Novosti i trendovi u svijetu umjetne inteligencije i znanosti o podacima

U prethodnom blog postu o novostima u svijetu umjetne inteligencije i znanosti o podacima pisali smo o vrstama umjetne inteligencije i Gato-u, modelu koji je razvio Deepmind i koji se predstavlja kao model opće umjetne inteligencije. Ovog puta pozabavit ćemo se sonifikacijom podataka, objasnit ćemo što predstavlja taj proces i koja su najnovija dostignuća na tom području.

Sonifikacija podataka

Od vrijednosti dionica do promjena Zemljine temperature, podaci koji se mijenjaju tijekom vremena najčešće su predstavljeni nekom vrstom vizuala, grafikonima i/ili dijagramima. Što ako umjesto toga možemo slušati nagli pad cijene dionica ili stalni porast globalnih temperatura? Takvu reprezentaciju podataka omogućuje nam sonificiranje, proces pretvaranja podataka u zvučne valove.

Sonifikacija podataka predstavlja reprezentaciju podataka u obliku zvučnih signala. Možemo reći da je to auditorni ekvivalent puno poznatijoj vizualizaciji podataka. Proces sonifikacije podataka sastoji se od usmjeravanja digitalnog medija skupa podataka kroz softverski sintetizator u digitalno-analogni pretvarač za proizvodnju zvuka koji ljudi mogu doživjeti, odnosno čuti. Ciljana demografska skupina korištenja sonifikacije podataka je zajednica slijepih osoba. Zvuk ‘kuckanja’ koji se može čuti na semaforima za pješake jedan je od primjera kako sonifikacija pomaže slijepim i slabovidnim osobama.

Budući da ljudi interpretiraju audio informacije brže nego vizualne, sonifikacija podataka može biti korisna i za tumačenje znanosti. Ljudsko uho može razabrati više razina tona nego što ljudsko oko može razaznati razina boja. Druga prednost sonifikacije podataka je višedimenzionalna analiza podataka koja uključuje razumijevanje odnosa između mnogih različitih značajki ili svojstava zvuka. Iscrtavanje podataka u deset ili više dimenzija istovremeno previše je složeno, a njihovo tumačenje veoma je zbunjujuće. Međutim, isti se podaci mogu puno lakše shvatiti putem sonifikacije. Kako se pokazalo, ljudsko uho može odmah razlikovati zvuk trube i flaute, čak i ako oba instrumenta sviraju istu notu (frekvenciju) pri istoj glasnoći i u istom trajanju.

Neke od najranijih radova sonifikacije prije više od 70 godina obavio je američki seizmolog i profesor na Kalifornijskom institutu za tehnologiju po imenu Hugo Benioff. Pridružio se Caltechovom seizmološkom laboratoriju i 1932. izumio je seizmograf koji bilježi tektonsku aktivnost na roli papira. Varijante Benioffovog izvornog seizmografa danas se koriste u cijelom svijetu. Također, u slobodno vrijeme Benioff se bavio izradom instrumenata te je godine 1953. snimio niz audiosnimki potresa na jednu stranu LP ploče pod nazivom „Out of This World”.

Budući da je raspon ljudskog sluha otprilike 20 Hz do 20 kHz, znatno iznad frekvencije mnogih signala potresa, kako bi podigao ton do raspona ljudskog sluha, Benioff je snimio podatke o potresu na magnetsku vrpcu, a zatim ih jednostavno ubrzao. Nastale trake omogućile su ljudima da po prvi put čuju i dožive Zemlju u pokretu. Ovaj proces transformiranja podataka, vremensko rastezanje i promjena visine tona kako bi se doveo do raspona ljudskog sluha naziva se audifikacija i to je jedna od nekoliko kategorija procesa sonifikacije.

Zvuk crne rupe

Sonifikacija podataka nije nova tehnologija, možemo reći da datira iz 1908. izumom Geigerovog brojača. Međutim, u posljednje je vrijeme proces sonifikacije doživio preporod zahvaljujući projektima u području astronomije. NASA-ine misije koje istražuju najdublje dijelove svemira te potom dobivene podatke pretvaraju u zvučne signale omogućuju nam da čujemo neke daleke galaksije i zvučno doživimo razne pojave u svemiru.

Postoji zapravo cijela biblioteka koja sadrži NASA-ine projekte sonifikacije, pod imenom „Universe of Sound“, gdje slušatelj može istraživati ​​objekte dubokog svemira. NASA je sonificirala udaljenu galaksiju, zvuk otkrića egzoplaneta te vibraciju površine ili unutrašnjosti Marsa, poznatiju kao Marsotres.

Jedan od primjera NASA-ine sonifikacije je „Sounds of the Sun”, koji je objavljen 2018. koristeći podatke iz solarnog i heliosferskog opservatorija. Zvuk je ubrzan za faktor 42,000 kako bi bio u dometu ljudskog sluha, a kako Sunce zvuči može se poslušati  na ovom videu:

Popularno pogrešno shvaćanje da u svemiru nema zvuka potječe iz činjenice da je većina svemira u biti vakuum, i ne pruža medij kroz koji bi se zvučni valovi širili. Jato galaksija, s druge strane, ima velike količine plina i prašine koji obavijaju stotine ili čak tisuće galaksija unutar njega, te može koristiti kao medij za širenje zvučnih valova.

Najnovije NASA-ino dostignuće u području sonifikacije podataka je audiosnimka jedne crne rupe ili bar najbliža stvar zvuku crne rupe. Radi se o crnoj rupi koja je udaljena 250 milijuna svjetlosnih godina i nalazi se u središtu jata galaksija Perseus, koja se još od 2003. godine povezuje sa zvukom. To je zato što su astronomi otkrili da valovi pritiska koje šalje ta crna rupa uzrokuju valove u vrućem plinu klastera koji se mogu prevesti u zvučnu notu, ali onu koju ljudi ne mogu čuti. Upravo zbog toga je na neki način ova sonifikacija drugačija od bilo koje prijašnje, naime ona preispituje stvarne zvučne valove otkrivene u podacima NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra. Dobiveni zvuk poprilično je sablastan, a kako zvuči crna rupa možete poslušati na videu.

Reference:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Data_sonification
2. https://science.howstuffworks.com/sonification.htm
3. https://indianexpress.com/article/technology/science/nasa-black-hole-audio-perseus-m87-8107216/
4. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/sounds-of-the-sun
5. https://chandra.harvard.edu/sound/index.html#tycho