Spiderwebs vibrationer, oversat til musik

Edderkopper kan typisk have otte øjne, men meget få har et godt syn. I stedet er de afhængige af vibrationer for at navigere og opsøge deres bytte. Det er i bund og grund hvad en edderkoppespind er: En kæmpe, enormt kompliceret på kryds og tværs af snubletråde, der kan fortælle en edderkop præcis, hvornår - og hvor - en lækker smule mad er landet på dens spind.

Som mennesker er vi ikke ligefrem fortrolige med, hvordan den oplevelse ville føles. Men Markus Bühler, professor i ingeniørvidenskab ved Massachusetts Institute of Technology, er kommet med en spændende måde at simulere det på - og det involverer laserscanning, virtual reality og mediet for musik.

"Vi har givet det tavse spindelvæv, især ofte oversete spindelvæv, en stemme og kastet lys over deres medfødte indviklede strukturelle kompleksitet," fortalte Buehler til Digital Trends. "[Vi klarede det hørbar ved at udvikle et interaktivt musikinstrument, der lader os udforske lydmæssigt, hvordan edderkoppespindet lyder, mens det bliver bygget."

Ifølge denne skabelse lyder det at være på et edderkoppespind meget som et orkester af blæsespil, scoret af John Carpenter. Ikke underligt, at edderkopper hele tiden virker på kanten!

En verden af ​​vibrationer

Uanset om det er Vivaldis "Four Seasons"-kvarter med strygekoncerter eller Mozarts brug af Fibonacci-sekvensen, er masser af musikere blevet inspireret af naturen gennem årene. Men ingen har forvandlet lydene fra den naturlige verden til musik med den videnskabelige troskab fra Buehlers skabelse. For at skabe sit biofideliske lydbillede brugte Buehler og andre forskere en laserscanner til at registrere detaljer om hver linie af væv i et edderkoppespind. Ikke tilfredse med at scanne de almindelige kedelige spind af nogen gammel edderkop, fokuserede de deres indsats på det ekstremt komplekse spind af Cyrtophora citricola, også kaldet den tropiske teltspind.

Ved hjælp af arklaserscanneren tog de målinger af disse baner som en serie billeder, som de derefter brugte en algoritme til at gensamles som en tredimensionel model på computeren, der indeholder den nøjagtige placering af hvert filament og forbindelsespunktet for web. Forskerne beregnede derefter "vibrationsmønstrene" for hver af strengene på nettet og baserede dette på fysikstudiet af strengvibrationer for at forstå resonans. Dette var et komplekst job; ikke kun på grund af det enorme antal tråde, men fordi hver tråd har en forskellig vibrationsfrekvens i henhold til dens størrelse og elasticitet. Dernæst samlede de disse for at afspejle de soniske kvaliteter på tværs af hele nettet.

Takket være 3D-modellen er forskerne (eller enhver, der har det nødvendige headset) i stand til at dykke ned i VR for at udforske forskellige dele af nettet, hvilket giver brugeren en fornemmelse af, hvordan lydbilledet kan lyde i hvert enkelt område. Resultaterne er en underlig blanding af det kunstneriske og det videnskabelige - og Buehler ville ikke have det på anden måde.

"[Jeg er interesseret i] at skubbe den måde, vi skaber lyd og musik på, ved at se på naturlige fænomener for at opfordre til vibration mønstre for nye typer instrumenter i stedet for at stole på traditionen med 'harmonisk' stemning som lige temperament," han sagde. "Vi har [indtil videre] gjort dette for proteiner og foldninger, revner og brud i materialer, og også for edderkoppespind. I hvert tilfælde søger [vi] at vurdere de medfødte vibrationsmønstre af disse levende materialer for at finde frem til nye måder at konceptualisere musikalske strukturer."

Spider musik

Buehler sagde, at værket er "drevet af min lange interesse for at skubbe grænsen for, hvordan og hvorfor vi skaber musik - at bruge universaliteten af ​​vibrationer i naturen som et direkte kompositionsværktøj." Han bemærkede, at: "Som komponist af eksperimentel og klassisk og elektronisk musik udforsker mit kunstneriske arbejde skabelsen af ​​nye former af musikalske udtryk - såsom dem, der stammer fra biologiske materialer og levende systemer - som et middel til bedre at forstå den underliggende videnskab og matematik."

Det handler dog ikke kun om at skabe usædvanlig elektronisk musik. Buehler bemærkede, at dette arbejde kan være nyttigt for studerende i den naturlige verden, som bedre kan forstå geometrierne bag byttefangst i edderkopperiget. Det kunne også bruges som en ny måde at hjælpe med at designe nye materialer ved at anvende den samme proces for at hjælpe med at designe efter lyd. "Vi oplever, at det at åbne hjernen for at behandle mere end blot de rå data, men at bruge billeder og lyd som kreative midler, kan være kraftfuld til at forstå biologiske metoder - og til at være kreativ som ingeniør, når det kommer til out-of-the-box ideer," han sagde.

For nu er det dog nok, at nogen har skabt et biofidelisk edderkop-tema. Nej, den dukker nok ikke op i Marvels næste Spider-Man-film, og den har ikke de samme afslappende egenskaber som hvalsang, men den er alligevel ret pæn. Selvom det får synet af en edderkop, der sidder på et spind og venter på fluer, til at se meget mindre fredeligt ud.

Ved siden af ​​Buehler var andre personer, der bidrog til projektet, Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn og Tomas Saraceno.

Redaktørens anbefalinger

• Ny 'skyggefuld' forskning fra MIT bruger skygger til at se, hvad kameraer ikke kan