ABOUT THE SPEAKER
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.

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.

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JoAnn Kuchera-Morin | Speaker | TED.com
TED2009

JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere

喬安•庫吉拉莫丁帶我們遊覽全像球

Filmed:
728,865 views

喬安•庫吉拉莫丁示範全像球,一個觀看和解釋科學資料的全新方法,置身於一個充滿色彩和聲音的巨大金屬球形裝置裏。潛入大腦,感受電子的自旋,聆聽元素的音樂...
- Composer
Composer JoAnn Kuchera-Morin is the director of the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) at UC Santa Barbara. Full bio

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00:18
The AlloSphereAlloSphere: it's a three-story三層樓 metal金屬 sphere領域
0
0
3000
這就是全像球,一個不會產生回音的,
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in an echo-free無迴聲 chamber.
1
3000
2000
三層樓高的金屬球狀內部空間。
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Think of the AlloSphereAlloSphere as a large,
2
5000
2000
你可以把全像球想像為一個大的、
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dynamically動態 varying不同 digital數字 microscope顯微鏡
3
7000
3000
連接著超級電腦的
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that's connected連接的 to a supercomputer超級計算機.
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10000
2000
動態數位顯微鏡。
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20 researchers研究人員 can stand on a bridge
5
12000
3000
20 個研究員可以站在球體內
00:33
suspended暫停 inside of the sphere領域, and be
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15000
2000
懸置的橋上,
00:35
completely全然 immersed沉浸 in their data數據.
7
17000
2000
完全地和他們的數據融為一體。
00:37
Imagine想像 if a team球隊 of physicists物理學家
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19000
2000
想像一下如果一組物理學家,
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could stand inside of an atom原子
9
21000
3000
可以站在原子裏面,
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and watch and hear electrons電子 spin.
10
24000
2000
並且可以看到、聽到電子的自旋。
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Imagine想像 if a group of sculptors雕塑家
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26000
4000
想像一下如果一組雕塑家,
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could be inside of a lattice格子 of atoms原子
12
30000
3000
可以站在原子的矩陣內
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and sculpt塑造 with their material材料.
13
33000
2000
並用他們的材料進行雕塑。
00:53
Imagine想像 if a team球隊 of surgeons外科醫生 could fly
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35000
2000
想像一下如果一組外科醫生,可以
00:55
into the brain, as though雖然 it was a world世界,
15
37000
3000
在大腦裏飛翔,就好像大腦內是另一個世界一樣,
00:58
and see tissues組織 as landscapes景觀,
16
40000
2000
將組織想像成地形景緻,
01:00
and hear blood血液 density密度 levels水平 as music音樂.
17
42000
3000
將血液密度高低當成音樂來聽。
01:03
This is some of the research研究 that you're going to see
18
45000
2000
這就是你們將看到的一部分
01:05
that we're undertaking承諾 at the AlloSphereAlloSphere.
19
47000
2000
我們正在全像球裡進行的研究。
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But first a little bit about this group
20
49000
2000
但是先讓我介紹一下,
01:09
of artists藝術家, scientists科學家們, and engineers工程師
21
51000
2000
跟我們一起工作的藝術家、科學家和
01:11
that are working加工 together一起.
22
53000
2000
工程師小組。
01:13
I'm a composer作曲家, orchestrally-trainedorchestrally訓練,
23
55000
2000
我是一個交響樂團的作曲家,
01:15
and the inventor發明者 of the AlloSphereAlloSphere.
24
57000
2000
也是全像球的發明者。
01:17
With my visual視覺 artist藝術家 colleagues同事, we map地圖
25
59000
2000
跟我的視覺藝術家同事一起,我們利用
01:19
complex複雜 mathematical數學的 algorithms算法 that unfold展開 in time and space空間,
