АлоСферата. Това е триетажна метална сфера в камера, без никакво ехо. Мислете си за АлоСферата като за голям, динамично променящ се дигитален микроскоп, който е свързан към суперкомпютър. 20 учени могат да стоят върху мост, който е окачен вътре в сферата и да се потопят напълно в техните данни.
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.
Представете си, ако екип от физици, биха могли да стоят вътре в атома, и да наблюдават, и слушат въртенето на електроните. Представете си, ако група от скулптури, биха могли да бъдат в решетка на атомите и да ваят с техния материал. Представете си, ако екип от хирурзи, биха могли да полетят вътре в мозъка, като че ли е свят, и да видят тъкани като пейзажи, и да чуят налягането на кръвта като музика. Това са част от изследванията, които ще видите да предприемаме в АлоСферата.
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.
Но първо, нека ви кажа нещо за тази група от художници, учени и инженери, които работят заедно. Аз съм композитор, оркестрално обучена и откривателка на АлоСферата. С моите колеги визуални артисти, нанасяме на карта комплексни математически алгоритми, които се разкриват във времето и пространството, визуално и звуково. Нашите колеги учени, откриват нови модели в информацията. А нашите колеги инженери, правят един от най-големите, динамично променящи се компютри в света за този тип проучване на данни. Ще ви преведа през пет изследователски проекта в АлоСферата, които ще ви отведат от биологични макроскопични данни, навътре до орбитата на електрона.
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.
Първият проект се нарича АлоМозък. Той представлява нашия опит да пресъздадем красота, като открием кои области на мозъка са интерактивни, докато наблюдаваме нещо красиво. Прелитате през мозъчната кора на моя колега. Нашият разказ тук се базира на действителни данни от функционална магнитно-резонансна томография, които са преобразувани визуално и звуково. Мозъкът сега е свят, през който може да прелетим, и с който да си взаимодействаме. Виждате 12 интелигентни компютърни представители, малките правоъгълници, които летят в мозъка заедно с вас. Те записват нивата на плътност на кръвта и ги отчитат обратно под формата на звук. По-големи нива на плътност означават по-активна дейност в тази част на мозъка. Те всъщност изпяват тези плътности, с по-висока височина на тона, съответстваща на по-висока плътност.
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.
Сега ще се прехвърлим от действителни биологични данни към биорепродуктивни алгоритми, които създават изкуствена природа в следващата ни художествена и научна инсталация. В тази художествена и научна инсталация, биорепродуктивни алгоритми ни помагат да разберем самостоятелното възпроизводство и растежа. Нещо много важно за симулиране на науката в наномащаб. За художниците създаваме нови светове, които може да открием и изследваме. Докато тези репродуктивни алгоритми растат във времето, те взаимодействат и комуникират като рояк от насекоми. Учените ни взаимодействат с тези данни, като инжектират бактериален код, представляващ компютърни програми, които позволяват на тези същества да растат във времето. Сега ще се предвижим от биологичния и макроскопичния свят до атомния свят, летейки в решетка от атоми. Това са истински АСМ (Атомно-Силов Микроскоп) данни. от моите колеги от центъра за солидно състояние на осветлението и енергията. Те са открили нова връзка, нов материал за прозрачни слънчеви клетки.
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.
Прелитаме през 2000 атомни решетки -- кислород, водород и цинк. Виждате връзката в триъгълника. Състои се от четири сини цинкови атома, свързани с един бял водороден атом. Виждате потока на електроните като контурни линии, които ние, художниците, създадохме за учените. Това им позволява да открият свързващите звена във всяка атомна решетка. Мислим, че се получава красиво структурно изкуство. Звукът, който чувате, са действителните емисионни спектри на тези атоми. Преобразувахме ги звуково. Ето така те ви пеят. Кислородът, водородът и цинкът имат собствен отпечатък. Ще се придвижим дори още по-навътре като продължим от тази атомна решетка до един-единствен водороден атом.
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.
Работим с нашите колеги физици, които ни дадоха математическите изчисления на зависещото от времето уравнение на Шрьодингер в 3D. Това, което виждате в момента, е суперпозиция на електрон в долните три орбитални нива на водороден атом. Всъщност чувате и виждате как електронът се движи с линиите. Белите точки са вълните, които ви показват с каква вероятност електронът се намира във всяка една точка от времето и пространството, конкретно в тази конфигурация с три орбити. След минута ще се прехвърлим на конфигурация с две орбитални нива. Ще забележите пулсиране. Ще чуете вибрации между звуците. Това всъщност е източник на светлина. Когато звукът започне да пулсира и да се свива, нашите физици могат да кажат кога ще бъде излъчен фотон.
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.
Те започват да откриват нови математически структури в тези изчисления. И разбират все повече за квантовата математика. Ще се придвижим дори още по-навътре, като достигнем до една-единствена електронна орбита. Това е последният проект, който ще ви покажа. Колегите ни от "Центъра за квантови изчисления и спинтроника", всъщност измерват с техните лазери несъгласуваност в един електронен спин. Взехме тази информация и построихме математически модел от нея. Всъщност виждате и чувате квантов информационен поток. Това е много важно за следващия етап на симулиране на квантови компютри и за информационни технологии.
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.
Така, тези кратки примери, които ви показах, ви дават представа за естеството на работа, която вършим в Калифорнийския университет в Санта Барбара, за да обединим изкуството, науката и инженерството в нова ера на математика, наука и изкуство. Надявам се, че всички вие ще дойдете да видите АлоСферата. Вдъхновете ни да измислим нови начини, по които да използваме този уникален инструмент, създаден от нас в Санта Барбара. Много ви благодаря. (Ръкопляскания)
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)