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Suoni misteriosi dalla stratosfera

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Una serie di suoni non ancora spiegati sono stati registrati da un veicolo NASA HASP. High Altitude Student Platform: è un veicolo di supporto che viene attaccato a un pallone sonda che lo solleva fino a 36 km per 20 ore. Il veicolo è destinato a ospitare esperimenti progettati dagli studenti.

È stato un microfono a bassa frequenza a registrare questi strani e per niente affascinanti (checché ne dicano i giornali) suoni nella banda fra 0.01 e 25 Hz. Frequenze bassine 🙂 Per renderli udibili si è reso necessario accelerarli di 1000 volte. Un bel salto di circa 10 ottave per cui, ascoltandoli, non cercate di immaginare che cosa potrebbero essere perché l’originale è molto, ma molto diverso.

In pratica sono semplici vibrazioni che potrebbero anche essere state provocate dal cavo che collega l’HASP al pallone aerostatico, per cui niente panico; non è il caso di parlare di alieni. L’unica cosa che ha una qualche connessione con gli alieni è il fatto che lo studente dell’Università del North Carolina che ha progettato l’esperimento si chiama Bowman (ricordare 2001 Odissea nello Spazio).

Le spiegazioni finora ipotizzate sono legate ai venti e alle variazioni della pressione atmosferica (nella stratosfera c’è aria: è solo il secondo strato dell’atmosfera).

Nel frattempo la notizia è stata raccolta da tutti i principali giornali che l’hanno condita con la potente parola magica “X-Files” e Repubblica è riuscita, come sempre, a infilarci lo strafalcione traducendo “infrasound microphone” con “microfono a infrarossi”; un peccato veniale rispetto a quelli che fa di solito.

Eccovi la registrazione.

Fonte/Source: Live Science

NASA Sounds

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nasaLa NASA ha aperto un proprio canale su SoundCloud e la cosa interessante è che i suoni ivi contenuti possono essere utilizzati senza vincoli a scopo educativo o informativo, ma anche a scopo commerciale, a patto che l’ente spaziale non sia coinvolto in nessun modo (ovvero, non puoi, per esempio, farti pubblicità dicendo che il tuo pezzo è fatto con suoni NASA; if the NASA material is to be used for commercial purposes, especially including advertisements, it must not explicitly or implicitly convey NASA’s endorsement of commercial goods or services; vedi qui).

Il contenuto è vario. Si va dagli annunci storici (“Houston, we’ve had a problem” o “The Eagle has landed“) fino a suoni di razzi, beep dei satelliti, emissioni radio registrate nei dintorni dei pianeti e convertite in audio.

Quello che segue è solo un estratto. Buon ascolto.

Sonification Handbook

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Sonification HandbookIl Sonification Handbook (AA.VV., a cura di Thomas Hermann, Andy Hunt, John G. Neuhoff) è scaricabile gratuitamente (e legalmente) in versione PDF da questa pagina (guardate nella colonna di destra “download the book”) da cui è anche acquistabile in versione stampata. È possibile anche scaricare i singoli capitoli.

Questo libro è una presentazione introduttiva, ma completa delle aree chiave della ricerca nei campi interdisciplinari di sonificazione e visualizzazione uditiva (auditory display). I capitoli sono scritti da esperti e coprono una vasta gamma di temi centrali. Possono essere letti dall’inizio alla fine, o indipendentemente l’uno dall’altro secondo necessità (come il menu di un ricco buffet).

La sonificazione trasmette informazioni utilizzando suoni non vocali. Ascoltare i dati sotto forma di suono o rumore può essere un’esperienza sorprendentemente nuova con diverse applicazioni che vanno da nuove interfacce per i non vedenti all’analisi dei dati in molti campi scientifici.

Questo testo fornisce una solida introduzione al campo della visualizzazione uditiva (auditory display), delle tecniche per sonificazione, delle tecnologie adeguate a sviluppare algoritmi di sonificazione, e delle aree di applicazione più promettenti. Il libro è accompagnato daun’archivio online di esempi sonori.

