化数据为音乐,倾听中子星的声音……

化数据为音乐,倾听中子星的声音……

从股票走势到气温波动,随时间而变化的数据常以图表形式展现在我们面前。相比于平淡的二维图表,我们是否能让人们用听觉感受股价的骤跌,或全球气温呢?一种将平面数据转换成柔和的声波的技术——超声处理——实现了这个想法。

宾夕法尼亚州立大学的音乐技术专家Mark Ballora成功地运用超声处理技术从理论数据中创造出了交响乐章。

 

Ballora于1960年代出生于加利福尼亚州旧金山市,其父母分别为建筑师和钢琴演奏家。得益于优越的家庭环境,Ballora从小练习钢琴,他常听甲壳虫乐队的唱片,还参加过Grateful Dead的演唱会,一直浸泡在音乐中长大。

在过去20年中,他与数十名科学家合作,将各种数据形式转化为音乐,其中包括对于中子星放射的能量的记录,以及北极松鼠的体温循环。 今年6月,美国国家科学院凯克未来计划为了帮助海洋生物学家们把深海中的数据转化为声音,资助了Ballora两笔五万美元的研究资金。

Ballora接受了《科学》杂志的采访,解释了如何以及为何要化数据为音乐。以下访谈记录已编辑。

Q:您是怎么想到把数据转化为音乐的呢?

这其实是机缘巧合。在我攻读博士学位的第一年,一位心理学家问我是否有兴趣把心率波动数据转换成音乐。当时我还不太明白他的意思,但他的提议听起来很棒。(戳最后“阅读原文”,查看科学杂志原文,文中链接听取健康的心脏发出的声音以及泵血功能障碍的心脏的声音。)

Q:您怎么决定用什么类型的声音来展现特定的数据的呢?

这就属于我的工作中艺术性的一面了。整个流程的第一步,也就是熟悉并理解数据的过程是很有趣的,因为我要接触所有科学家来了解他们的工作。然后我需要决定哪种声音能更贴切地再现他们的数据。当我在处理太阳风(太阳射出的带电粒子流,遇地球大气层产生极光)数据时,我采用了一种快速的小幅波动的声波(点击下方听取太阳风的声音)。而对于热带风暴,我则选取了听起来像龙卷风的大范围波动的声波。

倾听太阳风的声音……

Q:您做过的最有意思的项目是什么?

是和Mickey Hart(Grateful Dead乐队前打击乐手)合作做《宇宙的旋律Rhythms of the Universe)》,那部Mickey Hart和和诺贝尔奖得主、宇宙学家George Smoot的电影。我需要把有关太阳风、日震、地球电磁共振(地表与大气层间的电磁波),以及太阳系星体运动、中子星信号、时空引力波全部转化为音乐形式。在这个过程中我遇到了很多奇妙而多彩的数据。(戳最后“阅读原文”,查看科学杂志原文,文中链接听取旋转中子星的声音。)

Q:您工作中的哪部分最有趣?

当我向人们展示超声处理的时候,他们会说,“这让我对这些数据有了全新的认知。”这就好比在电影中加入声轨,它会把你置身其境,把电影中的世界更直观自然地呈现出来。我认为聆听数据不该成为一件稀奇事。我们应该整改教育体系,让年轻的一代明白我们不仅能看到科学,更能倾听科学的声音。人类很容易被音乐所触动,那么如果我们能将其引入科学,我们将带给学生们一种远比视觉效果更自然的表现形式。
Q:您打算如何使用凯克未来计划的研究基金?

明年我会在纳拉干西特的罗德岛大学和海洋学家Karen sedative-meds.com一起研究海洋中环境敏感地区的氧气量与温度。她的一组学生将感受数据的纯视觉展现,而另一组会体验数据的视听效果。之后科学教育专家们会评估两组学生对这些数据认知上的差异。我们对水下的世界所知甚微,可海洋与地球的环境息息相关。如果能让公众更好地了解这个问题,他们才会支持政府出台的更为合理的政策。
Q:科学家们会利用超声处理来洞察数据中的内涵吗?

超声处理尚未成为一种通用的手段,这也正是我所关心的问题。我提到了很多化数据为音乐来扩大受众面的例子,但超声处理的力量远不止如此。举个例子来说,开普敦的南非天文台的天体物理学家WandaDiaz Merced,在失明后就和编程人员一起研发了一种能听到数据的方法。借助这项技术,她现在可以完成等同于她之前工作难度的任务。事实上她甚至发现了在高能量的星体爆炸过程中粒子间的能量交换产生的电磁波,一个从未有人从图像数据中发现的结果。现如今她的很多同事也开始使用超声处理软件,因为视觉上难以辨别的规律在听觉上可能更清晰明显。

Q:您用超声处理技术举办过演唱会吗?

目前还没有,但我会考虑。首先我想证明超声处理能帮助学生们学习,并且益于科学家们的工作。在这之后我会考虑更多作曲与音乐方面的应用。现在我已经从数据中创造出了大量的音乐,等我到了六七十岁也许会向音乐创造方向发展。


来自:Science

作者:Giorgia Guglielmi 

原文:Meet the scientist who turns data into music

—and listen to the sound of a neutron star

翻译:晏妮