Флейтиста из нержавеющей стали готовят на смену живым музыкантам

Полёт шмеля. Римский-Корсаков. Мучительные воспоминания для тех, кто учился в музыкальной школе, – невероятно сложная высокоскоростная композиция. Японцы утверждают, что человекоподобный робот-флейтист, над которым они кропотливо трудились почти 20 лет, может сыграть её «почти безупречно». Пора ли начинать беспокоиться профессиональным исполнителям классики?

Полёт шмеля. Римский-Корсаков. Мучительные воспоминания для тех, кто учился в музыкальной школе, – невероятно сложная высокоскоростная композиция. Японцы утверждают, что человекоподобный робот-флейтист, над которым они кропотливо трудились почти 20 лет, может сыграть её «почти безупречно». Пора ли начинать беспокоиться профессиональным исполнителям классики?

Первые шаги на пути к созданию электронного музыканта были предприняты ещё в 1990 году – в университете Васеда (Waseda University). В том же учебном заведении, но уже в специальной лаборатории профессора Таканиси (Takanishi Laboratory), исследования продолжаются и по сей день.

Японские учёные изначально вели работу по трём направлениям: (а) детальное описание моторики человека во время игры на инструменте; (б) разработка системы коммуникаций с настоящими музыкантами «на эмоциональном уровне»; и, пожалуй, самое интересное – (в) передача навыков игры на флейте тем, кто не умеет с ней обращаться.

Чемпионы по степеням свободы – руки (14) и пальцы (12). Далее идут: шея (4), лёгкие (3), глаза (3), губы (3), вибрато (1) и язык (1). Всего 41. Что интересно, в предыдущей версии их было 43, но два движения губ, по-видимому, оказались лишними (фото Waseda University).

Да… Железный дровосек положил свой топор на полку, но он ещё кого угодно заставит музыку любить, особенно академическую. Впрочем, никаких трагедий – жизнеутверждающий дух классических композиций рождается в недрах сложной системы приводов и механизмов. Для этого у робота WF-4RIV целых сорок одна степень свободы.

Расшифровывается имя WF-4RIV довольно занимательно – «флейтист из Васеды № 4 улучшенный IV» (Waseda Flutist No.4 Refined IV). Достоверно неизвестно, что там столько раз улучшали, но два последних десятилетия эволюция духовых андроидов точно не стояла на месте.

Полузабытая мелодия для флейты – слева направо и сверху вниз: WF-1 (1990), WF-2 (1992), WF-3RIX (2002), WF-4 (2003), WF-4R (2004), WF-4RII (2005), WF-4RIII (2006) (фото Waseda University).

Первоначально, как вы можете видеть, это были даже не человекоподобные роботы, а какие-то замысловатые шкафчики, где на полочках покоились «части тела», необходимые для репликации процесса игры на музыкальном инструменте – лёгкие, руки, глаза, полость рта и нечто под названием «вибрато».

Вообще говоря, последний термин – музыкальный, обозначающий периодические изменения высоты, силы звука и его тембра. В естественных условиях это достигается расслаблением и напряжением мышц гортани при активизации их нервными импульсами. В данном случае можно смело сказать, что вибрато – искусственная гортань, которая во многом определяет качество исполнения. В реальной жизни эту штуку тренируют годами.

В глаза робота вмонтированы две камеры на основе ПЗС-матрицы. Это должно помочь ему корректировать свои действия при выступлении дуэтом с живым музыкантом (иллюстрация Waseda University).

Несмотря на то что MP3-плееры и другая портативная техника уже вовсю умеют проигрывать весёлые и не очень мелодии (даже бумагу этому научили), воспроизвести настоящее исполнение – задачка не из лёгких. Флейта, к примеру, как духовой инструмент требует прежде всего тренировки дыхания, в которое вовлечены множественные части тела и органы, не говоря уже о весьма продвинутой системе управления средним объёмом около 1,2 литра.

Японцы лёгких путей не ищут и кропотливо работали над усовершенствованием механизма, постепенно продвигаясь на шаг то тут, то там. Последний капитальный апгрейд датируется 2007 годом, когда и появился WF-4RIV, способный на более натуральную игру и более мягкий переход от ноты к ноте.

Форма губ (вверху) регулируется встроенными штифтами (array of pins), а их эластичность, по словам разработчиков, близка к человеческой. Языковой механизм создан для реализации особой музыкальной техники – извлечение звука на флейте достигается при вдувании воздуха в мундштук и одновременном отталкивании языка от мякоти верхней губы (иллюстрация Waseda University).

В нынешнем году роботу сделали ещё один небольшой рестайлинг – подправили губы и полость рта. Интересно, что первоначальные механистические метания и эксперименты с нестандартным расположением органов, похоже, в прошлом: теперь разработчики идут по пути «более аккуратного» копирования человека.

Превзойти природу оказалось слишком амбициозной задачей. Но этого, в общем-то, и не требуется. Вершины земного таланта с лихвой перекрывают самые стремительные фантазии. Особенно если мы говорим о флейте – недаром у Моцарта она оказалась волшебной.

Лёгкие – слева, искусственная гортань – справа. Подробнее об их устройстве и о модели WF-4RIV в целом вы можете узнать в журнале IEEE Intelligent Robots and Systems (иллюстрация Waseda University).

Сердцем андроида являются, как ни странно, его лёгкие – упакованные в акриловые чехлы духовые мехи, которые управляются кривошипно-шатунным механизмом, имитируя дыхательный цикл. Конструкция устроена таким образом, что время «вдоха» и посторонние шумы минимальны, а объём «исходящего» воздуха максимален.

Из лёгких воздух под контролируемым давлением поднимается к вибрато, копирующему голосовые связки человека. Именно это взлелеянное долгими годами упорной работы устройство обеспечивает возможность регулировки амплитуды и частоты звука.

Флейта намертво прикована к правой руке робота (иллюстрация Waseda University).

Но не только дыхательная система необходима настоящему музыканту – гибкость и ловкость пальцев тоже имеют значение. Поэтому у WF-4RIV каждый палец функционирует независимо от других и может открывать/закрывать клапаны на флейте с частотой 8 герц.

Помимо вышеупомянутых наворотов у заслуженного артиста Страны восходящего солнца есть ещё и губы, архиважные для извлечения звука, и язык, тоже задействованный в игре, и даже подвижные глаза с «интерактивными» бровями – для психологического комфорта зрителей.

Так и странствует он по городам и весям, вернее – по выставкам робототехники, где выступает в качестве шоу-стоппера лаборатории Таканиси. Вы можете сами оценить его игру.

На непросвещённый взгляд незнакомого с проблемами тональности обывателя – это всё же как-то не очень. Да и фальшивит он вроде в нескольких тактах.

Тем не менее, по замыслу создателей, в будущем такие девайсы заменят профессиональных музыкантов. Ну, или хотя бы будут с ними конкурировать.

Так пора ли людям переживать? Пока навряд ли. Шоу роботов – своя стихия, живой концерт – своя. Недаром любители музыки ходят на определённого исполнителя, который помимо механического озвучивания партитуры привносит в каждую ноту частичку своей души.