TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
JoAnn-Kuchera-Morin führt durch die AlloSphere
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
JoAnn Kuchera-Morin führt die AlloSphere vor. Ein komplett neuer Weg um wissenschaftliche Daten darzustellen - mit vollem Farbspektrum und Surround-Sound innerhalb einer massiven Metall-Kugel. Tauchen Sie in Gehirnstrukturen ein, fühlen Sie Elektronen-Spins und hören Sie die Musik der Elemente ...
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
Die AlloSphere. Das ist eine drei-stöckige Metallkugel
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
in einem Echo-freien Raum.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
Stellen Sie sich die AlloSphere als ein großes,
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
dynamisch variierendes, digitales Mikroskop vor,
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
welches mit einen Supercomputer verbunden ist.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
20 Forscher können auf einer Brücke stehen,
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
die innerhalb der Kugel befestigt ist
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
und völlig in ihren Daten versinken.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Stellen Sie sich vor, ein Team von Physikern
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
könnte innerhalb eines Atoms stehen,
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
und Elektronen-Spin sehen und hören.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Stellen Sie sich vor, eine Gruppe von Bildhauern
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
könnte innerhalb eines Atomgitters sein
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
und ihr Material formen.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Stellen Sie sich vor, ein Team von Chirurgen
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
könnte durch das Gehirn fliegen, als ob es eine Welt wäre.
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
Sie würden Landschaften aus Gewebe sehen,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
und den Grad der Blutdichte als akkustisches Signal hören.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
Dies sind einige der Forschungen, welche Sie noch sehen werden,
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
mit denen wir uns mit Hilfe der AlloSphere befassen.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Aber zuerst einmal etwas über unsere Gruppe
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
von Künstlern, Wissenschaftlern und Ingenieuren,
01:11
that are working together.
22
53000
2000
welche zusammen arbeiten.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
Ich bin eine Komponistin, Orchester-erfahren,
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
und die Erfinderin der AlloSphere.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
Mit meinen Kollegen aus der visuellen Kunst,
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
kartieren wir komplexe mathematische Algorithmen, welche sich in Zeit und Raum entfalten,
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
sowohl visuell als auch klanglich.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Unsere Kollegen aus der Wissenschaft finden neue Muster
01:26
in the information.
29
68000
2000
in diesen Informationen.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
Und unsere Ingenieurskollegen erschaffen einen der größten,
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
dynamisch variierenden Computer der Welt
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
für diese Art von Informations-Erkundung.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Ich werde Sie nun durch 5 Forschungsprojekte
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
innerhalb der Allosphere fliegen, angefangen bei
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
makroskopisch - biologischen Daten
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
bis hin zum Spin von Elektronen.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
Dieses erste Project wird das AlloBrain genannt.
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
Und es ist unserer Versuch, Schönheit zu quantifizieren
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
in dem wir die Hirnregionen finden
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
welche beim verspüren von Schönheit interagieren.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Sie fliegen gerade durch den Cortex des Gehirns einer meiner Kollegen.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Unsere Quelldaten hier sind echte FMRI Daten
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
welche visuell und akustisch abgebildet werden.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Wir können nun durch die Welt des Gehirns fliegen und mit ihr interagieren.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Sie sehen hier 12 intelligente Computer-Agenten,
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
die kleinen Rechtecke die mit Ihnen durch das Gehirn fliegen.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Sie messen den Grad der Blutdichte
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
und geben Ihnen die Werte akustisch wieder.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
Ein höherer Dichtegrad bedeuted
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
eine höhere Aktivität des Gehirns in dieser Region.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
Sie singen Ihnen diese Werte praktisch zu
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
wobei höhere Töne einer höheren Dichte zugeordnet werden.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
Wir bewegen uns nun weg von echten biologischen Daten
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
hin zu biogenerativen Algorithmen, welche eine künstliche Natur
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
kreieren, innerhalb der nächsten künstlerisch-wissenschaftlichen Installation.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
In dieser künstlerisch-wissenschaftlichen Installation helfen uns
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
biogenerative Algorithmen, Reproduktion und
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
Wachstum zu verstehen.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
Das ist sehr wichtig für Simulationen in der Nanowissenschaft.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
Für Künstler erschaffen wir neue Welten
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
welche wir entdecken und erkunden können.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
Wenn diese generativen Algorithmen mit die Zeit wachsen,
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
interagieren und kommunizieren sie wie ein Schwarm von Insekten.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Unsere Forscher wiederrum interagieren mit diesen Daten
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
indem sie einen bakteriellen Code injezieren,
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
welches ein Computer-Programme darstellt,
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
der diesen Kreaturen ein Wachstum mit der Zeit erlaubt.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
Wir werden uns nun von der biologischen
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
und makroskopischen Welt,
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
hinunter in die atomare Welt bewegen,
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
während wir in ein Gitter von Atomen fliegen.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
Dies sind echte AFM-Daten, Rasterkraftmikroskop-Daten,
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
von meinen Kollegen vom "Solid State Lighting and Energy Center".
