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TED2009

JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere

JoAnn Kuchera-Morin fait visiter l'AlloSphere

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JoAnn Kuchera-Morin montre l'AlloSphere, une manière entièrement nouvelle de lire et d'interpréter les données scientifiques, en pleine couleur, avec un son Dolby, dans une sphère en métal massif. Plongez dans le cerveau, ressentez le spin de l'électron, entendez la musique des éléments...

- Composer
Composer JoAnn Kuchera-Morin is the director of the Center for Research in Electronic Art Technology (CREATE) at UC Santa Barbara. Full bio

The AlloSphere: it's a three-story metal sphere
L'AlloSphere. C'est une sphère en métal de trois étages
00:18
in an echo-free chamber.
dans une pièce sans écho.
00:21
Think of the AlloSphere as a large,
Pensez à l'AlloSphere comme un microscope
00:23
dynamically varying digital microscope
géant, digital, changeant dynamiquement,
00:25
that's connected to a supercomputer.
connecté à un super-ordinateur.
00:28
20 researchers can stand on a bridge
20 chercheurs peuvent tenir sur un pont
00:30
suspended inside of the sphere, and be
suspendu à l'intérieur, et être complètement immergés
00:33
completely immersed in their data.
dans leurs données.
00:35
Imagine if a team of physicists
Imaginez une équipe de physiciens
00:37
could stand inside of an atom
pouvant tenir dans un atome,
00:39
and watch and hear electrons spin.
observer et entendre le spin des électrons.
00:42
Imagine if a group of sculptors
Imaginez un groupe de sculpteurs
00:44
could be inside of a lattice of atoms
à l'intérieur d'un treillis d'atomes
00:48
and sculpt with their material.
sculptant avec leurs outils.
00:51
Imagine if a team of surgeons could fly
Imaginez une équipe de chirurgiens volant
00:53
into the brain, as though it was a world,
dans le cerveau, comme si c'était un monde en soi,
00:55
and see tissues as landscapes,
voyant les tissus comme des paysages,
00:58
and hear blood density levels as music.
percevant les niveaux de densité du sang comme de la musique.
01:00
This is some of the research that you're going to see
Voici quelques-unes des recherches que je vais montrer
01:03
that we're undertaking at the AlloSphere.
et que nous entreprenons à l'AlloSphere.
01:05
But first a little bit about this group
Mais tout d'abord quelques mots sur ce groupe
01:07
of artists, scientists, and engineers
d'artistes, de scientifiques, d'ingénieurs,
01:09
that are working together.
qui travaillent ensemble.
01:11
I'm a composer, orchestrally-trained,
Je suis compositeur, orchestralement-formés,
01:13
and the inventor of the AlloSphere.
et inventeur de l'AlloSphere.
01:15
With my visual artist colleagues, we map
Avec mes collègues d'art visuel, nous transposons
01:17
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
des algorithmes mathématiques complexes qui se déploient dans le temps et l'espace,
01:19
visually and sonically.
de manière visuelle et sonore.
01:22
Our scientist colleagues are finding new patterns
Nos collègues scientifiques y trouvent
01:24
in the information.
de nouveaux modèles.
01:26
And our engineering colleagues are making
Et nos collègues ingénieurs sont en train de créer un ordinateur
01:28
one of the largest dynamically varying computers in the world
dynamiquement adaptatif, l'un des plus grands au monde
01:30
for this kind of data exploration.
pour ce type de traitement de données.
01:34
I'm going to fly you into five research projects
Je vais vous transporter dans cinq projets de recherche
01:36
in the AlloSphere that are going to take you from
de l'AlloSphere qui iront des
01:39
biological macroscopic data
données biologiques au niveau macroscopique
01:41
all the way down to electron spin.
jusqu'au niveau du spin de l'électron.
01:43
This first project is called the AlloBrain.
Le premier projet s'appelle l'AlloCerveau.
01:46
And it's our attempt to quantify beauty
C'est notre tentative de quantifier la beauté
01:49
by finding which regions of the brain
en cherchant quelles régions du cerveau
01:51
are interactive while witnessing something beautiful.
interagissent quand on regarde quelque chose de beau.
01:53
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
Vous volez dans le cortex de mon collègue.
01:57
Our narrative here is real fMRI data
Notre voyage est composé de vraies données issues de l'Imagerie fonctionnelle par résonance magnétique
