Ämblikuvõrkude vibratsioonid, tõlgitud muusikasse

Ämblikel võib tavaliselt olla kaheksa silma, kuid väga vähestel on hea nägemine. Selle asemel tuginevad nad liikumisel ja saagi otsimisel vibratsioonile. See on sisuliselt see, mis a ämblikuvõrk on: hiiglaslik, tohutult keeruline ristmik, mis koosneb ämblikust, mis suudab ämblikule täpselt öelda, millal ja kus mõni maitsev toidupala on tema võrku sattunud.

Inimestena ei ole me täpselt kursis sellega, kuidas see kogemus tundub. Aga Markus Buehler, Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi inseneriprofessor, on tulnud välja intrigeeriv viis selle simuleerimiseks – ja see hõlmab laserskaneerimist, virtuaalreaalsust ja selle meediumit muusika.

"Oleme vaikivale ämblikuvõrgule, eriti sageli tähelepanuta jäetud ämblikuvõrkudele, hääle andnud ja valgustanud nende loomulikku keerulist struktuurilist keerukust," ütles Buehler väljaandele Digital Trends. "[Me] saime hakkama kuuldav arendades välja interaktiivse muusikainstrumendi, mis võimaldab meil heliliselt uurida, kuidas kõlab ämblikuvõrk selle ehitamise ajal.

Selle loomingu järgi kõlab ämblikuvõrgus olemine paljuski nagu puhkpillide orkester, mille heliloojaks on John Carpenter. Pole ime, et ämblikud tunduvad igavesti äärepealt!

Vibratsioonide maailm

Olgu selleks Vivaldi keelpillikontsertide kvartal "Neli aastaaega" või Mozarti Fibonacci jada kasutamine, loodusest on aastate jooksul inspireeritud palju muusikuid. Kuid ükski neist pole muutnud loodusmaailma helisid päris Buehleri ​​loomingu teadusliku truudusega muusikaks. Oma biofidelilise helimaastiku loomiseks kasutasid Buehler ja kaasuurijad laserskannerit, et salvestada ämblikuvõrku iga rihma rea ​​üksikasjad. Mitte rahuldumata ühegi vana ämbliku tavaliste igavate võrkude skaneerimisega, keskendusid nad oma jõupingutused ämbliku ülikeerulisele võrgule. Cyrtophora citricola, mida nimetatakse ka troopiliseks telgivõrgu ämblikuks.

Lehtlaserskanneri abil mõõtsid nad neid võrke piltide seeriatena ja kasutasid seejärel algoritmi. uuesti kokku panna arvutis kolmemõõtmelise mudelina, mis sisaldab iga hõõgniidi täpset asukohta ja hõõgniidi ühenduspunkti võrk. Seejärel arvutasid teadlased välja iga võrgus oleva stringi vibratsioonimustrid, tuginedes resonantsi mõistmiseks stringide vibratsiooni füüsikalisele uuringule. See oli keeruline töö; mitte ainult kiudude tohutu arvu tõttu, vaid seetõttu, et igal ahelal on erinev vibratsioonisagedus vastavalt selle suurusele ja elastsusele. Järgmisena koondasid nad need, et kajastada heli omadusi kogu veebis.

Tänu 3D-mudelile saavad teadlased (või kõik, kes kannavad vajalikke peakomplekte) sukelduda VR-i, et uurida. erinevatest veebiosadest, andes kasutajale aimu, kuidas helimaastik igas erinevas piirkonnas kõlada võib. Tulemused on kummaline segu kunstilisest ja teaduslikust – ja Buehleril poleks seda teisiti.

"[Olen huvitatud] heli ja muusika loomise viisist, vaadeldes vibratsiooni tekitamiseks loodusnähtusi. mustrid uut tüüpi instrumentide jaoks, selle asemel, et toetuda harmoonilise häälestamise traditsioonile nagu võrdne temperament. ütles. "Oleme [seni] seda teinud valkude ja voltimise, materjalide pragude ja purunemiste ning ka ämblikuvõrkude jaoks. Igal juhul [me] püüame hinnata nende elavate materjalide kaasasündinud vibratsioonimustreid, et töötada välja uusi viise muusikaliste struktuuride kontseptualiseerimiseks.

Ämblikumuusika

Buehler ütles, et teose taga on minu pikaajaline huvi nihutada piiri, kuidas ja miks me muusikat loome – kasutada looduses vibratsioonide universaalsust. otsene kompositsioonitööriist. Ta märkis, et: „Eksperimentaalse ning klassikalise ja elektroonilise muusika heliloojana uurib minu kunstitöö uute vormide loomist. muusikaline väljendus – näiteks need, mis on saadud bioloogilistest materjalidest ja elussüsteemidest –, et paremini mõista selle aluseks olevat teadust ja matemaatika."

Asi pole aga ainult ebatavalise elektroonilise muusika loomises. Buehler märkis, et see töö võib olla kasulik loodusmaailma õpilastele, kes suudavad paremini mõista ämblikuriigi saagi püüdmise geomeetriat. Seda saab kasutada ka uudse viisina uute materjalide kujundamiseks, rakendades sama protsessi, et aidata kujundada heli järgi. "Leiame, et aju avamine rohkema kui toorandmete töötlemiseks, kuid piltide ja heli kasutamine loominguliste vahenditena võib olla võimas bioloogiliste meetodite mõistmisel – ja olla insenerina loominguline, kui tegemist on kasutusel olevate ideedega,” ütles.

Praegu piisab aga sellest, et keegi lõi biofidelilise ämbliku teema. Ei, tõenäoliselt ei ilmu seda Marveli järgmises Ämblikmehe filmis ja sellel pole sama lõõgastavaid omadusi kui vaalalaulul, kuid see on siiski päris kena. Isegi kui see muudab kärbseid ootava võrgus istuva ämbliku nägemise palju vähem rahulikuks.

Lisaks Buehlerile aitasid projekti kaasa Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn ja Tomas Saraceno.

Toimetajate soovitused

• MIT-i uued "varjulised" uuringud kasutavad varje, et näha, mida kaamerad ei suuda