Robotska roka, ki se v dveh minutah nauči igrati klavir po posluhu

Medtem ko ljudje preživijo nešteto ur, da bi začutili odpor tipk in mehaniko tipk pri igranju klavirja, robotski sistem Musician Hand celoten proces osvoji v približno dveh minutah. Na začetku ta tehnološki pripomoček deluje kot majhen otrok, ki naključno pritiska na tipke in raziskuje okolico. Po tej začetni fazi pa se spremeni v pravega glasbenega genija, saj je sposoben pravilno odigrati poljubno melodijo po tem, ko jo sliši samo enkrat.

Namesto zanašanja na vnaprej programirane simulacije ali dolgotrajno učenje s poskusi in napakami, so raziskovalci z Univerze Južne Kalifornije navdih poiskali v biologiji. Želeli so posnemati naravni način, kako se ljudje in živali učijo gibanja skozi raziskovanje ter povratne informacije svojih čutil. Robot tako samostojno odkriva neposredno povezavo med svojimi gibi in zvoki, ki ob tem nastanejo.

S strojnega vidika napravo sestavljajo štirje prsti, ki jih vodijo tetive, poganjajo pa jih majhni električni motorji. V začetni dvominutni fazi, ki jo strokovnjaki imenujejo motorično »mehurjenje«, prsti naključno pritiskajo na klaviaturo z različnimi stopnjami moči. Sistem sproti beleži vsako dejanje in zvok ter si tako ustvari lastno notranjo predstavo o tem, kako določen gib vpliva na višino in glasnost tona.

Ko je ta faza zaključena, lahko naprava posluša neznano melodijo in jo takoj poskusi odigrati. Zvok analizira s pomočjo spektrogramov, ki zvočne valove pretvorijo v vizualni prikaz frekvenc v času. Nevronske mreže nato prepoznajo note, ritem in dinamiko ter ustvarijo ukaze za motorje, ki izvedejo igranje na fizičnem instrumentu.

Med testiranjem treh različnih melodij je ta izum dosegel boljše rezultate od človeških začetnikov, njegove izvedbe pa so bile primerljive z izurjenimi pianisti. Glasbeni strokovnjaki so v ocenah na slepo nekatere nastope robota postavili ob bok človeškim izvajalcem.

Ekipa poudarja, da tehnologija prinaša koristi, ki presegajo glasbena področja. Podobni sistemi bi v prihodnosti lahko pomagali pacientom z nevrološkimi motnjami, pomagali pri rehabilitaciji po poškodbah ali upravljali nosljive robotske naprave, ki se prilagajajo gibanju posameznika. Cilj je namreč ustvariti stroje, ki se učijo neposredno od ljudi. Musician Hand za zdaj ostaja raziskovalni prototip, ki pa napoveduje velike spremembe v interakciji strojev z okolico.