02:00
that's mapped visually and sonically.
qui sont transposées de manière visuelle et sonore.
02:03
The brain now a world that we can fly through and interact with.
Le cerveau devient un monde que nous pouvons visiter et avec lequel interagir.
02:05
You see 12 intelligent computer agents,
Vous voyez 12 agents intelligents,
02:09
the little rectangles that are flying in the brain with you.
ces petits rectangles qui voyagent dans le cerveau avec vous.
02:12
They're mining blood density levels.
Ils explorent les niveaux de densité du sang
02:15
And they're reporting them back to you sonically.
et vous les renvoient de manière sonore.
02:17
Higher density levels mean
Des niveaux plus denses signifient
02:20
more activity in that point of the brain.
une plus grande activité de cette partie du cerveau.
02:22
They're actually singing these densities to you
Ils sont en train de vous chanter ces densités
02:24
with higher pitches mapped to higher densities.
avec des tons aigus pour les plus fortes densités.
02:27
We're now going to move from real biological data
Nous allons maintenant passer des données biologiques réelles
02:30
to biogenerative algorithms that create artificial nature
aux algorithmes bio-génératifs qui créent une nature artificielle
02:33
in our next artistic and scientific installation.
dans l'installation artistique et scientifique à venir.
02:37
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
Dans cette installation artistique et scientifique, des algorithmes bio-génératifs
02:41
are helping us to understand
nous aident à comprendre
02:45
self-generation and growth:
la génération automatique et la croissance.
02:47
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
C'est très important pour la simulation dans les sciences du microscopique.
02:49
For artists, we're making new worlds
Pour les artistes, nous créons de nouveaux mondes
02:53
that we can uncover and explore.
que nous pouvons dévoiler et explorer.
02:55
These generative algorithms grow over time,
Au fur et à mesure que ces algorithmes génératifs grandissent,
02:57
and they interact and communicate as a swarm of insects.
ils interagissent et communiquent comme un essaim d'insectes.
03:00
Our researchers are interacting with this data
Nos chercheurs interagissent avec ces données
03:03
by injecting bacterial code,
en injectant du code bactérien,
03:05
which are computer programs,
des programmes informatiques,
03:07
that allow these creatures to grow over time.
qui permettent à ces créatures de grandir.
03:09
We're going to move now from the biological
Passons maintenant du monde biologique
03:13
and the macroscopic world,
et macroscopique,
03:15
down into the atomic world,
au monde atomique,
03:17
as we fly into a lattice of atoms.
en volant dans un treillis d'atomes.
03:19
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
Ce sont de vraies données d'un Microscope Atomique
03:22
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
de mes collègues du Solid State Lighting and Energy Center
03:25
They've discovered a new bond,
Ils ont découvert un nouveau lien,
03:28
a new material for transparent solar cells.
un nouveau matériau pour des panneaux solaires transparents.
03:30
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
Nous volons à travers 2000 treillis d'atomes --
03:33
oxygen, hydrogen and zinc.
oxygène, hydrogène et zinc.
03:36
You view the bond in the triangle.
Vous voyez le lien dans le triangle.
03:38
It's four blue zinc atoms
Ce sont quatre atomes de zinc, bleus,
03:41
bonding with one white hydrogen atom.
liés avec un atome d'hydrogène blanc.
03:43
You see the electron flow with the streamlines
Vous voyez l'électron flotter dans les flux
03:46
we as artists have generated for the scientists.
que nous, les artistes, avons généré pour les scientifiques.
03:48
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
Ceci leur permet de trouver les nœuds de liaison dans un treillis d'atomes.
03:51
We think it makes a beautiful structural art.
Nous pensons que cela crée un art structurel très beau.
03:54
The sound that you're hearing are the actual
Le son que vous entendez est en fait
03:57
emission spectrums of these atoms.
le spectre d'émission de ces atomes.
03:59
We've mapped them into the audio domain,
Nous les avons transposés en sons.
04:01
so they're singing to you.
Ils chantent pour vous.
04:03
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
Oxygène, hydrogène et zinc ont leur propre signature.
