【导语】在杭州的一个机器人实验室里，钢琴演奏机器人正以其灵巧的“双手”奏响悠扬乐曲，展现科技发展的无限魅力。这些机器人(rén)不(bù)仅(jǐn)能(néng)够演奏六级曲目，还通过不断优化的算法和硬件技术，向完全自主演奏迈进。然而，让机器人学会弹钢琴的目的并非仅仅为了艺术表现，而是为了通过这一量化场景推动灵(líng)巧(qiǎo)手(shǒu)、机(jī)械(xiè)臂(bì)等(děng)技(jì)术(shù)的(de)更(gèng)新(xīn)迭(dié)代(dài)，为(wèi)机(jī)器(qì)人(rén)更(gèng)好(hǎo)地(de)融(róng)入(rù)日(rì)常(cháng)生(shēng)活(huó)场(chǎng)景(jǐng)、服(fú)务(wu)人(rén)类(lèi)生(shēng)活(huó)奠(diàn)定(dìng)基(jī)础(chǔ)。尽(jǐn)管(guǎn)洗(xǐ)盘(pán)子(zi)、刷(shuā)碗(wǎn)等(děng)看(kàn)似(shì)简(jiǎn)单(dān)的(de)体(tǐ)力(lì)活(huó)对(duì)机(jī)器(qì)人(rén)来(lái)说(shuō)仍(réng)具(jù)挑(tiāo)战(zhàn)性(xìng)，但(dàn)这(zhè)一(yī)领(lǐng)域的(de)进(jìn)步(bù)正(zhèng)预(yù)示(shì)着(zhe)机(jī)器(qì)人(rén)技(jì)术(shù)更(gèng)加(jiā)广(guǎng)阔(kuò)的(de)应(yīng)用(yòng)前(qián)景(jǐng)。

如(rú)果(guǒ)有(yǒu)一(yī)天(tiān)可(kě)以(yǐ)拥(yōng)有(yǒu)一(yī)个(gè)机(jī)器(qì)人(rén)，你(nǐ)最(zuì)希(xī)望(wàng)让(ràng)它(tā)为(wèi)你(nǐ)做(zuò)些(xiē)什(shén)么(me)？是(shì)让(ràng)它(tā)帮(bāng)你(nǐ)分(fēn)担(dān)洗(xǐ)碗(wǎn)、扫(sǎo)地(de)这(zhè)些(xiē)日(rì)常(cháng)家(jiā)务(wu)，还(hái)是(shì)在(zài)你(nǐ)结(jié)束(shù)一(yī)天(tiān)的(de)辛(xīn)劳(láo)后(hòu)为(wèi)你(nǐ)烹(pēng)制(zhì)一(yī)顿(dùn)美(měi)味(wèi)晚(wǎn)餐(cān)？

在(zài)杭(háng)州(zhōu)的(de)一(yī)个(gè)机(jī)器(qì)人(rén)实(shí)验(yàn)室(shì)里(lǐ)，一(yī)群(qún)特(tè)别(bié)的(de)机(jī)器(qì)人(rén)正(zhèng)用(yòng)灵(líng)巧(qiǎo)的(de)“双(shuāng)手(shǒu)”演(yǎn)奏(zòu)着(zhe)悠(yōu)扬(yáng)的(de)乐(lè)曲(qū)，向(xiàng)我(wǒ)们(men)展(zhǎn)示(shì)着(zhe)科(kē)技(jì)发(fā)展(zhǎn)的(de)无(wú)限(xiàn)可(kě)能(néng)。

走(zǒu)进(jìn)杭(háng)州(zhōu)海(hǎi)创(chuàng)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)创(chuàng)新(xīn)中(zhōng)心(xīn)展(zhǎn)厅(tīng)，一(yī)支(zhī)正(zhèng)在(zài)有(yǒu)模(mó)有(yǒu)样(yàng)地(de)演(yǎn)奏(zòu)着(zhe)钢(gāng)琴(qín)的(de)“机(jī)器(qì)人(rén)乐(lè)队(duì)”十(shí)分(fēn)引(yǐn)人(rén)注(zhù)目(mù)。

据(jù)浙(zhè)江(jiāng)省(shěng)机(jī)器(qì)人(rén)产(chǎn)业(yè)发(fā)展(zhǎn)协(xié)会(huì)秘(mì)书(shū)长(zhǎng)、浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué)机(jī)器(qì)人(rén)研(yán)究(jiū)中(zhōng)心(xīn)副(fù)主任(rèn)宋(sòng)伟(wěi)介(jiè)绍(shào)，团(tuán)队(duì)当(dāng)前(qián)研(yán)发(fā)出(chū)来(lái)的(de)钢(gāng)琴(qín)演(yǎn)奏(zòu)机(jī)器(qì)人(rén)已(yǐ)经具备演奏六级曲目的能力。它们和人一样有五根“手指”，可以直接用来弹钢琴的和弦和黑键。而且，它们的“脚”在演奏过程中也可以配合音乐的节奏和节拍去踩踏钢琴的踏板，来增强音乐的表现力。

钢琴演奏机器人 受访者供图

机器人是如何实现钢琴演奏这一复杂行为的？宋伟介绍，机器人之所以能够流畅地演奏钢琴，离不开它上半身的两个关键部件——灵巧手和机械臂，而机器人程序自身的算法理解能力也帮助它能够更好地完成钢琴演奏。

