Cicale come altoparlanti

Le cicale, i nostri prossimi altoparlanti portatili

Cicale che eseguono brani musicali: l’esperimento sorprendente di alcuni ricercatori che hanno rimodulato il canto delle cicale apre scenari molto interessanti.

Il canto delle cicale, da sempre simbolo sonoro delle estati, ha ricevuto un sorprendente aggiornamento tecnologico: ora questi insetti possono trasformarsi in altoparlanti cibernetici capaci di riprodurre brani musicali, dal Canone di Pachelbel alla colonna sonora di Top Gun.

Secondo i ricercatori che hanno realizzato lo studio, questa innovazione potrebbe essere utilizzata per diffondere messaggi d’emergenza in caso di calamità.

L’esperimento

Naoto Nishida e il suo team dell’Università di Tsukuba, in Giappone, si sono ispirati a ricerche precedenti in cui scarafaggi venivano guidati a distanza tramite elettrodi impiantati nei muscoli. L’idea è nata ascoltando il canto delle cicale nel campus immerso nei boschi: da lì, i ricercatori hanno deciso di “prendere in prestito il loro suono” utilizzando un approccio simile.

Cicale bioelettriche e impulsi controllati

Le cicale (rigorosamente maschi, per la loro dimensione e per la struttura muscolare) hanno ricevuto un “upgrade non richiesto” che ha modificato radicalmente il loro sistema di comunicazione. Come funziona questo sistema? Lo studio è stato descritto in dettaglio nella pubblicazione su ArXiv. Una sorta di interfaccia ha inviato impulsi elettrici calibrati, da 0 a 1 volt, per generare differenti frequenze sonore. È così che sono riusciti a far “cantare” queste cicale con toni diversi, seguendo addirittura scale musicali predefinite.

Le cicale emettono suoni tramite organi chiamati timbali, composti da costole spesse collegate da membrane sottili. La flessione rapida di queste strutture produce un clic, che ripetuto centinaia di volte al secondo genera un suono continuo, la cui altezza varia in base alla frequenza dei movimenti. Per controllare i timbali, i ricercatori hanno impiantato elettrodi in sette esemplari di cicala marrone (Graptopsaltria nigrofuscata) e hanno inviato segnali da un computer, amplificati, per generare suoni a frequenze perfettamente controllate.

Il risultato? Le cicale sono riuscite a riprodurre melodie con sorprendente precisione, coprendo più di tre ottave, da un La a 27,5 hertz fino a un Do a 261,6 hertz.

Quattro tipi di onde sonore

L’aspetto più affascinante (o inquietante, a seconda dei punti di vista) è che la ricerca ha identificato ben quattro tipi diversi di onde sonore prodotte dalle cicale sotto stimolazione elettrica.

Le hanno classificate con nomi che sembrano usciti da un manuale di elettroacustica: Onde a Frequenza Corretta (CFW), Onde a Metà Frequenza (HFW), Onde a Doppia Frequenza (DFW) e Onde a Frequenza Irregolare (IFW). Ogni tipo di onda compare a diversi livelli di voltaggio, creando una sorta di alfabeto sonoro per cicale.

La gamma di toni prodotti varia da esemplare ad esemplare: alcune cicale riescono a produrre suoni più acuti, altre più gravi. Solo una delle sette cicale è riuscita a produrre un suono arrivando al La, mentre due hanno raggiunto il Do diesis. Non proprio dei virtuosi del canto, ma considerando che stiamo parlando di insetti controllati elettricamente, direi che è già un risultato notevole.

La sicurezza e il rispetto degli animali

Il team di ricerca assicura che gli insetti non hanno riportato danni nell’esperimento e che alcuni di loro sono stati anche liberati in natura.

Scenari futuri

I ricercatori ritengono questa tecnologia che permette di far cantare le cicale a comando utile per diverse applicazioni pratiche, soprattutto in contesti di emergenza, come terremoti, offrendo un’alternativa più efficiente, resistente e agile rispetto ai robot elettronici. E può essere scalata su diverse categorie di insetti: immaginiamo cicale biobot che si infiltrano in edifici crollati per cercare sopravvissuti, api robotiche che monitorano la qualità dell’aria o modelli di impollinazione, o ancora termiti high-tech che testano contaminanti chimici nel suolo.

Persino scenari di sorveglianza, con insetti che trasportano sensori audio o video in aree ristrette, non sono da escludere.

Questi esperimenti sulle cicale aprono la strada a sistemi di comunicazione d’emergenza a basso consumo energetico. Pensiamo a un disastro naturale, nel quale le normali attrezzature audio o i robot convenzionali sarebbero limitati dalle richieste energetiche o da terreni inaccessibili: un esercito di cicale che ci avvisi potrebbe fare la differenza.