04:05
We're going to actually move even further down
Nous allons descendre encore
04:08
as we go from this lattice of atoms
du treillis d'atomes
04:11
to one single hydrogen atom.
jusqu'à l'atome d'hydrogène lui-même.
04:14
We're working with our physicist colleagues
Nous travaillons avec nos collègues physiciens
04:17
that have given us the mathematical calculations
qui nous ont fourni les calculs mathématiques
04:19
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
de l'équation temporalo-dépendante de Schrödinger en 3D
04:22
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
Ce que vous voyez là est une superposition d'un électron
04:26
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
dans les trois orbites basses d'un atome d'hydrogène.
04:29
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
Vous entendez et voyez l'électron flotter avec les lignes.
04:32
The white dots are the probability wave
Les points blancs représentent la courbe de probabilité
04:36
that will show you where the electron is
qui vous montre où se trouve l'électron
04:38
in any given point of time and space
en n'importe quel point du temps et de l'espace
04:40
in this particular three-orbital configuration.
dans cette configuration à trois orbites.
04:42
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
Dans une minute, nous passerons à une configuration à deux orbites.
04:46
and you're going to notice a pulsing.
Vous allez remarquer une pulsation.
04:50
And you're going to hear an undulation between the sound.
Vous entendrez une ondulation au milieu du son.
04:52
This is actually a light emitter.
Ceci est un émetteur de lumière.
04:55
As the sound starts to pulse and contract,
Au moment où le son commence à pulser et à se contracter,
04:57
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
nos physiciens peuvent dire quand un proton est sur le point d'être émis.
05:00
They're starting to find new mathematical structures
Ils commencent à trouver de nouvelles structures mathématiques
05:03
in these calculations.
dans ces calculs.
05:07
And they're understanding more about quantum mathematics.
Et ils en comprennent plus sur les mathématiques quantiques.
05:09
We're going to move even further down,
Nous allons encore descendre,
05:12
and go to one single electron spin.
pour aller au niveau du spin d'un seul électron.
05:15
This will be the final project that I show you.
Ceci sera le dernier projet présenté ici.
05:19
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
Nos collègues du Centre de Calcul Quantique
05:22
and Spintronics are actually measuring with their lasers
et de Spintronique, mesure en fait avec leurs lasers
05:24
decoherence in a single electron spin.
la décohérence du spin d'un seul électron.
05:28
We've taken this information and we've
Nous avons pris cette information et en avons
05:31
made a mathematical model out of it.
créé un modèle mathématique.
05:33
You're actually seeing and hearing
Vous êtes en train de voir et d'entendre
05:35
quantum information flow.
un flux d'information quantique.
05:37
This is very important for the next step in simulating
Ceci est très important pour la prochain étape de la simulation
05:39
quantum computers and information technology.
d'ordinateurs quantiques.
05:42
So these brief examples that I've shown you
Ces quelques exemples que je vous ai montrés
05:45
give you an idea of the kind of work that we're doing
vous donnent une idée du type de travail que nous faisons
05:49
at the University of California, Santa Barbara,
à l'Université de Santa Barbara, en Californie,
05:52
to bring together, arts, science
pour rassembler les arts, les sciences,
05:54
and engineering
et l'ingénierie,
05:57
into a new age of math, science and art.
et les faire entrer dans un nouvel âge.
06:00
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
Nous espérons que vous viendrez tous voir l'AlloSphere.
06:03
Inspire us to think of new ways that we can use
Venez nous inspirer de nouvelles manières d'utiliser
06:06
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
cet instrument unique que nous avons créé à Santa Barbara.
06:10
Thank you very much.
Merci beaucoup.
06:14
(Applause)
(Applaudissements)
06:16
Translated by eric vautier
Reviewed by Regina Saphier

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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.

More profile about the speaker
JoAnn Kuchera-Morin | Speaker | TED.com