Selectieve imperfectie als generatief kader voor analyse, creativiteit en ontdekking
Selective Imperfection as a Generative Framework for Analysis, Creativity and Discovery
December 30, 2025
Auteurs: Markus J. Buehler
cs.AI
Samenvatting
Wij introduceren materiomuziek als een generatief raamwerk dat de hiërarchische structuren van materie verbindt met de compositionele logica van muziek. In eiwitten, spinnenwebben en vlamdynamiek keren vibrationele en architectonische principes terug als tonale hiërarchieën, harmonische progressies en muzikale vorm op lange afstand. Door middel van omkeerbare afbeeldingen, van moleculaire spectra naar muzikale tonen en van driedimensionale netwerken naar bespeelbare instrumenten, tonen wij aan hoe geluid functioneert als een wetenschappelijke sonde, een epistemische inversie waarbij luisteren een manier van zien wordt en muzikale compositie een blauwdruk voor materie. Deze afbeeldingen graven diepe tijd op: patronen die ontstaan in femtoseconde-moleculaire trillingen of evolutionaire geschiedenissen van miljarden jaren worden hoorbaar. Wij stellen dat vernieuwing in wetenschap en kunst ontstaat wanneer beperkingen niet binnen bestaande vrijheidsgraden kunnen worden voldaan, wat een uitbreiding van de ruimte van levensvatbare configuraties forceert. Selectieve imperfectie verschaft het mechanisme dat de balans tussen coherentie en aanpasbaarheid herstelt. Kwantitatieve ondersteuning komt van de uitputtende enumeratie van alle 2^12 muziekschalen, welke onthult dat cultureel significante systemen clusteren in een midden-entropie, midden-defect corridor, direct parallel aan het Hall-Petch optimum waar intermediaire defectdichtheden de materiaalsterkte maximaliseren. Het itereren van deze afbeeldingen creëert productieve botsingen tussen menselijke creativiteit en natuurkunde, waarbij nieuwe informatie wordt gegenereerd wanneer muzikale structuren evolutionaire beperkingen tegenkomen. Wij tonen aan hoe op zwermen gebaseerde AI-modellen muziek componeren die mens-achtige structurele signaturen vertoont, zoals small-world connectiviteit, modulaire integratie en coherentie op lange afstand, wat een route voorbij interpolatie richting uitvinding suggereert. Wij tonen aan dat wetenschap en kunst generatieve daden van wereldopbouw onder beperking zijn, met trilling als een gedeelde grammatica die structuur over schalen organiseert.
English
We introduce materiomusic as a generative framework linking the hierarchical structures of matter with the compositional logic of music. Across proteins, spider webs and flame dynamics, vibrational and architectural principles recur as tonal hierarchies, harmonic progressions, and long-range musical form. Using reversible mappings, from molecular spectra to musical tones and from three-dimensional networks to playable instruments, we show how sound functions as a scientific probe, an epistemic inversion where listening becomes a mode of seeing and musical composition becomes a blueprint for matter. These mappings excavate deep time: patterns originating in femtosecond molecular vibrations or billion-year evolutionary histories become audible. We posit that novelty in science and art emerges when constraints cannot be satisfied within existing degrees of freedom, forcing expansion of the space of viable configurations. Selective imperfection provides the mechanism restoring balance between coherence and adaptability. Quantitative support comes from exhaustive enumeration of all 2^12 musical scales, revealing that culturally significant systems cluster in a mid-entropy, mid-defect corridor, directly paralleling the Hall-Petch optimum where intermediate defect densities maximize material strength. Iterating these mappings creates productive collisions between human creativity and physics, generating new information as musical structures encounter evolutionary constraints. We show how swarm-based AI models compose music exhibiting human-like structural signatures such as small-world connectivity, modular integration, long-range coherence, suggesting a route beyond interpolation toward invention. We show that science and art are generative acts of world-building under constraint, with vibration as a shared grammar organizing structure across scales.