TED日本語 - ジョアン・クチェラ‐モーリン: アロスフィアの旅

TED日本語

TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ジョアン・クチェラ‐モーリン: アロスフィアの旅

TED Talks

アロスフィアの旅
Stunning data visualization in the AlloSphere
ジョアン・クチェラ‐モーリン
Demo

内容

ジョアン・クチェラ‐モーリンが、科学的なデータを見て、解釈するための全く新しい方法を紹介します。フルカラーとサラウンドサウンドを使用した、巨大な金属球内部にある「アロスフィア」です。脳内に飛び込み、電子スピンを感じ、分子の音楽に耳を傾けてみてください…

Script

The AlloSphere: it's a three-story metal sphere in an echo-free chamber. Think of the AlloSphere as a large, dynamically varying digital microscope that's connected to a supercomputer. 20 researchers can stand on a bridge suspended inside of the sphere, and be completely immersed in their data.

Imagine if a team of physicists could stand inside of an atom and watch and hear electrons spin. Imagine if a group of sculptors could be inside of a lattice of atoms and sculpt with their material. Imagine if a team of surgeons could fly into the brain, as though it was a world, and see tissues as landscapes, and hear blood density levels as music. This is some of the research that you're going to see that we're undertaking at the AlloSphere.

But first a little bit about this group of artists, scientists, and engineers that are working together. I'm a composer, orchestrally-trained, and the inventor of the AlloSphere. With my visual artist colleagues, we map complex mathematical algorithms that unfold in time and space, visually and sonically. Our scientist colleagues are finding new patterns in the information. And our engineering colleagues are making one of the largest dynamically varying computers in the world for this kind of data exploration. I'm going to fly you into five research projects in the AlloSphere that are going to take you from biological macroscopic data all the way down to electron spin.

This first project is called the AlloBrain. And it's our attempt to quantify beauty by finding which regions of the brain are interactive while witnessing something beautiful. You're flying through the cortex of my colleague's brain. Our narrative here is real fMRI data that's mapped visually and sonically. The brain now a world that we can fly through and interact with. You see 12 intelligent computer agents, the little rectangles that are flying in the brain with you. They're mining blood density levels. And they're reporting them back to you sonically. Higher density levels mean more activity in that point of the brain. They're actually singing these densities to you with higher pitches mapped to higher densities.

We're now going to move from real biological data to biogenerative algorithms that create artificial nature in our next artistic and scientific installation. In this artistic and scientific installation, biogenerative algorithms are helping us to understand self-generation and growth: very important for simulation in the nanoscaled sciences. For artists, we're making new worlds that we can uncover and explore. These generative algorithms grow over time, and they interact and communicate as a swarm of insects. Our researchers are interacting with this data by injecting bacterial code, which are computer programs, that allow these creatures to grow over time. We're going to move now from the biological and the macroscopic world, down into the atomic world, as we fly into a lattice of atoms. This is real AFM -- Atomic Force Microscope -- data from my colleagues in the Solid State Lighting and Energy Center. They've discovered a new bond, a new material for transparent solar cells.

We're flying through 2,000 lattice of atoms -- oxygen, hydrogen and zinc. You view the bond in the triangle. It's four blue zinc atoms bonding with one white hydrogen atom. You see the electron flow with the streamlines we as artists have generated for the scientists. This is allowing them to find the bonding nodes in any lattice of atoms. We think it makes a beautiful structural art. The sound that you're hearing are the actual emission spectrums of these atoms. We've mapped them into the audio domain, so they're singing to you. Oxygen, hydrogen and zinc have their own signature. We're going to actually move even further down as we go from this lattice of atoms to one single hydrogen atom.

We're working with our physicist colleagues that have given us the mathematical calculations of the n-dimensional Schrodinger equation in time. What you're seeing here right now is a superposition of an electron in the lower three orbitals of a hydrogen atom. You're actually hearing and seeing the electron flow with the lines. The white dots are the probability wave that will show you where the electron is in any given point of time and space in this particular three-orbital configuration. In a minute we're going to move to a two-orbital configuration, and you're going to notice a pulsing. And you're going to hear an undulation between the sound. This is actually a light emitter. As the sound starts to pulse and contract, our physicists can tell when a photon is going to be emitted.

They're starting to find new mathematical structures in these calculations. And they're understanding more about quantum mathematics. We're going to move even further down, and go to one single electron spin. This will be the final project that I show you. Our colleagues in the Center for Quantum Computation and Spintronics are actually measuring with their lasers decoherence in a single electron spin. We've taken this information and we've made a mathematical model out of it. You're actually seeing and hearing quantum information flow. This is very important for the next step in simulating quantum computers and information technology.