Il canto della cometa

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Ok. Dimenticate il titolo aulico. Quello di cui parliamo è un fenomeno scientifico che comunque ha anche dei risvolti audio e ci offre  l’occasione di parlare di una delle più affascinanti missioni spaziali degli ultimi anni.

Rosetta è una missione spaziale sviluppata dall’Agenzia Spaziale Europea e lanciata nel 2004. L’obiettivo ultimo della missione è lo studio della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, una cometa periodica che ritorna ogni 6.45 anni terrestri.

La missione è formata da due elementi: la sonda vera e propria Rosetta e il lander Philae. Quest’ultimo è destinato a staccarsi dalla sonda e atterrare sul nucleo della cometa, di cui la sonda ha già inviato splendide foto. Il distacco è avvenuto proprio oggi 12/11 e il lander sta scendendo verso il nucleo (incrociamo le dita).

La parte audio della faccenda è questa. Ovviamente la sonda trasporta molti strumenti per studiare da vicino la cometa. Cinque di questi costituiscono il cosiddetto Rosetta’s Plasma Consortium (RPC) e servono a studiare l’ambiente di plasma che circonda la cometa (il plasma è uno stato della materia che appare come un gas elettricamente conduttivo che circonda i campi magnetici e le correnti elettriche).

Già in Agosto, l’RPC ha scoperto che il campo magnetico della cometa ha una oscillazione con frequenza intorno ai 40-50 millihertz. Ora, qualsiasi oscillazione più o meno periodica può essere trasformata in suono. In questo caso il problema è che la frequenza è troppo bassa per essere udibile. Le frequenze più basse che siamo in grado di percepire stanno intorno a 20 Hz, mentre qui abbiamo a che fare con 0.05 Hz.

Il problema si può risolvere trasponendo (ovvero accelerando) il tutto di circa 10000 volte. Così 0.05 Hz diventano 500 Hz che sono perfettamente ascoltabili e il suono che ne esce è questo:

Ecco un’immagine del nucleo della cometa (il piccolo 747 che vedete al centro non è alieno; è lì per confronto; clicca per ingrandire)

nucleo cometaUna nota finale. Prima di delirare con toni mistici intorno al canto della cometa, rendetevi conto che qualsiasi fenomeno periodico può essere convertito in suono. Per esempio, la rotazione terrestre è periodica. Il giorno solare medio dura circa 24 ore, cioè 86400 secondi. Di conseguenza. dato che la frequenza è l’inverso del periodo, esso ha una frequenza di 0.000011574 Hz, troppo bassa per sentirla, ma basta trasporla di 24 ottave per avere circa 194.18 Hz, che corrispondono a una nota perfettamente udibile: un Sol appena calante (con La = 440 Hz).

Il Kosmofono

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Musica pilotata dai raggi cosmici. Non è una rarità. Ogni tanto qualcuno fa esperimenti del genere. Effettivamente, da quando note e frequenze possono essere espresse numericamente e inviate agli algoritmi di sintesi, la cosa non è così complessa: bisogna solo scegliere come riscalare i dati di partenza.

Da alcuni anni questi procedimenti hanno anche assunto una valenza scientifica con il nome di sonification. La trasformazione di dati di qualsiasi tipo in audio, infatti, consente di individuare più facilmente schemi ripetuti, differenze e altre caratteristiche del fenomeno su cui si indaga.

Ovviamente, dal punto di vista compositivo la faccenda assume tutto un altro aspetto. Il fenomeno fisico che origina i dati non si preoccupa minimamente di assumere un andamento che per noi possa essere sensato o significativo. Anzi, di solito il risultato è ripetitivo, noioso e monotono (spesso anche monotòno, nel senso matematico che indica movimento sempre verso la stessa direzione, per es. una curva logaritmica che sale o scende sempre approssimando un limite).

