Naukowcom ze Stanów Zjednoczonych udało się ożywić strukturę pajęczej sieci, tłumacząc ją na muzykę – technologię, która może pomóc nam komunikować się z pająkami, mówią.
Przypisali różne częstotliwości dźwięku do struny sieciowej i utworzyli „notatki”, które zostały pogrupowane we wzorce, oparte na architekturze sieci 3D, w celu wygenerowania melodii.
Straszny utwór muzyczny, trwający nieco ponad minutę, brzmi jak ścieżka dźwiękowa do przerażającego horroru science fiction.
Został stworzony przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) przy użyciu technologii skanowania laserowego i narzędzi do przetwarzania obrazu.
Eksperci twierdzą, że pajęczyny mogą stanowić nowe źródło muzycznych inspiracji i stanowić formę komunikacji międzygatunkowej.
Przewiń w dół, aby obejrzeć filmy
Projekt był prowadzony przez profesora Markusa Buehlera, naukowca i inżyniera materiałowego z Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Profesor Boehler trafił na pierwsze strony gazet w zeszłym roku po tym, jak przetłumaczył podstawową strukturę białek koronawirusa na cichą aranżację muzyczną.
„Sieci mogą być nowym źródłem muzycznej inspiracji, bardzo różniącym się od zwykłego ludzkiego doświadczenia” – powiedział.
Zespół profesora Buehlera jest zainteresowany nauczeniem się komunikowania się z pająkami w ich własnym języku.
Zarejestrowali wibracje sieci powstające, gdy pająki wykonują różne czynności, takie jak budowanie sieci, komunikowanie się z innymi pająkami lub wysyłanie sygnałów zalotów.
Chociaż częstotliwości brzmiały podobnie do ludzkiego ucha, algorytm uczenia maszynowego poprawnie klasyfikował dźwięki w różnych czynnościach.
„Próbujemy teraz generować syntetyczne sygnały, aby mówić głównie w języku pająków” – powiedział profesor Boehler.
Jeśli wystawimy je na określone wzorce rytmów lub wibracji, czy możemy wpłynąć na to, co robią i czy możemy zacząć się z nimi komunikować? To są naprawdę ciekawe pomysły.
Pająki występują w przyrodzie licznie i obejmują ponad 47 000 gatunków.
Ale mają słaby wzrok, więc w celach informacyjnych polegają na trzęsącym się jedwabiu w swojej sieci. Na przykład, gdzie jest następny posiłek.
Otrzymują informacje za pomocą organów na każdej z nóg zwanych rozszczepem czuciowym.
Przekrojowe obrazy (pokazane w różnych kolorach) pajęczyny zostały połączone z tym trójwymiarowym obrazem i przetłumaczone na muzykę
Pająki mogą „dostroić” jedwab, dostosowując napięcie i połączenia, aby zbudować lepszą sieć – dzięki czemu ich sieć jest prawie sama w sobie jak instrument muzyczny.
„Pająk żyje w środowisku wibrujących strun” – powiedział profesor Buhler. „Nie widzą dobrze, więc wyczuwają swój świat poprzez wibracje o różnych częstotliwościach”.
Profesor Buehler, ekspert w dziedzinie pajęczyn i zainteresowany muzyką, zastanawiał się, czy mógłby wyodrębnić rytmy i melodie pochodzenia nieludzkiego z materiałów naturalnych, takich jak pajęczyny.
Pracował ze współpracownikiem Tomásem Saraceno, współczesnym argentyńskim artystą, nad projektem opartym na pajęczynie utkanej przez pająka na sieci namiotu (Cyrtophora citricola).
Gatunek ten jest szeroko rozpowszechniony w podzwrotnikowych i tropikalnych regionach Azji, Afryki i Australii i ma tendencję do tworzenia swoich sieci na barierkach mostów kanałowych.
Projekt oparty jest na pajęczynie utkanej przez pająka w kształcie namiotu (Cyrtophora citricola, na zdjęciu)
Zespół zeskanował sieć citricola za pomocą lasera, aby uchwycić przekroje 2D, a następnie wykorzystał algorytmy komputerowe do rekonstrukcji sieci 3D.
Przypisali różne częstotliwości dźwięku do struny sieciowej i utworzyli „notatki”, które zostały pogrupowane we wzorce, oparte na architekturze sieci 3D, w celu wygenerowania melodii.
Następnie naukowcy stworzyli instrument cyfrowy przypominający harfę i odtwarzali muzykę z pajęczyny podczas wielu występów na żywo na całym świecie przed pandemią koronawirusa.
Aby uzupełnić to doświadczenie, zespół stworzył również wirtualną rzeczywistość (VR), która umożliwiała ludziom słyszalny „dostęp” do sieci.
„Środowisko rzeczywistości wirtualnej jest naprawdę interesujące, ponieważ Twoje uszy wychwytują cechy strukturalne, które możesz zobaczyć, ale których nie możesz od razu rozpoznać” – powiedział profesor Boehler.
Słysząc to i widząc to w tym samym czasie, naprawdę możesz zacząć rozumieć środowisko, w którym żyje pająk.
„Instrument podobny do gitary jest budowany przez komputer – żyje w wirtualnej rzeczywistości”.
