এমআইটি থেকে নতুন গবেষণা নতুন দৃষ্টিকোণ একটি সম্পূর্ণ সিরিজ থেকে আগুন অন্বেষণ. গবেষণাটি গভীর-শিক্ষার পদ্ধতি ব্যবহার করে যা শিখাগুলির কম্পনশীল বৈশিষ্ট্যগুলিকে চকচকে বস্তু হিসাবে বের করে এবং ফলস্বরূপ, সেগুলিকে শব্দ এবং উপকরণে পরিণত করে।
19 শতকের পদার্থবিদ মাইকেল ফ্যারাডে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজমে তার প্রাথমিক পরীক্ষামূলক অবদানের জন্যই নয়, তার জনসাধারণের কথা বলার জন্যও পরিচিত ছিলেন। তার বার্ষিক ক্রিসমাস বক্তৃতা রয়্যাল ইনস্টিটিউশনে একটি ছুটির ঐতিহ্যে বিকশিত হয়েছে যা আজও অব্যাহত রয়েছে। তার সবচেয়ে বিখ্যাত ক্রিসমাস বক্তৃতা এক একটি মোমবাতির রাসায়নিক ইতিহাস. ফ্যারাডে একটি সাধারণ পরীক্ষার মাধ্যমে তার পয়েন্টগুলিকে চিত্রিত করেছেন: যে কোনও বাতাসকে আটকাতে এবং “একটি শান্ত শিখা” অর্জন করার জন্য তিনি একটি বাতিঘরের মধ্যে একটি মোমবাতি রেখেছিলেন। ফ্যারাডে তারপর দেখালেন কিভাবে শিখার আকৃতি ঝিকিমিকি করে এবং বিরক্তির প্রতিক্রিয়ায় পরিবর্তিত হয়।
“আপনি কল্পনা করবেন না, কারণ আপনি একবারে এই জিহ্বাগুলি দেখতে পাচ্ছেন যে শিখাটি এই নির্দিষ্ট আকারের,” ফ্যারাডে পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। “সেই আকৃতির শিখা কখনোই এক সময়ে এমন হয় না। শিখার শরীর কখনোই হয় না, যেটা আপনি বল থেকে উঠতে দেখেছেন, যে আকৃতিটি আপনার কাছে দেখা যাচ্ছে। এটি বিভিন্ন আকৃতির একটি দল নিয়ে গঠিত, সফল হচ্ছে একে অপরকে এত দ্রুত যে চোখ কেবল একবারে সেগুলিকে উপলব্ধি করতে সক্ষম হয়।”
এখন, এমআইটি গবেষকরা ফ্যারাডে এর সহজ পরীক্ষাকে 21 শতকে নিয়ে এসেছেন। মার্কাস বুহেলার এবং তার পোস্টডক, মারিও মিলাজো, গভীর মেশিন শিক্ষার সাথে উচ্চ-রেজোলিউশন ইমেজিংকে একত্রিত করেছেন একটি একক মোমবাতি শিখা soniify. তারপরে তারা সেই একক শিখাটিকে একটি মৌলিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহার করেছিল, এর ঝিকিমিকি গতিশীলতা থেকে “সংগীত” তৈরি করেছিল এবং নভেল স্ট্রাকচার ডিজাইন করেছিল যা 3D-মুদ্রিত হতে পারে ভৌত বস্তুতে। বুয়েলার গত সপ্তাহে শিকাগোতে আমেরিকান ফিজিক্যাল সোসাইটির সভায় এই এবং অন্যান্য সম্পর্কিত কাজ বর্ণনা করেছেন।
এমআইটি
