Грув наших датасетов

В 1998 году нью-йоркский музыкант-экспериментатор Патрик Грант придумал довольно необычный праздник — Международный день странной музыки. Вполне справедливо рассудив, что музыкальные вкусы людей бывают чересчур консервативны, Грант предложил хотя бы один день в году (24 августа) посвящать знакомству с необычной музыкой. Быть она может какой угодно: главное, чтобы для самого слушателя она была новой и непривычной. Мы, в свою очередь, считаем, что сегодняшний праздник — отличный повод вспомнить, как звучит сонификация данных — музыка, созданная из того, что ученые получают в лабораториях, на детекторах частиц и других планетах.

«Оппортьюнити» — Марсианский рассвет

Уже больше полутора лет прошло с того момента, как мир попрощался с «Оппортьюнити»: NASA прекратило попытки связаться с ровером 13 февраля 2019 года. Перестал выходить на связь он гораздо раньше — еще в июне 2018 года, когда на Марсе зарегистрировали огромную пылевую бурю.

В ноябре 2018 года (у исследователей тогда еще была надежда, что «Оппортьюнити» найдется) ученые из Университета Англия Раскин создали мелодию из снимка рассвета на Марсе в юбилейный 5000-й сол. Подробностей о том, как именно это получилось, довольно мало: известно, что исследователи разбили изображение на пиксели слева направо, а сама мелодия основана на изменениях их яркости.

Человеческая микробиота — Ноги, пупок, гениталии, подмышки и рот

В человеческом теле (а также на его поверхности) живет до 100 триллионов микроорганизмов: все вместе они составляют живую среду — микробиом или миркобиоту. И да, музыку можно создать и из нее — как это сделали в 2017 году биологи из Массачусетского технологического института.

Ученые собрали образцы микробиоты со своих подмышек, пальцев ног, гениталий, а также из пупков и полости рта, и поместили их в питательную среду в чашке Петри, выполненной в форме грампластинки, разделенной на пять секторов. Когда бактерии подросли, биологи с помощью алгоритмов компьютерного зрения оценили их расположение на пластинке и плотность колоний и перевели данные в музыку (подробностей о том, как именно, они не сообщают).

Послушать мелодию от каждой части тела, а также целую симфонию можно на сайте проекта.

Сатурн — Спутники и кольца

У Сатурна известно 82 естественных спутника — больше, чем у любой другой планеты в Солнечной системе. Как и многие другие небесные тела, по отношению друг к другу они движутся в орбитальном резонансе: например, спутник Мимас совершает один полный оборот вокруг Сатурна за 0,94 дня, а Тефис — за 1,89, поэтому их орбитальный резонанс составляет примерно 2:1.

В 2017 году ученые из Университета Торонто использовали движения Мимаса, Тефиса и еще четырех крупнейших спутников Сатурна. Каждому спутнику ученые присвоили ноту, соответствующую естественной частоте, повышенной на 27 октав. Нота звучала каждый раз, когда спутник совершал полный оборот вокруг планеты. Дополнительно в композиции звучат и кольца Сатурна — каждому из них также присвоена своя нота.

Еще ученые озвучили и движения Эпиметея и Януса — спутников Сатурна, которые движутся с уникальным орбитальным резонансом, практически 1:1 — спутники меняют друг друга.

Чуть ранее, в 2017 году, та же группа ученых озвучила и орбитальные резонансы экзопланет в системе TRAPPIST-1 (послушать композицию можно здесь).

Большой адронный коллайдер — Столкновения частиц (feat. ATLAS)

Один из самых известных экспериментов по сонификации данных несколько лет подряд проводили физики из ЦЕРНа. Совместно с коллегами из Массачусетского технологического института они создали программу Quantizer. Внутри программы — алгоритм, который использует данные детектора ATLAS: из столкновения частиц, оставленных ими треков, а также данных калориметров программа генерирует слышимые частоты. Согласно описанию программы, из одного регистрируемого детектором события можно получить полуминутную мелодию.

Программу ученые использовали несколько лет и писали с помощью нее джазовые композиции, которые потом представляли на джазовом фестивале в канадском Монтрё (кстати, одном из самых известных в мире).

А еще одно время у ЦЕРНа даже было свое радио: с помощью него можно было послушать сонификацию событий в БАК в реальном времени. Сейчас страница радио недоступна, а на странице Quantizer висит объявление о двухлетней паузе: закончиться она должна в декабре 2020 года. До этого момента можно послушать подборку треков, созданных при помощи Quantizer в предыдущие годы

COVID-19 — Белок-шип

Безусловно, главный хит этого года представили ученые из Массачусетского технологического института: в апреле они сонифицировали последовательность S-белка (пепломера) коронавируса — отростка в виде шипика, с помощью которого вирус попадает в клетки зараженного организма

Мелодия создана с помощью алгоритма, который они представили еще в 2018 году: в нем каждая из 20 аминокислот соответствует определенной ноте, а их последовательность в первичной структуре — мелодии. Дополнительно на музыку накладываются и данные из вторичной структуры белка. Сам алгоритм, кстати, обучен не только создавать музыку из белков, но и генерировать структуру белка из мелодии.

Деревья — Годичные срезы

Особого внимания, по нашему скромному мнению, заслуживает альбом немецкого музыканта Бартоломеуса Траубека: в 2013 году он записал альбом из семи треков, для каждого из которых использовал срезы стволов семи разных деревьев.

Годичные кольца на срезе Траубек транслировал в мелодии для фортепиано: как именно — он не рассказывает, но, судя по одному из интервью, на выступлении-перформансе использовалась «игла» с камерой, которая собирала данные о толщине и расположении колец. Из собранных данных компьютер затем составлял мелодию ели, ясеня, дуба, клена и других деревьев.

Узнать больше о сонификации данных, а также послушать другие научные звуки вы можете в подкасте нашего главного редактора Ильи Ферапонтова «Звуки науки». И, конечно, напоминаем, что у нас есть вдохновленные наукой миксы — их вы можете найти на странице «Музыкальной поступи прогресса». С праздником! 

Елизавета Ивтушок