Zestawy słuchawkowe i kontrolery VR pozwalają użytkownikowi na interakcję z pajęczyną
Aby dowiedzieć się, jak pająki konstruują sieci, naukowcy skanowali sieć podczas procesu budowania, przekształcając każdy etap w muzykę z różnymi dźwiękami.
„Nasze dźwięki przypominające harfę wywołują zmiany w trakcie procesu, co odzwierciedla sposób, w jaki pająk buduje sieć” – powiedział profesor Boehler.
„Dzięki temu możemy zbadać chronologię powstawania sieci w formie audiobooka”.
Ta szczegółowa wiedza na temat tego, jak pająk buduje sieć, może pomóc w tworzeniu drukarek 3D „naśladujących pająki”, które budują złożoną mikroelektronikę.
Profesor Boehler powiedział: „Pająkowa metoda drukowania zwojów jest niezwykła, ponieważ nie używa się żadnych materiałów podkładowych, co jest często wymagane w obecnych metodach drukowania 3D”.
W ramach innych eksperymentów naukowcy odkryli, jak dźwięk sieci zmienia się pod wpływem różnych sił mechanicznych, takich jak rozciąganie.
Pajęczyna rozszerza się i pęka
Ich film, opublikowany na YouTube, pokazuje sonikację pajęczyny, gdy jest rozciągnięta i roztrzaskana – pełna dziwnych i niepokojących dźwięków.
Małe, ostre, przypominające skrzypce dźwięki odpowiadają zrywanym strunom, a wysokie głosy ukazują rozciąganie.
Profesor Boehler dodał: „W środowisku rzeczywistości wirtualnej możemy zacząć oddzielać sieć, a kiedy to zrobimy, napięcie strun i dźwięk, jaki ona wywoła, ulegną zmianie”.
„W pewnym momencie struny pękają i słychać trzaski”.
Naukowcy przedstawią swoje wyniki w poniedziałek na wiosennym spotkaniu American Chemical Society (ACS).
MIT używa sztucznej inteligencji, aby przetłumaczyć strukturę białkową SARS-CoV-2 na cichą aranżację muzyczną.
W 2020 roku naukowcy z Massachusetts Institute of Technology przekształcają SARS-CoV-2, koronawirusa wywołującego Covid-19, w utwór muzyczny.
Projekt został zainicjowany przez profesora Markusa Buehlera, który współpracował z zespołem z MIT-IBM Watson AI Lab nad stworzeniem narzędzia do uczenia maszynowego, które tłumaczyłoby aminokwasy z wirusa na zapis muzyczny.
Zespół skupił się na wysokości słynnego wirusa wirusa na jego zewnętrznej powierzchni, która zawiera nić trzech różnych łańcuchów białkowych.
Każdy łańcuch białkowy składa się z określonych sekwencji aminokwasów, wszystkie owinięte wokół siebie w złożonej strukturze, którą narzędzie uczenia maszynowego przenosi w notatki kilku różnych narzędzi, które działają w ciągu godziny i 49 minut.
Buehler początkowo wpadł na ten pomysł, zastanawiając się nad sposobami pomocy społeczeństwu w wizualizacji wirusa bez skomplikowanej chemii.
„Te struktury są tak małe, że oko nie widzi, ale można je usłyszeć” – powiedział MIT News.
„Za jednym pociągnięciem nasze uszy wychwytują wszystkie ich hierarchiczne cechy: ton, barwę, głośność, melodię, rytm i smyczki”.
Będziemy potrzebować mikroskopu o dużej mocy, aby zobaczyć równoważne szczegóły na obrazie, a nie będziemy w stanie zobaczyć ich wszystkich na raz.
Profesor Boehler trafił na pierwsze strony gazet w zeszłym roku po tym, jak przetłumaczył podstawową strukturę białek koronawirusa na cichą aranżację muzyczną.
Wynik jest dziwnie spokojny i całkowicie kontrastuje z kryzysem zdrowia publicznego, który wirus wywołał na całym świecie.
Dla Boehlera ten paradoks przekazuje podstawową prawdę o złudnej naturze wirusa, który opisuje jako „najeźdźcę przebranego za przyjaznego gościa”.
„Wirus ma niesamowitą zdolność oszukiwania gospodarza i wykorzystywania go do rozmnażania się” – powiedział Boehler.
„Jego genom przejmuje maszynerię wytwarzającą białka w komórce gospodarza, zmuszając ją do duplikowania genomu wirusa i wytwarzania białek wirusowych do produkcji nowych wirusów”.
Dla Buehlera możliwość usłyszenia tej dynamiki jako zbioru dźwięków, a nie listy abstrakcyjnych słów i liczb na wydrukowanej stronie, może pomóc ludziom zrozumieć, czym jest wirus i jak działa.
„Dzięki muzyce możemy zobaczyć rozwój SARS-CoV-2 z nowej perspektywy i docenić pilną potrzebę nauczenia się języka białek” – powiedział.
„Odkrywca. Entuzjasta muzyki. Fan kawy. Specjalista od sieci. Miłośnik zombie.”
More Stories
Nowy raport WHO pokazuje, jak miasta przyczyniają się do postępu w zapobieganiu chorobom niezakaźnym i urazom
Naukowcy identyfikują „najlepszy punkt” bezpiecznej operacji po zawale serca
Badanie wykazało, że 20% dzieci chorych na zapalenie płuc nie otrzymuje antybiotyków