Il Kosmophono di cui parliamo è abbastanza “anziano”, essendo in attività almeno dal 2005 (sito). Si tratta di uno spettrometro a raggi gamma che opera nel range di 3-7 MeV, il cui output viene inviato al MIDI IN di un sintetizzatore.

Una breve spiegazione. La maggior parte dei raggi gamma è prodotta da fenomeni extra-solari (nello spazio lontano) di grande potenza. Le onde prodotte da tali fenomeni non sono audio (altrimenti non arriverebbero fin qui), ma fanno parte dello spettro elettromagnetico (come le onde radio e la luce che vediamo). Inoltre ne occupano la parte più bassa in termini di lunghezza d’onda (< 0.006 nanometri = 6 millesimi di milionesimo di millimetro), che equivale alle frequenze più alte, circa 5×1019 Hz e sono anche molto dannose per noi.

Fortunatamente, non arrivano fino al suolo ma si infrangono sugli strati alti dell’atmosfera e sono queste collisioni che lo spettrometro rileva. Ognuno di questi eventi produce una emissione di energia che viene misurata e convertita da un ADC a 12 bit di cui i 7 più alti vengono utilizzati come pitch MIDI e i 4 seguenti come velocity (l’ultimo bit si butta via).

Il player è un sintetizzatore MIDI, di solito un Roland JX-305 o un Alesis QSR.

Ora si può ascoltare una singola sequenza inviata al Roland. Essendo una sequenza singola è monofonica e piuttosto noiosa, però serve per capire il range e la densità degli eventi. È un MP3.

Percettivamente, le cose cambiano quando si sovrappongono due sequenze. La sovrapposizione non è in tempo reale. Semplicemente vengono mandate alla porta MIDI due sequenze salvate in tempi diversi (una è la sequenza precedente). Ne consegue che le due sequenze sono del tutto scorrelate, però è interessante notare che il nostro sistema percettivo (almeno quello di chi è abituato ad ascoltare un certo tipo di musica contemporanea) tende a fabbricare delle correlazioni. In effetti, complice anche il fatto che qui si utilizzano due timbri diversi, questo frammento è più interessante del precedente.

Un’altra sovrapposizione di varie sequenze a cui sono assegnati diversi timbri, ma tutti riconducibili a suono “biologici” (uccelli, insetti, miagolii, etc). Il risultato è decisamente piacevole perché tutti i suoni ricadono in una ben determinata tipologia e il nostro cervello ha gioco facile nel costruire delle connessioni e interpretare il tutto come un paesaggio sonoro abbastanza coerente.

Nel sito del Kosmofono potete ascoltare vari altri esempi.

Kosmophone

Il panorama di Marte

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Guardatevi questo bellissimo panorama a 360° di Marte. È interattivo, permette di guardare in qualsiasi direzione regolando l’ingrandimento.

Vi consiglio di andare a schermo intero. Starsene sul divano e guardare i particolari di un altro pianeta ruotando la camera come se si fosse laggiù è incredibile. Non ho parole. Gran lavoro!

Dati nel DNA

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BinaryDNAC’è una notizia pubblicata sull’autorevole Nature del 23 Gennaio 2013, che mi ha colpito (e colpito è dire poco).

Alcuni ricercatori sono riusciti a codificare opportunamente 739 Kb di dati che risiedevano su un hard-disk, trasformarli in una sequenza di DNA e poi rileggerli senza nessun errore sequenziando la catena.

Non è la prima volta che si fa, ma questo metodo è più efficiente, scalabile e assicura una accuratezza del 100%. I dati memorizzati comprendono una registrazione audio di Martin Luther King (il famoso I have a dream), il testo di 154 sonetti di Shakespeare e l’articolo originale di Watson e Crick in cui si descrive, per la prima volta, la struttura della doppia elica.

