摘要：设想一下，如果将科学数据转化为音乐，使我们能够听见地球板块运动的节奏，听见宇宙的脉动，甚至听见基因的旋律，会是怎样的场景？
设想一下，如果将科学数据转化为音乐，使我们能够听见地球板块运动的节奏，听见宇宙的脉动，甚至听见基因的旋律，会是怎样的场景？
科学与艺术，看似南辕北辙，却常在意想不到的地方互相呼应，这不仅关乎知识与美学，更为我们认识、理解和探索世界开辟了全新的维度。
数据声化（Sonification）就是一个生动的例子，这是一种将数据转换为声音的技术，它把冰冷的数字变成可以聆听的旋律，以听觉方式呈现复杂的数据，让我们用耳朵去发现图表里难以捕捉的节奏与异常。它将数据与音乐相结合，创造出一种交互式、身临其境的数据探索体验 [1] 。科学研究通常是枯燥的图表，与音乐有什么关系？
可听化技术：让数据歌唱声音化的一大独特优势在于声音的多维性，音量、音高、音色等属性均可精确调节，适合表达复杂数据及其内在关联。
听觉与视觉不同，它天生具备多维度表达的优势。听觉系统可以更有效地高度关注到一些信息，这可能是包括人类在内很多动物与生俱来的生存本领。人耳具有极高的时间分辨率，能处理每秒数万次的声音信号，远超人眼每秒几十帧的视觉处理能力，因此可敏锐识别图表中不易察觉模式、趋势或异常 [2]因此，用声音呈现数据，为科学家理解数据提供了超越传统图表的新维度。
听见地球板块的节奏随着地球科学数据集的急速增长，研究对象从板块运动、火山喷发到气候变化，涵盖了多维度的时空变量。这些复杂的信息往往难以通过传统的图表被直观捕捉，而「可听化」提供了一种全新的思路：让数据发声。
例如，在探索地球板块分裂与过去 2.4 亿年来的金伯利岩火山活动之间的关系时，研究人员为每一次火山喷发配上一枚音符。音高对应喷发时的古纬度，经度则通过立体声位置呈现，而板块的断裂速率则用不同调式来体现：小调意味着板块的聚合，明亮的大调则代表分裂 [4] 。这种设计让听众可以一边观察大陆漂移，一边「听见」火山喷发在地质历史中的节奏。
更具直觉性的是「生态声音化」。
它并非抽象的音乐化处理，而是直接用真实声音作为比拟。比如，板块分裂过程可以用岩石碎裂声来表达：裂得越快，声音就越密集、越刺耳。观众无需任何背景知识，也能立刻理解大陆正在分裂的科学含义。
有些作品甚至通过调节音乐的节奏与和弦，来营造不同的氛围，从而触发观众的情感共鸣。
一个展示冰川消融的科学艺术展览中，伴随气温升高，音调越来越尖锐，节奏越来越急促。比起任何折线图，这种紧张感更能让人切身感受到气候危机的迫近。
科学的冷数据在声音的加持下，突然具备了直击人心的力量。
超越视觉，推动科学突破「可听化」不仅在科普传播上具有独特价值，也能直接推动科研突破。
气候数据通过声音呈现，可以帮助科学家捕捉极端天气打断自然节律的细微征兆；野火的蔓延过程转化为声音后，其与风速、湿度的复杂互动也变得更易被识别。
进一步设想，如果建立起会发声的环境监测系统，让空气质量或水质指标以实时音频反馈的方式呈现，公众将更容易意识到环境变化，而科学家也可能从中发现传统方法难以捕捉的新规律。
在冰川研究中，声音更是成为破解难题的关键工具。
当巨大的冰块从冰川末端崩解坠入海洋时，会发出轰鸣与溅落声。研究人员正利用这些声学信号来计算冰块的体积和质量 [5] 。由此可见，「可听化」不仅是一种科学传播的艺术化表达，更是一种科学方法的延伸。它帮助我们用另一种感官去理解地球，用耳朵捕捉地质与气候系统的脉动。
宇宙的脉动基因的旋律更广泛和宏大的例子来自天文学，这也是科学声音化最早的源头。
古希腊人曾提出「天体音乐」的概念，认为行星之间的运动比例宛如和声。
开普勒曾撰写《世界的和谐》 [7] ，书中详细论述了天体运行的和谐法则，并将其与音乐之和谐的数学原理联系起来，充分展现了「天体音乐」的概念。通过这样的转译，普通人也可以用耳朵「听见」宇宙。
