科學家將蜘蛛網(wǎng)翻譯成音樂，這絕對令人驚嘆

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

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

幾年前，科學家們將蜘蛛網(wǎng)的三維結構轉化為音樂，與藝術家托馬斯·薩拉切諾（Tomás Saraceno）合作，創(chuàng)造了一種名為“蜘蛛網(wǎng)”的互動樂器，名為蜘蛛的畫布.

2021 年，該團隊在之前的工作基礎上進行了改進和構建，增加了一個交互式虛擬現(xiàn)實組件，允許人們進入網(wǎng)絡并與之互動。

研究小組表示，這項研究不僅可以幫助他們更好地理解蜘蛛網(wǎng)的三維結構，甚至可以幫助我們學習蜘蛛的振動語言。

“蜘蛛生活在一個振動的琴弦的環(huán)境中，”工程師馬庫斯·比勒（Markus Buehler）說麻省理工學院?！八麄兛吹貌惶宄?，所以他們通過振動來感知他們的世界，這些振動具有不同的頻率。

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

為了探索這些網(wǎng)的結構，研究小組飼養(yǎng)了一只熱帶帳篷網(wǎng)蜘蛛（Cyrtophora citricola 柑橘）在一個長方形的外殼中，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，一種專門開發(fā)的算法從這些 2D 橫截面拼湊出 Web 的 3D 架構。為了將其轉化為音樂，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)絡結構以模式播放的。

他們還在旋轉時掃描了一張網(wǎng)，將這個過程的每一步都翻譯成音樂。這意味著音符會隨著網(wǎng)絡結構的變化而變化，聽眾可以聽到網(wǎng)絡構建的過程;記錄分步過程意味著我們還可以更好地了解蜘蛛如何在沒有支撐結構的情況下構建 3D 網(wǎng)——例如，這項技能可用于 3D 打印。

蜘蛛的畫布研究人員說，允許觀眾聽到蜘蛛音樂，但虛擬現(xiàn)實，用戶可以自己進入并播放網(wǎng)絡，增加了一個全新的體驗層。

“虛擬現(xiàn)實環(huán)境非常有趣，因為你的耳朵會捕捉到你可能看到但不能立即識別的結構特征。Buehler解釋道.

“通過同時聽到和看到它，你可以真正開始了解蜘蛛生活的環(huán)境。

這種VR環(huán)境具有逼真的網(wǎng)絡物理特性，使研究人員能夠理解當他們弄亂網(wǎng)絡的某些部分時會發(fā)生什么。拉長一根線，它的音調(diào)就會改變。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)的結構，以及為什么它們會以這種方式構建。

而且，也許最令人著迷的是，這項工作使該團隊能夠開發(fā)一種算法來識別蜘蛛網(wǎng)的振動類型，將它們轉化為“被困的獵物”，或“正在構建的網(wǎng)”，或“另一只蜘蛛帶著多情的意圖到達”。研究小組說，這是學習說蜘蛛的基礎——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，基本上說蜘蛛的語言。Buehler說.

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

該團隊在美國化學學會2021年春季會議.他們之前的研究發(fā)表在 2018 年英國皇家學會界面雜志.

本文最初發(fā)表于2021年4月。

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