TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
JoAnn Kuchera-Morin oprowadza po AlloSferze
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
JoAnn Kuchera-Morin demonstruje AlloSferę, całkowicie nowe narzędzie służące do prezentacji i interpretacji danych naukowych, obrazowanych za pomocą feeri barw i dźwięku przestrzennego, wewnątrz ogromnej kuli z metalu. Zanurkujmy w mózg, poczujmy spin elektronu, posłuchajmy muzyki pierwiastków...
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
AlloSfera - trzypiętrowa kula z metalu
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
w pomieszczeniu bezpogłosowym.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
Można ją sobie wyobrazić
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
jako dynamiczny mikroskop cyfrowy
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
podłączony do superkomputera.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
Zawieszony w niej mostek mieści do 20 badaczy,
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
Zawieszony w niej mostek mieści do 20 badaczy,
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
kompletnie zanurzonych w danych.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Wyobraźcie sobie zespół fizyków,
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
stojących w środku atomu, słyszących i obserwujących
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
spin elektronów.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Wyobraźcie sobie, że zespół rzeźbiarzy,
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
zanurzony w sieci atomów, wykorzystuje je jako tworzywo artystyczne.
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
zanurzony w sieci atomów, wykorzystuje je jako tworzywo artystyczne.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Wyobraźcie sobie chirurgów,
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
lecących poprzez mózg, jak przez inny świat,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
gdzie krajobraz to tkanki,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
a poziomy gęstości krwi obrazuje muzyka.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
To niektóre z zastosowań, nad którymi pracujemy.
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
To niektóre z zastosowań, nad którymi pracujemy.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Ale najpierw opowiem
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
o naszym zespole artystów, naukowców i inżynierów.
01:11
that are working together.
22
53000
2000
o naszym zespole artystów, naukowców i inżynierów.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
Ja jestem dyrygentką, wynalazczynią AlloSfery.
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
Ja jestem dyrygentką, wynalazczynią AlloSfery.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
Razem z grafikami obrazujemy
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
wizualnie i dźwiękowo złożone algorytmy, rozwijające się
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
w czasie i w przestrzeni.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Naukowcy znajdują w tych danych nowe prawidłowości.
01:26
in the information.
29
68000
2000
Naukowcy znajdują w tych danych nowe prawidłowości.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
A koledzy-inżynierzy opracowują
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
jeden z największych na świecie komputerów przystosowanych
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
do takiego badania danych.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Zobaczymy 5 projektów badawczych AlloSfery,
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
od makroskopowych danych biologicznych,
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
od makroskopowych danych biologicznych,
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
po spin elektronu.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
Pierwszy projekt to AlloMózg.
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
Próbujemy ująć piękno matematycznie, badając,
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
Próbujemy ująć piękno matematycznie, badając,
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
które obszary mózgu uczestniczą w percepcji piękna.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Lecimy przez korę mózgu mojego kolegi.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Narracja to dane z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego,
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
obrazowane wizualnie i dźwiękowo.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Mózg staje się interaktywnym światem, przez który lecimy.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Widzimy 12 inteligentnych agentów komputerowych
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
w postaci towarzyszących nam prostopadłościanów.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Odczytują poziomy gęstości krwi
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
i informują o nich dźwiękowo.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
Wzrost gęstości w danym miejscu
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
oznacza wzrost aktywności mózgowej.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
Agenty dosłownie wyśpiewują te gęstości.
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
Im wyższy ton, tym większa gęstość.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
Przejdźmy od rzeczywistych danych biologicznych
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
do algorytmów biogeneratywnych, tworzących sztuczną przyrodę
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
w innej instalacji artystyczno-naukowej.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
Tutaj algorytmy biogeneratywne pomagają zrozumieć
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
powstawanie i rozwój.
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
powstawanie i rozwój.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
To istotne w symulacjach naukowych w skali nano.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
Artyści natomiast otrzymują
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
nowe światy do zbadania.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
Z czasem w rozwoju takich algorytmów
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
pojawiają się interakcje i komunikacja, jak w roju owadów.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Nasi badacze oddziałują na te dane,
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
Nasi badacze oddziałują na te dane,
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
dodając programy bakteryjne,
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
które umożliwiają stopniowy rozwój takich stworzeń.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
Przejdźmy ze świata makroskopowego, świata biologii,
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
Przejdźmy ze świata makroskopowego, świata biologii,
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
w świat atomów.
