Spindlar är byggmästare, väver skickligt silkessträngar till invecklade 3D-nät som fungerar som spindelns hem och jaktmark. Om människor kunde komma in i spindelns värld, de kan lära sig om webbkonstruktion, spindeldjursbeteende och mer. I dag, forskare rapporterar att de har översatt strukturen av en webb till musik, som kan ha tillämpningar som sträcker sig från bättre 3D-skrivare till kommunikation mellan olika arter och utomjordiska musikkompositioner.

Forskarna kommer att presentera sina resultat idag vid American Chemical Societys (ACS) vårmöte.

"Spindeln lever i en miljö av vibrerande strängar, säger Markus Buehler, Ph.D., projektets huvudutredare, vem som presenterar arbetet. "De ser inte så bra, så de känner av sin värld genom vibrationer, som har olika frekvenser." Sådana vibrationer förekommer, till exempel, när spindeln sträcker en sidensträng under konstruktionen, eller när vinden eller en instängd fluga flyttar nätet.

Bühler, som länge varit intresserad av musik, undrade om han kunde utvinna rytmer och melodier av icke-mänskligt ursprung från naturliga material, såsom spindelnät. "Webs kan vara en ny källa för musikalisk inspiration som skiljer sig mycket från den vanliga mänskliga upplevelsen, " säger han. Dessutom genom att uppleva ett nät genom hörsel såväl som syn, Buehler och kollegor vid Massachusetts Institute of Technology (MIT), tillsammans med samarbetspartner Tomás Saraceno på Studio Tomás Saraceno, hoppades få nya insikter i 3D-arkitekturen och konstruktionen av webbar.

Med dessa mål i åtanke, forskarna skannade ett naturligt spindelnät med en laser för att fånga 2D-tvärsnitt och använde sedan datoralgoritmer för att rekonstruera nätets 3D-nätverk. Teamet tilldelade olika frekvenser av ljud till trådar på nätet, skapa "noter" som de kombinerade i mönster baserade på webbens 3D-struktur för att generera melodier. Forskarna skapade sedan ett harpliknande instrument och spelade spindelnätsmusiken i flera liveframträdanden runt om i världen.

Teamet gjorde också en virtuell verklighetsuppsättning som gjorde det möjligt för människor att visuellt och hörbart "träda in" på webben. "Den virtuella verklighetsmiljön är verkligen spännande eftersom dina öron kommer att fånga upp strukturella egenskaper som du kanske ser men inte omedelbart känner igen, " säger Buehler. "Genom att höra det och se det på samma gång, du kan verkligen börja förstå miljön spindeln lever i."

För att få insikter i hur spindlar bygger nät, forskarna skannade en webb under byggprocessen, förvandla varje scen till musik med olika ljud. "Ljuden som vårt harpliknande instrument förändrar under processen, återspeglar hur spindeln bygger nätet, " säger Buehler. "Så, vi kan utforska den tidsmässiga sekvensen av hur webben konstrueras i hörbar form." Denna steg-för-steg kunskap om hur en spindel bygger ett nät kan hjälpa till att utveckla "spindelhärmare" 3D-skrivare som bygger komplex mikroelektronik. spindelns sätt att "skriva ut" nätet är anmärkningsvärt eftersom inget stödmaterial används, som ofta behövs i nuvarande 3D-utskriftsmetoder, " han säger.

I andra experiment, forskarna undersökte hur ljudet av ett nät förändras när det utsätts för olika mekaniska krafter, såsom stretching. "I den virtuella verklighetsmiljön, vi kan börja dra isär nätet, och när vi gör det, spänningen i strängarna och ljudet de producerar förändras. Vid något tillfälle, trådarna går sönder, och de gör ett knäppande ljud, " säger Buehler.

Teamet är också intresserade av att lära sig hur man kommunicerar med spindlar på deras eget språk. De registrerade nätvibrationer som skapades när spindlar utförde olika aktiviteter, som att bygga en webb, kommunicera med andra spindlar eller skicka uppvaktningssignaler. Även om frekvenserna lät liknande det mänskliga örat, en maskininlärningsalgoritm klassificerade ljuden korrekt i de olika aktiviteterna. "Nu försöker vi generera syntetiska signaler för att i princip tala spindelns språk, " säger Buehler. "Om vi ​​utsätter dem för vissa mönster av rytmer eller vibrationer, kan vi påverka vad de gör, och kan vi börja kommunicera med dem? Det är verkligen spännande idéer."