麻省理工学院科学家将蜘蛛网的结构翻译成音乐 - 手表和倾听

蜘蛛是硕士建设者，专业地编织丝绸的股线，以复杂的3D纤维网，作为蜘蛛的家园和狩猎地面。如果人类可以进入蜘蛛世界，他们可以了解网络施工，阿拉狼行为等等。今天，科学家们报告说，他们已经将网站的结构翻译成音乐，这可能具有从更好的3D打印机到跨种类通信和其他世界的音乐组成的应用。

“蜘蛛生活在有振动弦的环境中，”该项目的首席研究员马库斯·比勒博士说，他介绍了这项工作。“它们的视力不太好，所以它们通过不同频率的振动来感知世界。”例如，当蜘蛛在建造过程中拉伸一根丝，或者当风或困住的苍蝇移动蛛网时，就会发生这种振动。

长期以来一直对音乐感兴趣的Buehler，想知道他是否可以从自然材料中提取非人类的节奏和旋律，例如蜘蛛网。“腹期可能是一个新来源的音乐启示，与通常的人类经历截然不同，”他说。此外，通过听力，通过听力以及Massachusetts理工学院的愿景，Buehler及其同事（麻省理工学院)，与Tomás Saraceno工作室的合作伙伴Tomás Saraceno，希望对3D架构和web的构建获得新的见解。

考虑到这些目标，研究人员用激光扫描了一张天然蜘蛛网，以捕获二维横截面，然后用计算机算法重建蜘蛛网的三维网络。该团队将不同频率的声音分配到网络上，创建“音符”，并根据网络的3D结构组合成模式，生成旋律。研究人员随后创造了一种类似竖琴的乐器，并在世界各地的几场现场表演中演奏了蜘蛛网音乐。

该团队还制作了一个虚拟现实装置，允许人们通过视觉和听觉“进入”网络。比勒说:“虚拟现实环境真的很有趣，因为你的耳朵会捕捉到你可能看到但不能立即识别的结构特征。”“通过同时听到和看到它，你可以真正开始了解蜘蛛生活的环境。”

为了深入了解蜘蛛是如何织网的，研究人员在织网过程中扫描了一张网，把每个阶段转换成不同声音的音乐。比勒说:“在这个过程中，我们这种竖琴般的乐器发出的声音会发生变化，反映出蜘蛛织网的方式。”“因此，我们可以探索以声音形式构建网络的时间序列。”这种关于蜘蛛如何织网的循序渐进的知识有助于设计“模仿蜘蛛”的3D打印机，以构建复杂的微电子学。他说:“蜘蛛‘打印’网络的方式是值得注意的，因为它不使用支持材料，而目前的3D打印方法经常需要这种材料。”

在其他实验中，研究人员探讨了网络的声音如何变化，因为它暴露于不同的机械力，例如拉伸。“在虚拟现实环境中，我们可以开始将网页分开，当我们这样做时，琴弦的张力和它们产生变化的声音。在某些时候，斯特兰斯休息，他们发出了抢购，“Buehler说。

该团队还对学习如何用蜘蛛自己的语言与它们交流感兴趣。他们记录了蜘蛛在进行不同活动时产生的振动，比如织网、与其他蜘蛛交流或发送求爱信号。尽管频率听起来与人耳相似，但机器学习算法正确地将声音分类为不同的活动。比勒说:“现在我们正试图生成合成信号，让它们能说蜘蛛的语言。”“如果我们让他们接触特定的节奏或振动模式，我们能影响他们的行为吗?我们能开始与他们交流吗?”这些都是令人兴奋的想法。”

研究人员今天(2021年4月12日)在美国化学学会(ACS)的春季会议上公布了他们的研究结果。ACS 2021年春季将于4月5日至30日在线举行。直播会议将于4月5日至16日举行，点播和网络内容将持续到4月30日。这次会议有近9000份关于广泛科学主题的报告。

研究人员感谢麻省理工学院艺术、科学和技术中心的支持和资助;国立卫生研究院;海军研究办公室;工作室托马斯•萨拉切诺提出,目的在于保护国家科学基金;MathWorks工程奖学金;和陆军研究办公室。