ABOUT THE SPEAKER
JoAnn Kuchera-Morin - Composer
Composer JoAnn Kuchera-Morin is the director of the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) at UC Santa Barbara.

Why you should listen

Composer JoAnn Kuchera-Morin works on  the Allosphere, one of the largest scientific and artistic instruments in the world. Based at UCSB, the Allosphere and its 3D immersive theater maps complex data in time and space. Kuchera-Morin founded the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) and has been the director since its birth in 1986. In 2000 she began work on a Digital Media Center within the California NanoSystems Institute at Santa Barbara. Her fascinations include gestural interfaces for performance and the expression of complex data in nontraditional forms.

Hew own music explores the boundaries of electric/acoustic instrumentation, welcoming digital players into the ensemble in works such as Concerto For Clarinet and Clarinets, a composition for solo clarinet and computer-generated tape.

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JoAnn Kuchera-Morin | Speaker | TED.com
TED2009

JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere

乔安库吉拉-莫丁(JoAnn Kuchera-Morin)带我们游览全息投影球

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728,865 views

乔安库吉拉-莫丁演示全息投影球,一个以全新的视角去看待和解释科学数据、将你环绕在一个充满色彩和声音的铁球装置。潜入大脑,感受电子的转动,聆听分子的音乐...
- Composer
Composer JoAnn Kuchera-Morin is the director of the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) at UC Santa Barbara. Full bio