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61000
3000
聲音與圖像繪出了各種
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visually視覺 and sonically音速.
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64000
2000
在時間與空間中拓展的複雜數學演算法。
01:24
Our scientist科學家 colleagues同事 are finding發現 new patterns模式
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66000
2000
我們的科學家同事正在
01:26
in the information信息.
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68000
2000
資訊裡尋找新的規律。
01:28
And our engineering工程 colleagues同事 are making製造
30
70000
2000
而我們的工程師同事正在製造一個
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one of the largest最大 dynamically動態 varying不同 computers電腦 in the world世界
31
72000
4000
世界上最大的動態電腦,
01:34
for this kind of data數據 exploration勘探.
32
76000
2000
以用於這種資料探索。
01:36
I'm going to fly you into five research研究 projects項目
33
78000
3000
我將要帶你們飛進全像球
01:39
in the AlloSphereAlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
裡的五個研究計畫,那將帶領你們從
01:41
biological生物 macroscopic宏觀 data數據
35
83000
2000
宏觀生物學數據
01:43
all the way down to electron電子 spin.
36
85000
3000
一路縮小到電子的自旋。
01:46
This first project項目 is called the AlloBrainAlloBrain.
37
88000
3000
第一個項目叫做全像大腦。
01:49
And it's our attempt嘗試 to quantify量化 beauty美女
38
91000
2000
這是我們試圖在找出大腦
01:51
by finding發現 which哪一個 regions地區 of the brain
39
93000
2000
和美麗事物互動區域的同時
01:53
are interactive互動 while witnessing見證 something beautiful美麗.
40
95000
4000
去量化美麗。
01:57
You're flying飛行 through通過 the cortex皮質 of my colleague's同事 brain.
41
99000
3000
你們正在飛躍我一個同事的大腦皮層,
02:00
Our narrative敘述 here is real真實 fMRI功能磁共振成像 data數據
42
102000
3000
我們在這裡所做的,是將真實的 fMRI 資料
02:03
that's mapped映射 visually視覺 and sonically音速.
43
105000
2000
以視覺和聽覺的方式顯現。
02:05
The brain now a world世界 that we can fly through通過 and interact相互作用 with.
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107000
4000
現在大腦就像一個我們可以在其中飛翔並與之互動的世界。
02:09
You see 12 intelligent智能 computer電腦 agents代理,
45
111000
3000
你看到了 12 個智慧電腦媒介,
02:12
the little rectangles矩形 that are flying飛行 in the brain with you.
46
114000
3000
就是那些和你一起在腦內飛翔的長方形,
02:15
They're mining礦業 blood血液 density密度 levels水平.
47
117000
2000
它們在探測血液密度的高低,
02:17
And they're reporting報告 them back to you sonically音速.
48
119000
3000
然後它們通過聲音將狀態回報給你。
02:20
Higher更高 density密度 levels水平 mean
49
122000
2000
密度高表示著
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more activity活動 in that point of the brain.
50
124000
2000
大腦中那個部位較為活躍。
02:24
They're actually其實 singing唱歌 these densities密度 to you
51
126000
3000
他們實際上正在將密度「唱」給你們聽,
02:27
with higher更高 pitches球場 mapped映射 to higher更高 densities密度.
52
129000
3000
愈高的音調代表著愈高的密度。
02:30
We're now going to move移動 from real真實 biological生物 data數據
53
132000
3000
我們現在將要從真正的生物資料
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to biogenerativebiogenerative algorithms算法 that create創建 artificial人造 nature性質
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135000
4000
移到創造人工自然的生物合成演算法,
02:37
in our next下一個 artistic藝術的 and scientific科學 installation安裝.
55
139000
4000
我將在下一個藝術和科學的裝置中展現給你們。
02:41
In this artistic藝術的 and scientific科學 installation安裝, biogenerativebiogenerative algorithms算法
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143000
4000
在這個兼具藝術性和科學性的裝置中,生物合成演算法
02:45
are helping幫助 us to understand理解
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147000
2000
將要幫我們去瞭解
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self-generation自發電 and growth發展:
