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.
L'AlloSphere. C'est une sphère en métal de trois étages dans une pièce sans écho. Pensez à l'AlloSphere comme un microscope géant, digital, changeant dynamiquement, connecté à un super-ordinateur. 20 chercheurs peuvent tenir sur un pont suspendu à l'intérieur, et être complètement immergés dans leurs données.
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.
Imaginez une équipe de physiciens pouvant tenir dans un atome, observer et entendre le spin des électrons. Imaginez un groupe de sculpteurs à l'intérieur d'un treillis d'atomes sculptant avec leurs outils. Imaginez une équipe de chirurgiens volant dans le cerveau, comme si c'était un monde en soi, voyant les tissus comme des paysages, percevant les niveaux de densité du sang comme de la musique. Voici quelques-unes des recherches que je vais montrer et que nous entreprenons à l'AlloSphere.
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.
Mais tout d'abord quelques mots sur ce groupe d'artistes, de scientifiques, d'ingénieurs, qui travaillent ensemble. Je suis compositeur, orchestralement-formés, et inventeur de l'AlloSphere. Avec mes collègues d'art visuel, nous transposons des algorithmes mathématiques complexes qui se déploient dans le temps et l'espace, de manière visuelle et sonore. Nos collègues scientifiques y trouvent de nouveaux modèles. Et nos collègues ingénieurs sont en train de créer un ordinateur dynamiquement adaptatif, l'un des plus grands au monde pour ce type de traitement de données. Je vais vous transporter dans cinq projets de recherche de l'AlloSphere qui iront des données biologiques au niveau macroscopique jusqu'au niveau du spin de l'électron.
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.
Le premier projet s'appelle l'AlloCerveau. C'est notre tentative de quantifier la beauté en cherchant quelles régions du cerveau interagissent quand on regarde quelque chose de beau. Vous volez dans le cortex de mon collègue. Notre voyage est composé de vraies données issues de l'Imagerie fonctionnelle par résonance magnétique qui sont transposées de manière visuelle et sonore. Le cerveau devient un monde que nous pouvons visiter et avec lequel interagir. Vous voyez 12 agents intelligents, ces petits rectangles qui voyagent dans le cerveau avec vous. Ils explorent les niveaux de densité du sang et vous les renvoient de manière sonore. Des niveaux plus denses signifient une plus grande activité de cette partie du cerveau. Ils sont en train de vous chanter ces densités avec des tons aigus pour les plus fortes densités.
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.
Nous allons maintenant passer des données biologiques réelles aux algorithmes bio-génératifs qui créent une nature artificielle dans l'installation artistique et scientifique à venir. Dans cette installation artistique et scientifique, des algorithmes bio-génératifs nous aident à comprendre la génération automatique et la croissance. C'est très important pour la simulation dans les sciences du microscopique. Pour les artistes, nous créons de nouveaux mondes que nous pouvons dévoiler et explorer. Au fur et à mesure que ces algorithmes génératifs grandissent, ils interagissent et communiquent comme un essaim d'insectes. Nos chercheurs interagissent avec ces données en injectant du code bactérien, des programmes informatiques, qui permettent à ces créatures de grandir. Passons maintenant du monde biologique et macroscopique, au monde atomique, en volant dans un treillis d'atomes. Ce sont de vraies données d'un Microscope Atomique de mes collègues du Solid State Lighting and Energy Center Ils ont découvert un nouveau lien, un nouveau matériau pour des panneaux solaires transparents.
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.
Nous volons à travers 2000 treillis d'atomes -- oxygène, hydrogène et zinc. Vous voyez le lien dans le triangle. Ce sont quatre atomes de zinc, bleus, liés avec un atome d'hydrogène blanc. Vous voyez l'électron flotter dans les flux que nous, les artistes, avons généré pour les scientifiques. Ceci leur permet de trouver les nœuds de liaison dans un treillis d'atomes. Nous pensons que cela crée un art structurel très beau. Le son que vous entendez est en fait le spectre d'émission de ces atomes. Nous les avons transposés en sons. Ils chantent pour vous. Oxygène, hydrogène et zinc ont leur propre signature. Nous allons descendre encore du treillis d'atomes jusqu'à l'atome d'hydrogène lui-même.
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.
Nous travaillons avec nos collègues physiciens qui nous ont fourni les calculs mathématiques de l'équation temporalo-dépendante de Schrödinger en 3D Ce que vous voyez là est une superposition d'un électron dans les trois orbites basses d'un atome d'hydrogène. Vous entendez et voyez l'électron flotter avec les lignes. Les points blancs représentent la courbe de probabilité qui vous montre où se trouve l'électron en n'importe quel point du temps et de l'espace dans cette configuration à trois orbites. Dans une minute, nous passerons à une configuration à deux orbites. Vous allez remarquer une pulsation. Vous entendrez une ondulation au milieu du son. Ceci est un émetteur de lumière. Au moment où le son commence à pulser et à se contracter, nos physiciens peuvent dire quand un proton est sur le point d'être émis.
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.
Ils commencent à trouver de nouvelles structures mathématiques dans ces calculs. Et ils en comprennent plus sur les mathématiques quantiques. Nous allons encore descendre, pour aller au niveau du spin d'un seul électron. Ceci sera le dernier projet présenté ici. Nos collègues du Centre de Calcul Quantique et de Spintronique, mesure en fait avec leurs lasers la décohérence du spin d'un seul électron. Nous avons pris cette information et en avons créé un modèle mathématique. Vous êtes en train de voir et d'entendre un flux d'information quantique. Ceci est très important pour la prochain étape de la simulation d'ordinateurs quantiques.
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)
Ces quelques exemples que je vous ai montrés vous donnent une idée du type de travail que nous faisons à l'Université de Santa Barbara, en Californie, pour rassembler les arts, les sciences, et l'ingénierie, et les faire entrer dans un nouvel âge. Nous espérons que vous viendrez tous voir l'AlloSphere. Venez nous inspirer de nouvelles manières d'utiliser cet instrument unique que nous avons créé à Santa Barbara. Merci beaucoup. (Applaudissements)