貝勒大學化學家領導的一個研究小組在消除將盲人排除在化學教育和經驗之外方面邁出了開創性的一步。在今天發表在《科學進步》上的一篇文章中，研究人員詳細介紹了他們是如何使用立德芬的鈥攁n老式藝術形式鈥攁nd 3D打印將科學數據轉化為觸覺圖形，以視頻般的分辨率發光，使盲人和有視力的人都能對同一段數據進行通用可視化。

雖然石粉是一種古老的藝術媒介，但從未被使用過鈥攗直到現在鈥攖o以定量、受控的方式表示科學數據和圖像，以實現觸覺可視化和觸覺集成。

貝勒的研究題為“所有人的數據：以完美的圖像分辨率發光的觸覺圖形”，比較了盲人和視力正常的人如何通過觸摸或視力來解釋石粉數據。參與者隊列測試了五種利托芬形式鈥攇el電泳圖、顯微照片、電子和質譜圖以及教科書插圖鈥攊根據該研究，通過觸覺感知或視力以79%的總準確率解讀所有五種石斑紙。

研究人員專注于創建和測試化學科學中發現的數據的石印圖，因為明確和系統地將失明學生排除在化學之外，研究人員指出，“基于實驗室安全和化學的“視覺”性質，這可以被教育者、家長、同齡人或自己視為一種美德。”

化學和生物化學教授布萊恩·肖博士（Bryan Shaw）說：“這項研究是藝術使科學更容易獲得和更具包容性的一個例子。藝術是將科學從自身中拯救出來的。”他是貝勒肖研究小組的負責人，也是該雜志文章的通訊作者。“科學的數據和圖像鈥攆例如，新韋伯望遠鏡拍攝的令人驚嘆的圖像鈥攁盲人無法接近你。然而，我們發現，薄的半透明觸覺圖形，稱為石粉，可以讓所有人都可以訪問所有這些圖像，而不管視力如何。正如我們常說的，“數據為所有人服務。”

舊藝術形式的新用途

石版畫很可能早在六世紀就在中國誕生，并于19世紀在歐洲普及。石版畫是由半透明材料（最初是瓷器和蠟，現在是塑料）制成的薄雕刻品，最初在環境光下顯得不透明。然而當由任何光源背光時鈥攆從頂燈到陽光鈥攁 石粉像數字圖像一樣發光，光線通過半透明材料的散射使較薄的區域看起來更亮，較厚的區域看起來更深。通過使用免費的在線軟件將二維圖像轉換為三維地形圖，本研究中的科學家使用了三維打印技術。

“利托芬的想法是肖博士一直在玩弄的一個概念，我認為這是一個非常好的機會，可以幫助一群在化學領域受到污名化的人，”聯合首席作者喬丹·庫恩（Jordan Koone）說，貝勒化學博士候選人、肖氏實驗室成員。“看到盲人像盲人一樣輕松地解釋數據，真是太棒了。他們一生都被告知自己無法在科學領域出類拔萃。”

參與者隊列包括戴或不戴眼罩的有視力的學生和五名自童年或青春期以來經歷過完全失明或低視力的盲人。其中四名盲人在測試前獲得了化學博士學位，第五名是貝勒大學的本科生，高中四年級時視力完全喪失。這些盲人是本研究的共同作者，但沒有參與特定數據集的設計。

“在參與立德芬項目之前，我認為研究僅限于實驗室環境中進行的實驗，”聯合首席作者查德·達什諾（Chad Dashnaw）說，貝勒化學博士候選人也在肖的實驗室。“但研究只是試圖回答未回答的問題，我們在這里的工作是回答一個非常重要的問題：盲人可以成為STEM的一部分嗎？石粉提供了一種數據格式，可以在視力正常的人和盲人之間普遍共享，使STEM更容易被以前被忽視的人訪問。”

