No domínio da investigação e exploração científica, a apresentação e interpretação de dados complexos tem tradicionalmente dependido fortemente de representações visuais. No entanto, com o advento de técnicas inovadoras, o uso de som e música para representar dados científicos e processos biológicos emergiu como uma ferramenta poderosa.

Ao aproveitar os papéis fundamentais que a visão e a audição desempenham na comunicação humana e na nossa compreensão do mundo que nos rodeia, a utilização do som e da música não só oferece uma nova perspectiva aos cientistas, mas também proporciona uma nova forma de comunicar descobertas científicas aos estudantes e ao público. público geral. Além disso, serve como uma ferramenta valiosa para pessoas com deficiência visual.

Da compreensão brilho das estrelas e dobramento de proteínas para decifrar química da água do oceano, esta ferramenta tem sido fundamental para desvendar uma ampla gama de fenômenos científicos. E agora, as suas aplicações estenderam-se à comunicação e partilha eficazes de informações valiosas derivadas de modelos de culturas.

Os modelos de culturas são ferramentas sofisticadas baseadas em computador que simulam e prevêem o crescimento, o desenvolvimento e o rendimento das culturas sob diferentes condições ambientais. Integram vários parâmetros, tais como dados climáticos, propriedades do solo, características das culturas e práticas de gestão, para fornecer informações valiosas sobre como as culturas respondem a diferentes factores de stress.

Um novo artigo publicado em in silico Plantas presentes novo software que representa visualmente e audivelmente simulações de culturas em tempo real.

A pesquisadora Simone Bregaglio e colegas do Conselho de Pesquisa e Economia Agrícola desenvolveram mandala, que é capaz de reproduzir os processos fisiológicos das plantas para compreender os efeitos do frio, do calor e do estresse hídrico no crescimento e desenvolvimento das culturas.

Mandala apresenta instrumentos de cordas clássicos tocando em uníssono para transmitir informações essenciais, como nível de produção, funções de estresse e floração, enquanto um tambor bate para denotar a passagem do tempo. “A música foi desenvolvida de acordo com o movimento dos círculos sementes atribuindo uma nota inicial diferente e um instrumento musical diferente para cada nível de produção (potencial = C2, contrabaixo; frio-limitado = E2, azul claro; seca-limitado = G2, viola; limitada pelo calor = C3, violino). No início do ciclo vegetativo as quatro sementes começam a tocar acordes de tríade formados por três notas mais uníssono (uma tônica, uma terça e uma quinta). Ao começarem a crescer os dez círculos externos ampliam-se e afastam-se do círculo central em movimento de abertura e iniciam a progressão da escala de acordes em escala pentatônica (de C2+ a C4+). Decidimos usar a escala pentatônica porque as notas da escala pentatônica são harmoniosas em qualquer ordem em que são tocadas. Ocorre em muitas tradições musicais e, além disso, muitos músicos antigos e contemporâneos de diferentes culturas reconheceram o poder emotivo e terapêutico das escalas pentatónicas, enfatizando a sua adequação para transmitir a narrativa do stress das plantas. Além disso, o uso de instrumentos clássicos de cordas tocados em uníssono se alinha à representação simbólica do ciclo da colheita e tem a intenção de apresentar a mandala como um quarteto de acordes”, explica Carriero.

Também inclui arte visual para representar dados. Quatro cores são usadas para representar quatro plantas: uma planta sem estresse e plantas submetidas ao estresse por frio, calor ou seca. Os recursos visuais retratam a fenologia e funções fisiológicas, como estresse, fotossíntese e formação de rendimento.

Mandala'S O modelo de simulação de colheita incorpora funções padrão da planta, como a utilização de graus-dia de crescimento para prever a taxa de desenvolvimento, a eficiência da interceptação e utilização da luz e a sensibilidade à temperatura e à seca. As simulações também dependem de informações ambientais como luz, temperatura e umidade.

Usando essas informações, o modelo simula processos fisiológicos, abrangendo fenologia, fotossíntese e formação de rendimento. Destaca particularmente o impacto do frio, do calor e da seca no crescimento e desenvolvimento das culturas. Utilizando o modelo, os autores conseguiram replicar os dados de rendimento existentes para o milho e o trigo em vários locais, abrangendo um período de três anos.

O método da mandala o software pode ser baixado gratuitamente em Zenodo. Para usar o software, modificar o patch e editar dados, os usuários devem primeiro baixar o software gratuito software vvvv. Os recursos personalizáveis ​​incluem o patch vvvv, os arquivos de áudio, o código-fonte do modelo de corte com um aplicativo de console de amostra e um arquivo R para analisar e visualizar os resultados do modelo.

Os usuários podem utilizar a interface gráfica para avaliar como a alteração da duração dos ciclos de colheita e outros fatores cruciais afetam o rendimento geral. O próprio código-fonte também pode ser personalizado. Por exemplo, os usuários podem adicionar culturas adicionais e alterar elementos visuais e auditivos.  

Ao combinar pistas auditivas com representações visuais, mandala fornece uma experiência única e envolvente para a compreensão do crescimento e desenvolvimento das culturas. Esta abordagem inovadora melhora a comunicação científica e oferece informações valiosas sobre os efeitos dos fatores ambientais no rendimento das culturas.

LEIA O ARTIGO:

Simone Bregaglio, Giulia Carriero, Roberta Calone, Maddalena Romano, Sofia Bajocco, Reproduzindo um modelo de simulação de cultivo usando símbolos e sons: o 'mandala', in silico Plantas, Volume 6, Edição 1, 2024, diad023, https://doi.org/10.1093/insilicoplants/diad023

O método da mandala o software pode ser baixado gratuitamente em https://zenodo.org/records/10210150.