具体来讲，钢琴演奏机器人能够基于自身的程序来解析曲谱，知道某一个音符需要用哪只‘手’、哪一根‘手指’来弹奏，并通过控制算法在特定的时刻动用‘手’和‘手指’将这个音符演奏出来。更重要的是，灵巧手和机械臂的电机、一体化关节等驱动器件，能够在动力上满足前述演奏动作的需要，从而将这种算法决策转化为实际的动作。

机器人的“灵巧手”和“机械臂” 受访者供图

尽管都可以演奏出美妙的乐曲，但机器人的演奏方式目前与人类还是存在着本质上的差别。不同于人类的演奏，钢琴演奏机器人还无法在整个弹奏过程中进行实时的响应。它通常是借助程序提前设置好演奏的内容，然后再通过算法将导入的内容转化为具体的“手指”动作(zuò)来(lái)进(jìn)行(xíng)弹(dàn)奏(zòu)。这(zhè)也(yě)让(ràng)现(xiàn)阶(jiē)段(duàn)钢(gāng)琴(qín)演(yǎn)奏(zòu)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)能(néng)力(lì)无(wú)法(fǎ)与(yǔ)人(rén)类(lèi)的(de)创(chuàng)造(zào)能(néng)力(lì)相(xiāng)媲(pì)美(měi)，缺(quē)乏(fá)一(yī)定(dìng)的(de)自(zì)主性(xìng)和(hé)灵(líng)活(huó)性(xìng)。

不(bù)过(guò)宋(sòng)伟(wěi)也(yě)提(tí)到(dào)，团(tuán)队(duì)正(zhèng)在(zài)开(kāi)发(fā)音(yīn)乐(lè)演(yǎn)奏(zòu)的专用模型，机器人是有望在不远的将来实现完全自主的演奏的。“一方面，AI技术的发展让AI作曲成为可能；另一方面，基于学习的方法能够实现从曲谱到轨迹控制的端到端控制，从而使机器人的钢琴演奏更具有灵活性。”

那么，为什么要让机器人来学会演奏钢琴呢？宋伟表示，他们的最终目的并不是单纯地让机器人掌握弹钢琴的能力，而是用弹钢琴这种可以量化的场景来不断优化机器人手臂的功能，推动灵巧手、机械臂等硬件技术的更新迭代。

当前，宋伟团队通过机器人所掌握的演奏技巧以及可演奏曲目的复杂程度来为其演奏水平进行评级。这些技巧和曲目都可以相应地转化为对其手臂能力的一种量化，如“手指”跨度、“手指”移动速度等。这些指标为机械手臂的开发提供了明确的量化目标，以不断提升手臂的智能化水平。“随着机器人演奏水平的提高，它们手臂的智能化也是可以不断提升的。”宋伟说。

钢琴演奏机器人 受访者供图对于人形机器人来说，能够演奏钢琴是否意味着它们已经可以帮助人类去完成洗盘子、刷碗这些看似更加简单的体力活了呢？答案是否定的。

因为对于机器人来讲，洗盘子、刷碗反而要比弹钢琴要困难得多。以洗盘子为例，在这样一个场景当中，机器人需要去理解盘子的各种信息，如盘子的材质特性、如何去端不同的盘子等等，从而对自身的行为进行决策和控制。此外，为了完成洗盘子过程中的一系列动作，机器人的灵巧手(shǒu)还(hái)需(xū)要(yào)具(jù)备(bèi)一(yī)定(dìng)的(de)感(gǎn)知(zhī)能(néng)力(lì)、运(yùn)动(dòng)能(néng)力(lì)和(hé)操(cāo)控(kòng)能(néng)力(lì)，从(cóng)而(ér)控(kòng)制(zhì)好(hǎo)洗(xǐ)盘(pán)子(zi)过(guò)程(chéng)中(zhōng)的(de)力(lì)度(dù)和(hé)运(yùn)动(dòng)方(fāng)向(xiàng)，保(bǎo)证(zhèng)整(zhěng)个(gè)过(guò)程(chéng)的(de)流(liú)畅(chàng)进(jìn)行(xíng)。

因(yīn)此(cǐ)，这(zhè)些(xiē)看(kàn)似(shì)简(jiǎn)单(dān)的(de)体(tǐ)力(lì)活(huó)对(duì)于(yú)机(jī)器(qì)人(rén)来(lái)讲(jiǎng)仍(réng)具(jù)有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)挑(tiāo)战(zhàn)性(xìng)。而(ér)宋(sòng)伟(wěi)团(tuán)队(duì)当(dāng)前(qián)也(yě)正(zhèng)是(shì)希(xī)望(wàng)借(jiè)助(zhù)弹(dàn)钢(gāng)琴(qín)这(zhè)一(yī)场(chǎng)景(jǐng)来(lái)不(bù)断(duàn)提(tí)升(shēng)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)本(běn)体(tǐ)能(néng)力(lì)与(yǔ)智(zhì)能(néng)化(huà)水(shuǐ)平(píng)，从(cóng)而(ér)让(ràng)机(jī)器(qì)人(rén)刚(gāng)好(hǎo)地(de)融(róng)入(rù)到(dào)日(rì)常(cháng)的(de)生(shēng)产(chǎn)、生(shēng)活(huó)场(chǎng)景(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，为(wèi)人(rén)类(lèi)的(de)生(shēng)活(huó)提(tí)供(gōng)服(fú)务(wu)。

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