Ang tunog sa siyensya - ang virus nga SARS-CoV-2 ingon usa ka piraso sa klasikal nga musika

Si Markus J. Buehler mao ang McAfee Propesor sa Engineering sa MIT, ug usa ka kompositor sa eksperimento, klasikal ug elektronik nga musika, nga adunay interes sa sonification. Gibag-o niya ang protina sa SARS-CoV-2 Coronavirus sa musika.

Ang tunog sa siyensya - ang virus nga SARS-CoV-2 ingon usa ka piraso sa klasikal nga musika

Sa paghandum sa 2020 isip Internasyonal nga Tuig sa Tingog, among gihunahuna nga maayo nga tapuson ang semana gamit ang mga tunog sa siyensya. Ang ISC nakigsulti sa Markus J. Buehler kinsa nag-convert sa mga protina gikan sa SARS-CoV-2 nga virus ngadto sa musika.

Unsa ang proseso sa paghimo og tingog alang sa SARS-CoV-2 virus?

Ang mga protina mao ang sukaranan sa pagtukod sa kinabuhi, lakip ang mga virus. Gihimo kini gikan sa 20 ka amino acid, ang matag usa gi-encode sa mga sequence sa DNA. Busa, ang mga protina kay materialization sa DNA nga pinulongan. Ug ang mga protina nagpakita sa natural nga pinulongan nga wala pa nato mahibal-an unsaon pagsulti.

Bisan pa, madungog nato kini nga pinulongan pinaagi sa pagkalkulo sa vibrational frequency sa mga molekula nga naglangkob sa mga protina. Ang matag vibrate, tungod sa temperatura, sa usa ka talagsaon nga spectrum, ug ingon sa usa ka maayo nga gihubit nga tingog (tan-awa ang among 2019 ACS Nano nga papel). Mahimo natong gamiton kini nga mga batakang tono, nga nagporma og usa ka nobela nga matang sa musikal nga sukdanan, ang amino acid nga sukdanan, aron sa paghubit sa mga han-ay sa tingog. Ang mga ritmo gigamit sa pagpahayag sa mga lokal nga istruktura, ug ang mas taas nga pagkahan-ay nga mga elemento sama sa pagpilo gipahayag sa mas komplikado nga hierarchical nga mga bahin sa musikal nga komposisyon - sama sa nagsapaw-sapaw nga melodies, strummed chords, ug uban pa. Ang musika makita isip usa ka paghubad sa lain-laing mga vibrational pattern sa protina nga istruktura ngadto sa audio signal nga imong madungog ug mapahimuslan para sa dugang nga pagtuki.

Sa tinuud, ang COVID-19 nga virus nagsulti nga protina adunay tulo nga kadena sa protina nga gipilo sa usa ka makaiikag nga sumbanan. Kini nga mga istruktura gamay ra kaayo nga makita sa mata, apan kini madungog! Among girepresentar ang pisikal nga istruktura sa protina, uban ang mga kadena nga gisabod niini, ingon nga nagkadugtong nga mga melodies nga nagporma sa usa ka multi-layered nga komposisyon. Busa, ang resulta nga piraso usa ka porma sa counterpoint nga musika, diin ang mga nota gipatokar batok sa mga nota. Sama sa usa ka symphony, ang mga pattern sa musika nagpakita sa intersecting geometry sa protina nga naamgohan pinaagi sa pag-materialize sa DNA code niini.

Nakaapekto ba ang score nga imong nahimo kung giunsa pagpangita sa mga siyentista ang solusyon sa paghimo og bakuna?

Sa mas taas nga termino, oo. Ang paghubad sa mga protina ngadto sa tingog naghatag sa mga siyentista og laing himan sa pagsabot ug pagdesinyo sa mga protina. Bisan ang gamay nga mutation mahimong limitahan o mapausbaw ang pathogenic nga gahum sa SARS-CoV-2. Pinaagi sa sonification, mahimo usab naton itandi ang mga biochemical nga proseso sa spike protein niini sa miaging mga coronavirus, sama sa SARS o MERS. 

Sa musika nga among gimugna, among gisusi ang vibrational structure sa spike protein nga nag-infect sa host. Ang pagsabut niini nga mga sumbanan sa vibrational hinungdanon alang sa laraw sa tambal ug daghan pa. Ang mga vibrations mahimong mausab samtang ang temperatura init, pananglitan, ug mahimo usab nila nga isulti kanato kung ngano nga ang SARS-CoV-2 spike mas kusog sa mga selula sa tawo kaysa sa ubang mga virus. Gisusi namo kini nga mga pangutana sa kasamtangan, nagpadayon nga panukiduki uban sa akong mga estudyante sa graduate. Mahimo usab nga mogamit kami usa ka komposisyon nga pamaagi sa pagdesinyo sa mga tambal aron atakehon ang virus. Makapangita kami og bag-ong protina nga mohaum sa melody ug ritmo sa usa ka antibody nga makahimo sa pagbugkos sa spike protein, nga makabalda sa abilidad niini sa pag-infect.

Kini ang Internasyonal nga Tuig sa Tingog. Unsa man ang makatudlo kanato bahin sa pagpangita og mga solusyon sa mga hagit sa kalibutan nga giatubang sa katawhan?

