Джоан Кучера-Морін проводить екскурсію по АллоСфері

АллоСфера (AlloSphere) - це триповерхова металічна сфера всередині звукопоглинаючої камери. АллоСферу можна вважати великим динамічно змінним цифровим мікроскопом, підключеним до суперкомп'ютера. 20 дослідників можуть стояти на підвішеному всередині сфери містку і повністю зануритись у свої наукові дані.

Уявіть собі, якби група фізиків, стояла всередині атома, спостерігаючи та прослуховуючи обертання електронів. Уявіть собі, якби група скульпторів, могла потрапити в решітку атомів та ліпити, використовуючи свої матеріали. Уявіть собі, якби група нейрохірургів могла влітати в світ мозку, де тканини утворюють пейзажі, а густина крові утворює музику. Те, що ви побачите - це частина досліджень, які ми проводимо в АллоСфері.

Але спочатку кілька слів про нашу групу художників, вчених та інженерів, які працюють разом. я - композитор, пишу для оркестрів, і я - творець АллоСфери. Наші колеги-художники візуалізації допомагають відобразити складні математичні алгоритми, що розгортаються в часі і в просторі, у візуальній та акустичній формі. Наші колеги-вчені відкривають нові конфігурації в інформаційних даних. А наші колеги-інженери створюють один із найбільших динамічно змінних комп'ютерів у світі для такого типу дослідження даних. Ми з вами побачимо в польоті п'ять дослідницьких проектів, які понесуть нас від макроскопічного рівня біологічних даних до найдрібнішого рівня обертання електрону.

Перший проект називається АллоМозок (AlloBrain). В ньому ми намагаємось оцифрувати красу. Ідея - знайти регіони мозку, що активно взаємодіють при спогляданні краси. Ми летимо через кору мозку мого колеги. Все базується на реальних даних fMRI (функціонального магнітно-резонансного дослідження), відображених у візуальній та акустичній формі. Мозок - це цілий світ, в якому можна літати та взаємодіяти. Перед вами постають 12 "розумних" мікропроцесорів, цих маленьких літаючих прямокутників. Вони вимірюють рівень густини крові в мозку і акустично реагують на результати вимірів. Більш високий рівень означає більше активності в даній точці мозку. По суті, густота відображається у вигляді пісні так, що більш густі точки дають більш високі тони.

Перейдемо від реальних біологічних даних до алгоритмів біогенерації, що створюють імітацію природи в рамках нашого наступного проекту. В цій науково-художній інтерпретації, алгоритми біогенерації допомагають зрозуміти саморозвиток, породження і ріст. Це дуже важливо для симулювання нанометрових масштабів. Для художників створюються нові світи, готові до відкриттів та досліджень. По мірі росту ці алгоритми генерації вступають у взаємодію та спілкування, так ніби це рій комах. Наші дослідники діють на ці дані шляхом внесення коду бактерії - коди записані у вигляді комп'ютерних програм - що стимулює з часом ріст цих створінь. А зараз перейдемо від біологічного макросвіту на рівень нижче, в атомний світ, і здійснимо політ всередину решітки з атомів. Це - дані з реального АСМ, атомно-силового мікроскопу, представлені колегами з Центру освітлення та енергії твердого тіла. Вони відкрили новий зв'язок, новий матеріал для прозорих сонячних комірок.

Ми летимо через решітку із 2000 атомів: оксигену, гідрогену, цинку. Відкритий ними зв'язок видно в трикутнику. Ось чотири сині атоми цинку, зв'язані з одним білим атомом гідрогену. Ви бачите електронний потік разом з лініями обтікання, які ми, як художники, створили для вчених. Це дозволяє їм відкривати зв'язуючі вузли в будь-якій решітці атомів. На нашу думку, це красивий витвір структурного мистецтва. Чутні для вас звуки - це відображення реальних спектрів емісії цих атомів, представлених нами в акустичній формі. Вони співають для вас. Кисень, гідроген і цинк мають кожен свій власний почерк. Зараз рухаємося ще на рівень нижче, перейдемо від решітки атомів, до одного-єдиного атому водню.

Наші колеги фізики надали нам математичні розрахунки n-мірного рівняння Шрьодингера в часі. Ви зараз бачите суперпозицію електрона в нижніх трьох орбітах атому гідрогену. Електронний потік фактично чутний і видимий в лініях. Білі точки позначають ймовірну криву, показуючи, де електрон знаходиться в даній точці часу і простору в цій конкретній 3-орбітальній конфігурації. Зараз перейдемо до конфігурації з двох орбіт. І ви помітите пульсацію. І також почуєте хвилеподібність між звуками. Це фактично джерело світла. Коли звук починає пульсувати і стискатись, фізики можуть визначити, коли буде емітований фотон.

Нові математичні структури знаходяться шляхом цих обчислень. Щораз краще осягається квантова математика. Перейдемо ще глибше, до обертання одного електрона. Це буде останній проект, який я вам покажу. Наші колеги з Центру квантових обчислень і спінтроніки фактично вимірюють своїми лазерами декогерентність в спіні єдиного електрону. На основі масиву представлених ними даних ми створили математичну модель, за допомогою якої можна бачити та чути потік квантової інформації. Це важливо для наступного кроку в симуляції квантових комп'ютерів та інформаційної технології.

Показані тут короткі приклади дають уявлення про роботу, якою ми займаємось в Каліфорнійському університеті Санта-Барбари. Поєднання мистецтва, науки, та інженерії покладе початок новій ері математики, науки та мистецтва. Надіємось, що ви зможете відвідати АллоСферу. Дайте нам натхнення думати про нові шляхи застосування цього унікального інструменту, який ми створили в Санта-Барбарі. Дуже дякую вам усім . (Оплески)