撰文 | Jennifer Ouellette
翻譯 | as
將蜘蛛網的橫截面圖像（以不同顏色顯示）組合成這個3D圖像，并轉化為音樂。
一只蜘蛛正在編織著它那復雜的蜘蛛網，有點像一個人正在作曲，至少從麻省理工學院材料工程師Markus Buehler眼中看來，情況便是如此，這個人研究如何將網路結構轉化為音樂旋律，他與合作者一起設計了一種方法，讓人類“進入”3D蜘蛛網，并通過虛擬現實設置從視覺和聽覺上探索其結構。
這項工作有朝一日可能會帶來一種與蜘蛛進行“語言”交流的初步嘗試，它們自己的交流方式是通過網的振動，比如在筑網時拉伸絲線，或者當一陣風吹過或被困獵物出現，都會出現這種振動，“蜘蛛生活在一個振動弦的環境中，”Buehler在一次線上新聞發布會中說到，“它們的視力不是很好，所以通過振動來感知它們的世界，這些振動具有不同的頻率，”
一種人工蜘蛛絲的分子結構圖，它具有結實、連接良好的長纖維，基于這種結構創造的音樂和基于非長纖維結構創造的有明顯不同，
幾年前，Buehler帶領一個MIT科學家小組，將蜘蛛絲中蛋白質的分子結構映射到音樂理論上，產生了絲線的“聲音”，他們希望藉此建立一種全新方式來創造設計蛋白，音樂作品的層次結構元素（音高、音域、力度、節奏）與蛋白質結構的層次結構元素類似——音樂中的音符和和弦都數量有限，需要將它們進行不同的組合來創作音樂，而蛋白質的構件也是有限的（20個氨基酸），它們能以多種方式進行組合以創建具有獨特特性的新型蛋白質結構，
該項工作激發了2018年在巴黎舉行的可聽化藝術展“蜘蛛的畫布”。藝術家Tomas Saraceno與這群MIT工程師合作，以桔云斑蛛（Cyrtophora citricola）的網為靈感，創作了一種類似豎琴的互動樂器，”網”中的每條線都被調成不同的音符，為了制作這個“豎琴“，團隊使用激光掃描了蜘蛛網以捕獲二維橫截面，然后使用計算機算法重建了三維網路。接下來，他們將特定頻率分配給網線，用作音符。把這些音符在網的三維結構中以各種模式組合起來，就可以生成旋律，
“蜘蛛的畫布”音樂藝術展被認為是一場跨學科跨物種的合作
對于這種方法創作出來的音樂，Buehler 評價說：“聲音非常復雜，聽起來不像傳統的調音樂器，因為蜘蛛當然不會使用我們在音樂創作中的調音系統，相反，蜘蛛已經把網調成了它們自己的想法，即如何作為最佳傳感器，最佳捕食設備，它的聲音相當令人難忘——不常見，卻非常美，”（想要感受一下的話，請前往“返樸”觀看視訊）
2019年，Buehler的團隊接著開發了一種更為先進的系統，用蛋白質結構制造音樂，然后再將其轉換回來，創造出自然界中從未見過的新型蛋白質，他們根據每個氨基酸的天然共振頻率為其分配了一個音調——實際上更類似于一個和弦，因為氨基酸以幾個有所重疊的頻率進行振動。分子的不同三維結構決定了每個音調的持續時間，
MIT科學家們將蛋白質的分子結構轉化為類似音樂段落的可聽聲音，并將音樂重新轉化為新的蛋白質。
由于存在20種氨基酸，這就產生了20種音階。該團隊還開發了一款名為 “氨基酸合成器 “的免費安卓應用，用戶可以用氨基酸的聲音來創造自己的蛋白質“曲譜”，還記得嗎，在去年，Buehler的實驗室應用同樣方法建立了新型冠狀病毒SARS-CoV-2突刺蛋白的振動特性模型，正是這個結構使得它具有如此高的感染率，（as對此曾有介紹，見各位聽眾注意！下面請欣賞covid19病毒帶來的原創單曲）
“氨基酸合成器“的使用界面
Buehler在線上新聞發布會中的演講側重于介紹如何在虛擬現實環境中，讓用戶進入一個蜘蛛網，并在其結構中四處游走。通過將視覺和聽覺結合起來，人們或許能發現更多有趣的結構特征，因為這能讓用戶對蜘蛛網有了更豐富的感官體驗。
盡管大多數人都熟悉二維蜘蛛網，但大多數蜘蛛實際上都構建的都是三維蜘蛛網，而他最感興趣的正是通過聲音探索這些結構，他把蜘蛛當作一臺“自主3D列印機”，和人工3D列印過程不同的是，它無需任何支撐性腳手架即可構建蜘蛛網，“所以，我們有一種由蜘蛛實時創建或旋轉的材料，能耗非常低，可以在三維空間中創建這些非常復雜的結構。”
Markus Buehler在線上發布會中介紹自己實驗室的工作，
他們的一些實驗會在構建蜘蛛網時對其進行掃描，然后將每個階段轉換為音樂，這樣團隊就能以可聽形式研究該過程，Buehler說：“我們可以為每種構造狀態創建一個豎琴，因此你可以開始了解在建造過程中，蜘蛛豎琴實際上是如何變化的，幾乎就像一種活樂器一樣，” 研究人員還能在虛擬環境中研究網的聲音如何響應不同的機械力而發生變化，例如拉伸特定的股線并增加張力，直到股線斷開產生斷裂聲。
在虛擬環境中調試蜘蛛網音樂
研究的最終目的，是學習如何創建類似的合成蜘蛛網和其他模仿結構。“我們有興趣改變我們對材料的整體思考模式，蜘蛛能夠通過振動感知網的完整性。如果遭到損壞，它們可以去修復。它們和自己建造的結構之間有著完全不一樣的關系，它們實際上是其中的一部分，” 他設想未來的人造結構（例如橋梁）將采用類似的內置修復機制進行設計，這樣就不會等到它斷裂以后再進行修復了。“它將成為一個活的有機體，”
蜘蛛利用它們的網來捕捉獵物，同時還通過網上的股線振動來收集感覺資訊、拍打網路產生振動模式。在其他實驗中，Buehler等人記錄了蜘蛛進行不同活動時的各種網路振動，例如發送求偶信號，他們專門設計一種機器學習算法來區分各種聲音，因為這些頻率在人耳中聽起來幾乎都是一樣的。
而現在，他們正在嘗試產生合成信號，以初步“說”出蜘蛛的語言，“如果我們將它們置于某些節律或振動模式下，我們是否可以影響它們的工作，我們是否可以開始與它們進行交流？這些都是非常令人興奮的想法。”
本文經授權轉載自微信公眾號“科學藝術研究中心”，原文鏈接：https:http://arstechnica.com/science/2021/04/mit-scientists-study-spider-web-structure-by-translating-it-into-music
很好聽,太有意思了.