Dato che non sono un biologo, i dettagli vanno oltre le mie conoscenze (oltretutto, l’articolo è a pagamento e ne ho potuto leggere solo una parte). Quello che ho capito è che ogni possibile byte  (una sequenza di 8 bit che forma numeri da 0 a 255) è stato codificato in una sequenza di 5 basi del DNA per poi sintetizzare una catena di codice genetico formata da questa serie di bytes. Le basi del DNA sono A, C, G e T. Un byte come, ad esempio, 124 (01111100) è codificato come TAGAT.

Mettendo in fila i bytes così codificati si costruisce una catena della doppia elica, mentre l’altra è formata dalle basi complementari (le basi non legano liberamente: A può legare solo con T e G può legare solo con C).

Al di là dei dettagli tecnici, questo lavoro apre degli orizzonti difficilmente immaginabili. Innanzitutto sotto l’aspetto della capacità di memoria. Si stima che in un grammo di DNA si possa memorizzare il contenuto di più di un milione di CD, il corrisponde a circa 700 milioni di Megabytes, ovvero 700.000 Gb, ovvero 700 Tb. Il risultato è che l’intera conoscenza umana potrebbe essere memorizzata in qualche kilo di DNA. Inoltre, il DNA è durevole, molto più sicuro dei supporti attuali (da un po’ di materia organica si estrae DNA che ha migliaia di anni).

Per ridere un po’, il DNA è organico: per una volta l’espressione mi è morto l’hard-disk cesserà di essere una metafora.

Primarie centro-sinistra: risposte sulla scienza

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In occasione delle primarie del centro-sinistra, il gruppo Facebook “Dibattito Scienza” ha posto sei domande ai candidati.

Le domande sono:

  1. Quali politiche intende perseguire per il rilancio della ricerca in Italia, sia di base sia applicata, e quali provvedimenti concreti intende promuovere a favore dei ricercatori più giovani?
  2. Quali misure adotterà per la messa in sicurezza del territorio nazionale dal punto di vista sismico e idrogeologico?
  3. Qual è la sua posizione sul cambiamento climatico e quali politiche energetiche si propone di mettere in campo?
  4. Quali politiche intende adottare in materia di fecondazione assistita e testamento biologico? In particolare, qual è la sua posizione sulla legge 40?
  5. Quali politiche intende adottare per la sperimentazione pubblica in pieno campo di OGM e per l’etichettatura anche di latte, carni e formaggi derivati da animali nutriti con mangimi OGM?
  6. Qual è la sua posizione in merito alle medicine alternative, in particolare per quel che riguarda il rimborso di queste terapie da parte del SSN?

Le risposte dei cinque candidati sono pubblicate sul sito de Le Scienze.

Non esprimo nessuna opinione personale, dato che devo ancora leggerle anch’io perché in questo mese sono ingolfato dalla partenza dell’anno accademico, visto che mi ritrovo a gestire il triennio di Musica Elettronica, alcuni studenti rimasti al corso tradizionale di Musica Elettronica, il Biennio di Musica e Nuove Tecnologie, i corsi di Informatica Musicale per tutti gli altri trienni più varie attività personali.

Curiosity: una scoperta da libri di storia?

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CuriosityDa ieri c’è un po’ di agitazione nel mondo scientifico perché John Grotzinger, il direttore della missione di Curiosity (uno dei nostri eroici robottini su Marte), in una intervista a NPR ha annunciato una possibile scoperta che, a suo dire, potrebbe finire sui libri di storia (“This data is gonna be one for the history books. It’s looking really good”), aggiungendo, però, che saranno necessari vari giorni per effettuare verifiche.

Ha aggiunto che questi dati vengono dal SAM (Sample Analysis at Mars) che è uno strumento dotato di serie di tool in grado di prendere campioni del suolo, vaporizzarli e analizzarli cercando tracce di ossigeno, nitrogeni, carbone e altri elementi tipicamente associati alla vita. Di conseguenza tutti sperano che Curiosity abbia finalmente trovato una traccia di vita organica sul suolo di Marte.

