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科学家将蜘蛛网翻译成音乐太惊艳,听完整个人都不好了

蜘蛛主要靠触觉感知世界。

它们的身体和腿都覆盖着细小的毛发和孔隙,可以识别不同类型的振动。

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蜘蛛腿毛的细节

比如——

猎物撞进网里,

其它蜘蛛敲门求爱,

微风拂过……

这些振动各不相同,

因此,蛛网的每根蛛丝会发出完全不同的音调。

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蛛网的每根蛛丝会发出完全不同的音调

几年以前,科学家把蛛网的三维结构翻译成了音乐,他们与艺术家托马斯.萨拉切诺合作,创作了一种交互式乐器,并命名为“蜘蛛画布”。

(参见文末视频的第一部分:蜘蛛画布-音乐表演)

科学家将蜘蛛网翻译成音乐太惊艳,听完整个人都不好了

视频中第一部分:蜘蛛画布-音乐表演 (法国东京宫博物馆. 2018年)

最近,这个团队在之前的基础上又做了优化和构建,并加入了交互式虚拟现实(VR)组件,人们可以进入蛛网并与其互动。

研究人员说,这项研究不仅能帮助他们更好地理解蜘蛛网的三维结构,甚至还能帮助我们学习蜘蛛的振动语言。

美国麻省理工学院的工程师马库斯. 比勒说: “蜘蛛生活在振动弦上。因为视力不好,所以蜘蛛通过不同频率的振动去感知世界。”

当提到蜘蛛网时,你首先可能想到的是“圆蛛”织的网——有扁平的,圆的,还有在径向轮辐周围构建的螺旋状网。

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大多数蜘蛛织的网并非平面的,而是三维结构

然而,大多数蜘蛛织的网并非平面的,而是三维结构——如片状网、缠结网以及漏斗网。

为了探索蛛网结构,该研究团队在一个矩形围场内养了一只热带桔云斑蛛(Cyrtophora citricola),让它用三维蛛网把空间填满。

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热带桔云斑蛛(Cyrtophora citricola)织出的网是三维结构

他们使用了激光片光源照射蛛网,并制作了蛛网横截面的高精度2D图像,然后用特殊算法把这些2D截面图像拼成了蛛网的3D结构。

为了把它转换成音乐,研究人员把不同的声音频率分配在不同的蛛丝上,再根据蛛网的结构模式演奏音符。

(参见文末视频的第二部分:蜘蛛网的超声处理)

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视频的第二部分:蜘蛛网的超声处理

之后,研究人员又扫描了蛛网构建过程中的图像,把蛛网构建的每一步都翻译成了音乐。

这就意味着音符会随着蛛网结构的变化而改变,而听众就可以听到蛛网构建的过程了。

记录蛛网逐步构建的过程意味着我们能更好地理解——在无任何支撑结构的条件下,蜘蛛是怎样构建3D蛛网的。

而这种技术也许可以用于3D打印。

(参见文末视频的第三部分:蜘蛛网的超声处理——建造过程中的蜘蛛网)

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视频的第三部分:蜘蛛网的超声处理——建造过程中的蜘蛛网

“蜘蛛画布”让听众听到了蜘蛛的音乐;

而在VR中,用户甚至能自己进入蛛网并用蛛丝演奏,因此又多了一层全新体验,。

研究人员说:“VR环境确实很有趣,因为有些结构特点,你用眼睛不一定能马上识别出来,而用耳朵却能捕捉到,”

“边听边看,你就能真正了解蜘蛛的生活环境。”

这种虚拟环境,模拟真实蛛网的物理特点。

VR可以让人们体验到——当扰动蛛网的一部分时会发生了什么。

比如,拉伸一根蛛丝,它的音调会改变;

还可以观察到弄断一根蛛丝会给周围的蛛丝带来什么影响。

蛛网VR可以帮助我们了解蛛网结构,以及蜘蛛为什么要这样建网。

(参见文末视频的第四部分:蜘蛛网的超声处理——虚拟现实(VR)探索)

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视频的第四部分:蜘蛛网的超声处理——虚拟现实(VR)探索

而且,最令人着迷之处在于,团队能籍此开发一种算法,用于识别蛛网的振动类型,通过振动类型可以识别某个振动所代表的意义——是被捕的猎物?还是正在建造的网?又或者是其它蜘蛛上网求爱来了?

研究人员说:

“这些是学习蛛语的基础。现在,我们正在努力创造基础蛛语的合成信号。”

“如果我们把这些信号以特定的节奏模式或者振动模式释放出来,能影响蜘蛛的行为吗?我们能开始和它们沟通吗?这些想法真是令人兴奋。

视频:

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