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) - це триповерхова металічна сфера всередині звукопоглинаючої камери. АллоСферу можна вважати великим динамічно змінним цифровим мікроскопом, підключеним до суперкомп'ютера. 20 дослідників можуть стояти на підвішеному всередині сфери містку і повністю зануритись у свої наукові дані.
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.
Уявіть собі, якби група фізиків, стояла всередині атома, спостерігаючи та прослуховуючи обертання електронів. Уявіть собі, якби група скульпторів, могла потрапити в решітку атомів та ліпити, використовуючи свої матеріали. Уявіть собі, якби група нейрохірургів могла влітати в світ мозку, де тканини утворюють пейзажі, а густина крові утворює музику. Те, що ви побачите - це частина досліджень, які ми проводимо в АллоСфері.
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.
Але спочатку кілька слів про нашу групу художників, вчених та інженерів, які працюють разом. я - композитор, пишу для оркестрів, і я - творець АллоСфери. Наші колеги-художники візуалізації допомагають відобразити складні математичні алгоритми, що розгортаються в часі і в просторі, у візуальній та акустичній формі. Наші колеги-вчені відкривають нові конфігурації в інформаційних даних. А наші колеги-інженери створюють один із найбільших динамічно змінних комп'ютерів у світі для такого типу дослідження даних. Ми з вами побачимо в польоті п'ять дослідницьких проектів, які понесуть нас від макроскопічного рівня біологічних даних до найдрібнішого рівня обертання електрону.
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.
Перший проект називається АллоМозок (AlloBrain). В ньому ми намагаємось оцифрувати красу. Ідея - знайти регіони мозку, що активно взаємодіють при спогляданні краси. Ми летимо через кору мозку мого колеги. Все базується на реальних даних fMRI (функціонального магнітно-резонансного дослідження), відображених у візуальній та акустичній формі. Мозок - це цілий світ, в якому можна літати та взаємодіяти. Перед вами постають 12 "розумних" мікропроцесорів, цих маленьких літаючих прямокутників. Вони вимірюють рівень густини крові в мозку і акустично реагують на результати вимірів. Більш високий рівень означає більше активності в даній точці мозку. По суті, густота відображається у вигляді пісні так, що більш густі точки дають більш високі тони.
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.
Перейдемо від реальних біологічних даних до алгоритмів біогенерації, що створюють імітацію природи в рамках нашого наступного проекту. В цій науково-художній інтерпретації, алгоритми біогенерації допомагають зрозуміти саморозвиток, породження і ріст. Це дуже важливо для симулювання нанометрових масштабів. Для художників створюються нові світи, готові до відкриттів та досліджень. По мірі росту ці алгоритми генерації вступають у взаємодію та спілкування, так ніби це рій комах. Наші дослідники діють на ці дані шляхом внесення коду бактерії - коди записані у вигляді комп'ютерних програм - що стимулює з часом ріст цих створінь. А зараз перейдемо від біологічного макросвіту на рівень нижче, в атомний світ, і здійснимо політ всередину решітки з атомів. Це - дані з реального АСМ, атомно-силового мікроскопу, представлені колегами з Центру освітлення та енергії твердого тіла. Вони відкрили новий зв'язок, новий матеріал для прозорих сонячних комірок.
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.
Ми летимо через решітку із 2000 атомів: оксигену, гідрогену, цинку. Відкритий ними зв'язок видно в трикутнику. Ось чотири сині атоми цинку, зв'язані з одним білим атомом гідрогену. Ви бачите електронний потік разом з лініями обтікання, які ми, як художники, створили для вчених. Це дозволяє їм відкривати зв'язуючі вузли в будь-якій решітці атомів. На нашу думку, це красивий витвір структурного мистецтва. Чутні для вас звуки - це відображення реальних спектрів емісії цих атомів, представлених нами в акустичній формі. Вони співають для вас. Кисень, гідроген і цинк мають кожен свій власний почерк. Зараз рухаємося ще на рівень нижче, перейдемо від решітки атомів, до одного-єдиного атому водню.
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.
Наші колеги фізики надали нам математичні розрахунки n-мірного рівняння Шрьодингера в часі. Ви зараз бачите суперпозицію електрона в нижніх трьох орбітах атому гідрогену. Електронний потік фактично чутний і видимий в лініях. Білі точки позначають ймовірну криву, показуючи, де електрон знаходиться в даній точці часу і простору в цій конкретній 3-орбітальній конфігурації. Зараз перейдемо до конфігурації з двох орбіт. І ви помітите пульсацію. І також почуєте хвилеподібність між звуками. Це фактично джерело світла. Коли звук починає пульсувати і стискатись, фізики можуть визначити, коли буде емітований 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.
Нові математичні структури знаходяться шляхом цих обчислень. Щораз краще осягається квантова математика. Перейдемо ще глибше, до обертання одного електрона. Це буде останній проект, який я вам покажу. Наші колеги з Центру квантових обчислень і спінтроніки фактично вимірюють своїми лазерами декогерентність в спіні єдиного електрону. На основі масиву представлених ними даних ми створили математичну модель, за допомогою якої можна бачити та чути потік квантової інформації. Це важливо для наступного кроку в симуляції квантових комп'ютерів та інформаційної технології.
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)
Показані тут короткі приклади дають уявлення про роботу, якою ми займаємось в Каліфорнійському університеті Санта-Барбари. Поєднання мистецтва, науки, та інженерії покладе початок новій ері математики, науки та мистецтва. Надіємось, що ви зможете відвідати АллоСферу. Дайте нам натхнення думати про нові шляхи застосування цього унікального інструменту, який ми створили в Санта-Барбарі. Дуже дякую вам усім . (Оплески)