Spider Silk 如何激发未来麦克风的灵感并彻底改变声音设计

人类不是很好的倾听者。无论如何，不能与一些蜘蛛相比。

织球蜘蛛没有耳朵，但在 2022 年，研究人员发现了蛛形纲动物使用他们的蹼作为外部耳膜.根据领导的研究，蜘蛛丝是一种超灵敏的监听设备，能够检测十英尺外的噪音罗恩·迈尔斯，宾汉姆顿大学的机械工程师。

在会议上美国声学学会上周，迈尔斯说，这种对蜘蛛的了解为人类提供了一个巨大的机会，可以彻底改变我们自己的声音工程。

人类的听觉体验是由我们耳朵中的气压决定的。为了响应压力变化，我们的耳膜以不同的频率振动，将电信号发送到我们的大脑，大脑区分和记录声音。麦克风是为了模仿人类的耳膜而制造的，同样会随着压力的变化而振动。

但是，要使麦克风更强大、更灵敏，它们需要更大——这一现实与人们对更小、更便携的技术的普遍需求不相容。

“人类是傲慢的动物，他们按照自己的耳朵制作了麦克风——但这不一定是最好的方法，”迈尔斯说《科学美国人》的伊丽莎白·安妮·布朗。“如果你想做一些小东西，你应该考虑小动物是怎么做到的。

蜘蛛网受气压变化的影响较小。相反，它们在声波产生的气流中振动，使蛛形纲动物能够通过感觉到这种运动来“听到”，甚至可以精确定位噪音的方向。

使用桥蜘蛛在宾汉姆顿大学校园里，迈尔斯和周健他也是该大学的机械工程师，领导了对他们的灵敏度的测试。他们用激光测振仪测量了蜘蛛网的移动方式，发现蜘蛛丝记录的声音在1赫兹到50千赫兹之间，比人类可以听到的20赫兹到20千赫兹的范围要宽得多。

通过将这种声学系统应用于麦克风，“你可以在不付出代价的情况下让它变得更小，”迈尔斯说《纽约时报》’乔丹·皮尔森。

迈尔斯已经开发了测试一个基于蜘蛛网声学的麦克风，他与周和黎俊鹏，该大学的博士后研究员。该工具不使用实际的蜘蛛丝，而是使用硅来检测气流的变化。虽然仍处于早期阶段，但该设备的专利已经由一家名为原声，它正在与迈尔斯合作。

“因为蜘蛛丝当然是由蜘蛛创造的，所以将其纳入每年制造的数十亿个麦克风中是不切实际的，”迈尔斯在美国声学学会上说陈述.“然而，它确实教会了我们很多关于麦克风所需的机械性能的知识，并可能激发全新的设计。”

该研究为声音技术的各种进步提供了一个起点。迈尔斯和其他人正在努力开发新的仪器，这些仪器可以记录人耳发出的极其安静的声音，这可能有助于检测和治疗婴儿的听力问题。《纽约时报》.受蜘蛛丝启发的声学系统可能使研究人员能够拾取人耳范围之外的其他声音，例如之前的低频噪声形成龙卷风，科学家可以使用它来预测并追踪风暴。

蜘蛛丝的化学成分和强度已经帮助激发了防弹并显示出晋升的希望神经再生当植入动物体内时。

“我们已经习惯了日常生活中的这种奇迹，以至于我们不会质疑它，”弗里茨·沃拉斯英国牛津大学（University of Oxford）的一位进化生物学家没有参与这项新研究，他告诉科学美国人。“当你开始研究它时，你就会开始意识到网络是多么的复杂。