Spinnen zijn meesterbouwers, vakkundig weven van strengen zijde tot ingewikkelde 3D-webben die dienen als het huis en jachtgebied van de spin. Als mensen de wereld van de spin konden betreden, ze konden leren over webconstructie, spinachtige gedrag en meer. Vandaag, wetenschappers melden dat ze de structuur van een web in muziek hebben vertaald, die toepassingen zouden kunnen hebben, variërend van betere 3D-printers tot communicatie tussen soorten en buitenaardse muzikale composities.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de voorjaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

"De spin leeft in een omgeving van trillende snaren, " zegt Markus Bühler, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project, wie het werk presenteert. "Ze zien niet zo goed, zodat ze hun wereld voelen door trillingen, die verschillende frequenties hebben." Dergelijke trillingen treden op, bijvoorbeeld, wanneer de spin een zijden draad uitrekt tijdens de constructie, of wanneer de wind of een gevangen vlieg het web beweegt.

Bühler, die al lang geïnteresseerd is in muziek, vroeg zich af of hij ritmes en melodieën van niet-menselijke oorsprong zou kunnen extraheren uit natuurlijke materialen, zoals spinnenwebben. "Webs zou een nieuwe bron kunnen zijn voor muzikale inspiratie die heel anders is dan de gebruikelijke menselijke ervaring, "zegt hij. Bovendien, door een web te ervaren door zowel horen als zien, Buehler en collega's van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), samen met medewerker Tomás Saraceno bij Studio Tomás Saraceno, hoopte nieuwe inzichten te verwerven in de 3D-architectuur en constructie van webs.

Met deze doelen voor ogen, de onderzoekers scanden een natuurlijk spinnenweb met een laser om 2D-doorsneden vast te leggen en gebruikten vervolgens computeralgoritmen om het 3D-netwerk van het web te reconstrueren. Het team heeft verschillende frequenties van geluid toegewezen aan delen van het web, het creëren van "notities" die ze combineerden in patronen op basis van de 3D-structuur van het web om melodieën te genereren. De onderzoekers creëerden vervolgens een harpachtig instrument en speelden de spinnenwebmuziek in verschillende live-optredens over de hele wereld.

Het team maakte ook een virtual reality-opstelling waarmee mensen visueel en hoorbaar het web konden 'betreden'. "De virtual reality-omgeving is echt intrigerend omdat je oren structurele kenmerken gaan oppikken die je misschien ziet maar niet meteen herkent, " zegt Buehler. "Door het tegelijkertijd te horen en te zien, je kunt de omgeving waarin de spin leeft echt gaan begrijpen."

Om inzicht te krijgen in hoe spinnen webben bouwen, de onderzoekers scanden een web tijdens het bouwproces, het transformeren van elke fase in muziek met verschillende geluiden. "De klanken die ons harp-achtige instrument maakt veranderen tijdens het proces, weerspiegelt de manier waarop de spin het web bouwt, " zegt Buehler. "Dus, we kunnen de temporele opeenvolging van hoe het web wordt geconstrueerd in hoorbare vorm onderzoeken." Deze stapsgewijze kennis van hoe een spin een web bouwt, kan helpen bij het ontwerpen van "spin-nabootsende" 3D-printers die complexe micro-elektronica bouwen. "De spider's manier om het web te 'printen' is opmerkelijk omdat er geen ondersteunend materiaal wordt gebruikt, zoals vaak nodig is in de huidige 3D-printmethoden, " hij zegt.

Bij andere experimenten de onderzoekers onderzochten hoe het geluid van een web verandert als het wordt blootgesteld aan verschillende mechanische krachten, zoals stretchen. "In de virtual reality-omgeving, we kunnen beginnen het web uit elkaar te trekken, en als we dat doen, de spanning van de snaren en het geluid dat ze produceren veranderen. Op een gegeven moment, de strengen breken, en ze maken een knappend geluid, ' zegt Bühler.

Het team is ook geïnteresseerd in het leren communiceren met spinnen in hun eigen taal. Ze registreerden webtrillingen die werden geproduceerd wanneer spinnen verschillende activiteiten uitvoerden, zoals het bouwen van een web, communiceren met andere spinnen of het verzenden van verkeringsignalen. Hoewel de frequenties vergelijkbaar waren met het menselijk oor, een machine learning-algoritme classificeerde de geluiden correct in de verschillende activiteiten. "Nu proberen we synthetische signalen te genereren om in feite de taal van de spin te spreken, " zegt Buehler. "Als we ze blootstellen aan bepaalde patronen van ritmes of trillingen, kunnen we invloed uitoefenen op wat ze doen, en kunnen we beginnen met hen te communiceren? Dat zijn echt spannende ideeën."