TED2009
JoAnn Kuchera-Morin: Stunning data visualization in the AlloSphere
JoAnn Kuchera-Morinová putuje AlloSférou.
Filmed:
Readability: 5.6
728,865 views
JoAnn Kuchera-Morinová předvádí AllloSféru, převratně nový způsob průzkumu a interpretace vědeckých dat v audio-vizuálním prostoru uvnitř masivní železné koule. Můžete se ponořit do mozku, cítit rotace elektronů, slyšet hudbu chemických prvků...
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
AlloSféra je tři patra vysoká železná koule
00:21
in an echo-free chamber.
1
3000
2000
umístěná v bezdozvučném sále.
00:23
Think of the AlloSphere as a large,
2
5000
2000
Můžete si ji představit jako velký
00:25
dynamically varying digital microscope
3
7000
3000
dynamicky se měnící digitální mikroskop,
00:28
that's connected to a supercomputer.
4
10000
2000
který je připojený k superpočítači.
00:30
20 researchers can stand on a bridge
5
12000
3000
Uvnitř je most pro 20 výzkumníků,
00:33
suspended inside of the sphere, and be
6
15000
2000
kteří se zde mohou
00:35
completely immersed in their data.
7
17000
2000
kompletně ponořit do svých dat.
00:37
Imagine if a team of physicists
8
19000
2000
Představte si, že by tým fyziků mohl
00:39
could stand inside of an atom
9
21000
3000
stát uvnitř atomu,
00:42
and watch and hear electrons spin.
10
24000
2000
slyšet a vidět rotující elektrony.
00:44
Imagine if a group of sculptors
11
26000
4000
Představte si, že by se skupina sochařů
00:48
could be inside of a lattice of atoms
12
30000
3000
mohla procházet mezi atomovými vazbami,
00:51
and sculpt with their material.
13
33000
2000
a takto sochat své dílo.
00:53
Imagine if a team of surgeons could fly
14
35000
2000
Představte si, že by tým chirurgů mohl
00:55
into the brain, as though it was a world,
15
37000
3000
vlétnout do mozku, tak jako by šlo o normální svět,
00:58
and see tissues as landscapes,
16
40000
2000
vidět tkáně jako krajinu,
01:00
and hear blood density levels as music.
17
42000
3000
slyšet úroveň hustoty krve jako hudbu.
01:03
This is some of the research that you're going to see
18
45000
2000
Tak přesně toto jsou příklady výzkumu,
01:05
that we're undertaking at the AlloSphere.
19
47000
2000
který je a bude prováděn v AlloSféře.
01:07
But first a little bit about this group
20
49000
2000
Ale nejprve si povězme trochu
01:09
of artists, scientists, and engineers
21
51000
2000
o skupině umělců, vědců a inženýrů,
01:11
that are working together.
22
53000
2000
kteří zde společně pracují.
01:13
I'm a composer, orchestrally-trained,
23
55000
2000
Já jsem skladatelka s orchestrálním výcvikem,
01:15
and the inventor of the AlloSphere.
24
57000
2000
a také vynálezce AlloSféry.
01:17
With my visual artist colleagues, we map
25
59000
2000
Společně s kolegy specializujícími se na vizuální umění
01:19
complex mathematical algorithms that unfold in time and space,
26
61000
3000
mapujeme komplexní matematické algoritmy, které se
01:22
visually and sonically.
27
64000
2000
vizuálně a zvukově rozvíjejí časem a prostorem.
01:24
Our scientist colleagues are finding new patterns
28
66000
2000
Naši kolegové vědci v těchto informacích
01:26
in the information.
29
68000
2000
hledají nové vzorce.
01:28
And our engineering colleagues are making
30
70000
2000
A naši inženýrští kolegové staví
01:30
one of the largest dynamically varying computers in the world
31
72000
4000
jeden z největších dynamicky proměnných počítačů
01:34
for this kind of data exploration.
32
76000
2000
používaných pro tento způsob zkoumání dat.
01:36
I'm going to fly you into five research projects
33
78000
3000
Vezmu vás na průlet pěti výzkumnými projekty AlloSféry.
01:39
in the AlloSphere that are going to take you from
34
81000
2000
Začneme u makroskopických
01:41
biological macroscopic data
35
83000
2000
biologických dat,
01:43
all the way down to electron spin.
36
85000
3000
a skončíme až u rotujících elektronů.
01:46
This first project is called the AlloBrain.
37
88000
3000
První projekt se jmenuje AlloMozek [AlloBrain].
01:49
And it's our attempt to quantify beauty
38
91000
2000
Jde o náš pokus o kvantifikování interakcí,
01:51
by finding which regions of the brain
39
93000
2000
jimiž spolu komunikují části mozku,
01:53
are interactive while witnessing something beautiful.
40
95000
4000
a při tom být svědky něčeho nádherného.
01:57
You're flying through the cortex of my colleague's brain.
41
99000
3000
Právě prolétáte mozkovou kůrou mého kolegy.
02:00
Our narrative here is real fMRI data
42
102000
3000
Našim vypravěčem jsou skutečná fMRI data,
02:03
that's mapped visually and sonically.
