نجوم فراتر از تصویر؛ فناوری صوتی‌سازی چگونه کیهان را برای نابینایان دسترس‌پذیر کرده است؟
زومیت فناوری صوتی‌سازی داده‌ها تصاویر تلسکوپ‌های فضایی را به الگوهای صوتی تبدیل می‌کند تا شناخت کیهان به روش‌های بیشتری برای افراد امکان‌پذیر شود.
زومیت فناوری صوتی‌سازی داده‌ها تصاویر تلسکوپ‌های فضایی را به الگوهای صوتی تبدیل می‌کند تا شناخت کیهان به روش‌های بیشتری برای افراد امکان‌پذیر شود. بخش بزرگی از دانش ما درباره جهان از طریق تصاویر به دست می‌آید؛ از عکس‌های خیره‌کننده تلسکوپ‌های فضایی گرفته تا نقشه‌های آسمان و نمودارهایی که اسرار کهکشان‌ها را آشکار می‌کنند.
اما وقتی داده‌های نجومی صرفاً به شکل دیداری ارائه می‌شوند، دسترسی افراد نابینا و کم‌بینا به بخش مهمی از این اطلاعات دشوار می‌شود. چگونه می‌توان جهان را شناخت، وقتی ابزارهای اصلی انتقال دانش درباره آن بر پایه دیدن طراحی شده‌اند؟
فناوری «صوتی‌سازی داده‌ها» (Data Sonification) راهی متفاوت پیش روی ما می‌گذارد: تبدیل ویژگی‌های داده‌های نجومی به صداهایی که تغییرات و الگوهای پنهان در آن‌ها را بازتاب می‌دهند. از پروژه‌های رصدخانه پرتو ایکس چاندرا تا ابزارهای لمسی بازنمایی کهکشان‌ها، تلاش‌های تازه نشان می‌دهند که شناخت کیهان لزوماً نباید به دیدن محدود بماند؛ بلکه می‌توان راه‌های دسترس‌پذیرتری برای کاوش جهان فراهم کرد.
وقتی داده‌های کیهانی به صدا تبدیل می‌شوند تصور کنید بتوانید حرکت در میان یک تصویر از کهکشان را با گوش‌هایتان دنبال کنید؛ با نزدیک‌شدن به بخش‌های درخشان‌تر، زیر و بمی صدا تغییر کند و نقاط مختلف تصویر، الگوهای صوتی متفاوتی بسازند. چنین تجربه‌ای شاید در نگاه اول شبیه داستان‌های علمی‌تخیلی باشد؛ اما امروز به کمک نوعی از فناوری به نام «صوتی‌سازی داده‌ها» امکان‌پذیر شده است.
تلسکوپ‌های فضایی مانند رصدخانه پرتو ایکس چاندرا، تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب، داده‌هایی را از اجرام آسمانی جمع‌آوری می‌کنند که دانشمندان معمولاً آن‌ها را به تصویر، نمودار یا نقشه تبدیل می‌کنند. در روش صوتی‌سازی، همین داده‌ها به الگوهای صوتی تبدیل می‌شوند تا اطلاعات علمی را بتوان از راه شنیدن نیز دریافت کرد.
توضیح ویدئو: صوتی‌سازی تصویر سحابی عروس دریایی. نکته مهم این است که صوتی‌سازی به معنای ضبط صدای واقعی یک کهکشان یا سیاه‌چاله نیست.
در بیشتر این پروژه‌ها، کامپیوتر ویژگی‌های اندازه‌گیری‌شده در داده‌ها را به مشخصه‌هایی مانند زیر و بمی، بلندی یا ریتم صدا نگاشت می‌کند. بنابراین، آنچه می‌شنویم بازنمایی صوتی داده‌های علمی است؛ نه لزوماً صدایی که در محیط کیهانی وجود داشته باشد.
این تفاوت اهمیت زیادی دارد: اگر یک تصویر نجومی را بتوان به کمک رنگ و روشنایی تفسیر کرد، صوتی‌سازی راه دیگری برای انتقال بخشی از همان اطلاعات فراهم می‌کند. بدین ترتیب، نجوم از حوزه‌ای که بخش بزرگی از ارتباطات عمومی آن بر دیدن تصاویر استوار است، به تجربه‌ای چندحسی نزدیک‌تر می‌شود.