Speriamo solo che la NASA non stia esagerando nel creare aspettative, come già accaduto in passato. La mia impressione è che ci vorrà più di “qualche giorno” per un annuncio definitivo, ciò nonostante spero che si sbrighino.

Earth Overshoot Day: 22 Agosto

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In seguito a nuovi calcoli, l’Earth Overshoot Day, che è il giorno in cui noi, razza umana, cominciamo a consumare più risorse di quante il pianeta Terra sia riuscito a rinnovare, è arretrato al 22 Agosto.

Evidentemente alcuni calcoli sono stati rifatti rispetto al mio post del 2008 sullo stesso argomento perché il primo anno di totale utilizzo delle risorse del pianeta, oggi viene fissato dal Global Footprint Network alla metà degli anni ’70 invece che al 1986 come riporta wikipedia (a meno che wikipedia non sbagli; io l’avevo usata come fonte anche nel precedente post). In effetti, la data in cui si stima che il nostro consumo arriverà al 200%, cioè avremo bisogno di due terre per sostenerci, rimane fissata al 2050 (circa).

Attualmente siamo, secondo le stime, al 156%. È come se, ogni anno, guadagnassimo 1000 e spendessimo 1560, cioè perdiamo 560 all’anno, il che significa che, ogni anno, consumiamo una quota di risorse che il pianeta non riesce a rinnovare. Ovviamente, non potremo andare avanti così per sempre, ma il momento della resa dei conti dipende essenzialmente dal capitale iniziale. Disponendo, per esempio, di un capitale pari a 100.000, potremmo andare avanti 178 anni spendendo il 156% di quanto guadagniamo.

Però, dobbiamo tener presenti due cose. La prima è che il nostro consumo di risorse dipende dalla popolazione, dal livello di vita e da come, cioè a quale prezzo in termini di risorse, questo livello di vita è mantenuto (per esempio, dato un consumo medio pro capite di energia elettrica, il fatto che questa energia sia prodotta dal petrolio o da fonti rinnovabili cambia di molto le cose.

Il punto è che la popolazione mondiale è in rapido aumento, che tutti vogliono elevare il proprio livello di vita e che l’investimento sulle fonti rinnovabili è limitato. Il che significa che il consumo di risorse globale è in aumento.

Il secondo dato di fatto è che effettivamente il pianeta costituisce un capitale iniziale molto grande, ma minore di quanto si possa immaginare, visto che, al di fuori del primo mondo (il nostro), gli effetti si sentono già e il primo segnale è la spinta all’immigrazione.

Si deve inoltre considerare che il pianeta non è come il conto in banca che oggi è in positivo e domani in rosso. Le risorse sono un insieme complesso e multiforme che non si esaurisce tutto in un solo colpo, ma degrada in modo “dolce” con numerosi effetti collaterali. Per fare un esempio, un eventuale esaurimento del petrolio non arriverebbe in un solo colpo. Prima si esaurirebbero i giacimenti più sfruttati, cioè quelli da cui è più semplice e meno costoso estrarlo. A questo punto inizierebbero ad essere sfruttati i depositi più difficili, che comportano maggiori spese, quindi il prezzo si alzerà determinando una riduzione dei consumi e maggiori investimenti sui combustibili alternativi avviando una trasformazione che avrà una serie di effetti che io sono in grado, al limite, di immaginare, ma non di prevedere (e anche gli esperti hanno qualche difficoltà). La cosa, quindi, è molto complessa, però non si dovrebbe ignorare, mentre attualmente ci si concentra solo sul parare le singole emergenze.

In questo grafico, elaborato da me basandomi sui dati del Global Footprint Network (sul sito linkato sopra c’è un simpatico tachimetro che mostra questi numeri), si vede l’andamento attuale e la proiezione per gli anni a venire. In ascissa gli anni e in ordinata la percentuale delle risorse che spendiamo annualmente.