除此以外，科研数据的可视化技术，还应用于生命科学领域。
德国癌症研究中心的科学家开发了一种独特方法：把DNA的表观遗传模式转化为旋律，使他能够听到癌细胞和健康细胞之间的表观遗传差异 [10] 。
他们将DNA甲基化序列映射为音符与和弦。由于这些化学标记决定了基因能否被激活，它们在癌症发生中至关重要。研究团队他们挑选出基因组中的七个位点，将可能的128种组合映射到不同的和弦与音符。健康细胞和癌细胞在这种音乐转换下，呈现出截然不同的「声纹」 [11] 。
这不仅仅是一种别出心裁的展示方式，还可能为研究者提供一种新的直观感知差异的工具——科学家不仅能在显微镜下“看”，还可以用耳朵“听”出细胞的差异。
这种奇妙的跨界，既是科学的新尝试，也是艺术的新灵感。
看见海底的声音上述都是「听见无声」，再插一个「看见有声」的例子。
有很多本属于自然界的声音，我们却无法听到，那么，可否将声音转化为图像呢？
以海洋为例，幽暗的海洋并不寂静，其中既有来自海洋生物、水流、风、地震等自然的声音，也包含人类活动带来的声音，如船舶航行、潜水器等，这些声音的综合被称为海洋声景。
声景一词，其实我们并不陌生，它是相对视觉风景而言的概念，传统景观中的「柳浪闻莺」、「晨钟暮鼓」、「南屏晚钟」等，这些都是声景。
海洋声景是海洋中一种独特的环境，反映了海洋生态系统的状态，同时也能够为人类提供各种信息和体验。但这些声音大多是听不见的，只有海底地震仪接受的数据，如何更直观地呈现这一数据呢？
有几位搞艺术的朋友，做了一些声音可视化的尝试。
第一步是提取和处理数据，基于实际的海洋观测数据，利用人工智能技术对海底观测数据进行挖掘，提取出深海世界的各种动态过程，恢复出深海声景。
第二步是声音可视化处理，结合可视化编程和交互艺术设计，把声音数据映射到图像中，由图像的rgb三个通道信息驱动实例化出的粒子进行xyz空间变换，完成对海洋声景的可视化处理。
最终，通过动态粒子成像技术，把鲸鱼的声音转化为图像。随着鲸鱼能量场的动态变化，眼前散乱的粒子，逐渐聚合为一只体态优雅的长须鲸。
这个交互艺术作品最终定名为——19赫兹。
人耳可听范围是20000到20赫兹，作品之所以取名19赫兹，是因为把目光聚焦在人不可听不可看的深海世界。
利用同样的方法，冰川消融、船舶航行、海底地震、科考爆破等等声音，都通过海底地震仪采集的数据，转化为了影像。
这个作品最终在济南国际艺术双年展展出。
展厅现场内，沿着这只被识别出来的鲸鱼的路径，串联起上述海洋声景。
观众可在现场感受这场鲸鱼循声之旅，体验和反观人类与自然的关系。
这次展览广受现场观众的喜爱，展现了科学与艺术结合的巨大潜力。
我认为最重要的是，它们让彼此都变得更「可感知」。
奥本海默也曾说过，感知（Perception）是科学、艺术的基础。
许多科学现象超出了人类的感官范围——太微小、太庞大、或过于抽象。但一旦经过艺术的转译，就获得了直观的体验维度。
比如可听化技术为数据探索开辟了新的可能性，它将抽象数据转化为音乐，让我们能够以感官丰富的方式与数据互动。数据不再是冰冷的数字，而是充满活力的声音景观，讲述着有待我们发现的故事。
艺术的介入大大降低了科学传播的门槛。相比抽象方程和枯燥论文，音乐与影像更容易激发大众兴趣，让科学不仅好看，还能听懂、能感受。
反过来，科学也为艺术开辟了新的语言。
基因的旋律、冰川的轰鸣、宇宙的低吟，都能成为创作的素材。科学的真实与艺术的美感之间确实存在张力：科学家强调准确，艺术家追求体验。但正是这种拉扯，才让跨界合作有价值。
科学让艺术更深邃，艺术让科学更有温度。理性与感性，本就是一枚硬币的两面。
正因为有科学的求真与艺术的求美，我们才能在浩瀚宇宙中既看清规律，也听见心跳。
来源：智慧芯片一点号
