Credito:CSIRO, autore fornito
Spesso pensiamo all'astronomia come a una scienza visiva con bellissime immagini dell'universo. Tuttavia, gli astronomi utilizzano un'ampia gamma di strumenti di analisi oltre alle immagini per comprendere la natura a un livello più profondo.
La sonificazione dei dati è il processo di conversione dei dati in suono. Ha potenti applicazioni nella ricerca, nell'istruzione e nella divulgazione e consente anche alle comunità non vedenti e ipovedenti di comprendere trame, immagini e altri dati.
Il suo utilizzo come strumento nella scienza è ancora agli inizi, ma i gruppi di astronomia stanno aprendo la strada.
In un articolo pubblicato su Nature Astronomy , io e i miei colleghi discutiamo dello stato attuale della sonificazione dei dati in astronomia e in altri campi, forniamo una panoramica di 100 progetti basati sul suono ed esploriamo le sue direzioni future.
L'effetto cocktail party
Immagina questa scena:sei a una festa affollata che è piuttosto rumorosa. Non conosci nessuno e parlano tutti una lingua che non puoi capire, non va bene. Quindi senti frammenti di una conversazione in un angolo lontano nella tua lingua. Ti concentri su di esso e vai a presentarti.
Anche se potresti non aver mai visto una festa del genere, il pensiero di sentire una voce o una lingua riconoscibile in una stanza rumorosa è familiare. La capacità dell'orecchio e del cervello umani di filtrare i suoni indesiderati e recuperare i suoni desiderati è chiamata "effetto cocktail party".
Allo stesso modo, la scienza spinge sempre oltre i limiti di ciò che può essere rilevato, il che spesso richiede l'estrazione di segnali molto deboli da dati rumorosi. In astronomia spesso spingiamo per trovare il più debole, il più lontano o il più fugace dei segnali. La sonificazione dei dati ci aiuta a superare questi limiti.
Il video seguente fornisce esempi di come la sonificazione può aiutare i ricercatori a discernere segnali deboli nei dati. Presenta la sonificazione di nove raffiche da una raffica radio veloce ripetuta chiamata FRB121102.
Le esplosioni radio veloci sono raffiche di millisecondi di emissione radio che possono essere rilevate a metà dell'universo. Non sappiamo ancora cosa li causa. Rilevarli in altre lunghezze d'onda è la chiave per comprenderne la natura.
Troppo positivo
Quando esploriamo l'universo con i telescopi, scopriamo che è pieno di esplosioni catastrofiche tra cui la morte delle stelle da supernova, la fusione di buchi neri e stelle di neutroni che creano onde gravitazionali e lampi radio veloci.
Qui puoi ascoltare la fusione di due buchi neri.
E la fusione di due stelle di neutroni.
Questi eventi ci permettono di comprendere la fisica estrema alle più alte energie e densità conosciute. Ci aiutano a misurare il tasso di espansione dell'universo e quanta materia contiene ea determinare dove e come sono stati creati gli elementi, tra le altre cose.
Strutture imminenti come l'Osservatorio Rubin e lo Square Kilometer Array rileveranno decine di milioni di questi eventi ogni notte. Utilizziamo computer e intelligenza artificiale per gestire questo numero enorme di rilevamenti.
Tuttavia, la maggior parte di questi eventi sono deboli scoppi e i computer sono solo così bravi a trovarli. Un computer può rilevare un debole burst se gli viene fornito un modello del segnale "desiderato". Ma se i segnali si discostano da questo comportamento previsto, si perdono.
E spesso sono proprio questi eventi che sono i più interessanti e danno la più ampia visione della natura dell'universo. L'utilizzo della sonificazione dei dati per verificare questi segnali e identificare i valori anomali può essere potente.
Più di quanto sembri
La sonificazione dei dati è utile per interpretare la scienza perché gli esseri umani interpretano le informazioni audio più velocemente delle informazioni visive. Inoltre, l'orecchio può discernere più livelli di tonalità di quanti l'occhio possa discernere livelli di colore (e su una gamma più ampia).
Un'altra direzione che stiamo esplorando per la sonificazione dei dati è l'analisi dei dati multidimensionale, che implica la comprensione delle relazioni tra molte diverse caratteristiche o proprietà del suono.
Tracciare i dati in dieci o più dimensioni contemporaneamente è troppo complesso e interpretarli è troppo confuso. Tuttavia, gli stessi dati possono essere compresi molto più facilmente attraverso la sonificazione.
A quanto pare, l'orecchio umano è in grado di distinguere immediatamente il suono di una tromba e di un flauto, anche se suonano la stessa nota (frequenza) alla stessa intensità e durata.
Come mai? Perché ogni suono include armoniche di ordine superiore che aiutano a determinare la qualità del suono o il timbro. I diversi punti di forza delle armoniche di ordine superiore consentono all'ascoltatore di identificare rapidamente lo strumento.
Ora immagina di collocare le informazioni - diverse proprietà dei dati - come diversi punti di forza di armoniche di ordine superiore. Ogni oggetto studiato avrebbe un tono unico, o apparteneva a una classe di toni, a seconda delle sue proprietà complessive.
Con un po' di allenamento, una persona potrebbe ascoltare e riconoscere quasi istantaneamente tutte le proprietà dell'oggetto, o la sua classificazione, da un unico tono.
Al di là della ricerca
Sonification also has great uses in education (Sonokids) and outreach (for example, SYSTEM Sounds and STRAUSS), and has widespread applications in areas including medicine, finance and more.
But perhaps its greatest power is to enable blind and visually impaired communities to understand images and plots to help with everyday life.
It can also enable meaningful scientific research, and do so quantitatively, as sonification research tools provide numerical values on command.
This capability can help promote STEM careers among blind and visually impaired people. And in doing so, we can tap into a massive pool of brilliant scientists and critical thinkers who may otherwise not have envisioned a path towards science.
What we need now is government and industry support in developing sonification tools further, to improve access and usability, and to help establish sonification standards. + Esplora ulteriormente
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
