TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
ג'ואן קוצ'רה-מורין בסיור באלוספירה
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
ג'ואן קוצ'רה-מורין מדגימה את האלוספירה, דרך חדשנית לראות ולפענח נתונים מדעיים בעזרת מגוון צבעים וצלילים היקפיים בתוך כדור מתכת מסיבי. האלוספירה לוקחת אתכם לסיור במוח, ומאפשרת לכם לחוש את סחרור האלקטרונים ולשמוע את המוזיקה של היסודות ...
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
האלוספירה היא כדור מתכת בן 3 קומות
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
בתוך חדר חסר תהודה.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
דמיינו את האלוספירה
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
כמיקרוסקופ דיגיטלי גדול המשתנה באופן דינמי
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
שמחובר למחשב-על.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
עשרים חוקרים יכולים לעמוד על גשר
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
התלוי בתוך הכדור ולהיות שקועים לגמרי
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
בתוך הנתונים שלהם.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
דמיינו צוות פיזיקאים
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
עומד בתוך אטום
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
ורואה ושומע את סחרור האלקטרונים.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
דמיינו קבוצת פסלים
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
עומדת בתוך רשת אטומים
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
ומפסלת אותם.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
דמיינו צוות מנתחים
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
טס במוח, כבתוך עולם,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
צופה ברקמות כנופים
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
ושומע את רמות צפיפות הדם כמוזיקה.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
זהו חלק ממה שאציג בפניכם
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
מהמחקר שלנו באלוספירה.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
ראשית, כמה מילים על קבוצת
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
האומנים, המדענים והמהנדסים
01:11
that are working together.
22
53000
2000
שמשתתפים בפרויקט.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
אני מלחינה מוזיקה לתזמורות
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
והממציאה של האלוספירה.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
בעזרת שותפיי האומנים החזותיים, אנו ממפים
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
אלגוריתמים מתמטיים מורכבים שנפרשים בזמן ובמרחב
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
בצורה חזותית ושמיעתית.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
שותפינו המדענים מוצאים דפוסים חדשים
01:26
in the information.
29
68000
2000
במידע.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
ושותפינו המהנדסים בונים מחשב
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
משתנה דינאמית מבין הגדולים ביותר בעולם
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
עבור צורות אלה של חקר נתונים.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
אטוס איתכם לחמישה פרוייקטי מחקר
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
בתוך האלוספירה.
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
נתחיל בנתונים ביולוגיים נראים לעין
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
ונרד עד לסחרור אלקטרונים.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
הפרוייקט הראשון נקרא אלו-מוח.
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
אנו מנסים לכמת יופי
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
על ידי מציאת האיזורים במוח
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
שמופעלים כשמתבוננים במשהו יפה.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
אתם טסים דרך קליפת המוח של אחד מעמיתי.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
אנו מתארים כאן נתוני FMRI אמיתיים
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
שממופים בצורה חזותית ושמיעתית.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
המוח הפך לעולם שאפשר לטוס בו ולתקשר איתו.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
אתם רואים 12 סוכנים ממוחשבים תבוניים -
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
המלבנים הקטנים שטסים במוח ביחד איתכם.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
הם אוספים את רמות צפיפות הדם
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
ומדווחים אותן באמצעות צלילים.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
רמות צפיפות גבוהות פירושן
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
יותר פעילות באותה נקודה של המוח.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
הם שרים לכם את הצפיפויות האלה,
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
צלילים גבוהים מבטאים צפיפויות גבוהות.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
נעבור מנתונים ביולוגיים אמיתיים
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
לאלגוריתמי יצירה ביולוגיים שיוצרים טבע מלאכותי
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
במתקן האומנותי-מדעי הבא.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
במתקן זה, אלגוריתמי יצירה ביולוגיים
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
עוזרים לנו להבין
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
חילול עצמי וגדילה.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
בעזרתם ניתן לבצע סימולציות של רכיבים בסדר גודל נאנו.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
עבור האומנים, אנו בונים עולמות חדשים
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
שאפשר לחשוף ולחקור.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
אלגוריתמי היצירה הביולוגיים מתפתחים במשך הזמן.
