Spindelnätens vibrationer, översatt till musik

Spindlar kan vanligtvis ha åtta ögon, men väldigt få har bra syn. Istället förlitar de sig på vibrationer för att navigera och söka upp sitt byte. Det är i huvudsak vad en spindelnät är: En gigantisk, enormt komplicerad kors och tvärs av snubbeltrådar som kan berätta för en spindel exakt när - och var - någon läcker matbit har landat på dess nät.

Som människor är vi inte precis insatta i hur den upplevelsen skulle kännas. Men Markus Bühler, en professor i teknik vid Massachusetts Institute of Technology, har kommit med en spännande sätt att simulera det - och det involverar laserskanning, virtuell verklighet och mediet för musik.

"Vi har gett det tysta spindelnätet, särskilt ofta förbisedda spindelnät, en röst och belyst deras medfödda intrikata strukturella komplexitet," sa Buehler till Digital Trends. "[Vi gjorde det hörbar genom att utveckla ett interaktivt musikinstrument som låter oss utforska ljudmässigt hur spindelnätet låter när det byggs.”

Enligt denna skapelse låter det att vara på ett spindelnät mycket som en orkester av vindspel, noterade av John Carpenter. Inte konstigt att spindlar ständigt verkar på kant!

En värld av vibrationer

Oavsett om det är Vivaldis "Four Seasons"-kvartal av stråkkonserter eller Mozarts användning av Fibonacci-sekvensen, har många musiker inspirerats av naturen genom åren. Men ingen har förvandlat ljudet från den naturliga världen till musik med den vetenskapliga troheten som Buehlers skapelse. För att skapa sitt biofideliska ljudlandskap använde Buehler och andra forskare en laserskanner för att registrera detaljer om varje rad av väv i ett spindelnät. De var inte nöjda med att skanna de vanliga tråkiga näten av någon gammal spindel, utan fokuserade sina ansträngningar på det extremt komplexa nätet Cyrtophora citricola, även kallad den tropiska tältnätsspindeln.

Med hjälp av arklaserskannern tog de mätningar av dessa vävar som en serie bilder, som de sedan använde en algoritm för att återmontera som en tredimensionell modell på datorn, som innehåller den exakta platsen för varje glödtråd och anslutningspunkten för webb. Forskarna beräknade sedan "vibrationsmönstren" för var och en av strängarna på nätet, baserat detta på fysikstudien av strängvibrationer för att förstå resonans. Detta var ett komplext jobb; inte bara på grund av det enorma antalet trådar, utan för att varje tråd har olika vibrationsfrekvens beroende på dess storlek och elasticitet. Därefter aggregerade de dessa för att återspegla ljudkvaliteterna över hela webben.

Tack vare 3D-modellen kan forskarna (eller någon som bär det nödvändiga headsetet) dyka in i VR för att utforska olika delar av webben, vilket ger användaren en känsla av hur ljudlandskapet kan låta i varje område. Resultaten är en konstig blandning av det konstnärliga och det vetenskapliga - och Buehler skulle inte ha det på något annat sätt.

"[Jag är intresserad av] att driva på hur vi skapar ljud och musik, genom att titta på naturfenomen för att få vibration mönster för nya typer av instrument snarare än att förlita sig på traditionen med "harmonisk" stämning som lika temperament, " sa. "Vi har [hittills] gjort detta för proteiner och vikning, sprickor och frakturer i material, och även för spindelnät. I varje fall försöker [vi] bedöma de medfödda vibrationsmönstren hos dessa levande material för att utarbeta nya sätt att konceptualisera musikaliska strukturer."

Spindelmusik

Buehler sa att arbetet "drivs av mitt långa intresse att tänja på gränsen för hur och varför vi skapar musik - att använda universaliteten av vibrationer i naturen som ett direkt kompositionsverktyg." Han noterade att: "Som kompositör av experimentell och klassisk och elektronisk musik utforskar mitt konstnärliga arbete skapandet av nya former av musikaliskt uttryck - såsom de som härrör från biologiska material och levande system - som ett sätt att bättre förstå den underliggande vetenskapen och matematik."

Det handlar dock inte bara om att skapa ovanlig elektronisk musik. Buehler noterade att detta arbete kan vara användbart för studenter i den naturliga världen som bättre kan förstå geometrierna bakom bytesfångst i spindelriket. Det kan också användas som ett nytt sätt att hjälpa till att designa nya material, genom att tillämpa samma process för att hjälpa till att designa med ljud. "Vi upptäcker att att öppna upp hjärnan för att bearbeta mer än bara rådata, men att använda bilder och ljud som kreativa medel, kan vara kraftfull när det gäller att förstå biologiska metoder – och att vara kreativ som ingenjör när det kommer till out-of-the-box idéer, säger han. sa.

För nu räcker det dock att någon skapat ett biofideliskt spindeltema. Nej, den kommer förmodligen inte att dyka upp i Marvels nästa Spider-Man-film, och den har inte samma avslappnande egenskaper som valsång, men den är ändå ganska snygg. Även om det får synen av en spindel som sitter på ett nät och väntar på flugor att se mycket mindre fridfull ut.

Vid sidan av Buehler var andra personer som bidrog till projektet Ian Hattwick, Isabelle Su, Christine Southworth, Evan Ziporyn och Tomas Saraceno.

Redaktörens rekommendationer

• Ny "skumma" forskning från MIT använder skuggor för att se vad kameror inte kan