TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
JoAnn Kuchera-Morin toont de AlloSphere
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
JoAnn Kuchera-Morin demonstreert de AlloSphere, een volstrekt nieuwe manier om wetenschappelijke data te zien en te interpreteren, in kleur en surround sound in een enorme metalen bol. Duik het brein in, voel electronenspin, hoor de muziek der elementen...
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
De AlloSphere. Een metalen bol van drie verdiepingen
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
in een echoloze kamer.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
Stel je de AlloSphere voor als een grote,
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
dynamische variërende digitale microscoop
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
die verbonden is met een supercomputer.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
20 onderzoekers kunnen op een brug staan
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
die in de bol hangt, en volledig
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
ondergedompeld zijn in hun data.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Stel je voor dat een team fysici
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
in een atoom kan staan
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
en elektronen ziet en hoort draaien.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Stel je voor dat een groep beeldhouwers
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
in een rooster van atomen zit
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
en boetseert met het materiaal.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Stel je voor dat een team chirurgen het brein in
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
kon vliegen, alsof het een wereld was,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
en dat ze weefsels als landschappen zien,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
en bloeddichtheid-nivo's als muziek hoort.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
Dit is wat onderzoek dat jullie zullen zien
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
dat we doen in de AlloSphere.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Maar eerst iets over deze groep
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
kunstenaars, wetenschappers en ingenieurs
01:11
that are working together.
22
53000
2000
die samenwerken.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
Ik ben componist, opgeleid in het orkest,
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
en de uitvinder van AlloSphere.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
Met mijn visuele kunstenaar-collega's zetten we
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
complexe wiskundige algoritmen uit die zich ontvouwen in tijd en ruimte,
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
visueel en sonisch.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Onze wetenschapscollega's ontdekken nieuwe patronen
01:26
in the information.
29
68000
2000
in de informatie.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
Onze ingenieurcollega's maken één van de
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
grootste, dynamisch variabele computers ter wereld
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
voor dit soort data onderzoek.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Ik vlieg met jullie door vijf onderzoeksprojecten
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
in de AlloSphere die jullie zullen voeren van
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
macrobiologische data
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
helemaal tot aan elektron spin.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
Het eerste project heet AlloBrain.
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
Het is een poging om schoonheid te kwantificeren
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
door uit de vinden welke delen van het brein
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
interactief zijn tijdens het waarnemen van iets moois.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Je vliegt door de cortex van het brein van mijn collega.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Het verhaal zelf is echte FMRI data
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
die visueel en sonisch in kaart is gebracht.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Het brein is nu een interactieve wereld waar we doorheen kunnen vliegen.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Je ziet 12 intelligente computerpersonages,
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
de rechthoekjes die met je meevliegen in het brein.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Ze sonderen bloeddichtheids-niveau's.
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
Ze rapporteren ze aan je met geluid.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
Hogere dichtheid betekent
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
meer activiteit in dat deel van het brein.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
Ze zingen deze dichtheden naar je
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
en hogere tonen betekent hogere dichtheden.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
We gaan nu van echte biologische data
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
naar biogeneratieve algoritmen die een kunstmatige natuur creëren
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
in onze volgende artistieke en wetenschappelijke installatie.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
In deze artistiek-wetenschappelijke installatie laten biogeneratieve
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
algoritmen ons zelfontwikkeling
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
en groei begrijpen.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
Zeer belangrijk voor simulaties in nano-schaal wetenschappen.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
We maken nieuwe werelden voor kunstenaars
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
die we kunnen ontdekken en verkennen.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
Terwijl deze generatieve algoritmen groeien
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
interacteren en communiceren ze als een zwerm insecten.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Onze wetenschappers interacteren met deze data
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
door bacteriële code in te brengen,
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
dat zijn computerprogramma's
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
die deze wezens laten groeien.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
We gaan nu van de biologische
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
en macroscopische wereld
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
naar de atoomwereld,
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
en we vliegen in een atoomrooster.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
Dit is echte AFM, Atomic Force Microscope data
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
van mijn collega's in het Solid State Lighting and Energy Center.
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
Ze ontdekten een nieuwe binding,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
een nieuw materiaal voor transparante zonnecellen.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
We vliegen door 2000 roosters van atomen --
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
zuurstof, waterstof en zink.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Je ziet de binding in de driehoek.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
Het zijn vier blauwe zinkatomen
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
die binden met één wit waterstofatoom.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Je ziet de elektronenstroom bij de stroomlijnen
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
die wij kunstenaars voor de wetenschappers hebben gemaakt.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
Daardoor vinden ze de verbindingsknopen in atoomroosters.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
Wij vinden dit mooie structurele kunst.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Het geluid dat je hoort zijn de echte
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
emmisiespectra van deze atomen.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
We hebben ze via geluid in beeld gebracht.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Ze zingen dus voor je.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Zuurstof, waterstof en zink hebben hun eigen signatuur.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
We gaan nog weer een stuk verder,
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
van een atoomrooster
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
naar één enkel waterstofatoom.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
We werken samen met onze natuurkundigen-collega's,
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
zij hebben ons de wetenschappelijke berekeningen gegeven
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
van de tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking in 3D.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
Wat je hier ziet is de superpositie van een elektron
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
in de onderste drie orbitalen van een waterstofatoom.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Je hoort en ziet hoe het electron meevloeit met de lijnen.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
De witte punten zijn de waarschijnlijkheidsgolf
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
die laat zien waar het elektron is
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
in ieder bepaald punt in tijd en ruimte
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
van deze specifieke configuratie met drie orbitalen.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
Zometeen gaan we naar een configuratie van twee orbitalen.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
Je gaat een pulsering zien.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
Je zult een vibratie horen in het geluid.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
Dit is een lichtstraler.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Tijdens het pulseren en zich samentrekken van het geluid,
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
kunnen onze fysici bepalen wanneer een foton vrijkomt.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Ze beginnen nieuwe wiskundige structuren te ontdekken
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
in deze berekeningen.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
En ze begrijpen meer van kwantum-wiskunde.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
We gaan nog weer verder,
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
naar één enkele elektronen spin.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
Dit is het laatste project dat ik jullie laat zien.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Onze collega's in het Center for Quantum Computation
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
en Spintronics meten met lasers
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
de decoherentie in een enkele elektronen spin.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
Met deze informatie hebben we
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
een wiskundig model gemaakt.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
Je ziet en hoort
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
kwantum informatie stromen.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
Dit is erg belangrijk voor de volgende stap bij het simuleren
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
van kwamtumcomputers en informatietechnologie.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Deze korte voorbeelden die ik jullie heb laten zien
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
geven dus een indruk van het soort werk dat we doen
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
aan de universiteit van Californië, Santa Barbara,
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
waarbij we kunsten, wetenschap
05:57
and engineering
128
339000
3000
en mechanica bijeen brengen,
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
in een nieuw tijdperk van wiskunde, wetenschap en kunst.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Hopelijk komen jullie allemaal kijken naar de AlloSphere.
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
Inspireer ons om na te denken over nieuwe manieren waarop we
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
dit unieke nieuwe instrument dat we gemaakt hebben
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
in Santa Barbara kunnen gebruiken.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
Hartelijk Dank.
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