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
הם מתקשרים ביניהם כמו נחיל חרקים.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
החוקרים משפיעים על הנתונים
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
ע"י הזרקת קוד בקטריאלי -
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
תוכנות מחשב
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
שמאפשרות ליצורים האלה להתרבות.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
נרד מעולם הביולוגיה
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
והנתונים הנראים לעין
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
אל העולם האטומי
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
תוך כדי טיסה דרך רשת אטומים.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
אלו נתונים אמיתיים של מכ"א - מיקרוסקופ כוח אטומי
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
שהתקבל מעמיתי ב-SSLEC (מרכז לחקר אור ואנרגיה במצב מוצק).
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
הם גילו קשר חדש,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
חומר חדש עבור תאים סולאריים שקופים.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
אנו טסים דרך 2,000 רשתות של אטומים -
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
חמצן, מימן ואבץ.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
ניתן לראות את הקשר בתוך המשולש.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
אלו 4 אטומי אבץ כחולים
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
הקשורים לאטום מימן לבן אחד.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
רואים את קווי זרימת האלקטרונים
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
שאנו כאומנים יצרנו עבור המדענים.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
כאן הם יכולים למצוא צמתים קושרים בכל רשת אטומים.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
אנו חושבים שזוהי אומנות מבנית יפיפיה.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
הצליל שאתם שומעים הוא
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
ספקטרום הפליטה האמיתי של האטומים.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
מיפינו אותם לתחום הנשמע.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
הם שרים לכם.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
לחמצן, למימן ולאבץ יש חתימה אישית.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
נמשיך לרדת
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
מרשת אטומים
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
לאטום מימן בודד.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
אנו עובדים עם עמיתינו הפיזיקאים
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
שסיפקו לנו חישובים מתמטיים
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
של משוואת שרדינגר תלויית-זמן ב-3 מימדים.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
אתם רואים כאן סופרפוזיציה של אלקטרון
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
ב-3 האורביטלים האטומיים הנמוכים של אטום מימן.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
אתם שומעים ורואים את זרימת האלקטרון בקווים.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
הנקודות הלבנות הן גל ההסתברות
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
שמראה את מיקום האלקטרון
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
בכל נקודת זמן ומרחב
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
בתצורה המסוימת הזאת של 3 אורביטלים.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
נעבור לתצורה של 2 אורביטלים.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
תוכלו להבחין בדופק.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
בתוך הצליל תוכלו לשמוע תנועה גלית.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
זהו פולט אור.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
כאשר הצליל מתחיל לפעום ולהתכווץ
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
הפיזיקאים שלנו יכולים לומר מתי פוטון עתיד להפלט.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
הם מתחילים למצוא מבנים מתמטיים חדשים
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
בחישובים האלה.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
הם מבינים יותר את המתמטיקה הקוואנטית.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
נמשיך לרדת עוד יותר
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
אל סחרור של אלקטרון יחיד.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
זה הפרויקט האחרון שאציג בפניכם.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
עמיתינו במרכז לחישוב קוונטי וספינטרוניקס
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
מודדים באמצעות הלייזרים שלהם
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
חוסר רציפות בסחרור של אלקטרון בודד.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
לקחנו את הנתונים האלה
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
ובנינו מהם מודל מתמטי.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
אתם יכולים לראות ולשמוע
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
את זרימת הנתונים הקוואנטיים.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
מודל זה חשוב מאוד עבור הצעד הבא בסימולציה
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
של מחשבים קוואנטיים וטכנולוגית נתונים קוואנטית.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
הדוגמאות הקצרות שהצגתי בפניכם
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
מדגימות את העבודות שאנו עוסקים בהן
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
באוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה.
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
אנו שואפים להביא בצוותא אומנות, מדע והנדסה
05:57
and engineering
128
339000
3000
אל עידן חדש
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
של מתמטיקה, מדע ואומנות.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
אנו מזמינים את כולכם לצפות באלוספירה
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
ולתת לנו השראה לדרכים חדשות
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
לשימוש בכלי הייחודי שיצרנו בסנטה ברברה.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
תודה רבה.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
[מחיאות כפיים]
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