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
Sie entdeckten eine neue Verbindung,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
ein neues Material für transparente Solarzellen.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
Wir fliegen durch ein Gitter von 2,000 Atomen --
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
Sauerstoff, Wasserstoff und Zink.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Sie sehen die Verbindung innerhalb des Dreiecks.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
Es sind vier blaue Zink-Atome
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
in Verbindung mit einem weißen Wasserstoff-Atom.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Sie sehen hier den Elektronenfluss entlang der Stromlinien
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
welchen wir als Künstler für die Wissenschaftler erzeugt haben.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
Dies erlaubt ihnen, die Verbindungspunkte in jedem Atomgitter zu finden.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
Wir denken, daraus ergibt sich ein wunderschönes, strukturelles Kunstwerk.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Die Töne welche Sie hören, sind tatsächlichen die
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
Emissions-Spektren der Atome.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
Wir übersetzten sie in den hörbaren Bereich.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Damit sie Ihnen zusingen.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Sauerstoff, Wasserstoff und Zink haben ihre eigenen Signaturen.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
Wir werden jetzt noch weiter hinab tauchen,
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
von diesem Atomgitter, hinab zu
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
einem einzelnen Wasserstoff-Atom.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
Wir arbeiten mit unseren Physikern zusammen
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
welche uns die mathematischen Berechnungen der
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
zeitabhängigen Schrödinger-Gleichung in 3D gaben.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
Sie sehen hier die Superposition eines Elektrons
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
in den unteren drei Orbitalen eines Wasserstoff-Atoms.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Sie hören und sehen praktisch die Elektronen entlang der Linien fliessen.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
Die weißen Punkte entsprechen der Wahrscheinlichkeits-Welle
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
die Ihnen den Aufenthaltsortes eines Elektrons
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
zu jeden Punktes in Zeit und Raum,
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
in dieser speziellen Drei-Orbit-Konfiguration zeigt.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
Wir werden uns gleich einer Zwei-Orbit-Konfiguration zuwenden.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
Sie werden ein pulsieren bemerken.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
Und auch eine akustische Schwankung hören können.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
Dies ist eigentlich eine Lichtquelle.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Wenn das Geräusch zu pulsieren beginnt und sich zusammen zieht,
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
können unsere Physiker feststellen wann ein Photon emitiert wird.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Sie entdecken bereits neue mathematische Strukturen
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
in diesen Kalkulationen.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
Und sie verstehen mehr über die Mathematik der Quantenphysik.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
Wir werden uns noch tiefer hinein bewegen,
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
hin zu einem einzelnen Elektronen-Spin.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
Dies ist das letzte Projekt welches ich Ihnen zeigen werde.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Unsere Kollegen im Zentrum für Quanten-Rechnung
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
und "Spintronics", messen mit Lasern die tatsächliche
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
Dekohärenz in einem einzelnen Elektronen-Spin.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
Wir nahmen diese Informationen und wir
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
erstellten daraus ein mathematisches Modell.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
Im Prinzip sehen und hören Sie
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
einen Fluss von Quanten-Informationen.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
Das ist sehr wichtig für den nächsten Schritt beim
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
simulieren von Quanten-Computern und Informations-Technologie.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Diese kurzen Beispiele die ich Ihnen zeigte,
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
geben Ihnen eine Vorstellung von der Art der Arbeit die wir
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
an der University of California, Santa Barbara, verrichten;
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
um Kunst, Wissenschaft, und
05:57
and engineering
128
339000
3000
Ingenieurswesen zusammen
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
in ein neues Zeitalter von Mathematik, Wissenschaft und Kunst zu führen.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Wir hoffen, dass Sie alle kommen werden um die AlloSphere zu sehen.
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
Inspirieren Sie uns, damit wir neue Möglichkeiten sehen, wie wir
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
dieses einzigartige Instrument nutzen können.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
Haben Sie vielen Dank.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
(Applaus)
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