想和蜘蛛交流嗎？科學(xué)家把蜘蛛網(wǎng)『翻譯』成了音樂(lè)

大家都知道，蜘蛛用絲織網(wǎng)，蜘蛛網(wǎng)是一種由蛋白質(zhì)制成的天然纖維。而現(xiàn)在，蜘蛛吐出的結(jié)實(shí)、有彈性、有粘性的絲綢激發(fā)了研究人員的靈感。

當(dāng)你想到蜘蛛網(wǎng)時(shí)，你最有可能想到的是球狀編織者的網(wǎng)：扁平、圓形、有徑向輻條，蜘蛛圍繞這些輻條構(gòu)建一個(gè)螺旋形的網(wǎng)。然而，大多數(shù)蜘蛛網(wǎng)不是這種類型的，而是以三維方式構(gòu)建的——例如片狀網(wǎng)、糾結(jié)網(wǎng)和漏斗網(wǎng)等。

為了探索這些類型的網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，研究小組將一只熱帶帳篷網(wǎng)蜘蛛安置在一個(gè)長(zhǎng)方形的圍欄里，并等待它用一個(gè)三維的網(wǎng)來(lái)填充空間。然后，他們使用片狀激光照射并創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)的二維截面的高清晰度圖像。

如果將這些弦作為振動(dòng)物體來(lái)建模，會(huì)怎么樣？最近，有科學(xué)家表示，他們用蜘蛛網(wǎng)創(chuàng)造了音樂(lè)。他們將蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為音樂(lè)，這可能會(huì)應(yīng)用到改善3D打印機(jī)、跨物種交流、激發(fā)音樂(lè)創(chuàng)作等領(lǐng)域。

蜘蛛的視力不好：它們通過(guò)不同頻率的振動(dòng)來(lái)感知世界，蜘蛛的身體和腿上覆蓋著細(xì)小的毛發(fā)和縫隙，可以區(qū)分不同種類的振動(dòng)。

一個(gè)蜘蛛網(wǎng)的橫截面圖像（以不同顏色顯示）被組合成三維圖像，并被轉(zhuǎn)成音樂(lè)

當(dāng)蜘蛛在織網(wǎng)的過(guò)程中拉伸絲線，或者獵物誤入網(wǎng)中所發(fā)出的振動(dòng)聲，與另一只蜘蛛的或微風(fēng)的攪動(dòng)聲截然不同，一張網(wǎng)的每根線都會(huì)產(chǎn)生不同的音調(diào)。

麻省理工學(xué)院（MIT）的研究者們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)音樂(lè)感興趣，想知道是否能從蜘蛛網(wǎng)中提取節(jié)奏和旋律。他們認(rèn)為這可能是音樂(lè)靈感的一個(gè)新來(lái)源。

此外，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)來(lái)體驗(yàn)蜘蛛網(wǎng)，希望能對(duì)蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有新的認(rèn)識(shí)。

為此，科學(xué)家們用激光掃描了一張?zhí)烊坏闹┲刖W(wǎng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)算法，他們重建了蛛網(wǎng)的三維網(wǎng)絡(luò)。

然后，他們將不同頻率的聲音分配給各條蜘蛛網(wǎng)，創(chuàng)造出“音符”，并根據(jù)蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)將其組合成圖案，以產(chǎn)生旋律。研究小組將這些頻率轉(zhuǎn)移到人耳可聽(tīng)到的聲音范圍內(nèi)，并選擇賦予它們類似于豎琴的音色。

通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)類似豎琴的樂(lè)器，科學(xué)家們?cè)谑澜绺鞯氐囊恍┈F(xiàn)場(chǎng)表演中演奏了蜘蛛網(wǎng)音樂(lè)。

幾年前，他們將蜘蛛網(wǎng)的三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為音樂(lè)，并與阿根廷藝術(shù)家托馬斯·薩雷斯諾合作創(chuàng)造了一種互動(dòng)樂(lè)器，名為“蜘蛛畫(huà)布”。

現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)在之前的工作基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善和發(fā)展，并增加了一個(gè)互動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)組件，使人們能夠進(jìn)入網(wǎng)中并與之互動(dòng)。

研究者表示說(shuō)，我們做了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)置，讓人們從視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上“進(jìn)入”這張蜘蛛網(wǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境真的很耐人尋味，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。通過(guò)同時(shí)聽(tīng)和看，你可以真正開(kāi)始了解蜘蛛生活的環(huán)境。

通過(guò)在建造過(guò)程中掃描一張蜘蛛網(wǎng)，將每個(gè)階段轉(zhuǎn)化為不同聲音的音樂(lè)，獲得了對(duì)蜘蛛如何織網(wǎng)的理解。

類似豎琴的樂(lè)器在這個(gè)過(guò)程中發(fā)出的聲音會(huì)發(fā)生變化，反映了蜘蛛建網(wǎng)的方式。因此，可以用聽(tīng)覺(jué)的形式探索蜘蛛網(wǎng)是如何被構(gòu)建的時(shí)間順序。

通過(guò)VR探索蛛網(wǎng)

在深入了解了蜘蛛是如何結(jié)網(wǎng)的之后，這種關(guān)于蜘蛛如何織網(wǎng)的知識(shí)，可能有助于設(shè)計(jì)出構(gòu)建復(fù)雜微電子的“模仿蜘蛛”的3D打印機(jī)。

蜘蛛“打印”蛛網(wǎng)的方式是了不起的，因?yàn)闆](méi)有使用支撐材料，而目前的3D打印方法通常需要這種材料。

科學(xué)家們還探索了當(dāng)蜘蛛網(wǎng)暴露在不同的機(jī)械力下時(shí)，網(wǎng)的聲音如何變化，例如拉伸。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在 VR 環(huán)境中把網(wǎng)拉開(kāi)時(shí)，弦的張力和它們產(chǎn)生的聲音會(huì)發(fā)生變化。在某些時(shí)候，弦斷了，它們會(huì)發(fā)出啪啪的聲音。

該團(tuán)隊(duì)還對(duì)學(xué)習(xí)如何用蜘蛛的語(yǔ)言從而與蜘蛛交流感興趣。在蜘蛛網(wǎng)的范圍內(nèi)，絲線以一種或另一種頻率振動(dòng)，這取決于它們的長(zhǎng)度和張力，與吉他的弦不一樣。

他們記錄了蜘蛛進(jìn)行不同活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的網(wǎng)的振動(dòng)，如建網(wǎng)、與其他蜘蛛交流或發(fā)送求愛(ài)信號(hào)。盡管這些頻率在人耳中聽(tīng)起來(lái)很相似，但一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法將這些聲音正確地劃分為不同的活動(dòng)。

研究者正在試圖產(chǎn)生合成信號(hào)，來(lái)表達(dá)蜘蛛的語(yǔ)言?！叭绻覀儼阉鼈儽┞对谔囟ǖ墓?jié)奏或振動(dòng)中，我們是否可以影響它們的行為，并且我們是否可以開(kāi)始與它們交流？這些都是迷人的想法”。也許有一天，人類可以和蜘蛛聊聊天，可以一起演奏一首歌，一起演奏。