Джоанн Кучера-Морин ведет тур по АллоСфере

АллоСфера (AlloSphere)– это трёхэтажная металлическая сфера внутри звукопоглощающей камеры. АллоСферу можно считать большим, динамически изменяющимся цифровым микроскопом, подключенным к суперкомпьютеру. 20 исследователей могут стоять на подвешенном внутри сферы мостике и целиком погрузиться в свои научные данные.

Представьте себе, как если бы группа физиков, стояла внутри атома, наблюдая и прослушивая вращение электронов. Представьте себе, как если бы группа скульпторов, могла попасть в решетку атомов и ваять, используя свой материал. Представьте себе, как если бы группа нейрохирургов могла влетать в мир мозга где ткани образуют пейзажи, а плотность крови образует музыку. То, что вы увидите – это часть исследований, что мы проводим в АллоСфере.

Но сначала пару слов о нашей группе художников, ученых и инженеров, работающих совместно. Я – композитор, с курсом игры в оркестре, и я – создатель АллоСферы. Наши коллеги-художники визуализации помогают отразить сложные математические алгоритмы, разворачивающиеся во времени и в пространстве, в визуальной и акустической форме. Наши коллеги-ученые открывают новые конфигурации в информационных данных. А наши коллеги-инженеры создают один из самых больших динамически изменяющихся компьютеров в мире для такого типа исследований данных. Мы с вами увидим в полете пять исследовательских проектов, которые пронесут нас от макроскопического уровня биологических данных до мельчайшего уровня вращения электрона.

Первый проект называется АллоМозг (AlloBrain). В нем мы попытались оцифровать красоту. Идея - найти регионы мозга, активно взаимодействующие при созерцании красоты. Мы летим сквозь кору мозга моего коллеги. Всё основано на реальных данных fMRI (функционального магнитно-резонансного исследования), отраженных в визуальной и акустической форме. Мозг – это целый мир, в котором можно летать и взаимодействовать. Перед вами предстают 12 «разумных» микропроцессоров, эти летающие прямоугольнички. Они замеряют уровень густоты крови в мозге и акустически реагируют на результат замера. Более высокий уровень означает больше активности в данной точке мозга. В сущности, густота отражается в виде песни так, что более густые точки дают более высокие тона.

Перейдем от реальных биологических данных к алгоритмам биогенерации, создающим имитацию природы в рамках нашего следующего проекта. В этой научно-художественной интерпретации, алгоритмы биогенерации помогают понять саморазвитие, порождение и рост. Это очень важно для симулирования нанометровых масштабов. Для художников создаются новые миры, готовые для открытий и исследований. По мере роста, эти алгоритмы генерации вступают во взаимодействие и общение, как если бы это был рой из насекомых. Наши исследователи воздействуют на эти данные путем внесения кода бактерии – коды записаны в виде компьютерных программ – что стимулирует со временем рост этих созданий. А сейчас перейдем от биологического макромира на уровень ниже, в атомный мир, и осуществим полет внутрь решетки из атомов. Это – данные из реального АСМ, атомно-силового микроскопа, предоставленные коллегами из Центра освещения и энергии твердого тела. Они открыли новую связь, новый материал, для прозрачных солнечных ячеек.

Мы летим сквозь решетку из 2000 атомов: кислорода, водорода, цинка. Открытая ими связь видна в треугольнике. Вот – четыре синих атома цинка, связанных с одним белым атомом водорода. Вы видите электронный поток вместе с линиями обтекания, которые мы, как художники, создали для ученых. Это позволяет им открывать связывающие узлы в любой решетке атомов. По нашему мнению, тут – красивое произведение структурного искусства. Слышные вам звуки – это отражение реальных спектров эмиссии этих атомов, представленных нами в акустической форме. Они поют для вас. Кислород, водород и цинк имеют каждый свой собственный почерк. Сейчас двинемся еще уровнем ниже, перейдя от решетки атомов, к одному-единственному атому водорода.

Наши коллеги физики предоставили нам математические вычисления n-мерного уравнения Шредингера во времени. Вы сейчас видите суперпозицию электрона в нижних трех орбитах атома водорода. Электронный поток фактически слышен и виден в линиях. Белые точки означают вероятностную кривую, показывая где электрон находится в данной точке времени и пространства в этой конкретной 3-орбитальной конфигурации. Сейчас перейдем к конфигурации из двух орбит. И вы заметите пульсацию. А также услышите волнообразность между звуками. Это фактически источник света. Когда звук начинает пульсировать и сжиматься, физики могут определить, когда будет эмитирован фотон.

Новые математические структуры обнаруживаются посредством этих вычислений. Все лучше постигается квантовая математика. Перейдем еще глубже, к вращению единственного электрона. Это будет последний проект, который я вам покажу. Наши коллеги из Центра квантовых вычислений и спинтроники, фактически измеряют своими лазерами декогерентность в спине единичного электрона. На основе массива представленных ими данных мы создали математическую модель, посредством которой можно видеть и слышать поток квантовой информации. Это очень важно для следующего шага в симуляции квантовых компьютеров и информационной технологии.

Показанные здесь краткие примеры дают представление о работе, которой мы занимаемся в Калифорнийском университете Санта-Барбара. Совместные усилия со стороны искусств, науки, и инженерии имеют целью положить начало новой эре математики, науки и искусства. Надеемся, что вы сможете посетить АллоСферу. Дайте нам вдохновение думать о новых способах применения этого уникального инструмента, который мы создали в Санта-Барбара. Большое вам всем спасибо. (Аплодисменты)