为了纪念 2020 年为国际声音年，我们认为以科学的声音结束这一周可能会很好。 ISC 与 马库斯·J·比勒 他将 SARS-CoV-2 病毒中的蛋白质转化为音乐。
为 SARS-CoV-2 病毒制造声音的过程是什么?
蛋白质是生命的基本组成部分，包括病毒。 它们由 20 个氨基酸组成，每个氨基酸都由 DNA 序列编码。 因此，蛋白质是 DNA 语言的物化。 蛋白质反映了一种我们还不知道如何说话的自然语言。
然而，我们可以通过计算构成蛋白质的分子的振动频率来听到这种语言。 由于温度，每个振动都以独特的频谱和明确的声音振动（请参阅我们的 2019 年 ACS Nano 论文）。 我们可以使用这些基本音调，形成一种新型的音阶，即氨基酸音阶，来定义声音中的序列。 节奏用于表达局部结构，而像折叠这样的高阶元素则以更复杂的乐曲层次特征来表达——例如重叠的旋律、弹奏的和弦等。 音乐可以被视为将蛋白质结构的各种振动模式转换为您可以听到并利用以进行进一步分析的音频信号。
事实上，COVID-19 病毒辐条蛋白包含三个折叠成有趣模式的蛋白质链。 这些结构太小了，肉眼看不见，但可以听到！ 我们将具有纠缠链的物理蛋白质结构表示为形成多层组合的交织旋律。 因此，由此产生的作品是一种对位音乐的形式，其中音符与音符相对应。 就像交响乐一样，音乐模式反映了蛋白质通过实现其 DNA 代码实现的相交几何形状。
您获得的分数是否会影响科学家如何找到开发疫苗的解决方案？
从长远来看，是的。 将蛋白质转化为声音为科学家们提供了另一种理解和设计蛋白质的工具。 即使是很小的突变也可以限制或增强 SARS-CoV-2 的致病力。 通过超声，我们还可以将其刺突蛋白的生化过程与之前的冠状病毒进行比较，如 SARS 或 MERS.
在我们创作的音乐中，我们分析了感染宿主的刺突蛋白的振动结构。 了解这些振动模式对于药物设计等至关重要。 例如，随着温度的升高，振动可能会发生变化，它们还可以告诉我们为什么 SARS-CoV-2 尖峰比其他病毒更容易被人体细胞所吸引。 我们正在与我的研究生一起在当前正在进行的研究中探索这些问题。 我们还可以使用组合方法来设计攻击病毒的药物。 我们可以寻找一种与能够与刺突蛋白结合的抗体的旋律和节奏相匹配的新蛋白质，从而干扰其感染能力。
这是国际声音年。 关于寻找解决人类面临的全球挑战的方法，声音能教给我们什么？
我们的大脑擅长处理声音！ 一键扫过，我们的耳朵就会感受到其所有层次特征：音高，音色，音量，旋律，节奏和和弦。 我们需要一台高功率显微镜才能在图像中看到相同的细节，而我们永远无法一次看到所有细节。 声音是一种访问蛋白质中存储的信息的绝佳方式。
通常，声音是通过振动某种材料（例如吉他弦）制成的，而音乐则是通过将声音按层次排列的方式制成的。 借助AI，我们可以结合这些概念，并使用分子振动和神经网络来构建新的音乐形式。 我们一直在研究将蛋白质结构转变为可听见的表示形式，并将这些表示形式转换为新材料的方法。
我们称这种以非传统方式利用材料形成声音和音乐基础的方法“材料音乐”——将大多数音乐世代的界限推向了振动弦之外。 超越合成方法的完全合成声音。 而是用量子化学和真实的物理原理作为构成音乐作品画布的基础。
新材料的设计是开发可持续技术的一项基本挑战——想想更轻、更坚固、更有弹性的材料。 或充当传感器的智能材料。 我们还可以提高对美、生与死的对立面的认识，并理解欺骗的概念，因为它是病毒感染和传播模式本质的核心。 我们希望可以让世界各地的许多人了解蛋白质——它们是所有生命的物质基础，值得理解！
您也可以将音乐视为结构的算法反映。 例如，巴赫的戈德堡变奏曲是对位法的出色实现，我们在蛋白质中也发现了这一原理。 我们现在可以听到自然构成的这个概念，并将其与我们想象中的想法进行比较，或者使用 AI 说出蛋白质设计的语言并让它想象新的结构。 我们相信声音和音乐的分析可以帮助我们更好地理解物质世界。 毕竟，艺术表达只是我们内心和周围世界的模型。
因此，从人类健康到生物学，再到应对重大挑战，有很多东西需要学习。
2020是 国际声音年，一项全球倡议，旨在强调健全和相关科学技术对社会所有人的重要性。 国际声音年将包括区域、国家和国际各级的协调活动。 这些活动旨在激发全世界对声音在我们社会各个方面的重要作用的理解。 此外，这些活动还将鼓励人们了解控制自然、建筑环境和工作场所中的噪音的必要性。
ISC 与国际应用物理学联合会一起， 国际学生联合会 和国际理论与应用数学联合会， 国际田联 很自豪能够支持国际声音年。
