Ученые перевели паутину в музыку, и это невероятно интересно

Пауки в значительной степени полагаются на осязание, чтобы ощущать окружающий мир. Их тело и ноги покрыты крошечными волосками и щелями, которые могут различать различные виды вибраций.

Добыча, попавшая в паутину, издает совершенно иной вибрационный шум, чем, например, другой паук, пришедший на свист, или колыхание ветерка. Каждая нить паутины издает свой тон.

Несколько лет назад ученые перевели трехмерную структуру паутины в музыку, совместно с художником Томасом Сарацено создав интерактивный музыкальный инструмент под названием Spider's Canvas.

Позже команда усовершенствовала и развила эту предыдущую работу, добавив интерактивный компонент виртуальной реальности, позволяющий людям входить в паутину и взаимодействовать с ней.

Это исследование, по словам команды, не только поможет им лучше понять трехмерную архитектуру паутины, но может даже помочь нам изучить вибрационный язык пауков.

"Паук живет в среде вибрирующих струн", - объяснил инженер Маркус Бюлер из Массачусетского технологического института в 2021 году. "Они не очень хорошо видят, поэтому воспринимают свой мир через вибрации, которые имеют различные частоты".

Когда вы думаете о паутине, вы, скорее всего, представляете себе паутину орбитального ткача: плоскую, круглую, с радиальными спицами, вокруг которых паук строит спиральную сеть. Однако большинство паутинных сетей не такие, а построены в трех измерениях, например, листовые, клубочковые и воронкообразные.

Чтобы изучить структуру этих видов паутины, команда поместила тропического паука-палаточника (Cyrtophora citricola) в прямоугольную клетку и ждала, пока он заполнит пространство трехмерной паутиной. Затем они использовали листовой лазер для освещения и создания изображений высокой четкости двухмерных поперечных сечений паутины.

Затем специально разработанный алгоритм собрал трехмерную архитектуру паутины из этих двухмерных сечений. Чтобы превратить это в музыку, разным нитям были присвоены различные звуковые частоты. Сгенерированные таким образом ноты воспроизводились в виде узоров, основанных на структуре полотна.

Они также сканировали полотно во время его прядения, переводя каждый шаг процесса в музыку. Это означает, что ноты меняются по мере изменения структуры паутины, и слушатель может слышать процесс ее создания.

Запись пошагового процесса означает, что мы сможем лучше понять, как пауки строят трехмерную паутину без поддерживающих структур - навык, который можно использовать, например, для 3D-печати.

По словам исследователей, Spider's Canvas позволяет зрителям услышать музыку паука, но виртуальная реальность, в которой пользователи могут войти и сами воспроизвести нити паутины, добавляет совершенно новый уровень впечатлений.

"Среда виртуальной реальности действительно интригует, потому что ваши уши улавливают структурные особенности, которые вы можете увидеть, но не сразу распознать", - объяснил Бюлер.

"Услышав и увидев это одновременно, вы можете действительно начать понимать среду, в которой живет паук".

Эта VR-среда с реалистичной физикой паутины позволяет исследователям понять, что происходит, когда они изменяют части паутины. Растяните нить, и ее тон изменится. Сломайте одну, и посмотрите, как это повлияет на другие нити вокруг нее.

Это тоже может помочь нам понять архитектуру паутины и то, почему она устроена именно так, как она устроена.

Возможно, наиболее интересным является то, что эта работа позволила команде разработать алгоритм для определения типов вибраций паутины, переводя их как "пойманная добыча", "строящаяся паутина" или "другой паук прибыл с любовными намерениями".

Это, по словам команды, является основой для развития способности научиться говорить на языке паука - по крайней мере, тропического паука-палаточника.

"Теперь мы пытаемся генерировать синтетические сигналы, чтобы в основном говорить на языке паука", - сказал Бюлер.

"Если мы подвергнем их воздействию определенных ритмов или вибраций, сможем ли мы повлиять на то, что они делают, и сможем ли мы начать общаться с ними? Это действительно захватывающие идеи".

Исследование команды было опубликовано в Journal of the Royal Society Interface.