যেমন আমরা পূর্বে রিপোর্ট করেছি, বুয়েলার নতুন প্রোটিন ডিজাইন করার জন্য এআই মডেল তৈরিতে বিশেষজ্ঞ। তিনি সম্ভবত কাঠামোগত বিবরণ আলোকিত করার জন্য সোনিফিকেশন ব্যবহার করার জন্য সবচেয়ে বেশি পরিচিত যা অন্যথায় অধরা প্রমাণিত হতে পারে। Buehler খুঁজে পেয়েছেন যে সঙ্গীত রচনার অনুক্রমিক উপাদানগুলি (পিচ, পরিসর, গতিবিদ্যা, গতি) প্রোটিন কাঠামোর অনুক্রমিক উপাদানগুলির সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ। অনেকটা যেমন সঙ্গীতে সীমিত সংখ্যক নোট এবং কর্ড থাকে এবং সঙ্গীত রচনার জন্য বিভিন্ন সংমিশ্রণ ব্যবহার করে, প্রোটিনে সীমিত সংখ্যক বিল্ডিং ব্লক (20 অ্যামিনো অ্যাসিড) থাকে যা অনন্য বৈশিষ্ট্য সহ অভিনব প্রোটিন কাঠামো তৈরি করতে যে কোনও সংখ্যক উপায়ে একত্রিত হতে পারে। প্রতিটি অ্যামিনো অ্যাসিড একটি নির্দিষ্ট শব্দ স্বাক্ষর আছে, একটি আঙ্গুলের ছাপের অনুরূপ।
বেশ কয়েক বছর আগে, বুয়েলার এমআইটি বিজ্ঞানীদের একটি দলকে নেতৃত্ব দিয়েছিলেন যে আণবিক গঠন ম্যাপ করা হয়েছে প্রোটিনের মাকড়সার রেশমে বাদ্যযন্ত্র তত্ত্ব সম্মুখের থ্রেড উত্পাদন রেশমের “শব্দ”. আশা ছিল ডিজাইনার প্রোটিন তৈরি করার জন্য একটি মৌলিক নতুন উপায় প্রতিষ্ঠা করা। ওই কাজটি অনুপ্রাণিত 2018 সালে প্যারিসে একটি সোনিফিকেশন আর্ট প্রদর্শনী, “স্পাইডার্স ক্যানভাস”, Cyrtophora citricola মাকড়সা, “ওয়েব” এর প্রতিটি স্ট্র্যান্ডের সাথে একটি ভিন্ন পিচে সুর করা হয়েছে। ওয়েবের 3D কাঠামোর বিভিন্ন প্যাটার্নে সেই নোটগুলিকে একত্রিত করুন এবং আপনি সুর তৈরি করতে পারেন৷
2019 সালে, Buehler-এর দল প্রোটিন কাঠামো থেকে সঙ্গীত তৈরি করার একটি আরও উন্নত সিস্টেম তৈরি করেছে — এবং তারপরে প্রকৃতিতে দেখা যায় না এমন অভিনব প্রোটিন তৈরি করতে সঙ্গীতকে আবার রূপান্তরিত করে। উদ্দেশ্য ছিল অনুরূপ সিন্থেটিক মাকড়সার জাল এবং অন্যান্য কাঠামো তৈরি করতে শেখা যা মাকড়সার প্রক্রিয়ার অনুকরণ করে। এবং 2020 সালে, বুয়েলারের দল স্পাইক প্রোটিনের ভাইব্রেশনাল বৈশিষ্ট্যের মডেল করার জন্য একই পদ্ধতি প্রয়োগ করেছিল যা নভেল করোনাভাইরাস (SARS-CoV-2) এর উচ্চ সংক্রামনের হারের জন্য দায়ী।
মার্কাস বুহলার
বুয়েলার চিন্তা করেছিলেন যে এই পদ্ধতিটি আগুন অধ্যয়নের জন্য যথেষ্ট প্রসারিত করা যেতে পারে কিনা। “অগ্নিশিখা, অবশ্যই, নীরব,” তিনি একটি সংবাদ সম্মেলনের সময় বলেছিলেন। তবে, “আগুন আছে সমস্ত উপাদান একটি স্পন্দিত স্ট্রিং বা কম্পনশীল অণুর কিন্তু একটি গতিশীল প্যাটার্নে যা আকর্ষণীয়। আমরা যদি তাদের শুনতে পেতাম, তাহলে তারা কেমন শোনাবে? আমরা কি আগুনকে বাস্তবায়িত করতে পারি? আমরা কি জৈব-অনুপ্রাণিত উপকরণ তৈরি করতে খামটিকে ধাক্কা দিতে পারি যা আপনি আসলে অনুভব করতে এবং স্পর্শ করতে পারেন?