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00:18
The AlloSphereAlloSphere: it's a three-story三层楼 metal金属 sphere领域
0
0
3000
全息投影球。是在一个无回声的隔间里
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in an echo-free无回声 chamber.
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3000
2000
的三层的金属球。
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Think of the AlloSphereAlloSphere as a large,
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5000
2000
你可以把全息投影球想象为
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dynamically动态 varying不同 digital数字 microscope显微镜
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7000
3000
一个连有超级电脑的
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that's connected连接的 to a supercomputer超级计算机.
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2000
动态数码显微镜。
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20 researchers研究人员 can stand on a bridge
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3000
20个研究员可以站在球体内
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suspended暂停 inside of the sphere领域, and be
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2000
悬置的桥上,而且完全和他们的
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completely全然 immersed沉浸 in their data数据.
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2000
数据融为一体。
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Imagine想像 if a team球队 of physicists物理学家
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想象一下如果一组物理学家
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could stand inside of an atom原子
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3000
可以站在原子的里面
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and watch and hear electrons电子 spin.
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24000
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并且可以看到、听到电子的转动。
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Imagine想像 if a group of sculptors雕塑家
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4000
想象一下如果一组雕塑家
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could be inside of a lattice格子 of atoms原子
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3000
可以站在原子的矩阵内
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and sculpt塑造 with their material材料.
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2000
并用他们的材料进行雕塑。
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Imagine想像 if a team球队 of surgeons外科医生 could fly
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35000
2000
想象一下如果一组外科医生可以
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into the brain, as though虽然 it was a world世界,
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37000
3000
在大脑里飞翔,就像在大脑是一个世界一样,
00:58
and see tissues组织 as landscapes景观,
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40000
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大脑组织就像世界的景观一样,
01:00
and hear blood血液 density密度 levels水平 as music音乐.
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42000
3000
并且想听音乐一样来听血流的密度水平。
01:03
This is some of the research研究 that you're going to see
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45000
2000
这就是你们将要看到的一部分研究,
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that we're undertaking承诺 at the AlloSphereAlloSphere.
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47000
2000
在全息投影球里进行的研究。
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But first a little bit about this group
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49000
2000
但是先让我介绍一下
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of artists艺术家, scientists科学家们, and engineers工程师
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51000
2000
我们一起工作的艺术家,科学家和工程师
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that are working加工 together一起.
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53000
2000
的小组。
01:13
I'm a composer作曲家, orchestrally-trainedorchestrally训练,
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55000
2000
我是一个交响乐团的作曲家,
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and the inventor发明者 of the AlloSphereAlloSphere.
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57000
2000
也是全息投影球的发明者。
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With my visual视觉 artist艺术家 colleagues同事, we map地图
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59000
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和我的视觉艺术家同事,我们利用
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complex复杂 mathematical数学的 algorithms算法 that unfold展开 in time and space空间,
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61000
3000
声音与图象组建了各种
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visually视觉 and sonically音速.
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64000
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在时间与空间中拓展的数学模型。
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Our scientist科学家 colleagues同事 are finding发现 new patterns模式
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2000
我们的科学家同时正在
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in the information信息.
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68000
2000
信息里寻找新的图案。
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And our engineering工程 colleagues同事 are making制造
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70000
2000
而且我们的工程师同时在制造一个
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one of the largest最大 dynamically动态 varying不同 computers电脑 in the world世界
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72000
4000
世界上最大的动态计算机,
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for this kind of data数据 exploration勘探.
32
76000
2000
用来探索这种数据。
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I'm going to fly you into five research研究 projects项目
