者（群體）分布分散，同一位圖像創作者發表多幅作品并非常態。但數據顯示，目前國際頂級期刊封面作者中仍有小部分常客，并基本可劃分為科學家和藝術家兩類群體。通過案例分析發現，個體之所以能夠屢次作為封面作者發表視覺作品，與其藝術特色、作風和格調息息相關、環環相扣。以下借幾個典型案例加以說明。

3.2.1 維維恩·巴德尼克（Vivian Budnik）：科學家的鋼筆畫

維維恩·巴德尼克博士來自美國馬薩諸塞大學（University of Massachusetts）醫學院，他不僅在科研方面成績斐然，在藝術創作中也因具有強烈的個人特點而備受關注。據不完全統計，巴德尼克已在《細胞》（含其子刊）、《自然：神經科學》（Nature neuroscience）和《基因組研究》上發表封面圖片作品8張，全部以鋼筆畫方式完成。

2012年5月1日，《細胞》雜志發表關于揭示核蛋白轉運新機制的成果論文，巴德尼克博士及其同事發現了一種新的出芽機制。該期封面圖片（圖9）以“尋找出核轉運的方法”為題，作者先用線條鋼筆畫的方法繪制，再用ImageJ科學圖像軟件進行后期修飾，生動地描繪出這種新轉運模式的過程：體積較大的核糖核蛋白顆粒在細胞核內組裝后，由于太大無法通過模孔，于是通過破壞核纖層蛋白后出芽進入內核膜，進而與外核膜融合并最終釋放到細胞質中。圖片上端以近乎一半的比例勾畫出數量眾多的“出芽”形態，不僅準確表現出這種機制的典型特征，同時借視覺面積的鋪陳表達出一種強調感和沖擊感。2011年2月《自然神經科學》封面文章探討章魚胺對行為可塑性的調節（圖10），2013年3月20日《神經元》（Neuron）討論逆境信號的循環性特征（圖11，用一條咬住自己尾巴的銜尾蛇象征始亦是終）等，都是采用同樣的創作手法和表現風格來完成對科研成果的可視化表達，在封面設計中呈現鮮明的個人特色。

圖9 《細胞》 圖10 《自然神經科學》 圖11 《神經元》

3.2.2 喬納森·波頓（Jonathan Burton）和伊馮娜·布蘭科（Yvonne Blanco）：藝術家的卡通派對

波頓和布蘭科分別是來自法國和西班牙的插畫編輯設計師，曾為多種科技期刊創作過封面作品，且大多以想象豐富，修辭奇妙的卡通故事為主。他們代表了許多藝術家視角中科學知識傳播的意義建構和外顯方式。

2009年4月30日《自然》（Nature）雜志聚焦氣候變化的現狀與前景。面對逐漸惡化的全球氣候，該期三篇文章從不同的角度探討氣候狀況和危機。波頓繪制的封面圖片（圖12）中一枚標有一萬億噸的砝碼正從宇宙中岌岌待落，目標正中相對渺小的地球。細繩、重物和地球上驚悚仰望的人類三個簡單的元素，將千鈞一發的氣候危機表現得淋漓盡致。《細胞：干細胞》的封面故事圍繞細胞的不對稱分裂展開。布蘭科在封面中（圖13）用一位“母親”與兩個“女兒”三個日本傳統的木質人偶鳴子娃娃（Kokeshi Dolls）隱喻不對稱分裂：一個“女兒”子細胞從母細胞擴增分裂出來，另一個“女兒”則是由母細胞不對稱分裂而來的不同類的子細胞。《癌細胞》雜志2013年4月15日封面故事探討多發性骨髓瘤細胞中的自噬平衡，由布蘭科發揮創意。研究表明，多發性骨髓瘤（圖中自噬的銜尾蛇）的一個重要特征是可生產和分泌大量的免疫球蛋白，其結果是導致形成一個持久的代謝性應激。這種基礎水平的自噬必不可少。花蛇身后小鼠代表的半胱天冬酶-10（caspase-10）可以定量這種自噬反應使其達到穩態（圖14）。整幅圖畫筆觸明快，表意鮮明。利用卡通造型來比喻、象征特定的物質、機制或形勢、思想，既可以通過合理的意義構建表達知識可視化中的科學準確性，也可以借由卡通獨有的生動化、趣味化的表征方式，拓寬信息傳遞的有效通路。

圖12 《自然》 圖13 《細胞：干細胞》 圖14《癌細胞》

3.2.3 約翰·阿拉布洛斯（John Arabolos）：混沌分形藝術的秩序美

混沌分形圖是根據非線性動力系統迭代的科學原理，通過計算機數值計算而生成的有豐富變化和內在秩序的復雜結構體，自20世紀80年代誕生以來，引起自然科學界和社會科學界的極大關注。它搭起了科學與藝術的橋梁，甚至揭示了世界的本質，改變了人們理解自然的方式，具有深刻的科學方法論意義。致力于展示科學之美的科技期刊封面自然少不了混沌分形圖的身影。來自美國紐黑文大學（University of New Haven）藝術設計系的阿拉布洛斯就是封面設計者中純熟駕馭混沌分形藝術的代表。自2006年以來，約翰為《自然：基因組》（Nature genetics）提供了十余幅混沌分形作品。

