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        想和蜘蛛交流嗎?科學(xué)家把蜘蛛網(wǎng)『翻譯』成了音樂

        2021-05-31 13:07:34
        海外星云 2021年4期
        關(guān)鍵詞:織網(wǎng)蜘蛛網(wǎng)蜘蛛

        大家都知道,蜘蛛用絲織網(wǎng),蜘蛛網(wǎng)是一種由蛋白質(zhì)制成的天然纖維。而現(xiàn)在,蜘蛛吐出的結(jié)實、有彈性、有粘性的絲綢激發(fā)了研究人員的靈感。

        當(dāng)你想到蜘蛛網(wǎng)時,你最有可能想到的是球狀編織者的網(wǎng):扁平、圓形、有徑向輻條,蜘蛛圍繞這些輻條構(gòu)建一個螺旋形的網(wǎng)。然而,大多數(shù)蜘蛛網(wǎng)不是這種類型的,而是以三維方式構(gòu)建的——例如片狀網(wǎng)、糾結(jié)網(wǎng)和漏斗網(wǎng)等。

        為了探索這些類型的網(wǎng)的結(jié)構(gòu),研究小組將一只熱帶帳篷網(wǎng)蜘蛛安置在一個長方形的圍欄里,并等待它用一個三維的網(wǎng)來填充空間。然后,他們使用片狀激光照射并創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的二維截面的高清晰度圖像。

        如果將這些弦作為振動物體來建模,會怎么樣?最近,有科學(xué)家表示,他們用蜘蛛網(wǎng)創(chuàng)造了音樂。他們將蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為音樂,這可能會應(yīng)用到改善3D打印機(jī)、跨物種交流、激發(fā)音樂創(chuàng)作等領(lǐng)域。

        蜘蛛的視力不好:它們通過不同頻率的振動來感知世界,蜘蛛的身體和腿上覆蓋著細(xì)小的毛發(fā)和縫隙,可以區(qū)分不同種類的振動。

        一個蜘蛛網(wǎng)的橫截面圖像(以不同顏色顯示)被組合成三維圖像,并被轉(zhuǎn)成音樂

        當(dāng)蜘蛛在織網(wǎng)的過程中拉伸絲線,或者獵物誤入網(wǎng)中所發(fā)出的振動聲,與另一只蜘蛛的或微風(fēng)的攪動聲截然不同,一張網(wǎng)的每根線都會產(chǎn)生不同的音調(diào)。

        麻省理工學(xué)院(MIT)的研究者們長期以來對音樂感興趣,想知道是否能從蜘蛛網(wǎng)中提取節(jié)奏和旋律。他們認(rèn)為這可能是音樂靈感的一個新來源。

        此外,通過聽覺和視覺來體驗蜘蛛網(wǎng),希望能對蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有新的認(rèn)識。

        為此,科學(xué)家們用激光掃描了一張?zhí)烊坏闹┲刖W(wǎng)。通過計算機(jī)算法,他們重建了蛛網(wǎng)的三維網(wǎng)絡(luò)。

        然后,他們將不同頻率的聲音分配給各條蜘蛛網(wǎng),創(chuàng)造出“音符”,并根據(jù)蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)將其組合成圖案,以產(chǎn)生旋律。研究小組將這些頻率轉(zhuǎn)移到人耳可聽到的聲音范圍內(nèi),并選擇賦予它們類似于豎琴的音色。

        通過創(chuàng)造一個類似豎琴的樂器,科學(xué)家們在世界各地的一些現(xiàn)場表演中演奏了蜘蛛網(wǎng)音樂。

        幾年前,他們將蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為音樂,并與阿根廷藝術(shù)家托馬斯·薩雷斯諾合作創(chuàng)造了一種互動樂器,名為“蜘蛛畫布”。

        現(xiàn)在,該團(tuán)隊在之前的工作基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善和發(fā)展,并增加了一個互動的虛擬現(xiàn)實組件,使人們能夠進(jìn)入網(wǎng)中并與之互動。

        研究者表示說,我們做了一個虛擬現(xiàn)實設(shè)置,讓人們從視覺和聽覺上“進(jìn)入”這張蜘蛛網(wǎng)。虛擬現(xiàn)實環(huán)境真的很耐人尋味,因為你的耳朵會捕捉到你可能看到但不能立即識別的結(jié)構(gòu)特征。通過同時聽和看,你可以真正開始了解蜘蛛生活的環(huán)境。

        通過在建造過程中掃描一張蜘蛛網(wǎng),將每個階段轉(zhuǎn)化為不同聲音的音樂,獲得了對蜘蛛如何織網(wǎng)的理解。

        類似豎琴的樂器在這個過程中發(fā)出的聲音會發(fā)生變化,反映了蜘蛛建網(wǎng)的方式。因此,可以用聽覺的形式探索蜘蛛網(wǎng)是如何被構(gòu)建的時間順序。

        通過VR探索蛛網(wǎng)

        在深入了解了蜘蛛是如何結(jié)網(wǎng)的之后,這種關(guān)于蜘蛛如何織網(wǎng)的知識,可能有助于設(shè)計出構(gòu)建復(fù)雜微電子的“模仿蜘蛛”的3D打印機(jī)。

        蜘蛛“打印”蛛網(wǎng)的方式是了不起的,因為沒有使用支撐材料,而目前的3D打印方法通常需要這種材料。

        科學(xué)家們還探索了當(dāng)蜘蛛網(wǎng)暴露在不同的機(jī)械力下時,網(wǎng)的聲音如何變化,例如拉伸。他們發(fā)現(xiàn),當(dāng)在 VR 環(huán)境中把網(wǎng)拉開時,弦的張力和它們產(chǎn)生的聲音會發(fā)生變化。在某些時候,弦斷了,它們會發(fā)出啪啪的聲音。

        該團(tuán)隊還對學(xué)習(xí)如何用蜘蛛的語言從而與蜘蛛交流感興趣。在蜘蛛網(wǎng)的范圍內(nèi),絲線以一種或另一種頻率振動,這取決于它們的長度和張力,與吉他的弦不一樣。

        他們記錄了蜘蛛進(jìn)行不同活動時產(chǎn)生的網(wǎng)的振動,如建網(wǎng)、與其他蜘蛛交流或發(fā)送求愛信號。盡管這些頻率在人耳中聽起來很相似,但一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法將這些聲音正確地劃分為不同的活動。

        研究者正在試圖產(chǎn)生合成信號,來表達(dá)蜘蛛的語言?!叭绻覀儼阉鼈儽┞对谔囟ǖ墓?jié)奏或振動中,我們是否可以影響它們的行為,并且我們是否可以開始與它們交流?這些都是迷人的想法”。也許有一天,人類可以和蜘蛛聊聊天,可以一起演奏一首歌,一起演奏。

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