En fysiker fremtryller lyde fra fortiden

En fysiker fremtryller lyde fra fortiden

Library of Congress, digital konverteringsspecialist Peter Alyea, der arbejder på IRENE-computerens harddisk. Udlånt af Library of Congress

Onsdagen før Halloween er fysikeren Carl Haber samlet med flere kolleger i et underjordisk kompleks på Library of Congress i Washington, D.C., til et usædvanligt eksperiment: at fremtrylle stemmer fra de døde.



Opstandelsen involverer en samling af lydoptagelser, som er indeholdt af National Museum of American History , produceret af det for længst hedengangne ​​Volta Laboratory. Grundlagt i 1880'erne, delvist af Alexander Graham Bell, var laboratoriet engang et nervecenter for forskere, der eksperimenterede med måder at optage og afspille lyd på. De optagelser, de producerede - krypteret i objekter som diske og cylindre - er en del af en skare af lydrelikvier fra hele verden, der går tilbage til slutningen af ​​det 19. århundrede. Nogle er for sarte til at spille eller er beskadigede, endda ødelagte, mens andre forbliver fanget i obskure formater, som moderne enheder ikke kan læse. Indspilningerne indeholder folklore, musik og politiske taler samt tidlige eksperimenter med lydoptagelse såsom taltælling og poesi-recitation og repræsenterer en afdæmpet historie. Men Haber, en senior videnskabsmand i Physics Division ved Lawrence Berkeley National Laboratory, og kolleger har udtænkt en måde at lytte til fortiden – ved at tilpasse digital fotografering og billedbehandlingsteknikker, der oprindeligt blev brugt til at lette søgningen efter subatomære partikler.

På denne efterårsdag arbejder Haber og hans holdkammerater på en usædvanlig skive fra Volta-samlingen, lavet af bogbinderplade toppet med voks - det ligner en primitiv plade. Iført lilla kirurgiske handsker for at beskytte medierne mod grimheden af ​​menneskehænder, tager en kurator optagelsen og placerer den på en klar plastikplade, der er forbundet med specialiseret optisk udstyr. Hun skal være forsigtig - ingen ved rigtigt, hvad der er på disse filer. Mens nogle optagelser måske ikke indeholder mere end en simpel historie eller en triller, kan andre rumme mere dyrebare lyde. I 2011, for eksempel, udtrak Habers team stemmen fra Alexander Graham Bell selv og reciterede en tilfældig liste med tal - en præstation, der hjalp Haber med at vinde en MacArthur Genius-stipendium sidste år.

Carl Haber og Peter Alyea og IRENE-maskinteknologien for en prototype af en enhed til at montere og holde ødelagte cylindre, så de kan afbildes.

Når disken er placeret, begynder Haber at fotografere kanalerne skåret ind i dens voksagtige overflade ved hjælp af et højopløsningskamera, der skaber tusindvis af forstørrede 3D-billeder af overfladen. En computer vil derefter matematisk fortolke billederne for at rekonstruere den rute, en pladespillers stylus ville have taget gennem rillerne. Denne virtuelle sti bliver konverteret til en digital lydfil, der kan afspilles fra enhver bærbar computer eller endda uploades til YouTube. Hele processen, som kan tage fra minutter til dage, er kendt som IRENE, for 'Image, Reconstruct, Erase Noise, Etcetera.' Haber taler om udstyret, som om det var et andet medlem af holdet.

IRENE er det uventede biprodukt af Habers 30 års erfaring med at arbejde inden for højenergifysik. I 1980'erne var Haber og kolleger blandt de første til at bruge ekstremt præcise siliciumdetektorer, der karakteriserer sprayen af ​​partikler ved højenergipartikelkollisioner. Verdens to kraftigste partikelacceleratorer – Fermilabs Tevatron uden for Chicago og CERNs Large Hadron Collider (LHC) uden for Genève i Schweiz – har brugt disse detektorer til at bevise eksistensen af ​​fundamentale partikler – topkvarken og Higgs-bosonen, henholdsvis.