33
78000
3000
我将要带你们游览在全息投影球
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in the AlloSphereAlloSphere that are going to take you from
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81000
2000
里的5个研究项目,那将带领你们从
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biological生物 macroscopic宏观 data数据
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83000
2000
宏观生物学数据
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all the way down to electron电子 spin.
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85000
3000
一直到电子的环绕。
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This first project项目 is called the AlloBrainAlloBrain.
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88000
3000
这第一个项目叫做全息大脑。
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And it's our attempt尝试 to quantify量化 beauty美女
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91000
2000
这是我们试图通过
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by finding发现 which哪一个 regions地区 of the brain
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93000
2000
感应大脑部分区域和美丽互动时
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are interactive互动 while witnessing见证 something beautiful美丽.
40
95000
4000
去量化美丽。
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You're flying飞行 through通过 the cortex皮质 of my colleague's同事 brain.
41
99000
3000
你将会飞跃我一个同事的大脑皮层。
02:00
Our narrative叙述 here is real真实 fMRI功能磁共振成像 data数据
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102000
3000
我们的数据是可以
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that's mapped映射 visually视觉 and sonically音速.
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105000
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映射视觉和听觉的fMRI数据。
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The brain now a world世界 that we can fly through通过 and interact相互作用 with.
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107000
4000
现在大脑就像一个我们可以在内飞翔和与其互动的世界。
02:09
You see 12 intelligent智能 computer电脑 agents代理,
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111000
3000
你看到了12个智能电脑代表,
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the little rectangles矩形 that are flying飞行 in the brain with you.
46
114000
3000
就是那些和你一起在大脑飞翔的长方形。
02:15
They're mining矿业 blood血液 density密度 levels水平.
47
117000
2000
他们在探测血液的密度水平。
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And they're reporting报告 them back to you sonically音速.
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119000
3000
然后他们将通过声音给你汇报。
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Higher更高 density密度 levels水平 mean
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122000
2000
密度高的层次表示着
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more activity活动 in that point of the brain.
50
124000
2000
大脑里更为活跃的地方。
02:24
They're actually其实 singing唱歌 these densities密度 to you
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126000
3000
他们实际上在用高音映射高密度
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with higher更高 pitches球场 mapped映射 to higher更高 densities密度.
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129000
3000
将这些密度唱给你听。
02:30
We're now going to move移动 from real真实 biological生物 data数据
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132000
3000
我们现在将要从真正的生物数据
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to biogenerativebiogenerative algorithms算法 that create创建 artificial人造 nature性质
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4000
移到可以创造人工自然的生物合成数据,
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in our next下一个 artistic艺术的 and scientific科学 installation安装.
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139000
4000
我将在下一个艺术和科学的装置中展现给你们。
02:41
In this artistic艺术的 and scientific科学 installation安装, biogenerativebiogenerative algorithms算法
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143000
4000
在这个艺术和科学的装置中,生物合成数据
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are helping帮助 us to understand理解
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147000
2000
将要帮我们去了解
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self-generation自发电 and growth发展:
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149000
2000
自我衍化和生长。
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very important重要 for simulation模拟 in the nanoscaled纳米级 sciences科学.
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151000
4000
这对是在纳米科学内十分重要的一个模拟。
02:53
For artists艺术家, we're making制造 new worlds世界
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155000
2000
对艺术家而言,我们将要去创造一个
02:55
that we can uncover揭露 and explore探索.
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157000
2000
我们可以开阔和探索的新世界。
02:57
These generative生成的 algorithms算法 grow增长 over time,
62
159000
3000
就在这些自我生长数据在成长的同时,
03:00
and they interact相互作用 and communicate通信 as a swarm一群 of insects昆虫.
63
162000
3000
他们就像昆虫的种群一样在互动和交流。
03:03
Our researchers研究人员 are interacting互动 with this data数据
64
165000
2000
我们的研究员通过注入细菌代码
03:05
by injecting注射 bacterial细菌 code,
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167000
2000
去和这个数据互动,
03:07
which哪一个 are computer电脑 programs程式,
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169000
2000
那些都是允许让生物
03:09
that allow允许 these creatures生物 to grow增长 over time.
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171000
4000
不停成长的电脑程序。
03:13
We're going to move移动 now from the biological生物
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175000
2000
我们现在要从这个生物
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and the macroscopic宏观 world世界,
69
177000
2000
宏观世界领域,
03:17
down into the atomic原子 world世界,
70
179000
2000
深入到原子世界,
03:19
as we fly into a lattice格子 of atoms原子.
71
181000
3000
我们会飞到原子的矩阵中。
03:22