কয়েক শতাব্দী আগে ফ্যারাডে-র মতো, তিনি এবং মিলাজো একটি একক মোমবাতির শিখা জড়িত একটি সাধারণ পরীক্ষা দিয়ে শুরু করেছিলেন। (একটি বৃহত্তর অগ্নিতে এত বেশি বিশৃঙ্খলা থাকবে যে এটি গণনাগতভাবে খুব কঠিন হয়ে পড়ে, তবে একটি একক শিখাকে আগুনের মূল বিল্ডিং ব্লক হিসাবে দেখা যেতে পারে।) গবেষকরা একটি নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে একটি মোমবাতি জ্বালিয়েছেন, যেখানে কোনও বায়ু চলাচল বা অন্য কোনও বাহ্যিক গতি নেই। সংকেত — ফ্যারাডে এর শান্ত শিখা। তারপরে তারা একটি স্পিকার থেকে শব্দ বাজিয়েছিল এবং সেই শাব্দিক সংকেতের প্রতিক্রিয়ায় কীভাবে শিখাটি ঝিকমিক করে এবং সময়ের সাথে বিকৃত হয় তা ক্যাপচার করতে একটি উচ্চ-গতির ক্যামেরা ব্যবহার করেছিল।
রূপকথার বাগানে রাজকুমারীতে শিখার সমাবেশ সিমুলেশন।
মার্কাস বুয়েলার এবং মারিও মিলাজো, এমআইটি
“এটি দ্বারা তৈরি করা চারিত্রিক আকৃতি আছে, কিন্তু তারা প্রতিবার একই আকার নয়,” বুহলার বলেন। “এটি একটি গতিশীল প্রক্রিয়া, তাই আপনি যা দেখছেন [in our images] এই মাত্র একটি স্ন্যাপশট. বাস্তবে, শাব্দ সংকেতের প্রতিটি প্রত্যাশার জন্য হাজার হাজার চিত্র রয়েছে – আগুনের একটি বৃত্ত।”
তিনি এবং মিলাজো পরবর্তীতে একটি প্রদত্ত শিখা আকৃতি তৈরি করে এমন আসল অডিও সংকেতগুলিকে শ্রেণীবদ্ধ করার জন্য একটি নিউরাল নেটওয়ার্ককে প্রশিক্ষণ দিয়েছিলেন। তারা কার্যকরভাবে আগুনের কম্পনশীল ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে সোনিফাই করে। একটি শিখা যত বেশি হিংস্রভাবে প্রতিফলিত হয়, তত বেশি নাটকীয়ভাবে অডিও সংকেত পরিবর্তন হয়। শিখা এক ধরনের বাদ্যযন্ত্রে পরিণত হয়, যেটিকে আমরা বায়ু স্রোতের সংস্পর্শে এনে “বাজাতে” পারি, উদাহরণস্বরূপ, শিখাকে বিশেষ উপায়ে ঝিকিমিকি করার জন্য – বাদ্যযন্ত্রের একটি রূপ।
“আগুন কম্পনশীল, ছন্দময় এবং পুনরাবৃত্তিমূলক, এবং ক্রমাগত পরিবর্তনশীল, এবং এটিই সঙ্গীতকে সংজ্ঞায়িত করে,” Buehler বলেন. “গভীর শিক্ষা আমাদেরকে ডেটা এবং আগুনের নির্দিষ্ট নিদর্শনগুলি খনি করতে সাহায্য করে এবং আগুনের বিভিন্ন নিদর্শনগুলির সাথে, আপনি বিভিন্ন শব্দের এই অর্কেস্ট্রা তৈরি করতে পারেন।”
Buehler এবং Milazzo কম্পিউটারে অভিনব কাঠামো ডিজাইন করতে এবং তারপর সেই কাঠামোগুলি 3D-প্রিন্ট করার জন্য বিল্ডিং ব্লক হিসাবে চকচকে শিখার বিভিন্ন আকার ব্যবহার করেছেন। “এটা অনেকটা সময় মতো আগুনের শিখা নিথর করার মতো এবং বিভিন্ন কোণ থেকে এটিকে দেখতে সক্ষম হওয়ার মতো,” Buehler বলেন. “আপনি এটিকে স্পর্শ করতে পারেন, এটিকে ঘোরাতে পারেন এবং আপনি যা করতে পারেন তা হল অগ্নিশিখার ভিতরে তাকানো, যা এমন কিছু যা কোন মানুষ কখনও দেখেনি।”