Ang atong utok maayo sa pagproseso sa tingog! Sa usa ka pagsilhig, ang atong mga dalunggan mokuha sa tanang hierarchical features niini: pitch, timbre, volume, melody, rhythm, ug chords. Kinahanglan namon ang usa ka high-powered nga mikroskopyo aron makita ang katumbas nga detalye sa usa ka imahe, ug dili gyud namon kini makita sa usa ka higayon. Ang tingog usa ka elegante nga paagi sa pag-access sa impormasyon nga gitipigan sa usa ka protina. 

Kasagaran, ang tunog gihimo gikan sa pag-vibrate sa usa ka materyal, sama sa usa ka kuwerdas sa gitara, ug ang musika gihimo pinaagi sa paghan-ay sa mga tunog sa hierarchical pattern. Uban sa AI mahimo natong ikombinar kini nga mga konsepto, ug gamiton ang mga molekular nga vibrations ug mga neural network aron makahimo og bag-ong mga porma sa musika. Nagtrabaho kami sa mga pamaagi aron mahimo ang mga istruktura sa protina nga madungog nga mga representasyon, ug gihubad kini nga mga representasyon sa bag-ong mga materyales. 

Gitawag namon ang pamaagi sa pagpahimulos sa mga materyal sa dili naandan nga mga paagi aron mahimong sukaranan sa tunog ug musika "materyal nga musika” – pagduso sa mga utlanan sa kadaghanan sa musikal nga henerasyon lapas sa vibrating strings. Ug labaw pa sa hingpit nga sintetikong mga tunog sa mga pamaagi sa synthesis. Hinunoa, ang paggamit sa quantum chemistry ug tinuod nga pisikal nga mga prinsipyo isip basehan sa pagporma sa canvas sa musikal nga komposisyon.

Ang disenyo sa bag-ong mga materyales usa ka mahinungdanong hagit sa pagpalambo sa malungtarong mga teknolohiya – hunahunaa ang mas gaan, mas lig-on, mas lig-on nga mga materyales. O mga smart nga materyales nga naglihok isip mga sensor. Makahimo usab kita og kaamgohan sa magkaatbang nga mga poste sa katahum, kinabuhi ug kamatayon, ug masabtan ang konsepto sa paglimbong tungod kay kini ang kinauyokan sa kinaiya sa sumbanan sa impeksyon ug pagkaylap sa virus. Ug malaumon kami nga makatudlo sa daghang mga tawo sa tibuuk kalibutan bahin sa mga protina - kini ang materyal nga sukaranan sa tanan nga kinabuhi ug takus nga masabtan!

Mahimo usab nimong hunahunaon ang musika isip usa ka algorithmic nga pagpamalandong sa istruktura. Ang Bach's Goldberg Variations, pananglitan, usa ka hayag nga katumanan sa counterpoint, usa ka prinsipyo nga nakit-an usab namon sa mga protina. Madungog na nato kini nga konsepto samtang gikomposo kini sa kinaiyahan, ug itandi kini sa mga ideya sa atong imahinasyon, o gamiton ang AI aron isulti ang pinulongan sa disenyo sa protina ug tugotan kini nga mahanduraw ang bag-ong mga istruktura. Kami nagtuo nga ang pagtuki sa tunog ug musika makatabang kanamo nga mas masabtan ang materyal nga kalibutan. Ang artistikong ekspresyon, sa pagkatinuod, usa lamang ka modelo sa kalibutan sa sulod nato ug sa atong palibot. 

Mao nga, adunay daghang makat-unan gikan sa kahimsog sa tawo, hangtod sa biology, hangtod sa pagsulbad sa dagkong mga hagit.

Ang 2020 mao ang Internasyonal nga Tuig sa Tingog, usa ka global nga inisyatibo aron ipasiugda ang kamahinungdanon sa maayo ug may kalabutan nga mga siyensya ug teknolohiya alang sa tanan sa katilingban. Ang Internasyonal nga Tuig sa Tunog maglangkob sa mga hiniusang kalihokan sa rehiyonal, nasyonal ug internasyonal nga lebel. Kini nga mga kalihokan magtinguha sa pagpukaw sa pagsabot sa tibuok kalibutan sa importante nga papel nga paminawon sa tanang aspeto sa atong katilingban. Ingon usab, kini nga mga kalihokan magdasig usab sa pagsabut sa panginahanglan alang sa pagkontrol sa kasaba sa kinaiyahan, sa gitukod nga palibot, ug sa trabahoan.

Ang ISC, kauban ang International Union of Applied Physics, IUPAP ug ang International Union of Theoretical and Applied Mathematics, IUTAM mapasigarbuhon sila sa pagsuporta sa International Year of Sound.

Litrato ni James Owen on Unsplash

TAN-AWA ANG TANANG KAUGNAY NGA MGA BUTANG

  • nga pagpasabot: Ang mga paghubad awtomatik nga gihimo sa Google Translate ug mahimong adunay mga sayup. Ang ISC dili manubag sa bisan unsang kadaot o isyu nga mahimong motumaw gikan niini nga mga hubad. Mahimo nimong ihatag ang imong feedback pinaagi sa pag-email kanamo sa webmaster@council.sensya
    Mubo nga sulat: Palihug timan-i nga ang 'Science Summit sa UN General Assembly' sa Septiyembre 2023 dili usa ka panghitabo sa International Science Council. Ang International Science Council walay asosasyon niini nga kalihokan o sa tig-organisar sa kalihokan.
    • Laktaw ngadto sa sulod