This is real真实 AFMAFM -- Atomic原子 Force Microscope显微镜 -- data数据
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184000
3000
这是真正的AFM,原子力显微镜数据
03:25
from my colleagues同事 in the Solid固体 State Lighting灯光 and Energy能源 Center中央.
73
187000
3000
这些数据来自于我同事提取固态照明和能源中心。
03:28
They've他们已经 discovered发现 a new bond,
74
190000
2000
他们已经发现了一个新的化学键,
03:30
a new material材料 for transparent透明 solar太阳能 cells细胞.
75
192000
3000
一种透明的太阳能电池的新材料。
03:33
We're flying飞行 through通过 2,000 lattice格子 of atoms原子 --
76
195000
3000
我们将飞跃2000个原子的矩阵 --
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
氧,氢,和锌。
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You view视图 the bond in the triangle三角形.
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200000
3000
你看到了这个三角形的化学键。
03:41
It's four blue蓝色 zinc atoms原子
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203000
2000
这是4个蓝色锌原子
03:43
bonding结合 with one white白色 hydrogen atom原子.
80
205000
3000
和一个氢原子绑在一起。
03:46
You see the electron电子 flow with the streamlines流线
81
208000
2000
你看到了流线型滑动的电子
03:48
we as artists艺术家 have generated产生 for the scientists科学家们.
82
210000
3000
这是我们作为艺术家为科学家所生成的。
03:51
This is allowing允许 them to find the bonding结合 nodes节点 in any lattice格子 of atoms原子.
83
213000
3000
这可以让他们在任何原子矩阵中去寻找连接的节点。
03:54
We think it makes品牌 a beautiful美丽 structural结构 art艺术.
84
216000
3000
我们认为这创造了美丽的结构艺术。
03:57
The sound声音 that you're hearing听力 are the actual实际
85
219000
2000
你现在听到的声音实际上是
03:59
emission排放 spectrums频谱 of these atoms原子.
86
221000
2000
这些原子的发射光谱。
04:01
We've我们已经 mapped映射 them into the audio音频 domain,
87
223000
2000
我们将他们映射到一个声音的结构上。
04:03
so they're singing唱歌 to you.
88
225000
2000
所以他们就在和你们唱歌。
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own拥有 signature签名.
89
227000
3000
氧,氢和锌有他们自己的特征。
04:08
We're going to actually其实 move移动 even further进一步 down
90
230000
3000
我们甚至将要更深入一点
04:11
as we go from this lattice格子 of atoms原子
91
233000
3000
从这个原子矩阵
04:14
to one single hydrogen atom原子.
92
236000
3000
到一个单独的氢原子。
04:17
We're working加工 with our physicist物理学家 colleagues同事
93
239000
2000
我们和我们的物理学同事一起工作
04:19
that have given特定 us the mathematical数学的 calculations计算
94
241000
3000
得出含时间的三维薛定谔方程
04:22
of the n-dimensionaln维 Schr薛定谔ödinger薛定谔 equation方程 in time.
95
244000
4000
的数学算法。
04:26
What you're seeing眼看 here right now is a superposition叠加 of an electron电子
96
248000
3000
我们将要看到的是,在氢原子里
04:29
in the lower降低 three orbitals轨道 of a hydrogen atom原子.
97
251000
3000
3个低位环绕的电子的叠加.
04:32
You're actually其实 hearing听力 and seeing眼看 the electron电子 flow with the lines线.
98
254000
4000
你可以听到和看到沿这些线所环绕的电子。
04:36
The white白色 dots are the probability可能性 wave
99
258000
2000
白色的点是概率波
04:38
that will show显示 you where the electron电子 is
100
260000
2000
那将在任何时间和空间内的
04:40
in any given特定 point of time and space空间
101
262000
2000
这3个低位环绕中
04:42
in this particular特定 three-orbital三轨道 configuration组态.
102
264000
4000
告诉你电子在哪
04:46
In a minute分钟 we're going to move移动 to a two-orbital双轨道 configuration组态,
103
268000
4000
一分钟后我们将要移去两个环绕。
04:50
and you're going to notice注意 a pulsing脉动.
104
272000
2000
然后你将注意到一个脉冲。
04:52
And you're going to hear an undulation波动 between之间 the sound声音.
105
274000
3000
然后你将会听到一个波形的声音。
04:55
This is actually其实 a light emitter发射器.
106
277000
2000
这实际上是一个光发射器。
04:57
As the sound声音 starts启动 to pulse脉冲 and contract合同,
107
279000
3000
就当这声音开始脉冲和对比的同时,
05:00
our physicists物理学家 can tell when a photon光子 is going to be emitted发射.
108
282000
3000
我们的物理学家可以知道什么时候一个光子被发射了。
05:03
They're starting开始 to find new mathematical数学的 structures结构
109
285000
4000
他们将在这些计算中找到
05:07
in these calculations计算.
110
289000
2000
新的数学结构。
05:09
And they're understanding理解 more about quantum量子 mathematics数学.
111
291000
3000
然后他们就会更加了解量子数学。
05:12
We're going to move移动 even further进一步 down,
112
294000
3000
我们要继续深入,
05:15
and go to one single electron电子 spin.
113
297000
4000
去看看单个电子的环绕。
05:19
This will be the final最后 project项目 that I show显示 you.
114
301000
3000
这将是我给你们展示的最后一个项目。
05:22
Our colleagues同事 in the Center中央 for Quantum量子 Computation计算
115
304000
2000
我们在量子计算研究中心和自旋电子学
05:24
and Spintronics自旋电子学 are actually其实 measuring测量 with their lasers激光器
116
306000
4000
的同事,通过激光去
05:28
decoherence消相干 in a single electron电子 spin.
117
310000
3000
测量电子的环绕。
05:31
We've我们已经 taken采取 this information信息 and we've我们已经
118
313000
2000
我们取得这个数据,然后
05:33
made制作 a mathematical数学的 model模型 out of it.
119
315000
2000
我们用它做出了一个数学模型。
05:35
You're actually其实 seeing眼看 and hearing听力
120
317000
2000
你将要看到和听到
05:37
quantum量子 information信息 flow.
121
319000
2000
量子数据的流动。
05:39
This is very important重要 for the next下一个 step in simulating模拟
122
321000
3000
这是为接下来的模拟量子电脑和信息技术
05:42
quantum量子 computers电脑 and information信息 technology技术.
123
324000
3000
十分重要的一步。
05:45
So these brief简要 examples例子 that I've shown显示 you
124
327000
4000
好了,这些我给你们展示的小例子
05:49
give you an idea理念 of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
会让你们大概了解我们在圣巴巴拉加利福尼亚大学
05:52
at the University大学 of California加州, Santa圣诞老人 Barbara芭芭拉,
126
334000
2000
在做什么,
05:54
to bring带来 together一起, arts艺术, science科学
127
336000
3000
是将艺术,科学
05:57
and engineering工程
128
339000
3000
和工程学放在一起
06:00
into a new age年龄 of math数学, science科学 and art艺术.
129
342000
3000
去到一个数学,科学和艺术的新领域。
06:03
We hope希望 that all of you will come to see the AlloSphereAlloSphere.
130
345000
3000
我们希望你们都能来参观全息投影球。
06:06
Inspire启发 us to think of new ways方法 that we can use
131
348000
4000
来启发我们在圣巴巴拉所创造的这个新仪器
06:10
this unique独特 instrument仪器 that we've我们已经 created创建 at Santa圣诞老人 Barbara芭芭拉.
132
352000
4000
有什么新的用法。
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
十分感谢。
06:16
(Applause掌声)
134
358000
6000
(掌声)
Translated by Halei Liu
Reviewed by Zachary Lin Zhao

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