Роборуку научили подбирать мелодию на слух — видео
В Южно-Калифорнийском университете разработали роботизированную руку, которая на слух подбирает мелодию на пианино. Никаких недель обучения, никаких огромных массивов данных — две минуты случайного «бреньканья» по клавишам, как это сделал бы любой ребенок.
Система под названием Musician Hand («Рука-музыкант») прошла «прослушивание» перед двумя музыкальными судьями, которые оценивали ее игру вслепую, наравне с выступлением четырех пианистов-людей. Результаты «экзамена» опубликованы в Journal of the Royal Society Interface.
Они поразительны — несмотря на отсутствие музыкального образования, роборука сразу достигла уровня опытных пианистов. Для опытов попросили известного композитора написать короткие мелодии, состоящие только из четырех соседних ноты. Музыкальная рука, как и ее профессиональные «коллеги», воспроизвела их целиком с первого прослушивания. Любители осилили максимум 12 нот. Получилась, в каком-то смысле, музыкальная версия теста Тьюринга.
Как это работает
Musician Hand учится в процессе так называемого моторного лепета — подобно тому, как младенцы в утробе матери (и иногда в первые дни жизни) настраивают свою соматосенсорную систему, то есть сопоставляют мышечные усилия с их последствиями. В течение двух минут роботизированная рука случайным образом нажимает клавиши пианино, запоминая при этом, какие звуки получились и какие движения к ним привели.
После такой короткой самостоятельной тренировки робот способен услышать и воспроизвести незнакомую мелодию примерно из 30 нот за одну попытку, без последующих исправлений.
В руке используются четыре пальца с сухожильным приводом, управляемые небольшими электромоторами, которые имитируют механику человеческой кисти. Нейросети анализируют звучание мелодии и преобразуют его в управляющие сигналы для моторов, чтобы ее сыграть.
«Ахиллесова пята традиционной робототехники — это предположение о том, что для хорошего действия необходима идеальная информация. Животные устроены иначе. Они воспринимают, они догадываются, обычно правильно, и они адаптируются. Мы хотели показать, что робот способен на то же самое», — говорит профессор Франсиско Валеро-Куэвас, руководивший исследованием.
Не только музыка
Игра робота на пианино — это проверка концепции «перцептивной робототехники», системы, которая воспринимает окружающую среду, экспериментирует с движениями и вносит коррективы без огромных объемов обучающих данных. Этот же подход в конечном итоге может помогать людям гораздо более личным и интуитивным способом, чем современные целевые роботы.
Взять, к примеру, болезнь Паркинсона. По мере прогрессирования заболевания движения пациента постепенно ухудшаются — и современные вспомогательные технологии зачастую не могут успевать за этими изменениями.
«Представьте, что вам, не дай бог, поставили диагноз. Вы надеваете экзоскелет, и он обучается вашим движениям всего за несколько дней тренировки. Вы учите его: так я хожу, так я тянусь к предметам, так я живу. По мере ухудшения состояния вы снова надеваете его — но уже в режиме помощника. Он помогает восстановить ваш собственный, индивидуальный стиль движений. Его не нужно программировать специально под вас. Он узнал вас», — объясняет профессор.
Что дальше
Пока что Musician Hand — это прототип. Но те же принципы, которые научили ее играть на пианино, со временем и при должных вложениях могли бы научить роботов помогать восстанавливаться после инсульта, работать вместе со строителем или помогать пожилому человеку в быту.
«Всего за две минуты тренировки и с помощью обычного ноутбука эта система научилась делать нечто по-настоящему человеческое: художественно выражать себя. Это контрпример традиционной робототехнике, который стоит воспринимать всерьез», — заключил Валеро-Куэвас.
