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.
De AlloSphere. Een metalen bol van drie verdiepingen in een echoloze kamer. Stel je de AlloSphere voor als een grote, dynamische variërende digitale microscoop die verbonden is met een supercomputer. 20 onderzoekers kunnen op een brug staan die in de bol hangt, en volledig ondergedompeld zijn in hun data.
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.
Stel je voor dat een team fysici in een atoom kan staan en elektronen ziet en hoort draaien. Stel je voor dat een groep beeldhouwers in een rooster van atomen zit en boetseert met het materiaal. Stel je voor dat een team chirurgen het brein in kon vliegen, alsof het een wereld was, en dat ze weefsels als landschappen zien, en bloeddichtheid-nivo's als muziek hoort. Dit is wat onderzoek dat jullie zullen zien dat we doen in de 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.
Maar eerst iets over deze groep kunstenaars, wetenschappers en ingenieurs die samenwerken. Ik ben componist, opgeleid in het orkest, en de uitvinder van AlloSphere. Met mijn visuele kunstenaar-collega's zetten we complexe wiskundige algoritmen uit die zich ontvouwen in tijd en ruimte, visueel en sonisch. Onze wetenschapscollega's ontdekken nieuwe patronen in de informatie. Onze ingenieurcollega's maken één van de grootste, dynamisch variabele computers ter wereld voor dit soort data onderzoek. Ik vlieg met jullie door vijf onderzoeksprojecten in de AlloSphere die jullie zullen voeren van macrobiologische data helemaal tot aan elektron spin.
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.
Het eerste project heet AlloBrain. Het is een poging om schoonheid te kwantificeren door uit de vinden welke delen van het brein interactief zijn tijdens het waarnemen van iets moois. Je vliegt door de cortex van het brein van mijn collega. Het verhaal zelf is echte FMRI data die visueel en sonisch in kaart is gebracht. Het brein is nu een interactieve wereld waar we doorheen kunnen vliegen. Je ziet 12 intelligente computerpersonages, de rechthoekjes die met je meevliegen in het brein. Ze sonderen bloeddichtheids-niveau's. Ze rapporteren ze aan je met geluid. Hogere dichtheid betekent meer activiteit in dat deel van het brein. Ze zingen deze dichtheden naar je en hogere tonen betekent hogere dichtheden.
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.
We gaan nu van echte biologische data naar biogeneratieve algoritmen die een kunstmatige natuur creëren in onze volgende artistieke en wetenschappelijke installatie. In deze artistiek-wetenschappelijke installatie laten biogeneratieve algoritmen ons zelfontwikkeling en groei begrijpen. Zeer belangrijk voor simulaties in nano-schaal wetenschappen. We maken nieuwe werelden voor kunstenaars die we kunnen ontdekken en verkennen. Terwijl deze generatieve algoritmen groeien interacteren en communiceren ze als een zwerm insecten. Onze wetenschappers interacteren met deze data door bacteriële code in te brengen, dat zijn computerprogramma's die deze wezens laten groeien. We gaan nu van de biologische en macroscopische wereld naar de atoomwereld, en we vliegen in een atoomrooster. Dit is echte AFM, Atomic Force Microscope data van mijn collega's in het Solid State Lighting and Energy Center. Ze ontdekten een nieuwe binding, een nieuw materiaal voor transparante zonnecellen.
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.
We vliegen door 2000 roosters van atomen -- zuurstof, waterstof en zink. Je ziet de binding in de driehoek. Het zijn vier blauwe zinkatomen die binden met één wit waterstofatoom. Je ziet de elektronenstroom bij de stroomlijnen die wij kunstenaars voor de wetenschappers hebben gemaakt. Daardoor vinden ze de verbindingsknopen in atoomroosters. Wij vinden dit mooie structurele kunst. Het geluid dat je hoort zijn de echte emmisiespectra van deze atomen. We hebben ze via geluid in beeld gebracht. Ze zingen dus voor je. Zuurstof, waterstof en zink hebben hun eigen signatuur. We gaan nog weer een stuk verder, van een atoomrooster naar één enkel waterstofatoom.
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.
We werken samen met onze natuurkundigen-collega's, zij hebben ons de wetenschappelijke berekeningen gegeven van de tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking in 3D. Wat je hier ziet is de superpositie van een elektron in de onderste drie orbitalen van een waterstofatoom. Je hoort en ziet hoe het electron meevloeit met de lijnen. De witte punten zijn de waarschijnlijkheidsgolf die laat zien waar het elektron is in ieder bepaald punt in tijd en ruimte van deze specifieke configuratie met drie orbitalen. Zometeen gaan we naar een configuratie van twee orbitalen. Je gaat een pulsering zien. Je zult een vibratie horen in het geluid. Dit is een lichtstraler. Tijdens het pulseren en zich samentrekken van het geluid, kunnen onze fysici bepalen wanneer een foton vrijkomt.
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.
Ze beginnen nieuwe wiskundige structuren te ontdekken in deze berekeningen. En ze begrijpen meer van kwantum-wiskunde. We gaan nog weer verder, naar één enkele elektronen spin. Dit is het laatste project dat ik jullie laat zien. Onze collega's in het Center for Quantum Computation en Spintronics meten met lasers de decoherentie in een enkele elektronen spin. Met deze informatie hebben we een wiskundig model gemaakt. Je ziet en hoort kwantum informatie stromen. Dit is erg belangrijk voor de volgende stap bij het simuleren van kwamtumcomputers en informatietechnologie.
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)
Deze korte voorbeelden die ik jullie heb laten zien geven dus een indruk van het soort werk dat we doen aan de universiteit van Californië, Santa Barbara, waarbij we kunsten, wetenschap en mechanica bijeen brengen, in een nieuw tijdperk van wiskunde, wetenschap en kunst. Hopelijk komen jullie allemaal kijken naar de AlloSphere. Inspireer ons om na te denken over nieuwe manieren waarop we dit unieke nieuwe instrument dat we gemaakt hebben in Santa Barbara kunnen gebruiken. Hartelijk Dank.