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美科学家首次把蜘蛛网转译成音乐:旋律怪诞,像科幻恐怖电影配乐

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前瞻网 2021-04-13 11:37
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美国科学家将一张蜘蛛网的结构翻译成音乐,从而赋予其生命,或许有一天,这种技术能让我们与蜘蛛交流。

他们将不同频率的声音分配到蛛网上,根据蛛网的3D结构创建“音符”,并将其组合成模式,从而产生旋律。 这段怪异的音乐持续了一分钟多一点,听起来像是一部怪诞的反乌托邦科幻恐怖电影的原声音乐。

这一奇异的技术是由麻省理工学院(MIT)研究人员利用激光扫描技术和图像处理工具发明的。专家说,蜘蛛网可以为音乐灵感提供新的来源,并提供一种跨物种交流的形式。

该项目由麻省理工学院(MIT)的材料科学家和工程师马库斯·布勒教授领导。去年,布勒教授曾将新冠病毒的核心蛋白结构转化为一段平静的音乐旋律而登上了头条。

图片来源:图为一张蜘蛛网的横截面图像(以不同颜色显示)被组合成3D图像,并翻译成音乐

他说:“蛛网可能是一种新的音乐灵感来源,这与人类通常的体验截然不同。”

布勒教授的团队对学习如何用蜘蛛自己的语言与之交流很感兴趣。他们记录了蜘蛛在进行不同活动时产生的振动,比如织网、与其他蜘蛛交流或发送求爱信号。

尽管频率在人耳听起来相似,但机器学习算法正确地将声音分类为不同的活动。

布勒教授说:“现在我们正试图生成合成信号,从而理解蜘蛛的语言。”“如果我们让蜘蛛接触特定的节奏或振动模式,我们能影响它们的行为吗?我们能开始与它们交流吗?这些都是令人兴奋的想法。”

蜘蛛在自然界中数量众多,有47000多种。但是它们的视力很差,所以依靠蛛网上丝的振动来获取信息,比如猎物落在哪里。它们还通过腿上的“裂隙感器”接收信息。

蜘蛛可以通过调节蛛丝的张力和连接来“调整”蛛丝,从而织就更完美的蛛网——几乎让蛛丝本身成为一种乐器。

“蜘蛛生活在一个有振动的弦的环境中。”布勒教授说,“它们的视力不太好,所以它们通过不同频率的振动来感知世界。”

布勒教授与阿根廷当代艺术家Tomás Saraceno合作完成了这个项目,该项目基于一个由帐蓬网蜘蛛(Cyrtophora citricola)织成的蜘蛛网。本种广泛分布于亚洲、非洲和澳大利亚的亚热带和热带地区。

研究小组用激光扫描了C. citricola蜘蛛网,以捕捉二维横截面,然后用计算机算法重建蜘蛛网的三维网络。再将不同频率的声音分配到蛛网上,根据网络的3D结构创建“音符”,并将其组合成模式,从而产生旋律。

然后,研究人员创造了一种数字竖琴,并在世界各地现场演奏了蜘蛛网音乐。为了补充这种体验,该团队还制作了虚拟现实(VR)装置,让人们可以通过视觉和听觉“进入”蛛网。

布勒教授说:“虚拟现实环境真的很有趣,因为你的耳朵会捕捉到你可能看到但不会马上识别的结构特征。”

“通过同时听到和看到它,你可以真正开始了解蜘蛛生活的环境。”“这种竖琴状的乐器是计算机生成的,它在虚拟现实中。”

为了深入了解蜘蛛是如何织网的,研究人员在织网过程中扫描了一张网,把每个阶段转换成不同声音的音乐。

布勒教授说:“在这个过程中,我们这种竖琴般的乐器发出的声音会发生变化,反映出蜘蛛织网的方式。”“因此,我们可以探索蛛网如何以声音的形式构建时间序列。”

这种关于蜘蛛如何织网的循序渐进的知识有助于设计出“模仿蜘蛛”的3D打印机,从而制造出复杂的微电子。

在其它实验中,研究人员探索了蛛网在受到不同机械力(比如拉伸)时发出的声音是如何变化的。他们发布在YouTube上的视频显示,一张蜘蛛网正在被拉伸和断裂,充满了奇怪的、令人不安的噪音。细小、尖锐的小提琴般的声音对应着网丝被拉破,而音调上升的声音则表示拉伸。

参考资料:

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9461371/Scientists-translated-structure-web-music.html

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