43
105000
2000
zvukově a vizuálně zmapovaná.
02:05
The brain now a world that we can fly through and interact with.
44
107000
4000
Mozek je nyní světem, kterým můžeme létat, a na který můžeme působit.
02:09
You see 12 intelligent computer agents,
45
111000
3000
Můžete zde vidět 12 inteligentních počítačových agentů,
02:12
the little rectangles that are flying in the brain with you.
46
114000
3000
tady ty malé obdélníky, které prolétají mozkem společně s námi.
02:15
They're mining blood density levels.
47
117000
2000
Měří úrovně hustoty krve.
02:17
And they're reporting them back to you sonically.
48
119000
3000
A zvukově nám je sdělují.
02:20
Higher density levels mean
49
122000
2000
Vyšší hustota znamená
02:22
more activity in that point of the brain.
50
124000
2000
více aktivity v dané části mozku.
02:24
They're actually singing these densities to you
51
126000
3000
V podstatě nám tito agenti o hustotě zpívají,
02:27
with higher pitches mapped to higher densities.
52
129000
3000
čím vyšší tón, tím větší hustota.
02:30
We're now going to move from real biological data
53
132000
3000
Nyní se přesuneme od skutečných biologických dat
02:33
to biogenerative algorithms that create artificial nature
54
135000
4000
k biogenerujícím algoritmům, které v naší nadcházející
02:37
in our next artistic and scientific installation.
55
139000
4000
vědecko-umělecké prezentaci tvoří umělou přírodu.
02:41
In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms
56
143000
4000
V této prezentaci nám biogenerující algoritmy
02:45
are helping us to understand
57
147000
2000
pomáhají porozumět
02:47
self-generation and growth:
58
149000
2000
samogeneraci a růstu.
02:49
very important for simulation in the nanoscaled sciences.
59
151000
4000
Toto je velice důležité výzkum zabývající se nanosvětem.
02:53
For artists, we're making new worlds
60
155000
2000
Pro umělce tvoříme nové světy,
02:55
that we can uncover and explore.
61
157000
2000
které mohou být poté prozkoumány.
02:57
These generative algorithms grow over time,
62
159000
3000
Tyto generativní algoritmy s postupem času rostou,
03:00
and they interact and communicate as a swarm of insects.
63
162000
3000
vzájemně se ovlivňují a komunikují jako roj hmyzu.
03:03
Our researchers are interacting with this data
64
165000
2000
Naši badatelé tyto data také ovlivňují,
03:05
by injecting bacterial code,
65
167000
2000
například vkládáním bakteriálních kódů,
03:07
which are computer programs,
66
169000
2000
což jsou počítačové programy,
03:09
that allow these creatures to grow over time.
67
171000
4000
a tím umožňují těmto stvořením další růst.
03:13
We're going to move now from the biological
68
175000
2000
Nyní se přesuneme z biologického
03:15
and the macroscopic world,
69
177000
2000
a makroskopického světa,
03:17
down into the atomic world,
70
179000
2000
do světa atomů.
03:19
as we fly into a lattice of atoms.
71
181000
3000
Nyní prolétáme atomovými mřížkami.
03:22
This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data
72
184000
3000
Toto jsou skutečná data z mikroskopie atomárních sil
03:25
from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center.
73
187000
3000
od mých kolegů z Centra pro svit a energii pevných látek,
03:28
They've discovered a new bond,
74
190000
2000
kteří objevili novou vazbu,
03:30
a new material for transparent solar cells.
75
192000
3000
nový materiál pro transparentní solární panely.
03:33
We're flying through 2,000 lattice of atoms --
76
195000
3000
Prolétáme skrz 2000 mřížek atomů
03:36
oxygen, hydrogen and zinc.
77
198000
2000
kyslíku, vodíku a zinku.
03:38
You view the bond in the triangle.
78
200000
3000
Tady vidíte vazby tvaru trojúhelníku.
03:41
It's four blue zinc atoms
79
203000
2000
Tvoří je čtyři modré atomy zinku
03:43
bonding with one white hydrogen atom.
80
205000
3000
vázané na jeden atom vodíku.
03:46
You see the electron flow with the streamlines
81
208000
2000
Vidíte tok elektronů, který jsme
03:48
we as artists have generated for the scientists.
82
210000
3000
my umělci vygenerovali pro vědce.
03:51
This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms.
83
213000
3000
Toto jim umožňuje najít uzly vazeb v jakékoliv mřížce atomů.
03:54
We think it makes a beautiful structural art.
84
216000
3000
Myslíme si, že jde o nádherné strukturální umění.
03:57
The sound that you're hearing are the actual
85
219000
2000
Zvuky, které zde slyšíte,
03:59
emission spectrums of these atoms.
86
221000
2000
jsou skutečnými emisními spektry atomů.
04:01
We've mapped them into the audio domain,
87
223000
2000
Namapovali jsme spektra na zvuky.
04:03
so they're singing to you.
88
225000
2000
Takže vám zpívají.
04:05
Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature.
