Талантливый барабанщик: как человекоподобный робот учится играть на ударных

Ученые из университета в Милане представили концепцию роботизированного барабанщика, способного «выразительно и точно» играть на ударных инструментах. Эксперимент показывает, что человекоподобные роботы могут осваивать творческие задачи, требующие координации и ритма. Live Science рассказывает подробнее.

Проект Robot Drummer возник спонтанно в беседе за чашечкой кофе двух соавторов, Асафа Али Шахида и Лориса Роведы. Они говорили о том, что человекоподобные роботы становятся все более способными выполнять разнообразные задачи, но редко проявляют творческие способности.

«Возник вопрос: что если робот сможет выполнять творческую задачу, например исполнять музыку? Барабаны показались идеальным выбором — это ритмично, физически сложно и требует быстрой координации конечностей», — рассказал Али Шахид.

Как устроен Robot Drummer

Сам по себе он не является физическим роботом. Это симуляция, которая использует модель робота G1 Unitree для создания системы. Эту систему будущий человекоподобный робот сможет применять на практике.

В 3D-визуализации робот играет на цветной ударной установке. Видео на YouTube показывает, как Robot Drummer имитирует барабанные партии двух известных песен.

По теме: В Китае создали робота с искусственной маткой: он может вынашивать и рожать детей

Звук слегка отличается от оригинала, чтобы игра была воспринимаемой для слуха. Например, исполнение «In the End» группы Linkin Park звучит немного сбивчиво, а «Roxanne» группы The Police — более точно по ритму.

Особенности обучения

Игра на любом музыкальном инструменте, особенно на барабанах, представляет уникальную задачу. Это многозадачная деятельность, требующая мгновенной реакции, быстрой смены контактов, а также координации рук и ног, сохраняемой в течение нескольких минут.

Robot Drummer учился методом проб и ошибок в процессе обучения с подкреплением (reinforcement learning, RL). При таком подходе он учится принимать решения взаимодействуя с окружением. Его действия оцениваются математическим сигналом — положительным при правильном действии. Цель — набрать как можно больше очков находя оптимальную стратегию.

Каждая песня представлена как цепочка точно рассчитанных «событий контакта». Они указывают роботу, какие удары барабанов нужны и где.

Ученые отметили, что робот освоил специфические техники игры:

• удары через руки (cross-arm strikes);
• адаптивное использование барабанных палочек для определенных звуков.

Это демонстрирует потенциал обучения с подкреплением для применения в творческих областях, таких как музыка.

Robot Drummer прошел обширное тестирование на более чем 30 популярных песнях в жанрах поп, рок, металл и джаз.

Результаты показывают, что человекоподобные роботы могут постепенно осваивать творческие навыки, которые ранее считались исключительно человеческими способностями.