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149000
2000
自我繁殖和生長。
02:49
very important重要 for simulation模擬 in the nanoscaled納米級 sciences科學.
59
151000
4000
這是在奈米規模的科學上的一個十分重要的模擬。
02:53
For artists藝術家, we're making製造 new worlds世界
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155000
2000
對藝術家而言,我們正在創造
02:55
that we can uncover揭露 and explore探索.
61
157000
2000
我們可以開拓和探索的新世界。
02:57
These generative生成的 algorithms算法 grow增長 over time,
62
159000
3000
就在這些自我生長演算法在成長的同時,
03:00
and they interact相互作用 and communicate通信 as a swarm一群 of insects昆蟲.
63
162000
3000
他們就像一群昆蟲一樣地在互動和交流。
03:03
Our researchers研究人員 are interacting互動 with this data數據
64
165000
2000
我們的研究員通過注入細菌代碼
03:05
by injecting注射 bacterial細菌 code,
65
167000
2000
去和這個數據互動,
03:07
which哪一個 are computer電腦 programs程式,
66
169000
2000
那些都是允許讓這些生物
03:09
that allow允許 these creatures生物 to grow增長 over time.
67
171000
4000
不停成長的電腦程式。
03:13
We're going to move移動 now from the biological生物
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175000
2000
我們現在要從這個生物性的
03:15
and the macroscopic宏觀 world世界,
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177000
2000
宏觀世界
03:17
down into the atomic原子 world世界,
70
179000
2000
深入到原子的世界,
03:19
as we fly into a lattice格子 of atoms原子.
71
181000
3000
現在我們正在飛往原子的矩陣中。
03:22
This is real真實 AFMAFM -- Atomic原子 Force Microscope顯微鏡 -- data數據
72
184000
3000
這是真正的 AFM,原子力顯微鏡資料,
03:25
from my colleagues同事 in the Solid固體 State Lighting燈光 and Energy能源 Center中央.
73
187000
3000
這些資料來自於我在固態光學暨能源中心的同事。
03:28
They've他們已經 discovered發現 a new bond,
74
190000
2000
他們已經發現了一個新的化學鍵,
03:30
a new material材料 for transparent透明 solar太陽能 cells細胞.
75
192000
3000
一種可以應用到透明太陽能電池的新材料。
03:33
We're flying飛行 through通過 2,000 lattice格子 of atoms原子 --
76
195000
3000
我們正在飛躍二千個原子的矩陣 --
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
氧、氫和鋅。
03:38
You view視圖 the bond in the triangle三角形.
78
200000
3000
你看到了這個三角形的化學鍵。
03:41
It's four blue藍色 zinc atoms原子
79
203000
2000
這是四個藍色的鋅原子
03:43
bonding結合 with one white白色 hydrogen atom原子.
80
205000
3000
和一個白色的氫原子鍵結在一起。
03:46
You see the electron電子 flow with the streamlines流線
81
208000
2000
你們看到了這些帶著流線型軌跡的電子流,
03:48
we as artists藝術家 have generated產生 for the scientists科學家們.
82
210000
3000
這是作為藝術家的我們為科學家們所設計的。
03:51
This is allowing允許 them to find the bonding結合 nodes節點 in any lattice格子 of atoms原子.
83
213000
3000
這可以讓他們在任何原子矩陣中去尋找鍵結的節點。
03:54
We think it makes品牌 a beautiful美麗 structural結構 art藝術.
84
216000
3000
我們認為這是一個美麗的結構藝術。
03:57
The sound聲音 that you're hearing聽力 are the actual實際
85
219000
2000
你們現在聽到的聲音實際上是
03:59
emission排放 spectrums頻譜 of these atoms原子.
86
221000
2000
這些原子的放射光譜。
04:01
We've我們已經 mapped映射 them into the audio音頻 domain,
87
223000
2000
我們將它們對應到聲音的頻帶中。
04:03
so they're singing唱歌 to you.
88
225000
2000
所以它們就在對你們唱歌。
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own擁有 signature簽名.
89
227000
3000
氧、氫和鋅有它們自己的特徵。
04:08
We're going to actually其實 move移動 even further進一步 down
90
230000
3000
我們甚至可以更深入一點,
04:11
as we go from this lattice格子 of atoms原子
91
233000
3000
從這個原子矩陣
04:14
to one single hydrogen atom原子.
92
236000
3000
到一個單獨的氫原子。
04:17
We're working加工 with our physicist物理學家 colleagues同事
93
239000
2000
我們和物理學的同事一起工作,
04:19
that have given特定 us the mathematical數學的 calculations計算
94
241000
3000
他們為我們解出「三度空間中與時間相關的
04:22
of the n-dimensionaln維 Schr薛定諤ödinger薛定諤 equation方程 in time.
95
244000
4000
薛丁格方程式」。
04:26
What you're seeing眼看 here right now is a superposition疊加 of an electron電子