89
227000
3000
Kyslík, vodík i zinek mají každý svoji vlastní hudební signaturu.
04:08
We're going to actually move even further down
90
230000
3000
Nyní se přesuneme ještě hlouběji.
04:11
as we go from this lattice of atoms
91
233000
3000
Přesuneme se z mřížky atomů
04:14
to one single hydrogen atom.
92
236000
3000
k jednomu jedinému atomu vodíku.
04:17
We're working with our physicist colleagues
93
239000
2000
Pracujeme společně z kolegy fyziky,
04:19
that have given us the mathematical calculations
94
241000
3000
od kterých jsme dostali matematické výpočty
04:22
of the n-dimensional Schrödinger equation in time.
95
244000
4000
[časově závislé Schrödingerovy rovnice v trojrozměrném prostoru].
04:26
What you're seeing here right now is a superposition of an electron
96
248000
3000
To, co zde nyní vidíte, je superpozice elektronu
04:29
in the lower three orbitals of a hydrogen atom.
97
251000
3000
na spodních třech orbitách atomu vodíku.
04:32
You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines.
98
254000
4000
Můžete vidět a slyšet, jak se elektron pohybuje.
04:36
The white dots are the probability wave
99
258000
2000
Ty bílé tečky jsou pravděpodobnostní vlny,
04:38
that will show you where the electron is
100
260000
2000
které ukazují, kde se elektron v této
04:40
in any given point of time and space
101
262000
2000
tří-orbitální konfiguraci
04:42
in this particular three-orbital configuration.
102
264000
4000
v daném časoprostorovém okamžiku nachází.
04:46
In a minute we're going to move to a two-orbital configuration,
103
268000
4000
Za okamžik se přesuneme ke konfiguraci se dvěma orbity.
04:50
and you're going to notice a pulsing.
104
272000
2000
Zde si všimněte pulzování.
04:52
And you're going to hear an undulation between the sound.
105
274000
3000
Nyní můžete mezi zvuky slyšet určité vlnění.
04:55
This is actually a light emitter.
106
277000
2000
Jde vlastně o světelný zářič.
04:57
As the sound starts to pulse and contract,
107
279000
3000
Jakmile začne zvuk pulzovat,
05:00
our physicists can tell when a photon is going to be emitted.
108
282000
3000
naši fyzici jsou schopni poznat, kdy bude emitován foton.
05:03
They're starting to find new mathematical structures
109
285000
4000
Začínají v těchto kalkulacích objevovat
05:07
in these calculations.
110
289000
2000
nové matematické struktury.
05:09
And they're understanding more about quantum mathematics.
111
291000
3000
A více a více tak rozumí kvantové matematice.
05:12
We're going to move even further down,
112
294000
3000
Ponořme se nyní ještě hlouběji.
05:15
and go to one single electron spin.
113
297000
4000
Pojďme se podívat na rotaci jednoho elektronu.
05:19
This will be the final project that I show you.
114
301000
3000
Toto je poslední projekt, který vám dnes ukážu.
05:22
Our colleagues in the Center for Quantum Computation
115
304000
2000
Naši kolegové v Centru pro kvantové výpočty
05:24
and Spintronics are actually measuring with their lasers
116
306000
4000
a spintroniku měří pomocí laserů
05:28
decoherence in a single electron spin.
117
310000
3000
nesoudržnosti během rotace elektronu.
05:31
We've taken this information and we've
118
313000
2000
My jsme vzali tyto informace a vytvořili
05:33
made a mathematical model out of it.
119
315000
2000
z nich matematický model.
05:35
You're actually seeing and hearing
120
317000
2000
To, co tady vidíte a slyšíte, je
05:37
quantum information flow.
121
319000
2000
kvantový tok informací.
05:39
This is very important for the next step in simulating
122
321000
3000
Toto je velice důležité pro další krok v simulacích
05:42
quantum computers and information technology.
123
324000
3000
kvantových počítačů a dalších výpočetních technologií.
05:45
So these brief examples that I've shown you
124
327000
4000
Ukázala jsem vám krátké příklady, které by vám
05:49
give you an idea of the kind of work that we're doing
125
331000
3000
měly dát určitou představu o práci, kterou děláme
05:52
at the University of California, Santa Barbara,
126
334000
2000
na Kalifornské Univerzitě v Santa Barbaře.
05:54
to bring together, arts, science
127
336000
3000
Práci, která přivádí umění, vědu
05:57
and engineering
128
339000
3000
a inženýrství,
06:00
into a new age of math, science and art.
129
342000
3000
do nového věku matematiky, vědy a umění.
06:03
We hope that all of you will come to see the AlloSphere.
130
345000
3000
Doufáme, že všichni co jste tady, se přijdete na AlloSféru podívat,
06:06
Inspire us to think of new ways that we can use
131
348000
4000
a inspirujete nás v našem hledání o nových způsobech,
06:10
this unique instrument that we've created at Santa Barbara.
132
352000
4000
kterými je možno tento unikátní přístroj použít.
06:14
Thank you very much.
133
356000
2000
Velice vám děkuji.
06:16
(Applause)
134
358000
6000
(Potlesk)
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