Aura im Nanoformat Im abgedunkelten Raum des Studio 5 im IRCAM/Centre Pompidou hängt ein Ring aus 30 beleuchteten Lautsprechern von der Decke. Sie spielen Variationen von bandgefiltertem Rauschen, das wie ein sanfter Windhauch oder das furchterregende Zischen eines Sommergewitters klingen kann. Die treibende Kraft hinter der Aktivität der von den imachination labs entworfenen durchscheinenden Lautsprecherröhren ist eine automatenähnliche Selbstorganisation auf sub-sub-mikrobiologischer Ebene.

Anlässlich des Jubiläums 10 Jahre Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS wurde SMART>SOS am 17. Oktober 2018 in Chemnitz präsentiert.

Georg Heldt (rechts) zeigte Roth im Reinraum des Fraunhofer ENAS in Chemnitz, wie man die Beschichtung der Wafers vorbereitet und wie man nach der Elektronenstrahlbelichtung den Nanoschaltkreis aus Siliziumdioxid entwickelt.

Tim Otto Roth am Mikroskop im Reinraum am Fraunhofer Institut ENAS in Chemnitz.

Gemeinsam mit Till Korten wurde das Konzeptdesign für SMART>SOS an der TU Dresden entwickelt.

Bei Nano Lund und in Alf Månssons Forschungsgruppe an der Linnaeus-Universität in Kalmar wurde ein ähnliches Schaltungsdesign untersucht, bei dem Aktinfilamente als ein etwas anderes molekulares System zum Einsatz kamen.

Der wissenschaftliche Kooperationspartner Till Korten genießt die Studio-Präsentation von SMART>SOS am IRCAM in Paris.

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Biomoleküle als Computer Der Schlüssel zu diesem Werk SMART>SOS betitelten Werk ist eine Bodenprojektion in der Mitte der Lautsprecher, die eine animierte Serie von Fluoreszenzmikroskop-Bildern zeigt, auf denen wurmartige Gebilde durch die Kanäle einer ornamentalen kreisförmigen Nanostruktur wandern. Diese Formen, die sich in einer in Siliziumdioxid geätzten Talstruktur schlängeln, sind keine Organismen, sondern eine viel kleinere Grundstruktur des Zellskeletts – die sogenannten Mikrotubuli. Wie Stagediver gleiten diese röhrenartigen Proteinpolymere über die Köpfe von Motormolekülen in dieser besonderen Nanostruktur, die Tim Otto Roth während seiner S+T+Arts Residency (Horizon 2020) mit Bio4Comp-Forschern in Dresden, Chemnitz und Schweden entworfen hat.

Logik durch Interaktion Die Herausforderung des SMART>SOS-Projekts bestand darin, das Bio4Comp-Schaltungsdesign für eine Art Rückkoppelung zu modifizieren: Die Netzwerkstruktur aus geteilten und gekreuzten Verbindungen wurde an bestimmten Kreuzungen durch ein kleines Detail ergänzt, so daß eine Art rudimentäres Logikgatter dadurch entstand, indem ein Kanal vorübergehend blockiert wurde. Das Ergebnis war eine Art geglättete Sägeblattstruktur, die als Reservoir für die Agenten diente, um diese in die äußere Ringstruktur mit 30 dieser 'Gatter' einzuleiten. Der Fluss an diesen Gattern wurde schließlich durch das Licht- und Klangspiel der Lautsprecher dargestellt. Diese Installation war auch eine Zäsur in Roths kompositorischem Schaffen, da er hier zum ersten Mal mit gefiltertem Rauschen experimentierte.

ⓘ 30 Soundpixel (jeweils ca. 12 x 40 cm), Mikroelektronik (ESP32), Lautsprechergehäuse, Acryl- und Polycarbonatglas, LED, Kabel, 24-V-Gleichstromversorgungssystem (1000 W), zwei Steuerungscomputer, ca. 4 x 4 x 3,2 m.

Hilberts (T)raum (2024) Überlegungen wie man Quantensysteme mit dem Selbstorganisationsprinzip der zellulären Automaten verbinden könnte, wurden immer wieder – u.a. durch den Physiknobelpreisträger Anton Zeilinger (2008) – angestellt. In Hilberts Traum wird mit der Superposition ein zentrales Element von Quantensystemen musikalisch mit zellulären Automaten verbunden. In diesem Traumkalkül taucht man ein in eine quantenerweiterte Entwicklung eines solchen rechnenden Raums (Konrad Zuse 1967), bei dem nicht nur der klassische Automat erklingt, sondern dieser dynamisch kontrastiert wird von einem möglichen Paar von Superpositionszuständen.

Primzahl 29 Nicht von ungefähr kommen 29 Lautsprecher zum Einsatz, die in einer 14 Meter langen Reihe den ganzen Raum durchziehen und so ein ganz anderes Hörerlebnis wie bei einer kreisförmigen Anordnung erzeugen. Bei der Primzahl 29 macht der dahinterliegende zelluläre Automat bei der ausgewählten Regel einen kombinatorischen Sprung – erst nach 16383 Iterationen wiederholt sich die Kombination von Ein- und Auszuständen. Wie bei den anderen aura calculata-Arbeiten beginnen auch hier die Zellen alle mit dem selben Ton zu spielen, aber allmählich verschieben sich mit den Attraktoren die Tonhöhen – auf unterschiedliche Weise für die superponierenden 'Basisautomaten' als auch dem eigentlichen Automaten. Roth hat hierfür variierende Modi mit teils dramatischen Tempischwankungen komponiert, um diese drei Aktivitäten klanglich unterschiedlich zu akzentuieren. Zum Einsatz kommen unterschiedlicher mikrotonale Skalen, wie eine gleichmäßige 29-Tonskala oder die indische Shrutiskala zurück, die die Oktave in 22 ungleichmäßigen Intervalle unterteilt, was zu besonderen Obertonüberlagerungen führt.

ⓘ 29 Soundpixel (jeweils ca. 12 x 40 cm), Mikroelektronik (ESP32), Lautsprechergehäuse, Acrylglas und Polycarbonat, LED, Kabel, Stahldraht, 24-V-Gleichstromversorgung (1000 W), Steuercomputer, Gesamtlänge ca. 14 m.