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.
La AlloSphere. Una sfera di metallo a tre piani in una stanza priva di risonanza. Immaginate la AlloSphere come un grande microscopio digitale che varia dinamicamente connesso ad un supercomputer. 20 ricercatori possono sostare su di un ponte sospeso all'interno della sfera, ed essere completamente immersi nei loro dati.
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.
Immaginate se un team di fisici potesse sostare all'interno di un atomo e guardare e sentire gli elettroni orbitare. Immaginate se un gruppo di scultori potesse stare all'interno di un traliccio di atomi, e scolpire con i loro materiali. Immaginate se un team di chirurghi potesse volare nel cervello, come se fosse un mondo, e vedere tessuti come paesaggi, e sentire sangue a densità diverse come musica. Queste sono alcune delle ricerche che state per vedere, delle quali ci stiamo occupando nella 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.
Ma prima vi dico due cose su questo gruppo di artisti, scienziati e ingegneri che stanno lavorando assieme. Sono un compositore, di formazione orchestrale, e l'inventore della AlloSphere Con i miei colleghi artisti, mappiamo complessi algoritmi matematici che si sviluppano nel tempo e nello spazio, visivamente e acusticamente. I nostri colleghi scienziati stanno trovando nuovi schemi nell'informazione. E i nostri colleghi ingegneri stanno costruendo uno dei più grandi computer del mondo in grado di variare dinamicamente per questo tipo di esplorazione dei dati. Sto per farvi volare all'interno di cinque progetti di ricerca nella AlloSphere, che vi porteranno da dati di biologia macroscopica fino al movimento degli elettroni.
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.
Il primo progetto si chiama AlloBrain. Ed è il nostro tentativo di quantificare la bellezza scoprendo quali regioni del cervello interagiscono tra loro quando assistiamo a qualcosa di bello. State volando attraverso la corteccia del cervello di un mio collega. La narrazione proviene da dati reali di FMRI (risonanza magnetica) mappati visivamente e acusticamente. Il cervello è ora un mondo dove volare e interagire. Vedete, 12 agenti computerizzati intelligenti, i piccoli rettangoli che volano nel cervello insieme a voi. Stanno raccogliendo i valori dell'intensità del sangue. E vi restituiscono questi valori in maniera sonora. Densità più alte significano maggiore attività in quel punto del cervello. Stanno di fatto cantando queste densità per voi, con toni più alti mappati su densità più alte.
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.
Ci spostiamo ora da dati reali, biologici ad algoritmi biogenerativi che creano una natura artificiale nella prossima installazione artistico-scientifica. In questa installazione artistico-scientifica, algoritmi biogenerativi ci aiutano a comprendere l'auto-generazione e la crescita. Importantissimo per la simulazione nelle scienze su nanoscala. Per gli artisti, creiamo nuovi mondi che possiamo scoprire ed esplorare. E questi algoritmi generativi crescono nel tempo, interagiscono e comunicano come sciami di insetti. I nostri ricercatori interagiscono con questi dati iniettando codici batterici, che sono programmi software, che permettono a queste creature di crescere nel tempo. Ci muoviamo ora dal mondo biologico e macroscopico, fino al mondo atomico volando in una rete di atomi. Questi sono veri dati AFM (Microscopio a Forza Atomica) ottenuti dai miei colleghi del Solid State Lighting and Energy Center. Hanno scoperto un nuovo legame, un nuovo materiale per celle solari trasparenti.
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.
Stiamo volando attraverso 2000 reticoli di atomi -- ossigeno, idrogeno e zinco. Vedete il legame nel triangolo. E' composto da quattro atomi blu di zinco che si legano con uno bianco di idrogeno. Vedete gli elettroni scorrere seguendo il flusso aerodinamico che noi artisti abbiamo generato per gli scienziati permettendo di trovare questi nodi in ogni reticolo di atomi. Lo riteniamo un esempio bellissimo di arte strutturale. Il suono che sentite è di fatto lo spettro di suoni emesso da questi atomi. Li abbiamo mappati nel dominio dell'audio. Così che possano cantare per voi. Ossigeno, idrogeno e zinco hanno le loro firme individuali. Stiamo per andare ancora più in profondità muovendoci da questo traliccio di atomi fino ad un singolo atomo di idrogeno.
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.
Stiamo lavorando con i nostri colleghi fisici che ci hanno dato i calcoli matematici dall'equazione di Schrödinger dipendente dal tempo in 3D. Quello che vedere qui è una sovrimpressione di un elettrone nelle tre orbite più basse di un atomo di idrogeno. State ascoltando e vedendo l'elettrone scorrere lungo le linee. I punti bianchi sono le onde di probabilità che vi mostrano dov'è l'elettrone in ogni singolo punto nel tempo e nello spazio in questa particolare configurazione a tre orbite. Tra un attimo ci sposteremo ad una configurazione a due orbite. E vedrete un pulsare. E sentirete un'ondulazione tra i suoni. Questo è di fatto un'emittente di luce. Quando il suono comincia a pulsare e a contrarsi, i nostri fisici possono dirci quando un fotone verrà emesso.
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.
Iniziano a trovare nuove strutture matematiche in questi calcoli. E stanno capendo meglio la matematica quantistica. Ci spostiamo ancora più in là, fino all'orbita di un singolo elettrone. Questo sarà l'ultimo progetto che vi mostrerò. I nostri colleghi al Center for Quantum Computation and Spintronics, misurano con i laser la decoerenza nella rotazione di un singolo elettrone. Abbiamo preso queste informazioni e ne abbiamo creato un modello matematico. State di fatto vedendo e ascoltando lo scorrere di informazioni quantistiche. Questo è molto importante per il prossimo passo nel simulare computer quantistici e per la tecnologia informatica.
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)
Questi brevi esempi che vi ho fatto vedere vi danno un'idea del tipo di lavoro che stiamo facendo all'Università della California, a Santa Barbara, per avvicinare l'arte, le scienze e l'ingegneria. verso una nuova era di matematica, scienza ed arte. Speriamo che tutti voi verrete a visitare la AlloSphere. Ispirateci a pensare a nuovi modi nei quali possiamo usare questo strumento unico che abbiamo creato a Santa Barbara. Grazie molte. (Applausi)