أعاد العلماء في الولايات المتحدة إحياء بنية شبكة العنكبوت من خلال ترجمتها إلى موسيقى – وهي تقنية يزعمون أنها تساعد في التفاعل مع العناكب.
لقد وضعوا جانبًا ترددات صوتية مختلفة لألياف الويب ، مما أدى إلى إنشاء ألحان و “ملاحظات” تمتزج في أنماط تستند إلى البنية ثلاثية الأبعاد للويب.
تبدو الموسيقى الغريبة ، التي لا تدوم سوى دقيقة واحدة ، مثل الموسيقى التصويرية لفيلم رعب خيال علمي غريب.
تم تطويره من قبل باحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) باستخدام تقنية المسح بالليزر ومعدات معالجة الصور.
يقول الخبراء إن شبكات العنكبوت يمكن أن توفر مصدرًا جديدًا للإلهام الموسيقي وشكلًا من أشكال التفاعل بين الأعراق.
انتقل لأسفل لمقاطع الفيديو
قاد المشروع البروفيسور ماركوس بولر ، عالم المواد والمهندس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT).
احتل البروفيسور بوهلر عناوين الصحف هذه المرة من العام الماضي ، حيث ترجمها إلى ترتيب موسيقي يهدئ بنية البروتين الحيوية لفيروس كورونا.
وقال: “يمكن لشبكات الويب أن تكون مصدرًا جديدًا للإلهام الموسيقي يختلف تمامًا عن التجربة الإنسانية المعتادة”.
يهتم فريق البروفيسور بوهلر بتعلم كيفية التفاعل مع العناكب بلغتهم الخاصة.
قاموا بتسجيل اهتزازات الويب التي تم إنشاؤها عندما تقوم العناكب بإجراءات مختلفة ، مثل إنشاء شبكة الإنترنت ، والتفاعل مع العناكب الأخرى ، أو إرسال إشارات التودد.
على الرغم من أن الترددات كانت مشابهة للأذن البشرية ، إلا أن خوارزمية التعلم الآلي صنفت الأصوات بشكل صحيح إلى وظائف مختلفة.
قال البروفيسور بوهلر: “نحاول الآن إنشاء إشارات اصطناعية للتحدث بلغة العنكبوت”.
إذا عبرنا عنها بأشكال معينة من الإيقاعات أو الاهتزازات ، فهل يمكننا التأثير على الأفعال التي يؤدونها والبدء في التفاعل معها؟ إنها حقا أفكار مثيرة. “
العناكب وفيرة في الطبيعة ، مع أكثر من 47000 نوع.
لكنهم يعانون من ضعف في البصر ، لذا فهم يعتمدون على اهتزاز الحرير في شبكتهم للحصول على المعلومات ، مثل حيث هبطت الوجبة التالية.
يتلقون معلومات عن كل ساق باستخدام عنصر يسمى حساس الشق.
تم دمج صور مقطعية لشبكة العنكبوت (تظهر بألوان مختلفة) في هذه الصورة ثلاثية الأبعاد وترجمتها إلى موسيقى
يمكن للعناكب أن “تضبط” على الحرير عن طريق ضبط التوتر والمرفقات لإنشاء شبكة أفضل – تقريبًا تحويل شبكتها إلى آلة موسيقية.
قال البروفيسور بوهلر: “يعيش العنكبوت في بيئة من الأوتار المهتزة”. “إنهم لا يرون جيدًا ، لذلك يشعرون بعالمهم من خلال اهتزازات ترددات مختلفة.”
تساءل البروفيسور بوهلر ، الخبير في شبكات العنكبوت المهتم بالموسيقى ، عما إذا كان بالإمكان استخراج إيقاعات وألحان غير بشرية من مواد طبيعية مثل شبكات العنكبوت.
عمل مع فنانه المعاصر ومعاونه في الأرجنتين ، توماس ساراسينو ، بناءً على شبكة عنكبوتية تدور عبر عنكبوت على شكل خيمة (Cirtophora citricola).
هذا النوع مستوطن في المناطق شبه الاستوائية وشبه الاستوائية في آسيا وإفريقيا وأستراليا ويميل إلى تشكيل شباكه في مسارات الأمان في جسور القناة.
يعتمد المشروع على شبكة عنكبوتية ، يتم تدويرها بواسطة عنكبوت على شكل خيمة (Cirtophora citricola ، في الصورة)
تم التقاط المقاطع العرضية للمجموعة 2C بواسطة الليزر C. قام Citricola بفحص شبكة العنكبوت ثم استخدم خوارزميات الكمبيوتر لإعادة بناء شبكة الويب ثلاثية الأبعاد.
لقد وضعوا جانبًا ترددات صوتية مختلفة لألياف الويب ، مما أدى إلى إنشاء ألحان و “ملاحظات” تمتزج في أنماط تستند إلى البنية ثلاثية الأبعاد للويب.
طور الباحثون بعد ذلك آلة رقمية تشبه آلة العود تقوم بتشغيل موسيقى شبكة العنكبوت في العديد من العروض الحية حول العالم قبل الإصابة بفيروس كورونا.
لاستكمال هذه التجربة ، أنشأ الفريق أيضًا نظام الواقع الافتراضي (VR) الذي سمح للأشخاص بـ “دخول” الويب بطريقة مرئية ومسموعة.
قال البروفيسور بولر: “إن بيئة الواقع الافتراضي مثيرة للاهتمام حقًا لأن أذنيك ستلتقطان الميزات الهيكلية التي يمكنك رؤيتها ، ولكن لا يمكنك التعرف عليها على الفور”.
