Вчені створили музичний інструмент з павутини, щоб вивчити мову павуків — відео

Більшість павуків мають від шести до восьми очей. Проте, як це не дивно, пізнавати навколишній світ їм допомагають зовсім не очі. Ці маленькі істоти значною мірою покладаються на дотик. Адже їхні тіла та ніжки вкриті крихітними волосками та щілинами, що дають змогу розрізняти різні види вібрації. Їх особливим інструментом дуже часто є павутина. Кожна надтонка ниточка створює різний тон, різні вібраційні шуми в залежності від обставин. Таким чином павуки спілкуються, полюють, обирають місце для проживання тощо. 

Як пише видання Science Alert, щоб зрозуміти та вивчити унікальну мову павуків, науковці почали детально досліджувати павутину та звуки, які вона здатна видавати. Перше дослідження було опубліковано ще 2018 року в Journal of the Royal Society Interface. Кілька років потому команда представила свою фундаментальну працю на весняній зустрічі Американського хімічного товариства 2021 року. 

Що створили вчені?

Як підкреслювали дослідники у своїй роботі, більшість павутин є складнішими, ніж двовимірні структури. Їм вдалося перетворити тривимірну структуру павутини на музику.

Щоб цього досягти, до дослідження залучили художника Томаса Сарасено. Він став творцем інтерактивного музичного інструменту під назвою Spider's Canvas.

Вже пізніше команда вдосконалила та розвинула цю попередню роботу, додавши інтерактивний компонент віртуальної реальності.

Вчені впевнені, що їх робота не тільки допоможе краще зрозуміти тривимірну архітектуру павутини, але навіть може допомогти вивчити вібраційну мову павуків. Не виключено, що у майбутньому ця мова може принести користь людям й також буде активно використовуватися для різних задач. 

"Павук живе в середовищі вібруючих струн. Вони погано бачать, тому відчувають свій світ через вібрації, які мають різні частоти", — пояснив інженер з MIT Маркус Бюлер. 

Який павук допоміг вченим створити музику та дослідити павутину?

Щоб вивчити складний, але дуже цікавий світ павуків, вчені "звернулися" до тропічного павука-наметника (Cyrtophora citricola). Його складна тривимірна павутинна мережа підходила для дослідження найбільше. 

Павука помістили у прямокутний корпус і дочекалася, поки він заповнить простір павутиною. Потім вони використали листовий лазер для освітлення та створення зображень високої чіткості двовимірних поперечних перерізів павутини.

Далі спеціально розроблений алгоритм зібрав 3D-архітектуру мережі з цих 2D-перерізів. Щоб перетворити це на музику, різні звукові частоти були розподілені для різних ниток. Згенеровані таким чином ноти відтворювалися за шаблонами на основі структури мережі. 

Вони також сканували павутину під час її обертання, перетворюючи кожен крок процесу на музику. Це означає, що ноти змінюються разом зі зміною структури павутини, і слухач може почути процес побудови павутини.

Покрокове розуміння того, як павуки будують 3D-павутину без допоміжних структур, може бути використана, до прикладу, для 3D-друку. Це також може допомогти нам зрозуміти архітектуру павутини та чому вони побудовані саме так.

Ця робота дозволила команді розробити алгоритм визначення типів вібрацій павутини, переводячи їх у "здобич у пастці", "павутину будують", або "інший павук прибув із любовними намірами". За словами вчених, це є основою для того, щоб навчитися розмовляти павуків — принаймні, тропічних павуків-наметів.

"Якщо ми піддамо їх певним патернам ритмів або вібрацій, чи зможемо ми вплинути на те, що вони роблять, і чи зможемо ми почати з ними спілкуватися? Це справді захоплюючі ідеї", — зазначив Маркус Бюлер.

Вчені пішли ще далі, і дозволили людям стати учасниками створення музики за допомогою віртуальної реальності. Деякі користувачі отримали доступ до Spider's Canvas та самостійно користувалися інтерактивним музичним інструментом з павутини. 

"Середовище віртуальної реальності справді інтригує, оскільки ваші вуха вловлюють структурні особливості, які ви можете побачити, але не відразу розпізнати. Почувши це і побачивши це одночасно, ви дійсно зможете зрозуміти середовище, в якому живе павук", — пояснив Бюлер.

Раніше ми писали, що дослідники з Музею Квінсленда, Австралія, описали ще 48 нових видів наземних павуків-мисливців.

Нагадаємо ми розповідали, що на основі даних із Чумацького шляху, які зафіксували телескопи NASA, композиторка Софі Кацнер написала симфонію.