科學(xué)家將蜘蛛網(wǎng)翻譯成音樂(lè)，這絕對(duì)令人驚嘆

蜘蛛在很大程度上依靠觸覺(jué)來(lái)感知周圍的世界。它們的身體和腿上覆蓋著細(xì)小的毛發(fā)和縫隙，可以區(qū)分不同類型的振動(dòng)。

例如，任何獵物闖入網(wǎng)中都會(huì)發(fā)出與另一只蜘蛛求偶或微風(fēng)攪動(dòng)截然不同的振動(dòng)喧囂。網(wǎng)的每一股都會(huì)產(chǎn)生不同的音調(diào)。

幾年前，科學(xué)家們將蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為音樂(lè)，與藝術(shù)家托馬斯·薩拉切諾（Tomás Saraceno）合作，創(chuàng)造了一種名為“蜘蛛網(wǎng)”的互動(dòng)樂(lè)器，名為蜘蛛的畫(huà)布.

2021 年，該團(tuán)隊(duì)在之前的工作基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和構(gòu)建，增加了一個(gè)交互式虛擬現(xiàn)實(shí)組件，允許人們進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)并與之互動(dòng)。

研究小組表示，這項(xiàng)研究不僅可以幫助他們更好地理解蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)，甚至可以幫助我們學(xué)習(xí)蜘蛛的振動(dòng)語(yǔ)言。

“蜘蛛生活在一個(gè)振動(dòng)的琴弦的環(huán)境中，”工程師馬庫(kù)斯·比勒（Markus Buehler）說(shuō)麻省理工學(xué)院。“他們看得不太清楚，所以他們通過(guò)振動(dòng)來(lái)感知他們的世界，這些振動(dòng)具有不同的頻率。

當(dāng)你想到蜘蛛網(wǎng)時(shí)，你很可能會(huì)想到球體編織者的網(wǎng)：扁平的、圓形的，帶有放射狀輻條，蜘蛛圍繞它構(gòu)建一個(gè)螺旋網(wǎng)。然而，大多數(shù)蜘蛛網(wǎng)不是這種，而是以三維形式構(gòu)建的——例如，如片狀網(wǎng)、纏結(jié)網(wǎng)和漏斗網(wǎng)。

為了探索這些網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，研究小組飼養(yǎng)了一只熱帶帳篷網(wǎng)蜘蛛（Cyrtophora citricola 柑橘）在一個(gè)長(zhǎng)方形的外殼中，并等待它用三維網(wǎng)填充空間。然后，他們使用片狀激光器照亮并創(chuàng)建卷材 2D 橫截面的高清圖像。

然后，一種專門(mén)開(kāi)發(fā)的算法從這些 2D 橫截面拼湊出 Web 的 3D 架構(gòu)。為了將其轉(zhuǎn)化為音樂(lè)，將不同的聲音頻率分配給不同的線。由此生成的音符是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以模式播放的。

他們還在旋轉(zhuǎn)時(shí)掃描了一張網(wǎng)，將這個(gè)過(guò)程的每一步都翻譯成音樂(lè)。這意味著音符會(huì)隨著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化而變化，聽(tīng)眾可以聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過(guò)程;記錄分步過(guò)程意味著我們還可以更好地了解蜘蛛如何在沒(méi)有支撐結(jié)構(gòu)的情況下構(gòu)建 3D 網(wǎng)——例如，這項(xiàng)技能可用于 3D 打印。

蜘蛛的畫(huà)布研究人員說(shuō)，允許觀眾聽(tīng)到蜘蛛音樂(lè)，但虛擬現(xiàn)實(shí)，用戶可以自己進(jìn)入并播放網(wǎng)絡(luò)，增加了一個(gè)全新的體驗(yàn)層。

“虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境非常有趣，因?yàn)槟愕亩鋾?huì)捕捉到你可能看到但不能立即識(shí)別的結(jié)構(gòu)特征。Buehler解釋道.

“通過(guò)同時(shí)聽(tīng)到和看到它，你可以真正開(kāi)始了解蜘蛛生活的環(huán)境。

這種VR環(huán)境具有逼真的網(wǎng)絡(luò)物理特性，使研究人員能夠理解當(dāng)他們弄亂網(wǎng)絡(luò)的某些部分時(shí)會(huì)發(fā)生什么。拉長(zhǎng)一根線，它的音調(diào)就會(huì)改變。折斷一根，看看它如何影響它周圍的其他股線。這也可以幫助我們理解蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，以及為什么它們會(huì)以這種方式構(gòu)建。

而且，也許最令人著迷的是，這項(xiàng)工作使該團(tuán)隊(duì)能夠開(kāi)發(fā)一種算法來(lái)識(shí)別蜘蛛網(wǎng)的振動(dòng)類型，將它們轉(zhuǎn)化為“被困的獵物”，或“正在構(gòu)建的網(wǎng)”，或“另一只蜘蛛帶著多情的意圖到達(dá)”。研究小組說(shuō)，這是學(xué)習(xí)說(shuō)蜘蛛的基礎(chǔ)——至少是熱帶帳篷網(wǎng)蜘蛛。

“現(xiàn)在我們正試圖產(chǎn)生合成信號(hào)，基本上說(shuō)蜘蛛的語(yǔ)言。Buehler說(shuō).

“如果我們讓它們暴露在某種節(jié)奏或振動(dòng)模式中，我們能影響它們的行為嗎，我們能開(kāi)始與它們交流嗎？這些都是非常令人興奮的想法。

該團(tuán)隊(duì)在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)2021年春季會(huì)議.他們之前的研究發(fā)表在 2018 年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)界面雜志.

本文最初發(fā)表于2021年4月。

寶寶起名 起名