Нейросеть расшифровала музыку природы

Представители Тюменского государственного университета и Института точной механики и оптики (ИТМО) Санкт-Петербурга расшифровали мелодию природы. Ученые взяли за основу распыленную с помощью аэрозоли жидкость, изучили взаимодействие между отдельными каплями и переложили выявленные паттерны поведения частиц на ноты.

Облако капель

Как пояснили URA.RU в пресс-службе ТюмГУ, распыленное в воздухе облако капель исследователи называют капельным кластером. Это явление было установлено еще 20 лет назад ученым университета Александром Федорцом.

Внутри каждого такого капельного кластера существуют свои принципы взаимодействия. Известно, например, что капли внутри системы могут передавать информацию друг от друга по своей «внутренней» сети. По словам представителей университета, зная все принципы взаимодействия частиц, можно запрограммировать систему на решение определенных задач.

Эксперимент в специальной установке

Ученые пометили распыленное облако жидкости в специальную установку, собранную в ТюмГУ. Они взяли хорошо изученные реагенты — меламин и циануровую кислоту — и наблюдали за тем, как происходит образование кристаллов. Все реакции и взаимодействия исследователи фиксировали.

По словам представителей ТюмГУ, когда на облако падал луч света, внутри капель образовывались блики, и кристаллы начинали мигать с разной частотой, как бы передавая данные о своем состоянии. Частицы вращались, и информация как бы переходила от одной частицы к другой.

«Главная цель работы — показать, как протекают процессы в подобных химических системах и как ими управлять. Но мы также научились перепрограммировать поведение капельного кластера. Меняя температуру воды в установке или объем реагентов, мы увеличиваем или уменьшаем размеры и число капель и наблюдаем, как меняется характер взаимодействия между ними. Нам удалось подтвердить факт того, что от одной капли может передаваться информация к другой. Это открывает возможности использования такой системы для создания химических вычислителей как альтернативу электронных устройств. Кроме того, такие системы совместимы с живыми системами, а значит мы можем запрограммировать и их. Например, поместить в каплю бактерию и корректировать ее поведение», — отмечает один из авторов проекта, профессор, ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Екатерина Скорб.

Мелодия природы

Собранные в ходе исследования данные ученые расшифровали с помощью специального алгоритма, загрузили в нейросеть и выявили взаимосвязи в поведении частиц. Также они попросили нейросеть переложить сигналы капель на ноты. Только использовалась не классическая гамма из шести нот, а расширенная — из семи.

Получившуюся мелодию, созданную природой, ученые назвали микрооркестром. «Можно выбрать количество и состав инструментов в оркестре, настроить ИИ на быстрое или медленное воспроизведение, в мажоре или миноре. Эти ноты также можно скачать и сыграть „музыку капельного кластера“ на фортепиано», — рассказали ученые.