The Vibrations of Spiderwebs, oversatt til musikk

Edderkopper kan typisk ha åtte øyne, men svært få har godt syn. I stedet er de avhengige av vibrasjoner for å navigere og oppsøke byttet sitt. Det er i hovedsak hva en spindelvev er: En gigantisk, enormt komplisert på kryss og tvers av snubletråder som kan fortelle en edderkopp nøyaktig når – og hvor – noe deilig mat har landet på nettet.

Som mennesker er vi ikke akkurat klar over hvordan den opplevelsen ville føles. Men Markus Buehler, professor i ingeniørfag ved Massachusetts Institute of Technology, har kommet opp med en spennende måte å simulere det på - og det involverer laserskanning, virtuell virkelighet og mediet for musikk.

"Vi har gitt det stille spindelvevet, spesielt ofte oversett spindelvev, en stemme og kastet lys over deres medfødte, intrikate strukturelle kompleksitet," sa Buehler til Digital Trends. "[Vi klarte det hørbar ved å utvikle et interaktivt musikkinstrument som lar oss utforske sonisk hvordan edderkoppnettet høres ut når det bygges.»

I følge denne skapningen høres det mye ut som et orkester av vindklokker å være på et edderkoppnett, scoret av John Carpenter. Ikke rart at edderkopper hele tiden virker på kanten!

En verden av vibrasjoner

Enten det er Vivaldis «Four Seasons»-kvartal med strykekonserter eller Mozarts bruk av Fibonacci-sekvensen, har mange musikere blitt inspirert av naturen gjennom årene. Men ingen har forvandlet lydene fra den naturlige verden til musikk med den vitenskapelige troskapen til Buehlers skapelse. For å skape sitt biofideliske lydbilde, brukte Buehler og andre forskere en laserskanner for å registrere detaljer om hver linje av webbing i et edderkoppnett. Ikke fornøyd med å skanne de vanlige kjedelige nettene til en gammel edderkopp, de fokuserte innsatsen på det ekstremt komplekse nettet til Cyrtophora citricola, også kalt den tropiske teltvev-edderkoppen.

Ved hjelp av arklaserskanneren tok de målinger av disse banene som en serie bilder, som de deretter brukte en algoritme for å settes sammen igjen som en tredimensjonal modell på datamaskinen, som inneholder den nøyaktige plasseringen av hvert filament og tilkoblingspunktet til web. Forskerne beregnet deretter "vibrasjonsmønstrene" for hver av strengene på nettet, og baserte dette på fysikkstudiet av strengvibrasjoner for å forstå resonans. Dette var en kompleks jobb; ikke bare på grunn av det enorme antallet tråder, men fordi hver tråd har en annen vibrasjonsfrekvens i henhold til dens størrelse og elastisitet. Deretter samlet de disse for å gjenspeile de soniske kvalitetene over hele nettet.

Takket være 3D-modellen kan forskerne (eller alle som tar på seg det nødvendige hodesettet) dykke ned i VR for å utforske forskjellige deler av nettet, noe som gir brukeren en følelse av hvordan lydbildet kan høres ut i hvert enkelt område. Resultatene er en merkelig blanding av det kunstneriske og det vitenskapelige - og Buehler ville ikke ha det på noen annen måte.

«[Jeg er interessert i] å presse frem måten vi lager lyd og musikk på, ved å se til naturfenomener for å be om vibrasjon mønstre for nye typer instrumenter i stedet for å stole på tradisjonen med "harmonisk" stemming som likt temperament,» sa. "Vi har [så langt] gjort dette for proteiner og folding, sprekker og brudd i materialer, og også for edderkoppnett. I hvert tilfelle søker [vi] å vurdere de medfødte vibrasjonsmønstrene til disse levende materialene for å finne nye måter å konseptualisere musikalske strukturer."

Edderkoppmusikk

Buehler sa at arbeidet er "drevet av min lange interesse for å flytte grensen for hvordan og hvorfor vi lager musikk - å bruke universaliteten til vibrasjoner i naturen som et direkte komposisjonsverktøy." Han bemerket at: "Som komponist av eksperimentell og klassisk og elektronisk musikk, utforsker mitt kunstneriske arbeid skapelsen av nye former av musikalske uttrykk - slik som de som stammer fra biologiske materialer og levende systemer - som et middel til å bedre forstå den underliggende vitenskapen og matematikk."

Det handler ikke bare om å lage uvanlig elektronisk musikk. Buehler bemerket at dette arbeidet kan være nyttig for studenter i den naturlige verden som bedre kan forstå geometriene bak byttedyrfangst i edderkoppriket. Det kan også brukes som en ny måte å hjelpe til med å designe nye materialer, ved å bruke den samme prosessen for å hjelpe design med lyd. «Vi finner ut at det å åpne opp hjernen for å behandle mer enn bare rådata, men å bruke bilder og lyd som kreative midler, kan være kraftfull i å forstå biologiske metoder – og å være kreativ som ingeniør når det kommer til ideer som er klare,» sa.

For nå er det imidlertid nok at noen har laget et biofidelisk edderkopptema. Nei, den vil sannsynligvis ikke dukke opp i Marvels neste Spider-Man-film, og den har ikke de samme avslappende egenskapene som hvalsang, men den er ganske ryddig likevel. Selv om det får synet av en edderkopp som sitter på et nett og venter på fluer, ser mye mindre fredelig ut.

Ved siden av Buehler inkluderte andre personer som bidro til prosjektet Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn og Tomas Saraceno.

Redaktørenes anbefalinger

• Ny "skyggefull" forskning fra MIT bruker skygger for å se hva kameraer ikke kan