ناسا چگونه تصاویر کیهانی را به صدا تبدیل می‌کند؟ یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های تبدیل داده‌های بصری به صوتی، پروژه «جهانی از صدا» است که با مشارکت تیم رصدخانه پرتو ایکس چاندرا و برنامه آموزشی «جهان ما» از ناسا توسعه یافته است.
این پروژه داده‌های واقعی رصدخانه‌های فضایی را به تجربه‌های صوتی تبدیل می‌کند و در طراحی آن، دسترس‌پذیری برای افراد نابینا و کم‌بینا از ابتدا مورد توجه قرار گرفته است. اما این فرایند دقیقاً چگونه انجام می‌شود؟
روش کار به نوع داده و هدف علمی هر پروژه بستگی دارد. در یکی از شیوه‌های رایج، نرم‌افزار تصویر را در مسیری مشخص، مثلاً از چپ به راست، اسکن می‌کند.
موقعیت هر نقطه در تصویر به زمان شنیده‌شدن صدا مربوط می‌شود و ویژگی‌هایی مانند روشنایی یا شدت تابش، زیر و بمی یا بلندی صدا را تعیین می‌کنند. توضیح ویدئو: صوتی‌سازی تصویر زمینه ژرف تلسکوپ هابل.
به‌لطف صوتی‌سازی، نجوم از حوزه‌ای که بخش بزرگی از ارتباطات عمومی آن بر دیدن تصاویر استوار است، به تجربه‌ای چندحسی نزدیک‌تر می‌شود در تصاویر چندطول‌موجی که اطلاعات آن‌ها از رصدخانه‌های مختلف به دست آمده است، هر طول موج نیز می‌تواند به محدوده صوتی متفاوتی اختصاص داده شود. برای مثال، داده‌های پرتو ایکس چاندرا، نور مرئی هابل و تابش فروسرخ جیمز وب ممکن است با سازهای مجازی یا محدوده‌های صوتی متفاوت بازنمایی شوند.
این کار کمک می‌کند شنونده تفاوت میان لایه‌های مختلف داده را تشخیص دهد. البته یک دستورالعمل ثابت برای تمام تصاویر وجود ندارد.
دانشمندان و متخصصان صدا باید تصمیم بگیرند کدام ویژگی‌ها به صدا تبدیل شوند و چگونه این تبدیل، اطلاعات مهم را به شکلی قابل‌فهم منتقل کند. هدف آن است که تجربه شنیداری، علاوه بر جذابیت، تا حد امکان با محتوای علمی داده‌ها سازگار باشد.
ناسا در سال‌های اخیر نمونه‌های متعددی از صوتی‌سازی داده‌ها را منتشر کرده است؛ از مناطق ستاره‌زایی و بقایای انفجار ستاره‌ها گرفته تا کهکشان‌ها و محیط پیرامون سیاه‌چاله‌ها. این نمونه‌ها نشان می‌دهند که داده‌های نجومی را می‌توان بدون محدودکردن تجربه آن‌ها به تصویر، از راه‌های دیگری نیز ارائه کرد.
از سیاه‌چاله‌ها تا بقایای ستاره‌های منفجرشده یکی از نمونه‌های مشهور صوتی‌سازی ناسا به خوشه کهکشانی برساووش مربوط می‌شود؛ مجموعه‌ای از کهکشان‌ها که درون حجم بزرگی از گاز داغ قرار دارند. در سال ۲۰۲۲، ناسا نسخه‌ای صوتی از امواج صوتی شناسایی‌شده در گاز این خوشه منتشر کرد.
این نمونه با صوتی‌سازی معمول تصاویر نجومی تفاوت دارد. در اینجا، موضوع صرفاً تبدیل روشنایی پیکسل‌ها به نت‌های موسیقایی نیست؛ پژوهشگران سیگنال‌های مربوط به امواج صوتی را از داده‌های علمی استخراج کردند و فرکانس آن‌ها را به محدوده شنوایی انسان انتقال دادند.
فرکانس این امواج آن‌قدر پایین است که برای شنیدن مستقیم آن‌ها باید به‌شدت افزایش یابد؛ در نسخه منتشرشده، فرکانس‌ها حدود ۵۷ تا ۵۸ اکتاو بالا برده شدند. توضیح ویدئو: صدای امواج صوتی در خوشه کهکشانی برساووش.
این نمونه با صوتی‌سازی تصاویر نجومی تفاوت دارد، زیرا بر پایه امواج صوتی موجود در گاز خوشه ساخته شده است. این مثال همچنین نشان می‌دهد که جمله‌ی «در فضا صدا وجود ندارد» به توضیح بیشتری نیاز دارد.
