蜘蛛网神奇的部分(科学家将蜘蛛网翻译成音乐)

蜘蛛网神奇的部分(科学家将蜘蛛网翻译成音乐)(1)

蜘蛛非常依赖触觉来感知周围的世界。他们的身体和腿上覆盖着细小的毛发和狭缝,可以区分不同种类的振动。

例如,猎物误入网中会产生与另一只蜘蛛求爱或微风搅动的振动噪音截然不同的声音。网的每一股都会产生不同的音调。

几年前,科学家们将蜘蛛网的三维结构转化为音乐,与艺术家 Tomás Saraceno合作创作了一种名为Spider's Canvas的交互式乐器。

该团队后来对之前的工作进行了改进和构建,添加了一个交互式虚拟现实组件,以允许人们进入网络并与网络进行交互。

研究小组说,这项研究不仅可以帮助他们更好地理解蜘蛛网的三维结构,甚至可以帮助我们学习蜘蛛的振动语言。

:“蜘蛛生活在振动弦的环境中。它们的视力不太好,因此它们通过具有不同频率的振动来感知世界。”

当你想到蜘蛛网时,你很可能会想到一个圆形编织者的网:扁平、圆形、带有放射状辐条,蜘蛛围绕这些辐条构建了一个螺旋网。然而,大多数蜘蛛网不是这种类型,而是由三个维度构成,例如,片状网、缠结网和漏斗网。

为了探索这类网的结构,该团队安置了一只热带帐篷网蜘蛛( Cyrtophora citricola ) 在一个长方形的外壳中,并等待它用 3D 网络填充空间。然后,他们使用片状激光来照亮并创建卷筒纸的 2D 横截面的高清图像。

然后,一种专门开发的算法从这些 2D 横截面拼凑出网络的 3D 架构。为了把它变成音乐,不同的声音频率被分配到不同的股线。这样生成的音符会根据网络结构以模式播放。

他们还扫描了正在旋转的网络,将过程的每一步都转化为音乐。这意味着音符随着网络结构的变化而变化,听众可以听到网络的构建过程。

记录分步过程意味着我们还可以更好地了解蜘蛛如何在没有支撑结构的情况下构建 3D 网络——例如,一项可用于 3D 打印的技能。

Spider's Canvas让观众可以听到蜘蛛音乐,但虚拟现实(用户可以自己进入并播放网络)增加了全新的体验层。

“虚拟现实环境真的很有趣,因为你的耳朵会听到你可能看到但不会立即识别的结构特征,”Buehler 解释说。

“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。”

这种具有逼真网络物理特性的 VR 环境使研究人员也能够了解当他们与网络的某些部分混淆时会发生什么。拉伸一根绳子,它的音调就会改变。打破一个,看看它如何影响它周围的其他股。

这也可以帮助我们理解蜘蛛网的架构,以及为什么它们是这样构建的。

也许最令人着迷的是,这项工作使团队能够开发出一种算法来识别蜘蛛网的振动类型,将它们转化为“被困的猎物”、“正在建设的网”或“另一只蜘蛛带着多情的意图抵达”。

该团队表示,这是发展学习说话蜘蛛的基础——至少是热带帐篷网蜘蛛。

“现在我们正在尝试生成合成信号,以基本上说出蜘蛛的语言,”Buehler 说。

“如果我们让他们接触到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?这些都是非常令人兴奋的想法。”

蜘蛛网神奇的部分(科学家将蜘蛛网翻译成音乐)(2)

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