تجسم فكرى داده‌‌هاى حيرت‌‌آور در آلوسفير

آلوسفير: يك گوى فلزى سه طبقه در اتاقى فاقد ِاكو است. آلوسفير را يك ميكروسكوپ بزرگ ديجيتالى در نظر بگيريد كه بصورت پويا در حال تغيير است و به يك اَبركامپيوتر متصل است. ٢٠ محقق مى‌‌توانند روى پلى معلق بايستند كه داخل گوى است، و بطور كامل در اين در داده‌‌ ها غوطه‌‌ور شوند.

داخل يك اتم

تجسم كنيد كه تيمى از فيزيكدانها مى‌‌توانستند داخل يك اتم بايستند و بيننده و شنونده اسپين الكترونها باشند. تجسم كنيد اگر يك گروه از پيكرتراشها مى‌‌توانستند داخل شبكه اتمها باشند و با موادشان به تراشيدن بپردازند. تجسم كنيد اگر تيمى از جراحان مى‌‌توانستند به داخل مغز پرواز كنند، گويى كه آنجا خود دنيايى است و بافتها را بجاى منظره‌‌ها ببينند، و سطوح تراكم خون را بعنوان موسيقى بشنوند. اين‌ها قسمت هايى از تحقيقى هستند كه شما قرار است شاهد آن باشيد و ما در آلوسفير آن را انجام مى‌‌دهيم.

اما نخست بگذاريد كمى درباره اين گروه متشكل از هنرمندان و مهندسين كه با هم كار مى‌كنند، صحبت كنم. من آهنگساز و تربيت شده اركستر و خالق آلوسفير هستم. با همكاران هنرمند بصرى‌‌ام، الگوريتمهاى رياضى پيچيده‌‌اى كه در زمان و فضا آشكار شده‌‌اند را بصورت بصرى و صوتى ترسيم مى‌‌كنيم. همكاران دانشمندمان الگوهاى جديدى را در اطلاعات پيدا مى‌‌كنند. و همكاران مهندسمان يكى از بزرگترين كامپيوترهاى متغير پويا در جهان را براى اين نوع اكتشافات داده‌‌ اى مى‌‌سازند. قصد دارم شما را به درون پنج پروژه تحقيقاتى در آلوسفير ببرم، تا از داده‌‌ هاى بيولوژيكى قابل رويت به چشم عادى به اسپين الكترون حركت كنيم.

مغز دنیایی

پروژه نخست آلوبِرِين نام دارد. و تلاش ماست جهت تعيين كيفيت زيبايى از طريق يافتن مناطقى از مغز كه در عین این که شاهد چيزى زيبا هستند، با هم ارتباط متقابل دارند. شما در حال پرواز بر فراز کورتکس مغز همکارم هستید. روایت ما در اینجا داده‌ های واقعی ‌fMRI است که بطور دیداری و شنیداری نقشه‌برداری شده است. الان مغز دنیایی است که می‌توانیم از میان آن پرواز کنیم و با آن ارتباط متقابل داشته باشیم. شما ۱۲ عامل رایانه‌ای هوشمند را می‌بینید، مستطیل‌های کوچک که با شما در مغز پرواز می‌کنند. سطوح چگالی خون را حفاری می‌کنند. و آنها را بصورت شنیداری به شما گزارش می‌دهند. سطوح چگالی بالاتر به معنای فعالیت بیشتر در آن نقطه از مغز است. آنها راستش این چگالیها را برای شما به آواز می‌خوانند، برای چگالیهای بالاتر از زیروبمی بالاتری استفاده می‌کنند.

قصد داریم از داده‌ های بیولوژیکی حقیقی به سمت الگوریتمهای زیست زایشی حرکت کنیم که طبیعتی مصنوعی را در پایگاه علمی و هنرمندانه بعديمان خلق می‌کنند. در این پایگاه علمی و هنرمندانه، الگوریتمهای زیست زایشی به ما در فهم خودزایشی و رشد کمک می‌کند: برای شبیه سازی در علوم غیرقابل قیاس اهمیت زیادی دارد. ما برای هنرمندان، دنیاهای تازه‌ای می‌سازیم که قادر به کشف و کاوش هستیم. این الگوریتمهای زایشی در طی زمان رشد می‌کنند، و بعنوان گروه‌ای از حشرات تاثیر متقابل و ارتباط دارند.

