Die AlloSphere. Das ist eine drei-stöckige Metallkugel in einem Echo-freien Raum. Stellen Sie sich die AlloSphere als ein großes, dynamisch variierendes, digitales Mikroskop vor, welches mit einen Supercomputer verbunden ist. 20 Forscher können auf einer Brücke stehen, die innerhalb der Kugel befestigt ist und völlig in ihren Daten versinken.
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.
Stellen Sie sich vor, ein Team von Physikern könnte innerhalb eines Atoms stehen, und Elektronen-Spin sehen und hören. Stellen Sie sich vor, eine Gruppe von Bildhauern könnte innerhalb eines Atomgitters sein und ihr Material formen. Stellen Sie sich vor, ein Team von Chirurgen könnte durch das Gehirn fliegen, als ob es eine Welt wäre. Sie würden Landschaften aus Gewebe sehen, und den Grad der Blutdichte als akkustisches Signal hören. Dies sind einige der Forschungen, welche Sie noch sehen werden, mit denen wir uns mit Hilfe der AlloSphere befassen.
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.
Aber zuerst einmal etwas über unsere Gruppe von Künstlern, Wissenschaftlern und Ingenieuren, welche zusammen arbeiten. Ich bin eine Komponistin, Orchester-erfahren, und die Erfinderin der AlloSphere. Mit meinen Kollegen aus der visuellen Kunst, kartieren wir komplexe mathematische Algorithmen, welche sich in Zeit und Raum entfalten, sowohl visuell als auch klanglich. Unsere Kollegen aus der Wissenschaft finden neue Muster in diesen Informationen. Und unsere Ingenieurskollegen erschaffen einen der größten, dynamisch variierenden Computer der Welt für diese Art von Informations-Erkundung. Ich werde Sie nun durch 5 Forschungsprojekte innerhalb der Allosphere fliegen, angefangen bei makroskopisch - biologischen Daten bis hin zum Spin von Elektronen.
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.
Dieses erste Project wird das AlloBrain genannt. Und es ist unserer Versuch, Schönheit zu quantifizieren in dem wir die Hirnregionen finden welche beim verspüren von Schönheit interagieren. Sie fliegen gerade durch den Cortex des Gehirns einer meiner Kollegen. Unsere Quelldaten hier sind echte FMRI Daten welche visuell und akustisch abgebildet werden. Wir können nun durch die Welt des Gehirns fliegen und mit ihr interagieren. Sie sehen hier 12 intelligente Computer-Agenten, die kleinen Rechtecke die mit Ihnen durch das Gehirn fliegen. Sie messen den Grad der Blutdichte und geben Ihnen die Werte akustisch wieder. Ein höherer Dichtegrad bedeuted eine höhere Aktivität des Gehirns in dieser Region. Sie singen Ihnen diese Werte praktisch zu wobei höhere Töne einer höheren Dichte zugeordnet werden.
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.
Wir bewegen uns nun weg von echten biologischen Daten hin zu biogenerativen Algorithmen, welche eine künstliche Natur kreieren, innerhalb der nächsten künstlerisch-wissenschaftlichen Installation. In dieser künstlerisch-wissenschaftlichen Installation helfen uns biogenerative Algorithmen, Reproduktion und Wachstum zu verstehen. Das ist sehr wichtig für Simulationen in der Nanowissenschaft. Für Künstler erschaffen wir neue Welten welche wir entdecken und erkunden können. Wenn diese generativen Algorithmen mit die Zeit wachsen, interagieren und kommunizieren sie wie ein Schwarm von Insekten. Unsere Forscher wiederrum interagieren mit diesen Daten indem sie einen bakteriellen Code injezieren, welches ein Computer-Programme darstellt, der diesen Kreaturen ein Wachstum mit der Zeit erlaubt. Wir werden uns nun von der biologischen und makroskopischen Welt, hinunter in die atomare Welt bewegen, während wir in ein Gitter von Atomen fliegen. Dies sind echte AFM-Daten, Rasterkraftmikroskop-Daten, von meinen Kollegen vom "Solid State Lighting and Energy Center". Sie entdeckten eine neue Verbindung, ein neues Material für transparente Solarzellen.
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.
Wir fliegen durch ein Gitter von 2,000 Atomen -- Sauerstoff, Wasserstoff und Zink. Sie sehen die Verbindung innerhalb des Dreiecks. Es sind vier blaue Zink-Atome in Verbindung mit einem weißen Wasserstoff-Atom. Sie sehen hier den Elektronenfluss entlang der Stromlinien welchen wir als Künstler für die Wissenschaftler erzeugt haben. Dies erlaubt ihnen, die Verbindungspunkte in jedem Atomgitter zu finden. Wir denken, daraus ergibt sich ein wunderschönes, strukturelles Kunstwerk. Die Töne welche Sie hören, sind tatsächlichen die Emissions-Spektren der Atome. Wir übersetzten sie in den hörbaren Bereich. Damit sie Ihnen zusingen. Sauerstoff, Wasserstoff und Zink haben ihre eigenen Signaturen. Wir werden jetzt noch weiter hinab tauchen, von diesem Atomgitter, hinab zu einem einzelnen Wasserstoff-Atom.
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.
Wir arbeiten mit unseren Physikern zusammen welche uns die mathematischen Berechnungen der zeitabhängigen Schrödinger-Gleichung in 3D gaben. Sie sehen hier die Superposition eines Elektrons in den unteren drei Orbitalen eines Wasserstoff-Atoms. Sie hören und sehen praktisch die Elektronen entlang der Linien fliessen. Die weißen Punkte entsprechen der Wahrscheinlichkeits-Welle die Ihnen den Aufenthaltsortes eines Elektrons zu jeden Punktes in Zeit und Raum, in dieser speziellen Drei-Orbit-Konfiguration zeigt. Wir werden uns gleich einer Zwei-Orbit-Konfiguration zuwenden. Sie werden ein pulsieren bemerken. Und auch eine akustische Schwankung hören können. Dies ist eigentlich eine Lichtquelle. Wenn das Geräusch zu pulsieren beginnt und sich zusammen zieht, können unsere Physiker feststellen wann ein Photon emitiert wird.
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.
Sie entdecken bereits neue mathematische Strukturen in diesen Kalkulationen. Und sie verstehen mehr über die Mathematik der Quantenphysik. Wir werden uns noch tiefer hinein bewegen, hin zu einem einzelnen Elektronen-Spin. Dies ist das letzte Projekt welches ich Ihnen zeigen werde. Unsere Kollegen im Zentrum für Quanten-Rechnung und "Spintronics", messen mit Lasern die tatsächliche Dekohärenz in einem einzelnen Elektronen-Spin. Wir nahmen diese Informationen und wir erstellten daraus ein mathematisches Modell. Im Prinzip sehen und hören Sie einen Fluss von Quanten-Informationen. Das ist sehr wichtig für den nächsten Schritt beim simulieren von Quanten-Computern und Informations-Technologie.
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.
Diese kurzen Beispiele die ich Ihnen zeigte, geben Ihnen eine Vorstellung von der Art der Arbeit die wir an der University of California, Santa Barbara, verrichten; um Kunst, Wissenschaft, und Ingenieurswesen zusammen in ein neues Zeitalter von Mathematik, Wissenschaft und Kunst zu führen. Wir hoffen, dass Sie alle kommen werden um die AlloSphere zu sehen. Inspirieren Sie uns, damit wir neue Möglichkeiten sehen, wie wir dieses einzigartige Instrument nutzen können. Haben Sie vielen Dank. (Applaus)
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)