At lave musik fra edderkoppespind

Edderkopper er mesterbyggere, ekspertvævning af silketråde til indviklede 3D-baner, der tjener som edderkoppens hjem og jagtområde. Hvis mennesker kunne komme ind i edderkoppens verden, de kunne lære om webkonstruktion, spindledes adfærd og mere. I dag, videnskabsmænd rapporterer, at de har oversat strukturen af ​​et net til musik, som kunne have applikationer lige fra bedre 3D-printere til kommunikation på tværs af arter og overjordiske musikalske kompositioner.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på forårsmødet i American Chemical Society (ACS).

"Edderkoppen lever i et miljø med vibrerende strenge, siger Markus Buehler, Ph.D., projektets hovedefterforsker, hvem der præsenterer værket. "De ser ikke så godt, så de fornemmer deres verden gennem vibrationer, som har forskellige frekvenser." Sådanne vibrationer forekommer, for eksempel, når edderkoppen strækker en silkestreng under konstruktionen, eller når vinden eller en fanget flue flytter nettet.

Bühler, som længe har interesseret sig for musik, spekulerede på, om han kunne udvinde rytmer og melodier af ikke-menneskelig oprindelse fra naturlige materialer, såsom edderkoppespind. "Webs kunne være en ny kilde til musikalsk inspiration, der er meget forskellig fra den sædvanlige menneskelige oplevelse, " siger han. Desuden ved at opleve et net gennem både hørelse og syn, Buehler og kolleger ved Massachusetts Institute of Technology (MIT), sammen med samarbejdspartner Tomás Saraceno på Studio Tomás Saraceno, håbede på at få ny indsigt i 3D-arkitekturen og konstruktionen af ​​webs.

Med disse mål for øje, forskerne scannede et naturligt edderkoppespind med en laser for at fange 2D-tværsnit og brugte derefter computeralgoritmer til at rekonstruere nettets 3D-netværk. Holdet tildelte forskellige frekvenser af lyd til tråde af nettet, skabe "noter", som de kombinerede i mønstre baseret på nettets 3D-struktur for at generere melodier. Forskerne skabte derefter et harpe-lignende instrument og spillede edderkoppespindmusik i flere live-optrædener rundt om i verden.

Holdet lavede også et virtual reality-setup, der gjorde det muligt for folk visuelt og hørbart at "komme ind" på nettet. "Virtual reality-miljøet er virkelig spændende, fordi dine ører vil opfange strukturelle funktioner, som du måske ser, men ikke umiddelbart genkender, " siger Buehler. "Ved at høre det og se det på samme tid, du kan virkelig begynde at forstå miljøet edderkoppen lever i."

For at få indsigt i, hvordan edderkopper bygger spind, forskerne scannede et web under byggeprocessen, transformerer hver scene til musik med forskellige lyde. "Lydene af vores harpe-lignende instrument ændrer sig under processen, afspejler den måde edderkoppen bygger nettet på, " siger Buehler. "Så, vi kan udforske den tidsmæssige sekvens af, hvordan nettet bliver konstrueret i hørbar form." Denne trinvise viden om, hvordan en edderkop bygger et net, kunne hjælpe med at udtænke "edderkop-efterlignende" 3D-printere, der bygger kompleks mikroelektronik. edderkoppens måde at 'printe' nettet på er bemærkelsesværdig, fordi der ikke bruges støttemateriale, som det ofte er nødvendigt i de nuværende 3D-printmetoder, " han siger.

I andre forsøg, forskerne undersøgte, hvordan lyden af ​​et net ændrer sig, når det udsættes for forskellige mekaniske kræfter, såsom udstrækning. "I virtual reality-miljøet, vi kan begynde at trække nettet fra hinanden, og når vi gør det, spændingen af ​​strengene og den lyd, de frembringer, ændrer sig. På et tidspunkt, trådene knækker, og de laver en snapplyd, " siger Buehler.

Holdet er også interesseret i at lære at kommunikere med edderkopper på deres eget sprog. De registrerede vævsvibrationer produceret, når edderkopper udførte forskellige aktiviteter, såsom at bygge et web, kommunikerer med andre edderkopper eller sender frierisignaler. Selvom frekvenserne lød som det menneskelige øre, en maskinlæringsalgoritme klassificerede lydene korrekt i de forskellige aktiviteter. "Nu forsøger vi at generere syntetiske signaler for grundlæggende at tale edderkoppens sprog, " siger Buehler. "Hvis vi udsætter dem for bestemte mønstre af rytmer eller vibrationer, kan vi påvirke, hvad de gør, og kan vi begynde at kommunikere med dem? Det er virkelig spændende ideer."