Ловчую сеть паука превратили в синтезатор
Ученые преобразовали колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом. Необычная методика позволяет лучше понять, как пауки строят ловчие сети и собирают с их помощью информацию об окружающем мире. Кроме того, ее можно использовать для создания музыкальных композиций. О своем исследовании авторы рассказали на конференции Американского химического общества, которая в этом году проходит в онлайн-формате.
Ловчая сеть паука — один из наиболее совершенных охотничьих инструментов в дикой природе. Ее высокая эффективность отчасти связана с тем, что она представляет собой продолжение органов чувств хозяина. Сидящий в центре сети паук анализирует вибрации паутинных сетей и своевременно узнает, что в них запуталась добыча. Кроме того, колебания паутины оповещают пауков об опасности и помогают им общаться с сородичами.
Команда исследователей под руководством инженера и специалиста по материаловедению Маркуса Бюлера (Markus J. Buehler) из Массачусетского технологического института разработала необычную методику, которая позволяет лучше понять, как паук собирает информацию с помощью паутины.
На первом этапе ученые провели лазерное сканирование ловчей сети паука-кругопряда Cyrtophora citricola. Представители этого вида строят трехмерные сети, которые не очень похожи на плоские сети привычных нам пауков. На основе полученных изображений Бюлер и его коллеги построили компьютерную модель, демонстрирующую, как именно тысячи паутинных нитей соединяются между собой.
С помощью симуляции исследователи получили возможность в реальном времени отслеживать реакцию ловчей сети различные формы физического воздействия. В первую очередь их интересовали колебания отдельных нитей. По словам Бюлера, паучья сеть напомнила его команде музыкальный инструмент со множеством струн. Это навело ученых на мысль перевести колебания паутины в звуки, различимые человеческим ухом.
Исследователи (и помогавший им современный художник из Аргентины Томас Сарацено (Tomás Saraceno)) рассчитали частоту вибраций паутинных нитей на основе их длины, толщины, эластичности и структуры белков, из которых они состоят. Затем они присвоили частотам, на которых колеблются нити, определенные звуковые частоты. Также ученые установили ряд дополнительных правил, определяющих соответствия между колебаниями отдельных нитей и звуками, в которые они преобразуются. Например, чем ближе к наблюдателю находится нить, тем громче она звучит.
В результате ученые получили своеобразный синтезатор, на котором можно играть, дотрагиваясь до виртуальной ловчей сети. Они записали несколько видео, демонстрирующих, как звучат разные участки сети C. citricola в ответ на прикосновения, растяжение или разрыв. Кроме того, они сонифицировали разные этапы ее строительства.
Бюлер и его коллеги надеются, что их методика поможет больше узнать о том, как паукам удается строить сложные конструкции из паутины. Кроме того, она может использоваться в творческих целях, например, для создания необычных музыкальных композиций.
Сонификация данных становится все более популярной среди ученых и музыкантов. Хотя ее нельзя назвать по-настоящему строгим научным инструментом, она позволяет привлечь интерес к различным областям исследований. В материале «Грув наших датасетов» вы можете познакомиться с несколькими примерами необычных сонификаций и услышать, как могли бы звучать элементарные частицы, микроорганизмы и годичные кольца. А недавно мы рассказывали о звездной музыке, основанной на астрофизических данных.
Сергей Коленов
К счастью, это художественный проект, а не серийный гаджет
Предприниматель и сооснователь компании Oculus Палмер Лаки создал VR-шлем, повышающий уровень реализма необычным способом: если игрок умирает в виртуальном мире, шлем активирует три пиропатрона, которые убивают его и в реальности. Эффект погружения в виртуальный мир — главное преимущество VR-шлемов перед мониторами. Сейчас это достигается за счет экранов с высоким разрешением и качественной графики, а также пространственного звука. Но наше взаимодействие с реальным миром не исчерпывается зрением и слухом, поэтому разработчики пытаются охватить и другие органы чувств. Также некоторые из инженеров используют разного рода ухищрения, чтобы повысить реализм и усилить эффект погружения. Например, мы рассказывали о том, как инженеры научились использовать саккады (быстрые непроизвольные движения глаз), чтобы позволить человеку в VR-шлеме неограниченно ходить даже в относительно небольшом помещении. Палмер Лаки (Palmer Luckey), известный прежде всего как сооснователь Oculus, тоже решил повысить реалистичность виртуального мира, но довольно необычным способом — он модифицировал вышедший недавно шлем смешанной реальности Oculus Quest Pro, научив его убивать игрока после того, как его убили в виртуальном мире. На эту идею его вдохновила серия ранобэ Sword Art Online. В ней рассказывается о VR-игре с полным погружением — игроки не могут выйти из игры или снять VR-шлем, пока хотя бы один из них не пройдет игру полностью. Если игрок умирает в виртуальном мире или посторонний человек снимает шлем, гаджет убивает его с помощью микроволнового излучения. В Sword Art Online повествование ведется в недалеком будущем (первое произведение вышло в 2009 году), а эти события начались 6 ноября 2022 года, поэтому Лаки представил реальную версию шлема именно в этот день. В отличие от вымышленного шлема, настоящий оснащен не микроволновым излучателем, а тремя пиропатронами. Они располагаются над передней частью головы, и создатель гаджета утверждает, что их активация неминуемо разрушает мозг пользователя. Помимо пиропатронов в шлеме установлен датчик излучения. Лаки предлагает использовать в играх после смерти виртуального персонажа красную заставку, мигающую с определенной частотой, чтобы датчик мог использовать его как сигнал о смерти. Разработчик отмечает, что не тестировал систему на себе, и в целом это не более чем художественный проект, а не устройство с реальными перспективами. Есть и не такие фатальные способы стимулировать игрока не проигрывать. Например, мы рассказывали о том, как уязвимость в Counter-Strike позволила взламывать компьютеры игроков после убийства их персонажа, загружая вместо обычной анимации вредоносную.