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.
האלוספירה היא כדור מתכת בן 3 קומות בתוך חדר חסר תהודה. דמיינו את האלוספירה כמיקרוסקופ דיגיטלי גדול המשתנה באופן דינמי שמחובר למחשב-על. עשרים חוקרים יכולים לעמוד על גשר התלוי בתוך הכדור ולהיות שקועים לגמרי בתוך הנתונים שלהם.
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.
דמיינו צוות פיזיקאים עומד בתוך אטום ורואה ושומע את סחרור האלקטרונים. דמיינו קבוצת פסלים עומדת בתוך רשת אטומים ומפסלת אותם. דמיינו צוות מנתחים טס במוח, כבתוך עולם, צופה ברקמות כנופים ושומע את רמות צפיפות הדם כמוזיקה. זהו חלק ממה שאציג בפניכם מהמחקר שלנו באלוספירה.
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.
ראשית, כמה מילים על קבוצת האומנים, המדענים והמהנדסים שמשתתפים בפרויקט. אני מלחינה מוזיקה לתזמורות והממציאה של האלוספירה. בעזרת שותפיי האומנים החזותיים, אנו ממפים אלגוריתמים מתמטיים מורכבים שנפרשים בזמן ובמרחב בצורה חזותית ושמיעתית. שותפינו המדענים מוצאים דפוסים חדשים במידע. ושותפינו המהנדסים בונים מחשב משתנה דינאמית מבין הגדולים ביותר בעולם עבור צורות אלה של חקר נתונים. אטוס איתכם לחמישה פרוייקטי מחקר בתוך האלוספירה. נתחיל בנתונים ביולוגיים נראים לעין ונרד עד לסחרור אלקטרונים.
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.
הפרוייקט הראשון נקרא אלו-מוח. אנו מנסים לכמת יופי על ידי מציאת האיזורים במוח שמופעלים כשמתבוננים במשהו יפה. אתם טסים דרך קליפת המוח של אחד מעמיתי. אנו מתארים כאן נתוני FMRI אמיתיים שממופים בצורה חזותית ושמיעתית. המוח הפך לעולם שאפשר לטוס בו ולתקשר איתו. אתם רואים 12 סוכנים ממוחשבים תבוניים - המלבנים הקטנים שטסים במוח ביחד איתכם. הם אוספים את רמות צפיפות הדם ומדווחים אותן באמצעות צלילים. רמות צפיפות גבוהות פירושן יותר פעילות באותה נקודה של המוח. הם שרים לכם את הצפיפויות האלה, צלילים גבוהים מבטאים צפיפויות גבוהות.
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.
נעבור מנתונים ביולוגיים אמיתיים לאלגוריתמי יצירה ביולוגיים שיוצרים טבע מלאכותי במתקן האומנותי-מדעי הבא. במתקן זה, אלגוריתמי יצירה ביולוגיים עוזרים לנו להבין חילול עצמי וגדילה. בעזרתם ניתן לבצע סימולציות של רכיבים בסדר גודל נאנו. עבור האומנים, אנו בונים עולמות חדשים שאפשר לחשוף ולחקור. אלגוריתמי היצירה הביולוגיים מתפתחים במשך הזמן. הם מתקשרים ביניהם כמו נחיל חרקים. החוקרים משפיעים על הנתונים ע"י הזרקת קוד בקטריאלי - תוכנות מחשב שמאפשרות ליצורים האלה להתרבות. נרד מעולם הביולוגיה והנתונים הנראים לעין אל העולם האטומי תוך כדי טיסה דרך רשת אטומים. אלו נתונים אמיתיים של מכ"א - מיקרוסקופ כוח אטומי שהתקבל מעמיתי ב-SSLEC (מרכז לחקר אור ואנרגיה במצב מוצק). הם גילו קשר חדש, חומר חדש עבור תאים סולאריים שקופים.
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.
אנו טסים דרך 2,000 רשתות של אטומים - חמצן, מימן ואבץ. ניתן לראות את הקשר בתוך המשולש. אלו 4 אטומי אבץ כחולים הקשורים לאטום מימן לבן אחד. רואים את קווי זרימת האלקטרונים שאנו כאומנים יצרנו עבור המדענים. כאן הם יכולים למצוא צמתים קושרים בכל רשת אטומים. אנו חושבים שזוהי אומנות מבנית יפיפיה. הצליל שאתם שומעים הוא ספקטרום הפליטה האמיתי של האטומים. מיפינו אותם לתחום הנשמע. הם שרים לכם. לחמצן, למימן ולאבץ יש חתימה אישית. נמשיך לרדת מרשת אטומים לאטום מימן בודד.
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.
אנו עובדים עם עמיתינו הפיזיקאים שסיפקו לנו חישובים מתמטיים של משוואת שרדינגר תלויית-זמן ב-3 מימדים. אתם רואים כאן סופרפוזיציה של אלקטרון ב-3 האורביטלים האטומיים הנמוכים של אטום מימן. אתם שומעים ורואים את זרימת האלקטרון בקווים. הנקודות הלבנות הן גל ההסתברות שמראה את מיקום האלקטרון בכל נקודת זמן ומרחב בתצורה המסוימת הזאת של 3 אורביטלים. נעבור לתצורה של 2 אורביטלים. תוכלו להבחין בדופק. בתוך הצליל תוכלו לשמוע תנועה גלית. זהו פולט אור. כאשר הצליל מתחיל לפעום ולהתכווץ הפיזיקאים שלנו יכולים לומר מתי פוטון עתיד להפלט.
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.
הם מתחילים למצוא מבנים מתמטיים חדשים בחישובים האלה. הם מבינים יותר את המתמטיקה הקוואנטית. נמשיך לרדת עוד יותר אל סחרור של אלקטרון יחיד. זה הפרויקט האחרון שאציג בפניכם. עמיתינו במרכז לחישוב קוונטי וספינטרוניקס מודדים באמצעות הלייזרים שלהם חוסר רציפות בסחרור של אלקטרון בודד. לקחנו את הנתונים האלה ובנינו מהם מודל מתמטי. אתם יכולים לראות ולשמוע את זרימת הנתונים הקוואנטיים. מודל זה חשוב מאוד עבור הצעד הבא בסימולציה של מחשבים קוואנטיים וטכנולוגית נתונים קוואנטית.
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)
הדוגמאות הקצרות שהצגתי בפניכם מדגימות את העבודות שאנו עוסקים בהן באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה. אנו שואפים להביא בצוותא אומנות, מדע והנדסה אל עידן חדש של מתמטיקה, מדע ואומנות. אנו מזמינים את כולכם לצפות באלוספירה ולתת לנו השראה לדרכים חדשות לשימוש בכלי הייחודי שיצרנו בסנטה ברברה. תודה רבה. [מחיאות כפיים]