Η AlloSphere: είναι μια μεταλλική σφαίρα τριών ορόφων σε έναν θάλαμο χωρίς ηχώ. Φανταστείτε την AlloSphere σαν ένα μεγάλο, δυναμικά ποικίλο ψηφιακό μικροσκόπιο που είναι συνδεδεμένο με έναν υπερ-υπολογιστή. 20 ερευνητές μπορούν να στέκονται πάνω σε μία γέφυρα υποστηριζόμενοι μέσα στην σφαίρα και να είναι τελείως βυθισμένοι στα δεδομένα τους.
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.
Φανταστείτε εάν μια ομάδα φυσικών μπορούσε να σταθεί στο εσωτερικό ενός ατόμου και να παρακολουθεί και να ακούει τα ηλεκτρόνια να περιστρέφονται. Φανταστείτε εάν μια ομάδα από γλύπτες μπορούσε να σταθεί μέσα στο πλέγμα των ατόμων και να σμιλεύει με τα υλικά της. Φανταστείτε εάν μια ομάδα χειρουργών μπορούσε να μετακινηθεί στο εσωτερικό του εγκεφάλου, σαν να ήταν ένας κόσμος, και να δει τους ιστούς σαν φυσικά τοπία και να ακούσει τα επίπεδα πυκνότητας του αίματος σαν μουσική. Αυτά που θα σας δείξω είναι ένα δείγμα της έρευνας που αναλαμβάνουμε στην AlloSphere.
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.
Αλλά πρώτα, μερικές πληροφορίες για αυτή την ομάδα από καλλιτέχνες, επιστήμονες και μηχανικούς που δουλεύουν μαζί. Είμαι συνθέτης, ορχηστρικά καταρτισμένη, και η εφευρέτης της AlloSphere. Με τους συνάδελφους εικαστικούς καλλιτέχνες, καταγράφουμε περίπλοκους μαθηματικούς αλγόριθμους που ξετυλίγονται στο χώρο και στο χρόνο, οπτικά και ακουστικά. Οι συνάδελφοι επιστήμονες βρίσκουν νέα μοτίβα στις πληροφορίες. Και οι συνάδελφοι μηχανικοί δημιουργούν έναν από τα μεγαλύτερους δυναμικά ποικίλους ηλεκτρονικούς υπολογιστές στον κόσμο για αυτού του είδους της εξερεύνησης πληροφοριών. Θα πετάξουμε μαζί σε πέντε ερευνητικά προγράμματα στην AlloSphere που θα σας μεταφέρουν από τα μακροσκοπικά βιολογικά δεδομένα μέχρι την περιστροφή του ηλεκτρονίου.
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.
Το πρώτο πρόγραμμα ονομάζεται AlloBrain. Και είναι η προσπάθειά μας να προσδιοριστεί ποσοτικά η ομορφιά βρίσκοντας ποιες περιοχές του εγκεφάλου αλληλεπιδρούν όταν παρατηρούμε κάτι ωραίο. Περιπλανιέστε μέσα στον φλοιό του εγκεφάλου του συναδέλφου μου. Η περιήγησή μας εδώ είναι από πραγματικά fMRI δεδομένα που καταγράφηκαν οπτικά και ηχητικά. Ο εγκέφαλος είναι τώρα ένας κόσμος στον οποίο μπορούμε να περιηγηθούμε και να αλληλεπιδράσουμε. Βλέπετε 12 ευφυείς υπολογιστικούς πράκτορες, τα μικρά ορθογώνια σχήματα που πετούν στον εγκέφαλο μαζί σας. Αντλούν πληροφορίες για τα επίπεδα πυκνότητα του αίματος. Και τα αναφέρουν πίσω σε εσάς ηχητικά. Υψηλότερα επίπεδα πυκνότητας σημαίνουν μεγαλύτερη δραστηριότητα σε αυτό το σημείο του εγκεφάλου. Στην πραγματικότητα σας τραγουδούν αυτές τις πυκνότητες με τις υψηλότερες θέσεις να αντιστοιχούν σε υψηλότερες πυκνότητες.
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.
Πάμε τώρα από τα πραγματικά βιολογικά δεδομένα στους βιογεννετικούς αλγόριθμους που δημιουργούν τεχνητό χαρακτήρα στην επόμενη καλλιτεχνική και επιστημονική παρουσίαση. Σε αυτή την καλλιτεχνική και επιστημονική παρουσίαση, βιοπαραγωγικοί αλγόριθμοι μας βοηθούν να καταλάβουμε την αυτο-παραγωγή και την ανάπτυξη: πολύ σημαντικές για την προσομοίωση επιστημών νανοκλίμακας. Για τους καλλιτέχνες, δημιουργούμε νέους κόσμους που μπορούμε να αποκαλύψουμε και να εξερευνήσουμε. Αυτοί οι παραγωγικοί αλγόριθμοι αυξάνονται με το χρόνο και αλληλεπιδρούν και επικοινωνούν όπως ένα σμήνος από έντομα. Οι ερευνητές μας αλληλεπιδρούν με αυτά τα δεδομένα εγχέοντας βακτηριακό κώδικα, που είναι προγράμματα υπολογιστών, που επιτρέπουν σε αυτά τα όντα να αναπτυχθούν με το χρόνο. Πάμε τώρα από τον βιολογικό και τον μακροσκοπικό κόσμο, κάτω στον ατομικό κόσμο, καθώς πετάμε σε ένα πλέγμα από άτομα. Αυτά είναι πραγματικά δεδομένα από μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM - Atomic Force Microscope) από τoυς συναδέλφους μου στο Κέντρο Συμπαγούς Φωτός και Ενέργειας. Έχουν ανακαλύψει έναν καινούργιο δεσμό, ένα νέο υλικό για διαφανείς ηλιακές κυψέλες.