'Han er virkelig en af ​​de store troldmænd inden for siliciumdetektorer til partikelfysik,' siger Beate Heinemann, stedfortrædende talsmand for ATLAS-eksperimentet ved LHC og en kollega til Habers hos Lawrence Berkeley.

Siliciumdetektorer er nyttige, fordi de forsyner forskere med præcise målinger af en partikels position i rummet, siger Haber. Hver detektor er en lille enhed - kun et par tommer - og mange hundrede er placeret sammen i et stort array. Under samlingen bruger forskere højopløsningskameraer til at bestemme positionen af ​​hver detektor ved hjælp af bittesmå mærker, kaldet fiducials, ætset ind i dens overflade. At kende detektorernes arrangement er nyttigt til senere at forme et ensartet billede af alle de partikler, der er skabt ved kollideren.

I begyndelsen af ​​2000'erne, da Haber arbejdede på ATLAS, begyndte han at spekulere på: 'Hvad kunne vi ellers gøre med den slags højopløsningsværktøjer?' Tilfældigvis fangede han en radioreportage om, hvordan Library of Congresss historiske lydsamlinger var for skrøbelige eller nedbrudte til at blive afspillet og overført til andre formater. Det var da inspirationen slog til - hvorfor ikke fotografere lyddiskene med udstyr, der blev brugt til at undersøge partikeldetektorerne?

IRENE med et stykke af en knust plade (tan). Udlånt af Library of Congress

I flere år sparkede Haber rundt på ideen med sine fysikerkolleger. Til sidst foreslog han en post-doc hos Lawrence Berkeley ved navn Vitaliy Fadeyev, at han ville tage fat på at genskabe lyd fra en beat-up kopi af ' Godnat Irene' en fortolkning af The Weavers, en folkegruppe ledet af den ikoniske Pete Seeger . Ved at bruge kamerasystemet, der er reserveret til siliciumdetektorer, fangede de overfladedataene fra pladen og analyserede dem for at producere et lydklip.

'Det lød faktisk som en grammofonplade,' siger Haber.

Haber og Fadeyev udgav et papir om eksperimentet i Journal of Audio Engineering Society og sendte det ud som et koldt opkald til enhver, de troede kunne være interesseret. På Library of Congress havde specialisten i digital konvertering Peter Alyea allerede lagt mærke til det takket være et tidligere udkast, som han havde modtaget. Haber og Fadeyevs lyduddrag, selv om det var råt, manglede visse forvrængninger, der var typiske for andre forsøg på at genoplive gamle optagelser, siger Alyea. Han kontaktede parret, og de tre kom snart sammen i 2003 for at udvikle et mere målrettet optisk system. De kaldte den IRENE, efter sangen Pete Seegers gruppe havde sunget. A 2008 New York Times artikel om en tidlig succes trak Carlene Stephens, kurator ved National Museum of American Historys Division of Work and Industry, og Volta-samlingen ind i samarbejdet.

Habers team har siden scannet hundredvis af genstande. 'Det er en genoplivning,' siger Stephens. 'Vi havde tingene i årtier med den tanke, at de ville være stumme artefakter.'

Måske den største indvirkning, deres arbejde kan have, siger Haber, er at digitalisere tidlige antropologiske feltoptagelser indeholdende mundtlige traditioner fra grupper som indfødte amerikanere og jøder i det tidligere Sovjetunionen. 'Det ville være et fantastisk bidrag at give, og det vil jeg gerne se ske,' siger han. At placere flere maskiner rundt om i verden og etablere et fællesskab af konservatorer kunne gøre hans håb til en realitet, tilføjer han. IRENE er allerede etableret i Berkeley, Washington; Andover, Massachusetts; og Chennai, Indien.

Tilbage på Library of Congress ender Haber og hans Washington-kolleger med at bruge hele eftermiddagen på den voksagtige skive, hvor de formår at udtrække en lydprøve - grov, men tilgængelig. Dataene er ikke frigivet endnu, men når de først er det, vil en anden stemme måske finde vej tilbage i historiens kor.