من خلال الاستماع إليها ورؤيتها في نفس الوقت ، يمكنك البدء في فهم البيئة التي يعيش فيها العنكبوت.
“أداة تشبه Veena تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر – إنها تعيش في الواقع الافتراضي.”
تسمح سماعات الرأس وأجهزة التحكم في الواقع الافتراضي للمستخدم بالتفاعل مع شبكة العنكبوت
لاكتساب نظرة ثاقبة حول كيفية إنشاء العناكب للشبكات ، قام الباحثون بمسح الويب أثناء عملية البناء وحولوا كل مرحلة إلى موسيقى ذات أصوات مختلفة.
قال البروفيسور بوهلر: “تسبب آلتنا الشبيهة بالعود تغييرًا أثناء العملية ، مما يعكس الطريقة التي تتكون بها شبكات العنكبوت”.
“لذا ، دعنا نستكشف التسلسل الزمني لكيفية تنظيم الويب في تنسيق مسموع.”
هذه المعرفة خطوة بخطوة لكيفية إنشاء العنكبوت لشبكة الإنترنت ستساعد في إنشاء طابعات ثلاثية الأبعاد “تحاكي العنكبوت” والتي تصنع إلكترونيات دقيقة متطورة.
قال البروفيسور بوهلر: “إن طريقة العنكبوت في طباعة الويب رائعة لأن معظم طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية لا تستخدم أيًا من مواد الدعم المطلوبة.
في تجارب أخرى ، اكتشف الباحثون كيف تتغير الشبكة عند تعرضها لقوى ميكانيكية مختلفة ، مثل التمدد.
تمدد وكسر شبكة العنكبوت
يُظهر مقطع الفيديو ، الذي تم نشره على YouTube ، عنكبوتًا يمتد ويكسر شبكة – مليئة بالضوضاء الغريبة والمربكة.
الأصوات الصغيرة الحادة الشبيهة بالكمان تشبه كسر أوتار الويب ، في حين أن الأصوات المرتفعة في طبقة الصوت تصور التمدد.
وأضاف البروفيسور بوهلر: “في بيئة الواقع الافتراضي ، يمكننا البدء في تجنب الويب ، وعندما نفعل ذلك ، يتغير توتر الأوتار والصوت الذي تحدثه”.
في بعض الأحيان ، تنكسر الخيوط ويسمعون الصوت.
سيقدم الباحثون نتائجهم في اجتماع الربيع للجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS) يوم الاثنين.
يستخدم MIT AI لترجمة هيكل البروتين الرئيسي لـ SARS-CoV-2 إلى ترتيب موسيقى هادئ
في عام 2020 ، قام الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتحويل SARS-CoV-2 ، فيروس كورونا الذي يسبب Govt-19 ، إلى نظام موسيقى.
سيقوم البروفيسور ماركوس بولر ، الذي تعاون مع الفريق في مختبر MIT-IBM Watson AI في المشروع ، بترجمة الأحماض الأمينية من الفيروس إلى رمز موسيقى لإنشاء أداة تعلم الآلة.
ركز الفريق على الارتفاع الشائع للفيروس على سطحه الخارجي ، والذي يتكون من عقدة من ثلاث سلاسل بروتينية مختلفة.
تتكون كل سلسلة بروتين من تسلسلات محددة من الأحماض الأمينية تدور حول بعضها البعض في بنية معقدة تحول أداة التعلم الآلي إلى مراجع لأدوات مختلفة يمكن أن تلعبها لأكثر من ساعة و 49 دقيقة.
جاء بولر بالفكرة في البداية بينما كان يفكر في طرق لمساعدة الجمهور على تصور الفيروس دون الكيمياء المعقدة.
قال لـ MIT News: “هذه الهياكل صغيرة بشكل غير مرئي ، لكن يمكنك سماعها”.
في الوقت نفسه ، تأخذ آذاننا جميع سماتها الهرمية: النغمة ، والوتر ، والحجم ، واللحن ، والإيقاع ، والأساور.
“نحن بحاجة إلى مجهر أقوى لرؤية التفاصيل المتكافئة في الصورة ، ولا يمكننا رؤيتها كلها مرة واحدة.”
احتل البروفيسور بوهلر عناوين الصحف هذه المرة من العام الماضي بعد ترجمة بنية البروتين الرئيسية لفيروس كورونا إلى ترتيب موسيقي هادئ.
النتيجة الناتجة هادئة بشكل غريب وفي تناقض صارخ مع أزمة الصحة العامة التي أثارها الفيروس في جميع أنحاء العالم.
وفقًا لبوهلر ، تكشف هذه المفارقة حقيقة أساسية حول خداع الفيروس نفسه ، والذي يصفه بأنه “غازي متنكّر في زي متفرج ودود”.
قال بوهلر: “يمتلك الفيروس قدرة غريبة على خداع العائل واستغلاله من أجل تكاثره”.
“الجين الخاص به يختطف آلة إنتاج البروتين للخلية المضيفة ، مما يجبرها على تكرار جين الفيروس وصنع بروتينات فيروسية لتكوين فيروسات جديدة.”
وفقًا لبوهلر ، فإن الاستماع إلى هذه المجموعة من الأصوات الديناميكية بدلاً من قائمة الكلمات والأرقام الموجزة على الصفحة المطبوعة يمكن أن يساعد في إعطاء الناس فكرة جديدة عن ماهية الفيروس وكيف يعمل.
وقال: “من خلال الموسيقى ، يمكن رؤية ارتفاع SARS-CoV-2 من زاوية جديدة ، ونحن نقدر الحاجة إلى تعلم لغة البروتينات”.