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
Lecimy w sieć atomową.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
To rzeczywiste dane z mikroskopu sił atomowych,
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
z Centrum Iluminacji i Energii Ciała Stałego (SSLEC),
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
gdzie odkryto nowe wiązanie, nowe tworzywo,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
z którego powstaną przezroczyste ogniwa słoneczne.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
To sieć przestrzenna z 2000 atomów
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
tlenu, wodoru i cynku.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Widzimy wiązanie w trójkącie.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
4 niebieskie atomy cynku
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
wiążą się z 1 białym atomem wodoru.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Widzimy przepływ elektronów,
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
w oprawie dodanej przez artystów.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
To pomaga znaleźć węzły w każdej sieci przestrzennej.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
Dla nas to piękna sztuka strukturalna.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Słyszymy widmo emisyjne tych atomów.
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
Słyszymy widmo emisyjne tych atomów.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
Zobrazowaliśmy je dźwiękowo.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Śpiewają do was.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Tlen, wodór i cynk, każdy inaczej.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
Zejdziemy teraz jeszcze głębiej,
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
z sieci przestrzennej do pojedynczego atomu wodoru.
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
z sieci przestrzennej do pojedynczego atomu wodoru.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
Fizycy opracowali dla nas matematyczne przeliczenia
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
Fizycy opracowali dla nas matematyczne przeliczenia
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
zależnego od czasu równania Schrödingera w 3D.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
Teraz oglądamy superpozycję elektronu
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
w trzech najniższych orbitalach atomu wodoru.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Słyszymy i widzimy w liniach przepływ elektronów.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
Białe plamy to fala prawdopodobieństwa,
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
pokazująca położenie elektronu w czasie i przestrzeni
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
pokazująca położenie elektronu w czasie i przestrzeni
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
w konfiguracji przestrzennej tych 3 orbitali.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
Za chwilę przejdziemy do konfiguracji dwóch orbitali.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
Zobaczycie pulsowanie, pojawi się też falujący dźwięk.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
Zobaczycie pulsowanie, pojawi się też falujący dźwięk.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
To jest źródło światła.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Słysząc pulsowanie dźwięku fizycy
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
przewidują moment emisji fotonu.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Zaczynają znajdować w tych przeliczeniach nowe struktury matematyczne,
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
Zaczynają znajdować w tych przeliczeniach nowe struktury matematyczne,
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
czynią odkrycia w dziedzinie matematyki kwantowej.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
Zejdziemy jeszcze niżej,
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
do poziomu spinu pojedynczego elektronu.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
To ostatni z projektów, które zaprezentuję.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Koledzy z Centrum Obliczeń Kwantowych i Spintroniki mierzą laserowo
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
Koledzy z Centrum Obliczeń Kwantowych i Spintroniki mierzą laserowo
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
dekoherencję w obrębie spinu elektronu.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
Na podstawie tych danych stworzyliśmy model matematyczny.
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
Na podstawie tych danych stworzyliśmy model matematyczny.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
Dosłownie widzicie i słyszycie
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
przepływ informacji kwantowej.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
To bardzo istotne w kontekście symulacji
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
komputerów i informatyki kwantowej.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Te wybrane przykłady dają obraz tego,
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
nad czym pracujemy na Uniwersytecie w Santa Barbara.
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
nad czym pracujemy na Uniwersytecie w Santa Barbara.
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
Chcemy połączyć sztukę, naukę i inżynierię,
05:57
and engineering
128
339000
3000
aby wyłoniła się z nich nowa era matematyki, nauki i sztuki.
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
aby wyłoniła się z nich nowa era matematyki, nauki i sztuki.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Mamy nadzieję, że wszyscy przyjdziecie obejrzeć AlloSferę
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
i zainspirujecie nas do opracowania nowych zastosowań
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
tego wyjątkowego instrumentu, który stworzyliśmy.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
Dziękuję bardzo.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
(Brawa)
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