Bilim Günlüğü

Bilim insanları örümcek ağı yapısını büyüleyici bir müzik ve VR ortama çevirdi

Bilim insanları örümcek ağı yapısını matematiksel olarak modelleyerek hem müzik hem de sanal bir ortam üretmeyi başardılar, sonuçlar inanılmaz!

Bilim insanları örümcek ağı yapısını matematiksel olarak modelleyerek hem müzik hem de sanal bir ortam üretmeyi başardılar, sonuçlar inanılmaz!

Örümcekler, etraflarındaki dünyayı hissetmek için dokunmaya oldukça güvenirler. Vücutları ve bacakları, farklı titreşim türlerini ayırt edebilen küçük kıllar ve yarıklarla kaplıdır.

Bir ağa takılan veya düşen bir av, başka bir örümceğin kur yapmasından veya örneğin bir esintinin kıpırdamasından çok farklı bir titreşimsel sinyaller üretir. Bir ağın her bir ipliği, farklı bir ton  ve titreşim üretir. Birkaç yıl önce bilim adamları, örümcek ağının üç boyutlu yapısını müziğe çevirdiler ve sanatçı Tomás Saraceno ile birlikte Spider's Canvas adlı interaktif bir müzik aleti yaratmak için çalıştılar.

Bilim insanları örümcek ağı yapısını matematiksel olarak modellemeyi başardılar.

Ekip daha sonra insanların ağa girmesine ve ağ ile etkileşime girmesine izin vermek için etkileşimli bir sanal gerçeklik bileşeni ekleyerek bu önceki çalışmayı geliştirdi ve geliştirdi.

Ekip, bu araştırmanın yalnızca örümcek ağının üç boyutlu mimarisini daha iyi anlamalarına yardımcı olmayacağını, aynı zamanda örümceklerin titreşim dilini öğrenmemize bile yardımcı olabileceğini söylüyor. MIT'den mühendis Markus Buehler 2021'de “Örümcek, titreşen tellerden oluşan bir ortamda yaşıyor” dedi. “Çok iyi göremiyorlar, bu yüzden dünyalarını farklı frekanslara sahip titreşimler aracılığıyla hissediyorlar.”

Bir örümcek ağını düşündüğünüzde, büyük olasılıkla bir küre dokumacısının ağını düşünürsünüz: düz, yuvarlak, örümceğin etrafında bir spiral ağ oluşturduğu radyal parmaklıklar. Ancak çoğu örümcek ağı bu türden değildir, örneğin yaprak ağlar, dolaşık ağlar ve huni ağları gibi üç boyutlu olarak oluşturulmuştur.

Ekip, bu tür ağların yapısını araştırmak için dikdörtgen bir muhafaza içine tropikal bir çadır ağı örümceği (Cyrtophora citricola) yerleştirdi ve alanı üç boyutlu bir ağla doldurmasını bekledi. Ardından, ağın 2B kesitlerinin yüksek çözünürlüklü görüntülerini aydınlatmak ve oluşturmak için bir tabaka lazer kullandılar.

Özel olarak geliştirilmiş bir algoritma daha sonra bu 2B kesitlerden ağın 3B mimarisini bir araya getirdi. Bunu müziğe dönüştürmek için farklı tellere farklı ses frekansları tahsis edildi. Bu şekilde oluşturulan notalar, ağın yapısına dayalı kalıplarda çalındı.

Ayrıca, döndürülürken bir ağı taradılar ve sürecin her adımını müziğe çevirdiler. Bu, ağın yapısı değiştikçe notların değiştiği ve dinleyicinin ağın yapım sürecini duyabileceği anlamına gelir.

Adım adım işlemin bir kaydına sahip olmak, örümceklerin destek yapıları olmadan nasıl bir 3D ağı oluşturduğunu daha iyi anlayabileceğimiz anlamına gelir – örneğin 3D baskı için kullanılabilecek bir beceri olarak nitelendirebilirsiniz.

Araştırmacılar, Spider's Canvas‘ın izleyicilerin örümcek müziğini duymasına izin verdiğini, ancak kullanıcıların ağın ipliklerine girebilecekleri ve oynayabilecekleri sanal gerçekliğin yepyeni bir deneyim katmanı eklediğini söyledi.

Buehler, “Sanal gerçeklik ortamı gerçekten ilgi çekici çünkü kulaklarınız, görebileceğiniz ancak hemen tanıyamayacağınız yapısal özellikleri alacak.” diye ifade ediyor.

“Bunu aynı anda duyarak ve görerek, örümceğin yaşadığı ortamı gerçekten anlamaya başlayabilirsiniz.”

Gerçekçi ağ fiziğine sahip bu VR ortamı, araştırmacıların ağın bölümleriyle uğraştıklarında ne olduğunu anlamalarına da olanak tanır. Bir ipi gerin ve tonu değişir. Birini kırın ve bunun etrafındaki diğer iplikleri nasıl etkilediğini görün. Bu da bir örümcek ağının mimarisini ve neden bu şekilde inşa edildiğini anlamamıza yardımcı olabilir.

Belki de en büyüleyici olanı, çalışma ekibin bir örümceğin ağının titreşim türlerini tanımlamak için bir algoritma geliştirmesini sağladı ve bunları “kapalı av” veya “yapım aşamasındaki ağ” veya “aşk niyetiyle başka bir örümcek geldi” olarak tercüme etti.

Ekip, bunun örümcek – en azından tropikal çadır ağı örümceği – konuşmayı öğrenmenin gelişimi için temel olduğunu söyledi.

Buehler, “Şimdi temelde örümceğin dilini konuşmak için sentetik sinyaller üretmeye çalışıyoruz” dedi.

Kaynak, Ekibin önceki araştırması, 2018'de Royal Society Interface Dergisi‘nde yayınlandı.