آلوإسفير. أنها قصة مخروط معدني من ثلاث طبقات في غرفة خالية من الصدى. فكّر في ألوسفير (AlloSphere) كمنظار رقمي ، ضخم متغير دايناميكيا موصول بحاسوب عملاق. يستطيع عشرون باحثاً الوقوف في الجسر معلقين داخل المخروط، ويكونوا مغمورين تماماً في بياناتهم.
The AlloSphere: it's a three-story metal sphere in an echo-free chamber. Think of the AlloSphere as a large, dynamically varying digital microscope that's connected to a supercomputer. 20 researchers can stand on a bridge suspended inside of the sphere, and be completely immersed in their data.
تخيل أن بمستطاع فريق من الفيزيائيين الوقوف داخل ذرّة ويسمعون ويشاهدون دوران الإلكترون. تخيّل لو بإمكان مجموعة من النحاتين الدخول في شبكة من الذرّات والنحت بإستخدام موادهم. تخيّل لو بإمكان فريق من الجراحين التحليق داخل الدماغ، كما لو كان ذلك في العالم، ويروا الأنسجة كالمناظر الطبيعية، ويسمعون مستويات كثافة الدم كالموسيقى. هذه بعض البحوث التي سنراها والتي تعهدنا بها في ألوسفير.
Imagine if a team of physicists could stand inside of an atom and watch and hear electrons spin. Imagine if a group of sculptors could be inside of a lattice of atoms and sculpt with their material. Imagine if a team of surgeons could fly into the brain, as though it was a world, and see tissues as landscapes, and hear blood density levels as music. This is some of the research that you're going to see that we're undertaking at the AlloSphere.
لكن بداية خلفية قليلة عن هذه المجموعة من الفنانين، العلماء، المهندسين، الذين يعملون سوياً. أنا مؤلف، متدرب على الأوركسترا، ومبتكر الآلوإسفير. مع زملائي الفنانين التشكيليين، نجسّد خوارزميات رياضية معقدة لا تظهر في الزمان والفراغ، بصرياً وصوتياً. زملاؤنا العلماء يجدون أنماط جديدة في المعلومات. وزملاؤنا المهندسين يصنعون أحد أكبر الحواسيب المتغيرة دايناميكيا في العالم لهذا النوع من إستكشاف البيانات. سأقوم بجولة حول خمس مشاريع بحثية في الألوسفير التي تطوف بكم من البيانات الحيوية المجهرية طوال الطريق حتى دوران الإلكترون.
But first a little bit about this group of artists, scientists, and engineers that are working together. I'm a composer, orchestrally-trained, and the inventor of the AlloSphere. With my visual artist colleagues, we map complex mathematical algorithms that unfold in time and space, visually and sonically. Our scientist colleagues are finding new patterns in the information. And our engineering colleagues are making one of the largest dynamically varying computers in the world for this kind of data exploration. I'm going to fly you into five research projects in the AlloSphere that are going to take you from biological macroscopic data all the way down to electron spin.
هذا المشروع الأول يسمى ألوبرين. (AlloBrain) وهو محاولتنا لقياس الجمال بمعرفة أي أجزاء من الدماغ تتفاعل عندما نشاهد شيئاً جميلاً. أنتم تحلقون عبر قشرة زميلي الدماغية. ترجمتنا هنا هي بيانات للرنين المغناطيسي الوظيفي الحقيقية التي تجسّدت بصرياً وسمعياً. الدماغ الآن هو عالم يمكن التحليق عبره والتفاعل معه. تشاهدون 12 وكيلاً لحواسيب ذكية، المثلثات الصغيرة التي تحلّق معكم في الدماغ. أنها تنقّب مستوى كثافة الدم. وتقوم بإرسال تقرير لكم صوتياً. مستويات كثافة عالية تعني نشاط أكثر من وجهة نظر الدماغ. في الواقع أنهم يغنون هذه الكثافات لكم مع درجات موسيقية مرتفعة مجسّدة للكثافات الأعلى.
This first project is called the AlloBrain. And it's our attempt to quantify beauty by finding which regions of the brain are interactive while witnessing something beautiful. You're flying through the cortex of my colleague's brain. Our narrative here is real fMRI data that's mapped visually and sonically. The brain now a world that we can fly through and interact with. You see 12 intelligent computer agents, the little rectangles that are flying in the brain with you. They're mining blood density levels. And they're reporting them back to you sonically. Higher density levels mean more activity in that point of the brain. They're actually singing these densities to you with higher pitches mapped to higher densities.
سنغادر الآن من البيانات الإحيائية الحقيقية الى خوارزميات التوليد الحيوي التي تخلق طبيعة مصطنعة في تنصيبنا الفني والعلمي القادم. في هذا التنصيب الفني والعلمي، خوارزميات التوليد الحيوي تساعدنا في فهم التوالد الذاتي والنمو. مهم جداً للمحاكاة في علوم حجم النانو. بالنسبة للفنانين، نصنع عوالم جديدة تمكنك من الكشف والإستكشاف. و خوارزميات التوليد هذه تنمو بمرور الوقت، إنها تتفاعل وتتواصل كسرب من الحشرات. باحثونا يتفاعلون مع هذه البيانات بحقن شفرة بكتيرية، التي هي برمجيات حواسيب، و التي تتيح لهذه المخلوقات بالنمو مع مرور الوقت. سنقوم بالمغادرة الآن من عوالم الأحياء والمايكروسكوب، أسفل الى العالم الذري، كما نحلق في شبكة من الذرات. هذه بيانات حقيقية لـ(AFM) قوى الذرة المايكروسكوبية، من زميلي في مركز إضاءة الجمادات والطاقة. لقد اكتشفوا رابط جديد، مادة جديدة لخلايا الطاقة الشمسية الشفافة.