圖15—17所示的三幅作品來自阿拉布洛斯的主題設計“生命結構：對稱的生態世界”。三張圖案的設計原型分別是三種美麗的蝴蝶：黃絹斑蝶、尖翅藍閃蝶和大網蛺蝶。這種分形創作不僅是對自然生物形態結構的概念寫意，也是發展和突破：既展現對稱、節奏、韻律、平衡等傳統美學的標準，也在精細的層次和無窮的纏繞中，維系著分維數所制約的關聯，這種規律的變化美區別于傳統裝飾圖案的形式美。

3.2.4 斯蒂文·李（Steven Lee）：攝影與設計的聯姻

斯蒂文·李畢業于美國波士頓大學（Boston Univer-sity），于1999年創辦個人工作室格拉菲高工作室（Studio Graphiko），從事包括以科學插圖為主要內容的視覺傳達設計，致力于以全球化的國際視野和多年平面設計的深度經驗呈現具有創造性的作品。

2012年6月14日《自然》雜志發表“人類微生物組項目”的首批研究成果，該項目的目標定性在人體中存在、并在疾病及健康狀態下與人體互動的微生物群落。斯蒂文將人像攝影作品和計算機創建的人體微生物組模型進行映射，在鏡像對照的設計下突出對比感（圖18）。在2013年4月1日《遺傳學》（Genetics）期刊封面中，他同樣采用相似的手法，結合微縮模型攝影和數碼拼貼，繪制出一幅人類在大陸間遷徙的歷史寫照。圖中陸地上佇立的小人代表人類的染色體，在初代時以單一顏色表示，在人口遷移后才開始不斷地分裂和重組（圖19）。

圖18 《自然》 圖19 《遺傳學》

3.3 期刊定位在封面設計中的偏好與取舍

期刊封面圖像一般由作者提交，經編輯部門篩選、審核并經過可能的修改后，最終確定出版成稿。這其中的偏好與取舍往往受到期刊形象定位、編輯傾向和受眾接受程度等因素的共同影響。

從期刊形象定位和風格的角度舉例來說，《科學》是由美國科學促進會（AAAS）主辦和出版的綜合性科學雜志，其宗旨是“發展科學，服務社會”，既在科研上最大程度地代表科學家關于實際研究的聲音，也時刻關注科技政策及與之相關的社會問題，其封面通常簡潔、嚴肅，尤其善用照片和科學實驗成像。相較而言，《自然》由龐大的自然出版集團（NPG）運營，其封面展示的內容更加多元和活潑，旗下各子刊也因學科特點形成獨特的系列風格。《細胞》及其子刊喜愛采用生動活潑的卡通形象，《美國科學院院報》（PNAS）善于從微觀角度勘探科學之美，《美國醫學會雜志》（JAMA）自1964年至2013年，刊載了世界各地2000多幅以油畫為主的畫作，把雜志封面做成了一道流動的藝術展墻，但從2014年開始，《美國醫學會雜志》開始變換形象塑造理念，尋求新的科學藝術突破。

從個人角度來看，不同編輯不僅在藝術審美方面表現出明顯的個人偏好，而且在圖片尺寸、圖文排版、圖片標題化等方面也具有差異性見解。例如，有編輯認為，優秀的圖片應該可以自己講故事，不需要多余的注解就能帶給讀者一次流暢的閱讀體驗，也有的實踐者認為期刊封面應該有一句點睛之語來吸引和引導讀者[6]。所以在不同的期刊封面上，有些除圖片外只標注刊名、刊號等基本信息，有些則印出本期封面論文的題目、研究專題名稱或圖像作品名稱。

同時，科學形象傳播中目標受眾的層次劃分也影響著期刊的風格，科學普及和教育類的期刊傾向于選擇易理解、共識程度高的視覺化表達，專業性較高的期刊偏向使用對應學術圖片或固定的背景紋理作為封面。可見，對不同學科和性質的科技期刊需要有針對性地推進創作。

4 結 語

科技期刊的封面表達是可視化手段在科學圖像創作中的重要實踐，能為科學知識的傳播、科學美學的發揚、科學見解的誘發和科學技術的推廣應用提供有效的幫助。在對世界先進科學視覺表達的理論和實踐的研究中，既要關注符號的表達方式、知識的建構方法，也要關注其視覺傳播過程及影響因素。

同時，期望我國的科學家、藝術家和科學傳播工作者能加強合作，相互汲取更多的科學表述能力、藝術想象能力和有效傳播能力，提高我國科技期刊的封面可視化水平，進而提升其核心競爭力，并最終推動我國科研事業的進步。

注 釋

[1]朱永明.圖像時代的視覺語言形態與傳播探討[J].中國出版，2010（16）：21-22

[2][加]馬歇爾·麥克盧漢；何道寬譯.理解媒介：論人的延伸[M].北京：商務印書館，2001：33

[3]趙國慶，黃榮懷，陸志堅.知識可視化的理論與方法[J].開放教育研究，2005，11（1）：23-27

[4]Burkhard R A. Learning from architects： the difference between knowledge visualization and information visualization[C]//Information Visualisation， 2004. IV 2004. Proceedings. Eighth International Conference on. IEEE， 2004： 519-524

[5][意]伊塔洛·卡爾維諾著；張宓譯.看不見的城市[M].上海：譯林出版社，2006：12

[6]Trumbo， J. Visual Literacy and Science Communication of Science [J]. Science Communication， 1999， 20（4）： 409-425

（收稿日期：2014-07-05）