امواج صوتی برای انتشار به محیط مادی نیاز دارند و نمی‌توانند مانند نور از خلأ عبور کنند. بااین‌حال، تمام محیط‌های فضایی خلأ کامل نیستند.
گاز موجود در خوشه‌های کهکشانی می‌تواند امواج فشاری را که با پدیده‌های پرانرژی پیرامون سیاه‌چاله‌ها ارتباط دارند، منتقل کند. در مقابل، صوتی‌سازی تصویری از یک سیاه‌چاله یا سحابی لزوماً چنین امواجی را بازسازی نمی‌کند.
برای نمونه، در پروژه‌های مربوط به کهکشان مسیه ۸۷، داده‌های رصدی در طول موج‌های مختلف به الگوهای صوتی نگاشت می‌شوند. با حرکت شنیداری در تصویر، موقعیت و شدت ویژگی‌های ثبت‌شده در داده‌ها تغییرات صوتی ایجاد می‌کنند.
توضیح ویدئو: صوتی‌سازی تصویر کهکشان مسیه ۸۷. صدای شنیده‌شده صدای واقعی کهکشان نیست، بلکه بازنمایی صوتی داده‌های بصری آن است.
در سال ۲۰۲۴ نیز تیم پروژه چاندرا سه صوتی‌سازی تازه از اجرام کیهانی منتشر کرد: بقایای ابرنواختر MSH 11-52، کهکشان مارپیچی M74 و سحابی عروس دریایی. این آثار با ترکیب داده‌های چند رصدخانه ساخته شدند و نشان دادند که چگونه می‌توان اطلاعات ثبت‌شده در طول موج‌های مختلف را در قالب تجربه‌های شنیداری ارائه کرد.
چرا صوتی‌سازی برای افراد نابینا اهمیت دارد؟ بخش مهمی از دانش نجوم از طریق تصاویر منتشر می‌شود.
تصاویر رنگارنگ سحابی‌ها، نقشه‌های کهکشانی، نمودارهای طیفی و تصاویر پردازش‌شده تلسکوپ‌ها ابزارهایی ارزشمند برای توضیح جهان هستند؛ اما اگر اطلاعات صرفاً به شکل دیداری ارائه شوند، بخشی از مخاطبان برای دسترسی به آن‌ها به ابزارهای کمکی نیاز خواهند داشت. دسترسی به علم نباید به یک شیوه دریافت اطلاعات وابسته باشد صوتی‌سازی می‌تواند یکی از این موانع را کاهش دهد.
وقتی موقعیت، شدت یا ویژگی‌های دیگر داده‌ها به صدا تبدیل می‌شوند، شنونده امکان پیدا می‌کند تغییرات را در طول زمان دنبال کند، تفاوت‌ها را بشنود و الگوهایی را تشخیص دهد که در نمایش دیداری قابل مشاهده‌اند. این روش به‌ویژه زمانی مفید است که همراه با توضیح صوتی روشن، کنترل مناسب پخش و امکان بررسی دوباره بخش‌های مختلف داده ارائه شود.
بااین‌حال، تجربه افراد نابینا و کم‌بینا یکسان نیست. برخی افراد از بدو تولد نابینا هستند، برخی در طول زندگی بینایی خود را از دست داده‌اند و برخی دیگر با درجات متفاوتی از کم‌بینایی زندگی می‌کنند.
آشنایی با نمودارها، تجربه شنیداری، ترجیحات شخصی و ابزارهای مورد استفاده نیز در نحوه دریافت اطلاعات نقش دارند. بنابراین، نمی‌توان فرض کرد که یک فایل صوتی به‌تنهایی برای تمام افراد مناسب است.
پژوهشی منتشرشده در سال ۲۰۲۴ در مجله Frontiers in Communication، واکنش ۳۱۸۴ شرکت‌کننده نابینا، کم‌بینا و بینا را به صوتی‌سازی داده‌های نجومی بررسی کرد. نتایج از تجربه مثبت شرکت‌کنندگان و گزارش یادگیری بیشتر از تصاویر نجومی در میان پاسخ‌دهندگان حکایت داشت.
البته چنین یافته‌هایی بدین معنا نیستند که صوتی‌سازی برای تمام افراد یا در همه موقعیت‌ها به یک اندازه مؤثر است؛ بلکه نشان می‌دهند این روش ظرفیت ارزشمندی برای گسترش دسترسی و ارائه اطلاعات علمی دارد. اهمیت این رویکرد به آموزش عمومی محدود نمی‌شود.
