De trillingen van spinnenwebben, vertaald in muziek

Spinnen hebben doorgaans acht ogen, maar slechts weinigen hebben een goed gezichtsvermogen. In plaats daarvan vertrouwen ze op trillingen om te navigeren en hun prooi te zoeken. Dat is in wezen wat a spinnenweb is: een gigantische, enorm ingewikkelde wirwar van struikeldraden die een spin precies kunnen vertellen wanneer – en waar – een heerlijk stukje voedsel op zijn web is beland.

Als mensen weten we niet precies hoe die ervaring zou voelen. Maar Markus Bühler, een hoogleraar techniek aan het Massachusetts Institute of Technology, heeft een oplossing bedacht intrigerende manier om dit te simuleren – en het omvat laserscannen, virtual reality en het medium ervan muziek.

“We hebben het stille spinnenweb, en vooral de vaak over het hoofd geziene spinnenwebben, een stem gegeven en licht geworpen op hun aangeboren ingewikkelde structurele complexiteit”, vertelde Buehler aan Digital Trends. "[We maakten het hoorbaar door een interactief muziekinstrument te ontwikkelen waarmee we sonisch kunnen onderzoeken hoe het spinnenweb klinkt terwijl het wordt gebouwd.”

Volgens deze creatie klinkt het zitten op een spinnenweb heel erg als een orkest van windgong, gescoord door John Carpenter. Geen wonder dat spinnen voortdurend gespannen lijken!

Een wereld van trillingen

Of het nu gaat om Vivaldi’s ‘Vier Seizoenen’-kwartaal van strijkconcerten of Mozart’s gebruik van de Fibonacci-reeks, veel muzikanten hebben zich door de jaren heen door de natuur laten inspireren. Maar geen enkele heeft de geluiden van de natuurlijke wereld in muziek omgezet met de wetenschappelijke betrouwbaarheid van Buehlers creatie. Om zijn biofidelische soundscape te creëren, gebruikten Buehler en collega-onderzoekers een laserscanner om details van elke lijn van weefsel in een spinnenweb vast te leggen. Ze waren niet tevreden met het scannen van de gewone, saaie webben van welke oude spin dan ook, maar concentreerden hun inspanningen op het extreem complexe web van de spin Cyrtophora citricola, ook wel de tropische tentwebspin genoemd.

Met behulp van de vellenlaserscanner namen ze metingen van deze banen als een reeks afbeeldingen, waarvoor ze vervolgens een algoritme gebruikten weer in elkaar zetten als een driedimensionaal model op de computer, met de exacte locatie van elk filament en het verbindingspunt van de web. De onderzoekers berekenden vervolgens de ‘trillingspatronen’ voor elk van de snaren op het web, op basis van de natuurkundige studie van snaartrillingen om de resonantie te begrijpen. Dit was een complexe klus; niet alleen vanwege het enorme aantal strengen, maar omdat elke streng een andere trillingsfrequentie heeft, afhankelijk van zijn grootte en elasticiteit. Vervolgens hebben ze deze samengevoegd om de sonische kwaliteiten van het hele web te weerspiegelen.

Dankzij het 3D-model kunnen de onderzoekers (of iedereen die de benodigde headset opzet) in VR duiken om de wereld te verkennen verschillende delen van het web, waardoor de gebruiker een idee krijgt van hoe de audioscape in elk afzonderlijk gebied zou kunnen klinken. De resultaten zijn een vreemde mix van artistiek en wetenschappelijk – en Buehler zou het niet anders willen.

“[Ik ben geïnteresseerd in] het verbeteren van de manier waarop we geluid en muziek creëren, door naar natuurlijke fenomenen te kijken om vibratie op te roepen patronen voor nieuwe soorten instrumenten in plaats van te vertrouwen op de traditie van ‘harmonische’ stemming zoals gelijkzwevende stemming”, zegt hij gezegd. “We hebben dit [tot nu toe] gedaan voor eiwitten en vouwen, scheuren en breuken in materialen, en ook voor spinnenwebben. In elk geval proberen we de aangeboren trillingspatronen van deze levende materialen te beoordelen om nieuwe manieren uit te werken om muzikale structuren te conceptualiseren.

Spin muziek

Buehler zei dat het werk “wordt gedreven door mijn lange interesse om de grens te verleggen van hoe en waarom we muziek maken – om de universaliteit van trillingen in de natuur te gebruiken als een direct compositorisch instrument.” Hij merkte op: “Als componist van experimentele, klassieke en elektronische muziek onderzoekt mijn artistieke werk de creatie van nieuwe vormen van muzikale expressie – zoals die afgeleid van biologische materialen en levende systemen – als een middel om de onderliggende wetenschap beter te begrijpen wiskunde."

Het gaat echter niet alleen om het creëren van ongebruikelijke elektronische muziek. Buehler merkte op dat dit werk nuttig kan zijn voor studenten van de natuurlijke wereld die de geometrieën achter het vangen van prooien in het spinnenrijk beter kunnen begrijpen. Het zou ook kunnen worden gebruikt als een nieuwe manier om nieuwe materialen te helpen ontwerpen, door hetzelfde proces toe te passen om te helpen ontwerpen op basis van geluid. “We merken dat het openstellen van de hersenen om meer dan alleen de ruwe data te verwerken, maar het gebruik van beeld en geluid als creatieve middelen, krachtig in het begrijpen van biologische methoden – en om creatief te zijn als ingenieur als het gaat om out-of-the-box ideeën”, zegt hij gezegd.

Maar voorlopig is het voldoende dat iemand een biofidelisch spinnenthema heeft bedacht. Nee, het zal waarschijnlijk niet verschijnen in Marvel’s volgende Spider-Man-film, en het heeft niet dezelfde ontspannende eigenschappen als het walvislied, maar het is toch behoorlijk netjes. Zelfs als het de aanblik van een spin die in een web zit, wachtend op vliegen, er een stuk minder vredig uitziet.

Naast Buehler waren onder meer Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn en Tomas Saraceno andere mensen die aan het project hebben bijgedragen.

Aanbevelingen van de redactie

• Nieuw ‘schaduwrijk’ onderzoek van MIT gebruikt schaduwen om te zien wat camera’s niet kunnen