96
248000
3000
現在你們看到的是,在氫原子裡
04:29
in the lower降低 three orbitals軌道 of a hydrogen atom原子.
97
251000
3000
三個低階電子軌域的混成軌域。
04:32
You're actually其實 hearing聽力 and seeing眼看 the electron電子 flow with the lines.
98
254000
4000
你們可以聽到和看到這些帶著軌跡的電子流動情形,
04:36
The white白色 dots are the probability可能性 wave
99
258000
2000
白色的點是概率波,
04:38
that will show顯示 you where the electron電子 is
100
260000
2000
它告訴你在任何一個時空中,
04:40
in any given特定 point of time and space空間
101
262000
2000
在這特殊的三軌域組態中
04:42
in this particular特定 three-orbital三軌道 configuration組態.
102
264000
4000
電子的所在位置。
04:46
In a minute分鐘 we're going to move移動 to a two-orbital雙軌道 configuration組態,
103
268000
4000
一會兒後我們將要移至兩個軌域的組態,
04:50
and you're going to notice注意 a pulsing脈動.
104
272000
2000
然後你將會注意到一個脈衝。
04:52
And you're going to hear an undulation波動 between之間 the sound聲音.
105
274000
3000
然後你會聽到一個波動的聲音,
04:55
This is actually其實 a light emitter發射器.
106
277000
2000
這實際上是一個放射光子。
04:57
As the sound聲音 starts啟動 to pulse脈衝 and contract合同,
107
279000
3000
當這聲音開始脈衝然後收縮,
05:00
our physicists物理學家 can tell when a photon光子 is going to be emitted發射.
108
282000
3000
我們的物理學家可以得知,何時光子將被放射。
05:03
They're starting開始 to find new mathematical數學的 structures結構
109
285000
4000
他們開始在這些計算中找到
05:07
in these calculations計算.
110
289000
2000
新的數學結構。
05:09
And they're understanding理解 more about quantum量子 mathematics數學.
111
291000
3000
然後他們就會更加瞭解量子數學。
05:12
We're going to move移動 even further進一步 down,
112
294000
3000
我們要繼續深入,
05:15
and go to one single electron電子 spin.
113
297000
4000
去看看單個電子的自旋。
05:19
This will be the final最後 project項目 that I show顯示 you.
114
301000
3000
這將是我為你們展示的最後一個計畫。
05:22
Our colleagues同事 in the Center中央 for Quantum量子 Computation計算
115
304000
2000
我們在量子計算研究中心和自旋電子學
05:24
and Spintronics自旋電子學 are actually其實 measuring測量 with their lasers激光器
116
306000
4000
的同事,通過雷射去
05:28
decoherence消相干 in a single electron電子 spin.
117
310000
3000
測量電子的環繞。
05:31
We've我們已經 taken採取 this information信息 and we've我們已經
118
313000
2000
我們取得這些資料,然後
05:33
made製作 a mathematical數學的 model模型 out of it.
119
315000
2000
我們用它做出了一個數學模型。
05:35
You're actually其實 seeing眼看 and hearing聽力
120
317000
2000
你們現在看到和聽到的是
05:37
quantum量子 information信息 flow.
121
319000
2000
量子資訊流。
05:39
This is very important重要 for the next下一個 step in simulating模擬
122
321000
3000
這對於接下來模擬量子電腦和資訊科技
05:42
quantum量子 computers電腦 and information信息 technology技術.
123
324000
3000
是十分重要的一步。
05:45
So these brief簡要 examples例子 that I've shown顯示 you
124
327000
4000
好了,這些是我為你們展示的小例子,
05:49
give you an idea理念 of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
讓你們對於我們在加州大學
05:52
at the University大學 of California加州, Santa聖誕老人 Barbara芭芭拉,
126
334000
2000
聖塔芭芭拉分校的工作有個概念,
05:54
to bring帶來 together一起, arts藝術, science科學
127
336000
3000
是將藝術、科學
05:57
and engineering工程
128
339000
3000
和工程學混合在一起,
06:00
into a new age年齡 of math數學, science科學 and art藝術.
129
342000
3000
創造出一個數學、科學和藝術的新領域。
06:03
We hope希望 that all of you will come to see the AlloSphereAlloSphere.
130
345000
3000
我們希望你們都能來參觀全像球。
06:06
Inspire啟發 us to think of new ways方法 that we can use
131
348000
4000
來啟發我們思考對於我們在聖塔芭芭拉
06:10
this unique獨特 instrument儀器 that we've我們已經 created創建 at Santa聖誕老人 Barbara芭芭拉.
132
352000
4000
所創造的這個獨特的新儀器能有什麼全新的應用。
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
十分感謝。
06:16
(Applause掌聲)
134
358000
6000
(掌聲)
Translated by Wang Qian
Reviewed by Bill Hsiung

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