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.
Πετάμε μέσα σε ένα πλέγμα 2.000 ατόμων -- οξυγόνου, υδρογόνου και ψευδαργύρου. Βλέπετε τον δεσμό της τριάδας. Είναι τέσσερα μπλε άτομα ψευδαργύρου που ενώνονται με ένα λευκό άτομο υδρογόνου. Βλέπετε την τροχιά του ηλεκτρονίου από τις ροές που δημιουργήσαμε εμείς οι καλλιτέχνες για τους επιστήμονες. Αυτό τους επιτρέπει να βρίσκουν τις ακμές των ενώσεων σε οποιοδήποτε πλέγμα από άτομα. Πιστεύουμε ότι δημιουργεί μια πανέμορφη διαρθρωτική τέχνη. Ο ήχος που ακούτε είναι ο πραγματικός του φάσματος εκπομπής από αυτά τα άτομα. Τους έχουμε καταγράψει στο ακουστικό φάσμα, οπότε σας τραγουδούν. Το οξυγόνο, το υδρογόνο και ο ψευδάργυρος έχουν τη δική τους υπογραφή. Θα μετακινηθούμε πραγματικά ακόμα πιο κάτω όπως πηγαίνουμε από αυτό το πλέγμα ατόμων σε ένα και μόνο άτομο υδρογόνου.
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.
Εργαζόμαστε με τους συναδέλφους φυσικούς που μας έδωσαν τους μαθηματικούς υπολογισμούς της εξίσωσης Σρέντινγκερ για ν-διαστάσεις στον χρόνο. Αυτό που βλέπετε εδώ τώρα είναι μια υπέρθεση ενός ηλεκτρονίου στις τρείς χαμηλότερες τροχιές ενός ατόμου υδρογόνου. Βλέπετε και ακούτε τις πραγματικές ροές του ηλεκτρονίου με τις γραμμές. Οι λευκές κουκκίδες είναι το κύμα πιθανοτήτων που θα σας δείξει που βρίσκεται το ηλεκτρόνιο σε κάθε δεδομένο σημείο χώρου και χρόνου σε αυτή τη συγκεκριμένη ρύθμιση τριών τροχιών. Σε ένα λεπτό θα μεταβούμε σε ρύθμιση δύο τροχιών και πρόκειται να παρατηρήσετε έναν παλμό. Και θα ακούσετε έναν κυματισμό κάπου στον ήχο. Αυτός είναι στην πραγματικότητα μια εκπομπή φωτός. Καθώς ο ήχος αρχίζει να πάλλεται και να συστέλλεται, οι φυσικοί μας μπορούν να προσδιορίσουν πότε ένα φωτόνιο θα εκπεμφθεί.
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.
Έχουν ξεκινήσει να βρίσκουν νέες μαθηματικές δομές σε αυτούς τους υπολογισμούς. Και καταλαβαίνουν περισσότερα για τα κβαντικά μαθηματικά. Θα μεταβούμε ακόμα πιο κάτω και θα πάμε στην περιστροφή ενός και μόνο ηλεκτρονίου. Αυτό θα είναι και το τελευταίο πρόγραμμα που σας δείχνω. Οι συνάδελφοί μας στο Κέντρο Κβαντικού Υπολογισμού και Σπιντρονικής μετρούν με τη βοήθεια ακτίνων λέιζερ την χαλάρωση στην περιστροφή ενός και μόνο ηλεκτρονίου. Έχουμε πάρει αυτές τις πληροφορίες και έχουμε φτιάξει ένα μαθηματικό μοντέλο από αυτές. Βλέπετε και ακούτε την πραγματική ροή των κβαντικών πληροφοριών. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για το επόμενο βήμα στην προσομοίωση κβαντικών υπολογιστών και πληροφορικής.
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.
Αυτά λοιπόν τα σύντομα παραδείγματα που σας έδειξα σας δίνουν μια ιδέα για την δουλειά που κάνουμε στο Πανεπιστήμιο της Σάντα Μπάρμπαρα της Καλιφόρνια να φέρουμε σε επαφή τις τέχνες, τις επιστήμες και τη μηχανική σε μια νέα εποχή μαθηματικών, φυσικής και τέχνης. Ελπίζουμε ότι όλοι σας θα έρθετε να δείτε την AlloSphere. Εμπνεύστε μας να σκεφτούμε νέους τρόπους να χρησιμοποιήσουμε αυτό το μοναδικό όργανο που έχουμε δημιουργήσει στη Σάντα Μπάρμπαρα. Σας ευχαριστώ πολύ. (Χειροκρότημα)
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)