برنامه‌های کامپیوتری

محققین ما با این داده‌ها از طریق تزریق کد یاکتریایی که برنامه‌های کامپیوتری هستند و امکان رشد این مخلوقات را با گذر زمان می‌دهند، در ارتباط متقابل هستند. اکنون می‌خواهیم از این جهان بیولوژیکی و ماکروسکوپی (قابل رويت به چشم عادى)به دنیای اتمی حرکت کنیم، در حینی که به درون شبکه اتم‌ها پرواز می‌کنیم. اينها داده‌‌ هاى واقعى م.ن. ا (ميكروسكوپ نيروى اتمى) از همكاران من در مركز انرژى و نور حالت جامد است. آنها اتصالی جدید را کشف کرده‌اند. ماده‌‌اى جديد براى سلولهاى خورشيدی شفاف.

ما از بین ۲٫۰۰۰ شبکه اتمی پرواز می‌کنیم– اکسیژن، هیدروژن و زینک (روی). شما اتصال را در قالب مثلث مشاهده می‌کنید. ۴ اتم آبی رنگ روی (زينك) با یک اتم سفیدرنگ هیدروژن متصل شده‌اند. همانطور که می‌بینید الکترون با ما بعنوان هنرمندان آنها را برای دانشمندان تولید کرده ایم. این کار به آنها اجازه میدهد تا گره‌های اتصالی را در هر شبکه‌ای از اتمها بیابند. فکر می‌کنیم که یک هنر ساختمانی زیبا را ایجاد می‌کند. صدایی که شما می‌شنوید طیف‌های منتشر شده حقیقی از این اتمهاست. ما آنها داخل دامنه صوتی ترسیم کرده‌ایم، بنابراین آنها برای شما می‌خوانند. اکسیژن، هیدروژن و زینک امضای خودشان را دارند. راستش می‌خواهیم حتی فراتر از این حرکت کنیم، با رفتن از این شبکه اتمها به یک تک اتم هیدروژن.

ما با همکاران فیزیکدانمان کار می کنیم که به ما امکان انجام محاسبات ریاضی معادله چند بعدی شرودینگر در زمان را می‌دهد. چیزی که الان در اینجا می‌بینید برهم نهی یک الکترون در سه اوربیت زیرین یک اتم هیدروژن است. شما در واقع بیننده و شنونده جریان الکترون با ردیف‌ها هستید. نقاط سفید موج احتمال هستند که به شما نشان می‌دهند در هر نقطه فرضی از زمان و فضا در این پیکربندی سه اوربیتی خاص الکترون کجا قرار دارد. در طول يک دقيقه ما به يك پیکربندی دو اوربيتى حركت خواهيم كرد، و شما متوجه ضربانى خواهيد شد. و شما نوسان بين صدا را خواهيد شنيد. اين در واقع يك منتشر كننده نور است. هنگامى كه صدا شروع به انقباض و تپيدن مى‌‌كند، فيزيكدانهاى ما قادرند بگويند چه وقت يك فوتون منتشر مى‌‌شود.

رياضى جديد

آنها شروع به پيدا كردن ساختارهاى رياضى جديد در اين محاسبات كرده‌‌اند. و آنها درباره رياضيات كوانتوم بيشتر بفهمند. ما مى‌‌خواهيم حتى فراتر از اين رفته و سراغ اسپين يك تك الكترون برويم. اين آخرين پروژه‌‌اى خواهد بود كه به شما نشان مى‌‌دهم. همكاران ما در مركز محاسبات كوانتوم و اسپينترونيكس در واقع با ليزرهايشان ميزان از دست رفتن انسجام سيستم (دي‌‌كوهيرنس) در اسپين الكترونی منفرد را اندازه گيرى مى‌‌كند. ما اين اطلاعات را بكار گرفته و مدل رياضى‌‌وار آن را ساخته ایم. شما درواقع ببيننده و شنونده جريان اطلاعات كوانتوم هستيد. اين براى گام بعدى در شباهت سازى كامپيوترهاى كوانتوم و فناورى اطلاعات بسيار حائز اهميت است.

بنابراين اين مثالهاى مختصر كه نشانتان دادم به شما ايده درباره كارى دهد كه در دانشگاه كاليفرنيا، سانتاباربارا انجام مى‌‌دهيم تا هنر، علم و مهندسى را يكجا گرد آوريم و عصر جديد از رياضيات، علم و هنر رقم خورد. اميدواريم كه همه شما به ديدن آلوسفير بياييد. الهام بخش ما در فكر كردن به روشهاى تازه‌‌اى باشيد كه ما بتوانيم از اين وسيله بى‌‌همتايى كه در سانتا باربارا خلق كرده‌‌ايم، استفاده كنيم. خيلى متشكرم. (تشويق)