TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
ДжоАн Кучера-Морин ни развежда из АлоСферата.
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
ДжоАн Кучера-Морин демонстрира АлоСферата, изцяло нов начин за разглеждане и тълкуване на научни данни, в пълен набор от цветове и съранунд звук, вътре в масивна метална сфера. Потопете се в мозъка, почувствайте въртенето на електрона, чуйте музиката на елементите ...
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. Full bio
Composer JoAnn Kuchera-Morin is the director of the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) at UC Santa Barbara. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:18
The AlloSphere: it's a three-story metal sphere
0
0
3000
АлоСферата. Това е триетажна метална сфера
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
в камера, без никакво ехо.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
Мислете си за АлоСферата като за голям,
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
динамично променящ се дигитален микроскоп,
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
който е свързан към суперкомпютър.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
20 учени могат да стоят върху мост,
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
който е окачен вътре в сферата и да се потопят напълно
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
в техните данни.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Представете си, ако екип от физици,
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
биха могли да стоят вътре в атома,
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
и да наблюдават, и слушат въртенето на електроните.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Представете си, ако група от скулптури,
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
биха могли да бъдат в решетка на атомите
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
и да ваят с техния материал.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Представете си, ако екип от хирурзи, биха могли да полетят
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
вътре в мозъка, като че ли е свят,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
и да видят тъкани като пейзажи,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
и да чуят налягането на кръвта като музика.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
Това са част от изследванията, които ще видите
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
да предприемаме в АлоСферата.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Но първо, нека ви кажа нещо за тази група
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
от художници, учени и инженери,
01:11
that are working together.
22
53000
2000
които работят заедно.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
Аз съм композитор, оркестрално обучена
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
и откривателка на АлоСферата.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
С моите колеги визуални артисти, нанасяме на карта
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
комплексни математически алгоритми, които се разкриват във времето и пространството,
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
визуално и звуково.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Нашите колеги учени, откриват нови модели
01:26
in the information.
29
68000
2000
в информацията.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
А нашите колеги инженери, правят един от най-големите,
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
динамично променящи се компютри в света
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
за този тип проучване на данни.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Ще ви преведа през пет изследователски проекта
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
в АлоСферата, които ще ви отведат от
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
биологични макроскопични данни,
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
навътре до орбитата на електрона.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
Първият проект се нарича АлоМозък.
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
Той представлява нашия опит да пресъздадем красота,
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
като открием кои области на мозъка
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
са интерактивни, докато наблюдаваме нещо красиво.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Прелитате през мозъчната кора на моя колега.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Нашият разказ тук се базира на действителни данни от функционална магнитно-резонансна томография,
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
които са преобразувани визуално и звуково.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Мозъкът сега е свят, през който може да прелетим, и с който да си взаимодействаме.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Виждате 12 интелигентни компютърни представители,
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
малките правоъгълници, които летят в мозъка заедно с вас.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Те записват нивата на плътност на кръвта
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
и ги отчитат обратно под формата на звук.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
По-големи нива на плътност означават
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
по-активна дейност в тази част на мозъка.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
Те всъщност изпяват тези плътности,
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
с по-висока височина на тона, съответстваща на по-висока плътност.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
Сега ще се прехвърлим от действителни биологични данни
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
към биорепродуктивни алгоритми, които създават изкуствена природа
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
в следващата ни художествена и научна инсталация.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
В тази художествена и научна инсталация, биорепродуктивни алгоритми
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
ни помагат да разберем
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
самостоятелното възпроизводство и растежа.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
Нещо много важно за симулиране на науката в наномащаб.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
За художниците създаваме нови светове,
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
които може да открием и изследваме.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
Докато тези репродуктивни алгоритми растат във времето,
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
те взаимодействат и комуникират като рояк от насекоми.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Учените ни взаимодействат с тези данни,
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
като инжектират бактериален код,
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
представляващ компютърни програми,
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
които позволяват на тези същества да растат във времето.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
Сега ще се предвижим от биологичния
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
и макроскопичния свят
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
до атомния свят,
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
летейки в решетка от атоми.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
Това са истински АСМ (Атомно-Силов Микроскоп) данни.
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
от моите колеги от центъра за солидно състояние на осветлението и енергията.
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
Те са открили нова връзка,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
нов материал за прозрачни слънчеви клетки.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
Прелитаме през 2000 атомни решетки --
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
кислород, водород и цинк.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Виждате връзката в триъгълника.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
Състои се от четири сини цинкови атома,
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
свързани с един бял водороден атом.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Виждате потока на електроните като контурни линии,
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
които ние, художниците, създадохме за учените.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
Това им позволява да открият свързващите звена във всяка атомна решетка.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
Мислим, че се получава красиво структурно изкуство.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Звукът, който чувате, са действителните
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
емисионни спектри на тези атоми.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
Преобразувахме ги звуково.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Ето така те ви пеят.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Кислородът, водородът и цинкът имат собствен отпечатък.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
Ще се придвижим дори още по-навътре
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
като продължим от тази атомна решетка
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
до един-единствен водороден атом.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
Работим с нашите колеги физици,
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
които ни дадоха математическите изчисления
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
на зависещото от времето уравнение на Шрьодингер в 3D.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
Това, което виждате в момента, е суперпозиция на електрон
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
в долните три орбитални нива на водороден атом.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Всъщност чувате и виждате как електронът се движи с линиите.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
Белите точки са вълните, които ви показват
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
с каква вероятност електронът се намира
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
във всяка една точка от времето и пространството,
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
конкретно в тази конфигурация с три орбити.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
След минута ще се прехвърлим на конфигурация с две орбитални нива.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
Ще забележите пулсиране.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
Ще чуете вибрации между звуците.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
Това всъщност е източник на светлина.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Когато звукът започне да пулсира и да се свива,
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
нашите физици могат да кажат кога ще бъде излъчен фотон.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Те започват да откриват нови математически структури
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
в тези изчисления.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
И разбират все повече за квантовата математика.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
Ще се придвижим дори още по-навътре,
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
като достигнем до една-единствена електронна орбита.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
Това е последният проект, който ще ви покажа.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Колегите ни от "Центъра за квантови изчисления
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
и спинтроника", всъщност измерват с техните лазери
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
несъгласуваност в един електронен спин.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
Взехме тази информация
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
и построихме математически модел от нея.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
Всъщност виждате и чувате
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
квантов информационен поток.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
Това е много важно за следващия етап на симулиране
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
на квантови компютри и за информационни технологии.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Така, тези кратки примери, които ви показах,
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
ви дават представа за естеството на работа, която вършим
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
в Калифорнийския университет в Санта Барбара,
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
за да обединим изкуството, науката
05:57
and engineering
128
339000
3000
и инженерството
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
в нова ера на математика, наука и изкуство.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Надявам се, че всички вие ще дойдете да видите АлоСферата.
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
Вдъхновете ни да измислим нови начини, по които да използваме
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
този уникален инструмент, създаден от нас в Санта Барбара.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
Много ви благодаря.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
(Ръкопляскания)
ABOUT THE SPEAKER
JoAnn Kuchera-Morin - ComposerComposer 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.
JoAnn Kuchera-Morin | Speaker | TED.com