研究發現，所有五種立德芬的平均測試精度為：

視力正常的參與者能夠以88.4%的視力準確地解釋計算機屏幕上的數字圖像。對于80%的問題，盲人化學家的觸覺準確度等同于或優于對石粉的視覺解釋，這表明石粉可以作為一種可共享的數據格式。事實上，肖說，研究中的一些盲人化學家具有觸覺敏感性，他們可以感覺到數據的觸覺特征，而視力正常的人幾乎看不到自己。

第一次“看到”數據集

該研究的合著者霍比·B·韋德勒博士（Hoby B.Wedler，Ph.D.）是一位企業家、化學家，也是加利福尼亞州佩塔盧馬市韋德蘭集團的首席執行官。他在與肖的一次Zoom通話中首次解釋了利托芬數據。對于他的研究合著者和其他化學家來說，這是一個最有意義的時刻，因為韋德勒出生時是盲人，但獲得了理論化學博士學位，他第一次通過觸摸高分辨率的觸覺圖形看到了數據。

“你可以看看這個，它看起來正是我的感受，”韋德勒說。“我從未體驗過大規模規格。我從未想過我能夠通過這樣的分析數據集進行交流。天空是這里的極限。”

肖說：“他們非常激動，終于看到了他們聽了這么久的數據和圖像。他們確實看到了這些數據。因為你是用你的大腦，而不是用你的眼睛看的。”。

這項研究最著名的合著者之一是貝勒大學本科生兼研究員諾亞·庫克。今年春天，庫克完成了在貝勒的第一個學期，盡管他在高中四年級失去了所有的視力。

達什瑙說：“這個項目的五位盲人合著者是我有幸共事過的最有趣、最勤奮的人之一。”。“多年來，他們聽說過SDS-PAGE或質譜等東西。但他們從來沒有機會親自觀察，更不用說解釋了。利托芬給了他們這個機會。他們能夠詳細解釋自己的感受，這與我們看到的完全吻合。”

開放化學課程至K-12年級

這項涉及肖氏團隊的最新研究擴展了貝勒研究，為失明或低視力的K-12學生消除了化學學習和學科的障礙。

Shaw最近獲得了美國國立衛生研究院（NIH）130萬美元的贈款，用于開展第一個早期干預項目，該項目開放實驗室工作，并提供觸覺化學教學材料和設備。結合高科技和低技術方法，該項目將機器人和技術與教育材料和“實驗室黑客”相結合，使失明和低視力的學生能夠參與與有視力的學生相同的角色和日常活動，包括使用石粉。

“觸覺圖形以完美的分辨率發光的好處在于，我用眼睛看到的一切，另一個盲人可以用手指感覺到。因此，無論視力如何，所有高分辨率圖像和數據都可以訪問和共享。我們可以與任何人坐在一起，無論是盲人還是盲人，談論完全相同的數據或圖像。”肖說。

Shaw和他的合作者最初將項目重點放在高中生身上，為150名TSBVI學生開發了一個試點項目，讓他們在學校校園和Shaw貝勒實驗室內參與教育和課程，并進行材料培訓。該試點項目預計將于今年秋天啟動，整個項目預計將在2023年春至2027年開始。未來，該團隊希望擴大該項目的規模，為剛剛開始科學研究的兒童提供資源。

超越化學

肖說，利托芬數據格式或LDF，以及所有運動的數據，超出了化學或科學的范疇，可以用于任何主題，從藝術、歷史、哲學到任何使用圖像或圖形的地方。通過這項最新研究，任何有觸覺的人都可以獲得可共享和可訪問的數據。

對于博士候選人Koone和Dashnaw來說，這項研究突出了貝勒的核心價值之一：促進新知識的發現和研究，以改善人類。

Dashnaw說：“我每天所做的大部分研究不會對科學界產生重大影響。然而，lithophane項目允許實時發生真正的變化。”。“我們正在讓視力受損的人更容易接觸STEM，并提請注意他們的系統排斥。”