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.
АллоСфера (AlloSphere)– это трёхэтажная металлическая сфера внутри звукопоглощающей камеры. АллоСферу можно считать большим, динамически изменяющимся цифровым микроскопом, подключенным к суперкомпьютеру. 20 исследователей могут стоять на подвешенном внутри сферы мостике и целиком погрузиться в свои научные данные.
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.
Представьте себе, как если бы группа физиков, стояла внутри атома, наблюдая и прослушивая вращение электронов. Представьте себе, как если бы группа скульпторов, могла попасть в решетку атомов и ваять, используя свой материал. Представьте себе, как если бы группа нейрохирургов могла влетать в мир мозга где ткани образуют пейзажи, а плотность крови образует музыку. То, что вы увидите – это часть исследований, что мы проводим в АллоСфере.
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.
Но сначала пару слов о нашей группе художников, ученых и инженеров, работающих совместно. Я – композитор, с курсом игры в оркестре, и я – создатель АллоСферы. Наши коллеги-художники визуализации помогают отразить сложные математические алгоритмы, разворачивающиеся во времени и в пространстве, в визуальной и акустической форме. Наши коллеги-ученые открывают новые конфигурации в информационных данных. А наши коллеги-инженеры создают один из самых больших динамически изменяющихся компьютеров в мире для такого типа исследований данных. Мы с вами увидим в полете пять исследовательских проектов, которые пронесут нас от макроскопического уровня биологических данных до мельчайшего уровня вращения электрона.
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.
Первый проект называется АллоМозг (AlloBrain). В нем мы попытались оцифровать красоту. Идея - найти регионы мозга, активно взаимодействующие при созерцании красоты. Мы летим сквозь кору мозга моего коллеги. Всё основано на реальных данных fMRI (функционального магнитно-резонансного исследования), отраженных в визуальной и акустической форме. Мозг – это целый мир, в котором можно летать и взаимодействовать. Перед вами предстают 12 «разумных» микропроцессоров, эти летающие прямоугольнички. Они замеряют уровень густоты крови в мозге и акустически реагируют на результат замера. Более высокий уровень означает больше активности в данной точке мозга. В сущности, густота отражается в виде песни так, что более густые точки дают более высокие тона.
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.
Перейдем от реальных биологических данных к алгоритмам биогенерации, создающим имитацию природы в рамках нашего следующего проекта. В этой научно-художественной интерпретации, алгоритмы биогенерации помогают понять саморазвитие, порождение и рост. Это очень важно для симулирования нанометровых масштабов. Для художников создаются новые миры, готовые для открытий и исследований. По мере роста, эти алгоритмы генерации вступают во взаимодействие и общение, как если бы это был рой из насекомых. Наши исследователи воздействуют на эти данные путем внесения кода бактерии – коды записаны в виде компьютерных программ – что стимулирует со временем рост этих созданий. А сейчас перейдем от биологического макромира на уровень ниже, в атомный мир, и осуществим полет внутрь решетки из атомов. Это – данные из реального АСМ, атомно-силового микроскопа, предоставленные коллегами из Центра освещения и энергии твердого тела. Они открыли новую связь, новый материал, для прозрачных солнечных ячеек.
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.
Мы летим сквозь решетку из 2000 атомов: кислорода, водорода, цинка. Открытая ими связь видна в треугольнике. Вот – четыре синих атома цинка, связанных с одним белым атомом водорода. Вы видите электронный поток вместе с линиями обтекания, которые мы, как художники, создали для ученых. Это позволяет им открывать связывающие узлы в любой решетке атомов. По нашему мнению, тут – красивое произведение структурного искусства. Слышные вам звуки – это отражение реальных спектров эмиссии этих атомов, представленных нами в акустической форме. Они поют для вас. Кислород, водород и цинк имеют каждый свой собственный почерк. Сейчас двинемся еще уровнем ниже, перейдя от решетки атомов, к одному-единственному атому водорода.
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.
Наши коллеги физики предоставили нам математические вычисления n-мерного уравнения Шредингера во времени. Вы сейчас видите суперпозицию электрона в нижних трех орбитах атома водорода. Электронный поток фактически слышен и виден в линиях. Белые точки означают вероятностную кривую, показывая где электрон находится в данной точке времени и пространства в этой конкретной 3-орбитальной конфигурации. Сейчас перейдем к конфигурации из двух орбит. И вы заметите пульсацию. А также услышите волнообразность между звуками. Это фактически источник света. Когда звук начинает пульсировать и сжиматься, физики могут определить, когда будет эмитирован фотон.
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.
Новые математические структуры обнаруживаются посредством этих вычислений. Все лучше постигается квантовая математика. Перейдем еще глубже, к вращению единственного электрона. Это будет последний проект, который я вам покажу. Наши коллеги из Центра квантовых вычислений и спинтроники, фактически измеряют своими лазерами декогерентность в спине единичного электрона. На основе массива представленных ими данных мы создали математическую модель, посредством которой можно видеть и слышать поток квантовой информации. Это очень важно для следующего шага в симуляции квантовых компьютеров и информационной технологии.
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)
Показанные здесь краткие примеры дают представление о работе, которой мы занимаемся в Калифорнийском университете Санта-Барбара. Совместные усилия со стороны искусств, науки, и инженерии имеют целью положить начало новой эре математики, науки и искусства. Надеемся, что вы сможете посетить АллоСферу. Дайте нам вдохновение думать о новых способах применения этого уникального инструмента, который мы создали в Санта-Барбара. Большое вам всем спасибо. (Аплодисменты)