So these brief examples that I've shown you give you an idea of the kind of work that we're doing at the University of California, Santa Barbara, to bring together, arts, science and engineering into a new age of math, science and art. We hope that all of you will come to see the AlloSphere. Inspire us to think of new ways that we can use this unique instrument that we've created at Santa Barbara. Thank you very much. (Applause)

アロスフィア それは残響除去室にある 3階分の高さの金属球です アロスフィアを 大きな スーパーコンピュータに繋いだ 動的可変デジタル顕微鏡と考えてください 20人の研究者が球の中に吊るした 橋の上に立ち 自らのデータ内に すっぽりと入ることができるのです

物理学者の一団が原子の中に立ち 電子が回転するのを見たり聞いたり している姿を想像してみて下さい 彫刻家の一団が原子格子の 中に入り彼らの材料で 彫刻している姿を想像してみて下さい 外科医のチームが脳内の世界に入り 組織を景色として感じ 血液密度レベルを音楽として 聞く姿を想像してみて下さい こういったものが 今からご覧いただく アロスフィアで取り組んでいる研究の一部です

しかしまず これに関わるアーティスト 科学者とエンジニアのチームについて 少しお話します 私は オーケストラの作曲家であり アロスフィアの発明者です チームのビジュアルアーティスト達と共に 時間と空間に展開する複雑で数学的なアルゴリズムを 視覚的・音響的にマッピングします チームの科学者達は 情報における新しい パターンを見つけています エンジニア達は この種のデータ探査でいえば 世界最大級の動的可変コンピュータを 製作しています それでは これからアロスフィアの5つの 研究プロジェクトをご紹介しましょう マクロな生物学的データから 電子スピンまで

まず最初はアロブレインです 美しいものを見ながら 脳のどの部位が相互作用しているか発見し 美しさを数値化するのが目的です ご覧になっているのは私の同僚の脳の大脳皮質です これらの動きは 視覚的・音響的に マッピングされた実際のFMRIデータです 脳内を飛び回ったり 作用できる世界になっています 脳内で一緒に飛んでいる 12の小さな 長方形のコンピュータエージェントが見えますか あれは血液密度レベルを調べているんです そして 音響的に報告してくれます 密度レベルが高いということは 脳のその部位はより活発に活動していることを指します 実際に 密度が高いところでは高いピッチで エージェントが歌って教えてくれるのです

次に 本物の生物学的データから移動し アート的かつ科学的な展示を用い 人工の自然をつくる 生物発生アルゴリズムをご紹介します アート的かつ科学的な展示の中で 微生物発生のアルゴリズムが 自己生成と成長を行う 仕組みを教えてくれます これはナノスケール科学のシミュレーションにとても重要です アーティストとして 発見・探求ができる 新世界を創造しているのです この発生アルゴリズムは 昆虫の一群のように 時間を経て成長し 作用しあい 情報交換します 研究者達は この生物の成長を促進させる コンピュータープログラムである バクテリアのコードを実行し データに作用しています では今度は生物学的 マクロな世界から 原子格子に飛び込み 原子世界へ移動しましょう これはSSLECで働く私の仲間の 実際の原子間力顕微鏡データです 彼らは 新しい原子結合をもった 透明な太陽電池用の新素材を発見しました

現在酸素 水素 亜鉛からなる2,000個の 原子格子の中を飛んでいます 三角形の原子結合が見えますね 青い亜鉛原子4個と 白い水素原子1個が結合しています アーティストが科学者向けに作った流線に 沿って電子が流れているのが見えますか これで どんな原子格子の中でも結合節を発見できます 美しい構造芸術だと思いませんか 今お聞きいただいているのは 実際の 原子発光スペクトルの音です これを音声領域にマッピングしました このため人に向けて歌ってくれるのです 酸素 水素 亜鉛には それぞれの音があります さあここからもう一段階小さくなります 今からこの原子格子を出て 水素原子に進みましょう

3次元時間依存シュレディンガー方程式の 数式計算を行ってくれた 物理学者の仲間達と仕事をしています 今ご覧になっているのは 水素原子下部にある 3本の電子軌道上の電子の重なりです 実際に線に沿って電子の流れが見えますし 聞こえますよね 白い点は 時間的・空間的に この3つの軌道のどこに電子が 存在するかを示す 確率波になります それでは 次は2つの軌道配置へ移動しましょう まもなくパルス音が聞こえます そして 音の間にうねりが聞こえてきます これは 実は発光体なのです 音が脈うち収縮し始めますが 物理学者はこれにより光子がいつ放射されるか分かるのです

この計算により 新しい数学的構造が 発見されようとしています 量子数学についての理解も深まっています さて さらに一段階下の階層に行きましょう 単一の電子スピンの世界に移動します これが今日ご覧いただく最後のプロジェクトです 量子計算スピントロニクスセンターに勤める仲間は 電子スピン一回におけるレーザーの デコヒーレンスを測定します その情報をもとに 数学的モデルを作りました 今実際に量子情報の流れが見え 聞こえてますね これは量子コンピュータとITをシミュレートする 次のステップとして 非常に重要なものです

さて 以上ご覧になった簡単な例が カリフォルニア大学サンタバーバラ校で 我々が取り組んでいる仕事の一部です アート 科学 工学を統合し 数学・科学・アートの 新時代を生み出したいと考えています ぜひ皆さん 実際のアロスフィアを見に来てください そしてサンタバーバラ製の このユニークな装置を もっと活用できるようインスパイアしてください どうもありがとう (拍手)

― もっと見る ―
― 折りたたむ ―

品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

関連動画