Hämähäkinseittien värähtelyt, käännetty musiikiksi

Hämähäkeillä voi tyypillisesti olla kahdeksan silmää, mutta hyvin harvoilla on hyvä näkö. Sen sijaan he luottavat värähtelyihin navigoidakseen ja etsiäkseen saalistaan. Se on pohjimmiltaan mitä a hämähäkinverkko on: Jättiläinen, äärimmäisen monimutkainen ristikkäinen matkalankojen risteys, joka voi kertoa hämähäkille tarkalleen milloin - ja missä - herkullinen ruokapala on päätynyt sen verkkoon.

Ihmisinä emme ole täysin tietoisia siitä, miltä tuo kokemus tuntuisi. Mutta Markus Buehler, Massachusetts Institute of Technologyn tekniikan professori, on keksinyt kiehtova tapa simuloida sitä – ja se sisältää laserskannauksen, virtuaalitodellisuuden ja median musiikkia.

"Olemme antaneet äänettömälle hämähäkinseitille, erityisesti usein huomiotta jätetyille hämähäkinseiteille, äänen ja valaistaneet niiden luontaista monimutkaista rakenteellista monimutkaisuutta", Buehler kertoi Digital Trendsille. "[Me teimme sen kuultavissa kehittämällä interaktiivisen musiikki-instrumentin, jonka avulla voimme tutkia äänellisesti, miltä hämähäkinverkko kuulostaa, kun sitä rakennetaan."

Tämän luomuksen mukaan hämähäkinseitissä oleminen kuulostaa paljon tuulikellojen orkesterilta, jonka on säveltänyt John Carpenter. Ei ihme, että hämähäkit näyttävät jatkuvasti reunalta!

Värähtelyn maailma

Olipa kyseessä Vivaldin "Four Seasons" -kvartaali jousikonsertoissa tai Mozartin Fibonacci-sekvenssin käyttö, monet muusikot ovat saaneet inspiraationsa luonnosta vuosien varrella. Mutta kukaan ei ole muuttanut luonnon ääniä musiikiksi aivan Buehlerin luoman tieteellisellä uskollisuudella. Luodakseen biofidelistä äänimaisemaa Buehler ja muut tutkijat käyttivät laserskanneria tallentaakseen yksityiskohtia jokaisesta hämähäkinseitin nauhasta. He eivät tyytyneet vanhan hämähäkin tavallisten tylsyjen verkkojen skannaamiseen, vaan keskittyivät äärimmäisen monimutkaiseen hämähäkkiverkkoon. Cyrtophora citricola, jota kutsutaan myös trooppiseksi telttaverkkohämähäkkiksi.

Arkkilaserskannerilla he ottivat mittauksia näistä rainoista kuvasarjoina, joita he sitten käyttivät algoritmia koota uudelleen kolmiulotteiseksi malliksi tietokoneella, joka sisältää jokaisen hehkulangan tarkan sijainnin ja liitäntäpisteen web. Sitten tutkijat laskivat "värähtelykuviot" jokaiselle verkossa olevalle kielelle perustaen tämän kielten värähtelyjen fysiikan tutkimukseen ymmärtääkseen resonanssia. Tämä oli monimutkainen työ; ei pelkästään säikeiden massiivisen lukumäärän vuoksi, vaan koska jokaisella säikeellä on erilainen värähtelytaajuus koon ja elastisuuden mukaan. Seuraavaksi he kokosivat nämä heijastamaan äänen laatuja koko verkossa.

3D-mallin ansiosta tutkijat (tai kuka tahansa, joka käyttää tarvittavat kuulokkeet) voivat sukeltaa VR: ään tutkiakseen verkon eri osioihin, jolloin käyttäjä saa käsityksen siitä, miltä äänimaisema saattaa kuulostaa kullakin eri alueella. Tulokset ovat outo sekoitus taiteellista ja tieteellistä – eikä Buehler tekisi sitä millään muulla tavalla.

"[Olen kiinnostunut] edistämään tapaamme luoda ääntä ja musiikkia etsimällä luonnonilmiöitä värähtelyn saamiseksi malleja uudenlaisille soittimille sen sijaan, että luottaisivat "harmonisen" virityksen perinteeseen, kuten tasa-arvoiseen temperamenttiin", hän sanoi. "Olemme [toistaiseksi] tehneet tämän proteiinien ja taittumisen, materiaalien halkeamien ja murtumien sekä myös hämähäkinseittien osalta. Kussakin tapauksessa [pyrimme] arvioimaan näiden elävien materiaalien luontaisia ​​värähtelymalleja löytääksemme uusia tapoja käsitteellistää musiikillisia rakenteita."

Hämähäkki musiikki

Buehler sanoi, että teoksen taustalla on "pitkä kiinnostukseni työntää rajaa sille, miten ja miksi luomme musiikkia - käyttää luonnon värähtelyjen universaalisuutta suora sävellystyökalu." Hän totesi, että: "Kokeellisen ja klassisen ja elektronisen musiikin säveltäjänä taiteellinen työni tutkii uusien muotojen luomista musiikillisen ilmaisun – kuten biologisista materiaaleista ja elävistä järjestelmistä peräisin olevien – keinona ymmärtää paremmin taustalla olevaa tiedettä ja matematiikka."

Kyse ei kuitenkaan ole vain epätavallisen elektronisen musiikin luomisesta. Buehler totesi, että tämä työ voi olla hyödyllinen luonnon opiskelijoille, jotka ymmärtävät paremmin hämähäkkivaltakunnan saalissaaliin takana olevat geometriat. Sitä voitaisiin myös käyttää uutena tapana auttaa suunnittelemaan uusia materiaaleja soveltamalla tätä samaa prosessia äänisuunnitteluun. "Havaitsemme, että aivojen avaaminen käsittelemään muutakin kuin raakadataa, mutta kuvien ja äänen käyttäminen luovina keinoina voi olla voimakas ymmärtämään biologisia menetelmiä – ja olemaan luova insinöörinä, kun kyse on valmiista ideoista”, hän sanoi.

Toistaiseksi riittää kuitenkin, että joku loi biofideelisen hämähäkkiteeman. Ei, se ei luultavasti näy Marvelin seuraavassa Spider-Man-elokuvassa, eikä sillä ole samoja rentouttavia ominaisuuksia kuin valaslaulussa, mutta se on kuitenkin melko siisti. Vaikka se tekee hämähäkin näkemästä verkossa kyydissä ja odottamassa kärpäsiä, näyttää paljon vähemmän rauhalliselta.

Buehlerin ohella muita projektiin osallistuneita henkilöitä olivat Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn ja Tomas Saraceno.

Toimittajien suositukset

• MIT: n uusi "varjoinen" tutkimus käyttää varjoja nähdäkseen, mitä kamerat eivät pysty