عنکبوت‌ها چگونه آیندۀ «میکروفون» را تغییر می‌دهند؟

فرادید| عنکبوت‌های گوی باف گوش ندارند، اما سال ۲۰۲۲، محققان دریافتند عنکبوت‌ها از تارهایشان به عنوان پرده‌های گوش خارجی استفاده میکنند. تار عنکبوت به عنوان یک ابزار شنوایی فوق حساس عمل میکند و قادر به شناسایی اصواتی از فاصله ده فوت و دورتر است. دکتر مایلز میگوید این یافته در مورد عنکبوت‌ها فرصت ارزشمندی برای ایجاد تغییرات اساسی در مهندسی صدا است. 

به گزارش فرادید، تجربه انسان از شنوایی توسط فشار هوا در گوشهای ما دیکته میشود. در واکنش به تغییرات فشار، پرده گوش ما با فرکانس‌های مختلفی مرتعش میشود که به مغز سیگنال‌های الکتریکی ارسال میکنند که اصوات را شناسایی کرده و ثبت میکند. میکروفون‌هایی که از پرده گوش انسان تقلید میکنند، به نحو مشابه در واکنش به تغییرات فشار مرتعش میشوند. 

اما میکروفون‌ها برای قدرتمندتر و حساس‌تر شوند، حقیقتی که با تمایل کلی به فناوری‌های کوچکتر و قابل حمل‌تر ناسازگار است. 

مایلز میگوید: «انسانها میکروفون‌ها را با الهام از گوشهای خودشان طراحی کردند، اما این لزوماً بهترین راه و منبع الهام نیست. اگر بخواهید چیز کوچکی بسازید، باید از عالم حیوانات کوچک الهام بگیرید.» 

تارهای عنکبوت نسبت به تغییرات در فشار هوا، مقاوم‌تر هستند. آن‌ها در جریان هوای تولیدشده توسط جریان صوت می‌لرزند و عنکبوت با حس کردن آن لرزش «میشنود» و حتی جهت صدا را تشخیص میدهد. 

برخی عنکبوت‌ها مانند عنکبوت گوی ساز، تارهایشان را به عنوان پرده‌های گوش بیرونی مهار میکنند تا اصوات پیرامون را بهتر «بشنوند». 

مایلز و جیان ژو که او نیز مهندس مکانیک است با استفاده از تارهای عنکبوتهای پل، حساسیت‌های آن‌ها را آزمایش کردند. آن‌ها با نوسان‌سنج لیزری نحوه حرکت تارها را اندازه گیری کردند و دریافتند که تار عنکبوت اصوات بین ۱ هرتز و ۵۰ کیلوهرتز را ثبت میکند (حوزه بسیار گسترده‌تری از حوزه شنوایی انسان که بین ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز است). 

مایلز میگوید که با بکاربردن این نوع سیستم آکوستیک برای یک میکروفون میتوانید بدون هیچ هزینه‌ای، میکروفون را به میزان قابل توجهی کوچکتر بسازید. 

مایلز بر اساس آکوستیک تارعنکبوت، به همراه ژو جونپنگ لای، میکروفونی را ساخته و آزمایش کرده است. این ابزار به جای استفاده از تار ابریشمی واقعی عنکبوت، از سیلیکون برای شناسایی تغییرات در جریان هوا استفاده میکند. حق امتیاز این وسیله با اینکه هنوز در مراحل اولیه خود است، توسط یک شرکت کانادایی به نام Soundskrit که با مایلز همکاری میکند، اعطا شده است. 

مایلز توضیح داد: «از آنجا که تار عنکبوت را عنکبوت تولید میکند، روشن است که نمیتوان از تار عنکبوت اصل برای تولید انبوه میکروفون استفاده کرد. اما مهم اینست که ما اطلاعات زیادی می‌آموزیم درباره اینکه چه خواص مکانیکی در میکروفون مطلوب است و شاید الهام بهش طراحی‌های جدید باشد و آن‌ها را به طور کلی تغییر دهد.» 

مایلز و همکارانش مشغول کار کردن روی تولید ابزار جدیدی هستند که بتوانند اصوات به شدت آرام را ثبت کنند. در صورت دست یافتن به این هدف، در آینده میتوانیم مشکلات شنوایی نوزادان را شناسایی و درمان کنیم و سیستم اکوستیکی که با الهام از تار عنکبوت ساخته شوند محققان را قادر میسازند اصوات دیگر خارج از حوزه شنوایی انسان را ثبت کنند، مثلاً اصواتی با فرکانس پایین که پیش از شکل گیری گردبادها تولید میشوند و دانشمندان میتوانند با کمک آن‌ها، طوفان‌ها را پیش بینی کنند و جلوی آن‌ها را بگیرند.

مترجم: زهرا ذوالقدر