JoAnn Kuchera-Morin toont de AlloSphere

De AlloSphere. Een metalen bol van drie verdiepingen in een echoloze kamer. Stel je de AlloSphere voor als een grote, dynamische variërende digitale microscoop die verbonden is met een supercomputer. 20 onderzoekers kunnen op een brug staan die in de bol hangt, en volledig ondergedompeld zijn in hun data.

Stel je voor dat een team fysici in een atoom kan staan en elektronen ziet en hoort draaien. Stel je voor dat een groep beeldhouwers in een rooster van atomen zit en boetseert met het materiaal. Stel je voor dat een team chirurgen het brein in kon vliegen, alsof het een wereld was, en dat ze weefsels als landschappen zien, en bloeddichtheid-nivo's als muziek hoort. Dit is wat onderzoek dat jullie zullen zien dat we doen in de AlloSphere.

Maar eerst iets over deze groep kunstenaars, wetenschappers en ingenieurs die samenwerken. Ik ben componist, opgeleid in het orkest, en de uitvinder van AlloSphere. Met mijn visuele kunstenaar-collega's zetten we complexe wiskundige algoritmen uit die zich ontvouwen in tijd en ruimte, visueel en sonisch. Onze wetenschapscollega's ontdekken nieuwe patronen in de informatie. Onze ingenieurcollega's maken één van de grootste, dynamisch variabele computers ter wereld voor dit soort data onderzoek. Ik vlieg met jullie door vijf onderzoeksprojecten in de AlloSphere die jullie zullen voeren van macrobiologische data helemaal tot aan elektron spin.

Het eerste project heet AlloBrain. Het is een poging om schoonheid te kwantificeren door uit de vinden welke delen van het brein interactief zijn tijdens het waarnemen van iets moois. Je vliegt door de cortex van het brein van mijn collega. Het verhaal zelf is echte FMRI data die visueel en sonisch in kaart is gebracht. Het brein is nu een interactieve wereld waar we doorheen kunnen vliegen. Je ziet 12 intelligente computerpersonages, de rechthoekjes die met je meevliegen in het brein. Ze sonderen bloeddichtheids-niveau's. Ze rapporteren ze aan je met geluid. Hogere dichtheid betekent meer activiteit in dat deel van het brein. Ze zingen deze dichtheden naar je en hogere tonen betekent hogere dichtheden.

We gaan nu van echte biologische data naar biogeneratieve algoritmen die een kunstmatige natuur creëren in onze volgende artistieke en wetenschappelijke installatie. In deze artistiek-wetenschappelijke installatie laten biogeneratieve algoritmen ons zelfontwikkeling en groei begrijpen. Zeer belangrijk voor simulaties in nano-schaal wetenschappen. We maken nieuwe werelden voor kunstenaars die we kunnen ontdekken en verkennen. Terwijl deze generatieve algoritmen groeien interacteren en communiceren ze als een zwerm insecten. Onze wetenschappers interacteren met deze data door bacteriële code in te brengen, dat zijn computerprogramma's die deze wezens laten groeien. We gaan nu van de biologische en macroscopische wereld naar de atoomwereld, en we vliegen in een atoomrooster. Dit is echte AFM, Atomic Force Microscope data van mijn collega's in het Solid State Lighting and Energy Center. Ze ontdekten een nieuwe binding, een nieuw materiaal voor transparante zonnecellen.

We vliegen door 2000 roosters van atomen -- zuurstof, waterstof en zink. Je ziet de binding in de driehoek. Het zijn vier blauwe zinkatomen die binden met één wit waterstofatoom. Je ziet de elektronenstroom bij de stroomlijnen die wij kunstenaars voor de wetenschappers hebben gemaakt. Daardoor vinden ze de verbindingsknopen in atoomroosters. Wij vinden dit mooie structurele kunst. Het geluid dat je hoort zijn de echte emmisiespectra van deze atomen. We hebben ze via geluid in beeld gebracht. Ze zingen dus voor je. Zuurstof, waterstof en zink hebben hun eigen signatuur. We gaan nog weer een stuk verder, van een atoomrooster naar één enkel waterstofatoom.

We werken samen met onze natuurkundigen-collega's, zij hebben ons de wetenschappelijke berekeningen gegeven van de tijdsafhankelijke Schrödingervergelijking in 3D. Wat je hier ziet is de superpositie van een elektron in de onderste drie orbitalen van een waterstofatoom. Je hoort en ziet hoe het electron meevloeit met de lijnen. De witte punten zijn de waarschijnlijkheidsgolf die laat zien waar het elektron is in ieder bepaald punt in tijd en ruimte van deze specifieke configuratie met drie orbitalen. Zometeen gaan we naar een configuratie van twee orbitalen. Je gaat een pulsering zien. Je zult een vibratie horen in het geluid. Dit is een lichtstraler. Tijdens het pulseren en zich samentrekken van het geluid, kunnen onze fysici bepalen wanneer een foton vrijkomt.

Ze beginnen nieuwe wiskundige structuren te ontdekken in deze berekeningen. En ze begrijpen meer van kwantum-wiskunde. We gaan nog weer verder, naar één enkele elektronen spin. Dit is het laatste project dat ik jullie laat zien. Onze collega's in het Center for Quantum Computation en Spintronics meten met lasers de decoherentie in een enkele elektronen spin. Met deze informatie hebben we een wiskundig model gemaakt. Je ziet en hoort kwantum informatie stromen. Dit is erg belangrijk voor de volgende stap bij het simuleren van kwamtumcomputers en informatietechnologie.

Deze korte voorbeelden die ik jullie heb laten zien geven dus een indruk van het soort werk dat we doen aan de universiteit van Californië, Santa Barbara, waarbij we kunsten, wetenschap en mechanica bijeen brengen, in een nieuw tijdperk van wiskunde, wetenschap en kunst. Hopelijk komen jullie allemaal kijken naar de AlloSphere. Inspireer ons om na te denken over nieuwe manieren waarop we dit unieke nieuwe instrument dat we gemaakt hebben in Santa Barbara kunnen gebruiken. Hartelijk Dank.