Вчені перетворили коливання павутини на звуки, що різняться людським вухом. Незвичайна методика дозволяє краще зрозуміти, як павуки будують ловчі мережі і збирають з їх допомогою інформацію про навколишній світ. Крім того, її можна використовувати для створення музичних композицій. Про своє дослідження автори розповіли на конференції Американського хімічного товариства, яка цього року проходить в онлайн-форматі.
Спритна мережа павука - один з найбільш досконалих мисливських інструментів у дикій природі. Її висока ефективність частково пов'язана з тим, що вона являє собою продовження органів почуттів господаря. Сидячий у центрі мережі павук аналізує вібрації павутинних мереж і своєчасно дізнається, що в них заплутався видобуток. Крім того, коливання павутини сповіщають павуків про небезпеку і допомагають їм спілкуватися з сородичами.
Команда дослідників під керівництвом інженера і фахівця з матеріалознавства Маркуса Бюлера (Markus J. Buehler) з Массачусетського технологічного інституту розробила незвичайну методику, яка дозволяє краще зрозуміти, як павук збирає інформацію за допомогою павутини.
На першому етапі вчені провели лазерне сканування спритної мережі павука-кругопряда. Представники цього виду будують тривимірні мережі, які не дуже схожі на плоскі мережі звичних нам павуків. На основі отриманих зображень Бюлер і його колеги побудували комп'ютерну модель, що демонструє, як саме тисячі павутинних ниток з'єднуються між собою. За допомогою симуляції дослідники отримали можливість у реальному часі відстежувати реакцію спритної мережі різні форми фізичного впливу. В першу чергу їх цікавили коливання окремих ниток. За словами Бюлера, павуча мережа нагадала його команді музичний інструмент з безліччю струн. Це навело вчених на думку перевести коливання павутини в звуки, що різняться людським вухом.
Дослідники (і сучасний художник з Аргентини Томас Сарацено, який допомагав їм) розрахували частоту вібрацій павутинних ниток на основі їхньої довжини, товщини, еластичності і структури білків, з яких вони складаються. Потім вони привласнили частотам, на яких коливаються нитки, певні звукові частоти. Також вчені встановили ряд додаткових правил, що визначають відповідності між коливаннями окремих ниток і звуками, в які вони перетворюються. Наприклад, чим ближче до спостерігача знаходиться нитка, тим голосніше вона звучить.
В результаті вчені отримали своєрідний синтезатор, на якому можна грати, доторкаючись до віртуальної спритної мережі. Вони записали кілька відео, що демонструють, як звучать різні ділянки мережі у відповідь на дотики, розтягнення або розрив. Крім того, вони соніфікували різні етапи її будівництва.
Бюлер і його колеги сподіваються, що їхня методика допоможе більше дізнатися про те, як павукам вдається будувати складні конструкції з павутини. Крім того, вона може використовуватися в творчих цілях, наприклад, для створення незвичайних музичних композицій.
Соніфікація даних стає все більш популярною серед вчених і музикантів. Хоча її не можна назвати по-справжньому суворим науковим інструментом, вона дозволяє привернути інтерес до різних областей досліджень. У матеріалі «Грув наших датасетів» ви можете познайомитися з кількома прикладами незвичайних соніфікацій і почути, як могли б звучати елементарні частинки, мікроорганізми і річні кільця. А недавно ми розповідали про зіркову музику, засновану на астрофізичних даних.