صوتی‌سازی می‌تواند در پژوهش علمی نیز نقش داشته باشد. نرم‌افزارهایی مانند SonoUno برای بررسی داده‌های نجومی با استفاده از صدا و نمایش‌های چندحسی توسعه یافته‌اند.
این ابزارها می‌توانند دسترسی پژوهشگران دارای معلولیت بینایی به برخی داده‌ها و فرایندهای تحلیل را آسان‌تر کنند؛ هرچند استفاده گسترده از آن‌ها در تمام شاخه‌های پژوهش نجومی همچنان به توسعه ابزارها و ارزیابی علمی بیشتر نیاز دارد. آیا برای شناخت جهان فقط باید به صدا تکیه کرد؟
خیر. صوتی‌سازی یکی از راه‌های دسترس‌پذیرکردن نجوم است، نه راه‌حلی که به‌تنهایی تمام موانع را برطرف کند.
برای درک ساختارهای پیچیده، مانند شکل یک کهکشان مارپیچی یا تفاوت میان بخش‌های یک نقشه آسمان، بازنمایی لمسی می‌تواند اطلاعات مهمی ارائه دهد که انتقال آن‌ها به صدا دشوار است. پروژه «جهان لمسی»، وابسته به پژوهشگران دانشگاه پورتسموث، نمونه‌ای از این رویکرد است.
این پروژه تصاویر برجسته و مدل‌های سه‌بعدی از کهکشان‌ها و پدیده‌های اخترفیزیکی تهیه می‌کند تا افراد نابینا و کم‌بینا بتوانند ساختارهای نجومی را با لمس بررسی کنند. در چنین مدل‌هایی، بخش‌های مختلف یک کهکشان، شکل کلی آن و تفاوت میان اجزا به کمک برجستگی‌ها و بافت‌های قابل‌تشخیص نمایش داده می‌شوند.
رصدخانه چاندرا نیز مجموعه‌ای از منابع دسترس‌پذیر را ارائه می‌کند که شامل صوتی‌سازی، توصیف‌های دقیق صوتی و متنی تصاویر، مدل‌های سه‌بعدی و تصاویر برجسته است. کنار هم قرارگرفتن این ابزارها اهمیت زیادی دارد: صدا می‌تواند تغییرات و روابط داده‌ها را آشکار کند، لمس به درک شکل و ساختار کمک کند و توضیحات متنی یا صوتی زمینه علمی لازم را فراهم آورند.
در طراحی این ابزارها، مشارکت مستقیم افراد نابینا و کم‌بینا نیز ضروری است. دسترس‌پذیری صرفاً به معنای افزودن یک فایل صوتی به صفحه‌ای تصویری نیست؛ ابزار باید کاربردی باشد، توضیحات کافی داشته باشد و نیازهای کاربران واقعی در مراحل طراحی و ارزیابی آن در نظر گرفته شود.
جهانی که می‌تواند آن را به روش‌های بیشتر شناخت نجوم از دیرباز با تصاویر گره خورده است؛ از طرح‌های دستی منجمان تا عکس‌های تلسکوپ‌های فضایی. اما داده‌های علمی الزاماً به یک قالب محدود نیستند.
بخشی از اطلاعاتی که در تصویر دیده می‌شوند، می‌توانند به صدا یا بازنمایی لمسی تبدیل شوند و امکان تجربه و بررسی آن‌ها را برای افراد بیشتری فراهم کنند. در روز جهانی عصای سفید، این فناوری‌ها یادآور نکته‌ای مهم‌اند: دسترسی به علم نباید به یک شیوه دریافت اطلاعات وابسته باشد.
افراد نابینا و کم‌بینا نیز می‌توانند در جایگاه مخاطب، دانشجو یا پژوهشگر با پرسش‌های علمی درگیر شوند؛ به شرط آنکه ابزارها و منابع آموزشی از ابتدا با درنظرگرفتن تنوع نیازهای انسانی طراحی شوند. صدای حاصل از یک تصویر نجومی، خود جهان نیست؛ ترجمه‌ای از داده‌های آن به زبانی دیگر است.
بااین‌حال، همین ترجمه می‌تواند راه تازه‌ای برای کشف الگوها، درک پدیده‌ها و سهیم‌شدن در شگفتی‌های کیهان باز کند. شاید نتوان همه جهان را با گوش شنید، اما می‌توان راه‌های بیشتری برای شناخت آن ساخت.