We're now going to move from real biological data to biogenerative algorithms that create artificial nature in our next artistic and scientific installation. In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms are helping us to understand self-generation and growth: very important for simulation in the nanoscaled sciences. For artists, we're making new worlds that we can uncover and explore. These generative algorithms grow over time, and they interact and communicate as a swarm of insects. Our researchers are interacting with this data by injecting bacterial code, which are computer programs, that allow these creatures to grow over time. We're going to move now from the biological and the macroscopic world, down into the atomic world, as we fly into a lattice of atoms. This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center. They've discovered a new bond, a new material for transparent solar cells.
نحن نحلق عبر 2000 شبكة من الذرات -- أوكسجين، هايدروجين وزنك. تشاهدون الرابط في المثلث. إنها أربعة ذرات زنك زرقاء مرتبطة بذرة هايدروجين أبيض. تشاهدون تدفق الإلكترون مع خطوط الإنسياب و التي أنتجناها نحن كفنانين من أجل العلماء. يسمح لهم هذا بالعثور على العقد الروابط في أي شبكة ذرات. نعتقد نحن بأن هذا يشكل هيكلا فنيا جميلا. الصوت الذي تسمعونه حقيقي و هو عبارة عن أطياف الانبعاثات لهذه الذرات. جسدّناها الى مجال للصوت. اذاً فأنهم يغنون لكم. لدى ذرات الأوكسجين، و الهايدروجين والزنك بصماتها الخاصة. سنقوم بالمغادرة الى أسفل أكثر بينما تذهبون من هذه الشبكة من الذرات إلى ذرة هايدروجين واحدة.
We're flying through 2,000 lattice of atoms -- oxygen, hydrogen and zinc. You view the bond in the triangle. It's four blue zinc atoms bonding with one white hydrogen atom. You see the electron flow with the streamlines we as artists have generated for the scientists. This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms. We think it makes a beautiful structural art. The sound that you're hearing are the actual emission spectrums of these atoms. We've mapped them into the audio domain, so they're singing to you. Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature. We're going to actually move even further down as we go from this lattice of atoms to one single hydrogen atom.
نعمل مع زملائنا الفيزيائيين الذين قدموا لنا الحسابات الرياضية للوقت الذي فيه تعتمد على معادلة شرودنغر ثلاثية الأبعاد. ما ترونه هنا الآن هو تراكب الالكترون في المدارات الثلاث الأدنى لذرة الهايدروجين في الواقع أنكم تسمعون وتشاهدون سريان الإلكترون مع الخطوط. النقاط البيضاء هي موجة إحتمالية التي ستبين لكم أين هو الإلكترون في أي نقطة معطى للزمن والفراغ في هذا التكوين الخاص للمدارات الثلاث في دقيقة سنقوم بالمغادرة الى تكوينات مدارين. وستلاحظون وجود نبض. وستسمعون تموّج بين الصوت. هذا في الواقع باعث الضوء. وبينما يبدأ الصوت في النبض والإنقباض، يمكن لعلماء الفيزياء لدينا تحديد متى سيشع الفوتون.
We're working with our physicist colleagues that have given us the mathematical calculations of the n-dimensional Schrödinger equation in time. What you're seeing here right now is a superposition of an electron in the lower three orbitals of a hydrogen atom. You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines. The white dots are the probability wave that will show you where the electron is in any given point of time and space in this particular three-orbital configuration. In a minute we're going to move to a two-orbital configuration, and you're going to notice a pulsing. And you're going to hear an undulation between the sound. This is actually a light emitter. As the sound starts to pulse and contract, our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
لقد بدأوا في إيجاد أسس رياضية جديدة في حساباتهم. ويفهمون أكثر حول الرياضيات الكمّية. سنقوم بالمغادرة الى أسفل أكثر، ونذهب لدوران إلكترون واحد. سيكون هذا آخر مشروع أعرضه لكم. زملاؤنا في مركز حسابات الكمّ والإلكترونيات المحورية، يعملون بقياس الليزر في الواقع عدم التماسك على مستوى محور إلكترون واحد. أخذنا هذه المعلومات وقمنا بعمل نموذج رياضي لنجسده منه. تسمعون وتشاهدون في الواقع كمّية إنسياب المعلومات هذا مهم جداً للخطوة القادمة في محاكاة الحاسوب الكمّي وتكنولوجيا المعلومات.
They're starting to find new mathematical structures in these calculations. And they're understanding more about quantum mathematics. We're going to move even further down, and go to one single electron spin. This will be the final project that I show you. Our colleagues in the Center for Quantum Computation and Spintronics are actually measuring with their lasers decoherence in a single electron spin. We've taken this information and we've made a mathematical model out of it. You're actually seeing and hearing quantum information flow. This is very important for the next step in simulating quantum computers and information technology.
وهذه أمثلة مقتضبة عرضتها عليكم لإعطاءكم فكرة لهذا النوع من العمل الذي نقوم به في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربارا، لنجمع سوياً، الفنون، العلوم، والهندسة، في حقبة جديدة من الرياضيات، و العلوم، والفنون. نأمل أن تأتوا جميعاً لرؤية ألوسفير. وتلهمونا للتفكير بطرق جديدة يمكن أن نستخدمها هذا الجهاز المتفرد الذي صنعناه في سانتا باربارا شكراً جزيلاً لكم. (تصفيق)
So these brief examples that I've shown you give you an idea of the kind of work that we're doing at the University of California, Santa Barbara, to bring together, arts, science and engineering into a new age of math, science and art. We hope that all of you will come to see the AlloSphere. Inspire us to think of new ways that we can use this unique instrument that we've created at Santa Barbara. Thank you very much. (Applause)