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.
AlloSfera - trzypiętrowa kula z metalu w pomieszczeniu bezpogłosowym. Można ją sobie wyobrazić jako dynamiczny mikroskop cyfrowy podłączony do superkomputera. Zawieszony w niej mostek mieści do 20 badaczy, Zawieszony w niej mostek mieści do 20 badaczy, kompletnie zanurzonych w danych.
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.
Wyobraźcie sobie zespół fizyków, stojących w środku atomu, słyszących i obserwujących spin elektronów. Wyobraźcie sobie, że zespół rzeźbiarzy, zanurzony w sieci atomów, wykorzystuje je jako tworzywo artystyczne. zanurzony w sieci atomów, wykorzystuje je jako tworzywo artystyczne. Wyobraźcie sobie chirurgów, lecących poprzez mózg, jak przez inny świat, gdzie krajobraz to tkanki, a poziomy gęstości krwi obrazuje muzyka. To niektóre z zastosowań, nad którymi pracujemy. To niektóre z zastosowań, nad którymi pracujemy.
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.
Ale najpierw opowiem o naszym zespole artystów, naukowców i inżynierów. o naszym zespole artystów, naukowców i inżynierów. Ja jestem dyrygentką, wynalazczynią AlloSfery. Ja jestem dyrygentką, wynalazczynią AlloSfery. Razem z grafikami obrazujemy wizualnie i dźwiękowo złożone algorytmy, rozwijające się w czasie i w przestrzeni. Naukowcy znajdują w tych danych nowe prawidłowości. Naukowcy znajdują w tych danych nowe prawidłowości. A koledzy-inżynierzy opracowują jeden z największych na świecie komputerów przystosowanych do takiego badania danych. Zobaczymy 5 projektów badawczych AlloSfery, od makroskopowych danych biologicznych, od makroskopowych danych biologicznych, po spin elektronu.
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.
Pierwszy projekt to AlloMózg. Próbujemy ująć piękno matematycznie, badając, Próbujemy ująć piękno matematycznie, badając, które obszary mózgu uczestniczą w percepcji piękna. Lecimy przez korę mózgu mojego kolegi. Narracja to dane z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego, obrazowane wizualnie i dźwiękowo. Mózg staje się interaktywnym światem, przez który lecimy. Widzimy 12 inteligentnych agentów komputerowych w postaci towarzyszących nam prostopadłościanów. Odczytują poziomy gęstości krwi i informują o nich dźwiękowo. Wzrost gęstości w danym miejscu oznacza wzrost aktywności mózgowej. Agenty dosłownie wyśpiewują te gęstości. Im wyższy ton, tym większa gęstość.
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.
Przejdźmy od rzeczywistych danych biologicznych do algorytmów biogeneratywnych, tworzących sztuczną przyrodę w innej instalacji artystyczno-naukowej. Tutaj algorytmy biogeneratywne pomagają zrozumieć powstawanie i rozwój. powstawanie i rozwój. To istotne w symulacjach naukowych w skali nano. Artyści natomiast otrzymują nowe światy do zbadania. Z czasem w rozwoju takich algorytmów pojawiają się interakcje i komunikacja, jak w roju owadów. Nasi badacze oddziałują na te dane, Nasi badacze oddziałują na te dane, dodając programy bakteryjne, które umożliwiają stopniowy rozwój takich stworzeń. Przejdźmy ze świata makroskopowego, świata biologii, Przejdźmy ze świata makroskopowego, świata biologii, w świat atomów. Lecimy w sieć atomową. To rzeczywiste dane z mikroskopu sił atomowych, z Centrum Iluminacji i Energii Ciała Stałego (SSLEC), gdzie odkryto nowe wiązanie, nowe tworzywo, z którego powstaną przezroczyste ogniwa słoneczne.
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.
To sieć przestrzenna z 2000 atomów tlenu, wodoru i cynku. Widzimy wiązanie w trójkącie. 4 niebieskie atomy cynku wiążą się z 1 białym atomem wodoru. Widzimy przepływ elektronów, w oprawie dodanej przez artystów. To pomaga znaleźć węzły w każdej sieci przestrzennej. Dla nas to piękna sztuka strukturalna. Słyszymy widmo emisyjne tych atomów. Słyszymy widmo emisyjne tych atomów. Zobrazowaliśmy je dźwiękowo. Śpiewają do was. Tlen, wodór i cynk, każdy inaczej. Zejdziemy teraz jeszcze głębiej, z sieci przestrzennej do pojedynczego atomu wodoru. z sieci przestrzennej do pojedynczego atomu wodoru.
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.
Fizycy opracowali dla nas matematyczne przeliczenia Fizycy opracowali dla nas matematyczne przeliczenia zależnego od czasu równania Schrödingera w 3D. Teraz oglądamy superpozycję elektronu w trzech najniższych orbitalach atomu wodoru. Słyszymy i widzimy w liniach przepływ elektronów. Białe plamy to fala prawdopodobieństwa, pokazująca położenie elektronu w czasie i przestrzeni pokazująca położenie elektronu w czasie i przestrzeni w konfiguracji przestrzennej tych 3 orbitali. Za chwilę przejdziemy do konfiguracji dwóch orbitali. Zobaczycie pulsowanie, pojawi się też falujący dźwięk. Zobaczycie pulsowanie, pojawi się też falujący dźwięk. To jest źródło światła. Słysząc pulsowanie dźwięku fizycy przewidują moment emisji fotonu.
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.
Zaczynają znajdować w tych przeliczeniach nowe struktury matematyczne, Zaczynają znajdować w tych przeliczeniach nowe struktury matematyczne, czynią odkrycia w dziedzinie matematyki kwantowej. Zejdziemy jeszcze niżej, do poziomu spinu pojedynczego elektronu. To ostatni z projektów, które zaprezentuję. Koledzy z Centrum Obliczeń Kwantowych i Spintroniki mierzą laserowo Koledzy z Centrum Obliczeń Kwantowych i Spintroniki mierzą laserowo dekoherencję w obrębie spinu elektronu. Na podstawie tych danych stworzyliśmy model matematyczny. Na podstawie tych danych stworzyliśmy model matematyczny. Dosłownie widzicie i słyszycie przepływ informacji kwantowej. To bardzo istotne w kontekście symulacji komputerów i informatyki kwantowej.
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)
Te wybrane przykłady dają obraz tego, nad czym pracujemy na Uniwersytecie w Santa Barbara. nad czym pracujemy na Uniwersytecie w Santa Barbara. Chcemy połączyć sztukę, naukę i inżynierię, aby wyłoniła się z nich nowa era matematyki, nauki i sztuki. aby wyłoniła się z nich nowa era matematyki, nauki i sztuki. Mamy nadzieję, że wszyscy przyjdziecie obejrzeć AlloSferę i zainspirujecie nas do opracowania nowych zastosowań tego wyjątkowego instrumentu, który stworzyliśmy. Dziękuję bardzo. (Brawa)