TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
Джоан Кучера-Морін проводить екскурсію по АллоСфері
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
Джоан Кучера-Морін демонструє АллоСферу, новітній шлях перегляду та інтерпретації наукових даних, повноколірний та з об'ємним озвучуванням, всередині масивної металічної сфери. Ви поринете всередину мозку, відчуєте обертання електронів, почуєте музику елементів ...
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
АллоСфера (AlloSphere) - це триповерхова металічна сфера
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
всередині звукопоглинаючої камери.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
АллоСферу можна вважати великим
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
динамічно змінним цифровим мікроскопом,
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
підключеним до суперкомп'ютера.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
20 дослідників можуть стояти на підвішеному
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
всередині сфери містку і повністю зануритись
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
у свої наукові дані.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Уявіть собі, якби група фізиків,
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
стояла всередині атома,
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
спостерігаючи та прослуховуючи обертання електронів.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Уявіть собі, якби група скульпторів,
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
могла потрапити в решітку атомів
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
та ліпити, використовуючи свої матеріали.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Уявіть собі, якби група нейрохірургів могла
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
влітати в світ мозку,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
де тканини утворюють пейзажі,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
а густина крові утворює музику.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
Те, що ви побачите - це частина досліджень,
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
які ми проводимо в АллоСфері.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Але спочатку кілька слів про нашу групу
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
художників, вчених та інженерів,
01:11
that are working together.
22
53000
2000
які працюють разом.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
я - композитор, пишу для оркестрів,
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
і я - творець АллоСфери.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
Наші колеги-художники візуалізації допомагають відобразити
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
складні математичні алгоритми, що розгортаються в часі і в просторі,
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
у візуальній та акустичній формі.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Наші колеги-вчені відкривають нові конфігурації
01:26
in the information.
29
68000
2000
в інформаційних даних.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
А наші колеги-інженери створюють один із найбільших
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
динамічно змінних комп'ютерів у світі
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
для такого типу дослідження даних.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Ми з вами побачимо в польоті п'ять дослідницьких проектів,
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
які понесуть нас від
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
макроскопічного рівня біологічних даних
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
до найдрібнішого рівня обертання електрону.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
Перший проект називається АллоМозок (AlloBrain).
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
В ньому ми намагаємось оцифрувати красу.
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
Ідея - знайти регіони мозку,
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
що активно взаємодіють при спогляданні краси.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Ми летимо через кору мозку мого колеги.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Все базується на реальних даних fMRI (функціонального магнітно-резонансного дослідження),
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
відображених у візуальній та акустичній формі.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Мозок - це цілий світ, в якому можна літати та взаємодіяти.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Перед вами постають 12 "розумних" мікропроцесорів,
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
цих маленьких літаючих прямокутників.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Вони вимірюють рівень густини крові в мозку
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
і акустично реагують на результати вимірів.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
Більш високий рівень означає
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
більше активності в даній точці мозку.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
По суті, густота відображається у вигляді пісні так,
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
що більш густі точки дають більш високі тони.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
Перейдемо від реальних біологічних даних
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
до алгоритмів біогенерації, що створюють імітацію природи
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
в рамках нашого наступного проекту.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
В цій науково-художній інтерпретації, алгоритми біогенерації
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
допомагають зрозуміти
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
саморозвиток, породження і ріст.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
Це дуже важливо для симулювання нанометрових масштабів.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
Для художників створюються нові світи,
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
готові до відкриттів та досліджень.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
По мірі росту ці алгоритми генерації
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
вступають у взаємодію та спілкування, так ніби це рій комах.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Наші дослідники діють на ці дані
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
шляхом внесення коду бактерії -
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
коди записані у вигляді комп'ютерних програм -
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
що стимулює з часом ріст цих створінь.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
А зараз перейдемо від біологічного
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
макросвіту
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
на рівень нижче, в атомний світ,
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
і здійснимо політ всередину решітки з атомів.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
Це - дані з реального АСМ, атомно-силового мікроскопу,
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
представлені колегами з Центру освітлення та енергії твердого тіла.
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
Вони відкрили новий зв'язок,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
новий матеріал для прозорих сонячних комірок.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
Ми летимо через решітку із 2000 атомів:
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
оксигену, гідрогену, цинку.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Відкритий ними зв'язок видно в трикутнику.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
Ось чотири сині атоми цинку,
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
зв'язані з одним білим атомом гідрогену.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Ви бачите електронний потік разом з лініями обтікання,
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
які ми, як художники, створили для вчених.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
Це дозволяє їм відкривати зв'язуючі вузли в будь-якій решітці атомів.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
На нашу думку, це красивий витвір структурного мистецтва.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Чутні для вас звуки - це відображення реальних
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
спектрів емісії цих атомів,
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
представлених нами в акустичній формі.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Вони співають для вас.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Кисень, гідроген і цинк мають кожен свій власний почерк.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
Зараз рухаємося ще на рівень нижче,
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
перейдемо від решітки атомів,
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
до одного-єдиного атому водню.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
Наші колеги фізики
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
надали нам математичні розрахунки
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
n-мірного рівняння Шрьодингера в часі.
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
Ви зараз бачите суперпозицію електрона
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
в нижніх трьох орбітах атому гідрогену.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Електронний потік фактично чутний і видимий в лініях.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
Білі точки позначають ймовірну криву,
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
показуючи, де електрон знаходиться
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
в даній точці часу і простору
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
в цій конкретній 3-орбітальній конфігурації.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
Зараз перейдемо до конфігурації з двох орбіт.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
І ви помітите пульсацію.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
І також почуєте хвилеподібність між звуками.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
Це фактично джерело світла.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Коли звук починає пульсувати і стискатись,
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
фізики можуть визначити, коли буде емітований фотон.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Нові математичні структури знаходяться
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
шляхом цих обчислень.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
Щораз краще осягається квантова математика.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
Перейдемо ще глибше,
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
до обертання одного електрона.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
Це буде останній проект, який я вам покажу.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Наші колеги з Центру квантових обчислень
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
і спінтроніки фактично вимірюють своїми лазерами
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
декогерентність в спіні єдиного електрону.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
На основі масиву представлених ними даних
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
ми створили математичну модель,
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
за допомогою якої можна бачити та чути
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
потік квантової інформації.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
Це важливо для наступного кроку в симуляції
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
квантових комп'ютерів та інформаційної технології.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Показані тут короткі приклади
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
дають уявлення про роботу, якою ми займаємось
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
в Каліфорнійському університеті Санта-Барбари.
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
Поєднання мистецтва, науки,
05:57
and engineering
128
339000
3000
та інженерії
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
покладе початок новій ері математики, науки та мистецтва.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Надіємось, що ви зможете відвідати АллоСферу.
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
Дайте нам натхнення думати про нові шляхи застосування
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
цього унікального інструменту, який ми створили в Санта-Барбарі.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
Дуже дякую вам усім .
06:16
(Applause)
134
358000
6000
(Оплески)
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