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SCIENTIFIC AMERICAN March 2015

Sound Bytes

隠れたパターンを探し出すデータ可聴化

By Ron Cowen R. コーエン
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Composer Robert L. Alexander was sitting in front of his laptop computer about three years ago, listening to a sound file that would have put most people to sleep: it was a faint flapping, like a distant flag waving in a stiff breeze, repeated over and over, sometimes a little louder, sometimes quieter.  3年ほど前,ミシガン大学の大学院生で作曲も手がけるアレクサンダー(Robert L. Alexander)はノートパソコンの前に座って音声ファイルを再生し,多くの人が眠り込んでしまうに違いない退屈な音を聴いていた。遠くで旗が風にはためいているようなかすかな音が,延々と繰り返す。
Alexander is a patient man, however. Forty-five minutes into his listening session, the flapping stopped, replaced by a sound like a wind roaring through a forest. It was, he recalls, “the mother of all whooshes.”  だがアレクサンダーは辛抱強い男だ。じっと聞き続けて45分,はためきの音が止んで,森を風が吹き抜けているような音に変わった。「まさしくゴーッという大風の響きだった」という。
The sound did, in fact, represent something akin to the wind: the solar wind, a mad rush, across space, of charged particles belched by the sun at the rate of a million tons per second. In 2008 NASA’s Wind spacecraft had measured the magnetic field created by these particles as they approached Earth. The field is utterly silent, but it does fluctuate in strength and direction. Alexander, who is also a graduate student at the University of Michigan working on solar data, applied his own algorithm to convert those variations into audible sounds.  この音は実際,一種の“風”を表していた。「太陽風」だ。太陽は毎秒100万トンの荷電粒子を吐き出しており,これが太陽風となって猛烈な勢いで宇宙空間を突き進んでいる。2008年,米航空宇宙局(NASA)の探査機WINDが,地球に向かってくる太陽風の粒子が作り出した磁場を計測した。この磁場はまったく音を立てないが,強度と向きに変動がある。太陽に関するデータの解析に取り組んでいたアレクサンダーは自作のアルゴリズムを適用して,その変動を音に変換した。
This translation is more than a hobby. At 30, Alexander is part of a growing cadre of researchers devoted to the science of sonification: converting data that would ordinarily be displayed visually or numerically into sound. The ear, often more than the eye, has an exceptional ability to pick out subtle differences in a pattern, which is helpful in discovering phenomena not obvious in a visual display. Now it is helping to find hidden astronomical activity and to distinguish cancer cells from normal cells.  これはお遊びではない。「可聴化」の科学に熱心に取り組む研究者が増えつつあり,30歳のアレクサンダーもそのひとりだ。通常はグラフなどで視覚的に表示されるか数値で表現されるデータを,音に変換する。人間の耳は微妙に異なるパターンを拾い上げる能力に優れ,その点では目をしのいでいるので,視覚的表示からは読み取れない現象を発見できるのだ。隠れた天文学的活動の検出や,がん細胞と正常細胞の識別などに役立っている。
Our ears, says neuroscientist Andrew King of the University of Oxford, “can detect changes in a sound that occur after just a few milliseconds.” By comparison, the eye’s limit for detecting a flickering light is about 50 to 60 times a second. In addition to solar activity and cancer, sonification has been used to examine the eruptions of volcanoes and to discern patterns of changes in particles linked to the cosmic microwave background, the radiation left over from the big bang. Still, many researchers are not aware of the method’s power. “I see it as a tool waiting to be exploited,” says space scientist Aaron Roberts of the NASA Goddard Space Flight Center.  英オックスフォード大学の神経科学者キング(Andrew King)は「人間の耳はわずか数ミリ秒間に生じた音の変化を検出できる」という。これに対し,目で識別できる光の点滅は毎秒50回から60回くらいまでだ。可聴化は太陽活動とがん細胞に加え火山噴火の解析に使われているほか,ビッグバンの残光である宇宙マイクロ波背景放射に関連する粒子のパターン変化の識別にも利用されている。だが,多くの研究者はこの方法の威力をまだ認識していない。「活用を待っている技術だ」と,NASAゴダード宇宙飛行センターの宇宙科学者ロバーツ(Aaron Roberts)はいう。