东京大学让半身人形机器人“Alter”内外兼修，用神经网络控制指挥乐队表演

东京大学让半身人形机器人“Alter”内外兼修，用神经网络控制指挥乐队表演

Alter是由东京和大阪团队研发的，不仅可以自由行动，还能唱歌。它有内置神经网络，给它提供动力的42个气压传动装置和一个中枢模式发生器（CPG）。

Alter是由黑石研究室（大阪大学 基础工学研究科 黑石浩教授）和池上研究室（东京大学 综合文化研究科 池上高志教授）联合制作的。但是在关于证明生命特征的方式上，两位教授持有不同的想法。黑石教授注重观看者方面对生命特性的感受，而池上教授则认为生命的特性不在于展示的外观，而是在于内在机能的表现。

Alter是通过怎样的科技来表现含有生命特征的动作的呢？它的上半身的动作一直不停，而且动作复杂。这是通过可以模拟生命神经网络且实现细微动作的两种技术CPG（central pattern generator），NN（neural network）而达到的。在地上的感应器可测量Alter与观看者们的距离等数据，再通过所定程序做出相应的动作。虽不规则，但具有周期性；含有独特动作的机械手臂的制动是通过气动执行器的技术达到的。

黑石浩教授也是常设展览“Android——人类，究竟是什么”的人形机器人“Otonaroid”的总监督者，他一直通过机器人的研究来探索“人类是什么”的问题。但Alter的研究方向不仅局限于“人类是什么”，而是为探索更高层意义上的“生命是什么”的问题而开发成的。相对于Otonaroid是外观像人的“自上而下”型的人型机器人（Android），Alter则是外观虽是机器但通过复杂的动作去表现生命特征的“自下而上”型的人型机器人。可看见体内机械装置的Alter和外观极其像人类的Otonaroid在同一个展区展览可形成鲜明的对照。请通过观看“动作”和“外观”的两种表现形式去思考“人类是什么？生命是什么？”这样的深层哲学问题吧。

人形机器人“Otonaroid”

当地时间2019年2月28日，日本东京新国家剧院内，人形机器人"Alter3"指挥一支35人的管弦乐队并演唱歌剧。

当地时间2019年2月28日，日本东京新国家剧院内，人形机器人"Alter3"指挥一支35人的管弦乐队并演唱歌剧。

机器人alter3在腰部及肩部模仿人类的运动节奏，根据输入的乐谱数据再自行决定节奏的强弱和速度，和交响乐团相互合作，顺利完成此次演出。此外，alter3还身兼歌唱家一职，为现场观众一展歌喉。与此同时，alter3在受到表扬时还拥有似人类的面部表情，微笑着向观众一一致谢。观众不仅享受了精彩的表演，还体验到了机器人丰富的感情。

alter的神经网络提供多种移动模式，这使得机器人能在长时间运动模式和更加随机的“混乱”模式之间切换。机器人底座上的传感器可以帮助切换模式，这些传感器能够采集alter周围的信息如距离、湿度、噪音和温度等。这些传感器就像机器人的皮肤一样，如果感应到附近有许多人，那么机器人躯干就会发生颤抖以作为对周围环境的反应。

这个中枢模式发生器有个类似神经元的神经网络，使得机器人能够创造出自己的移动模式，并受到能检测距离、温度和湿度的传感器影响。虽然它并不会做出像人类一样的举动，但它能让欣赏者有一种奇怪的感觉，即这个特别的机器人莫名其妙有一种活物的感觉。

       Alter的手臂移动、头和姿势会根据系统自己的意志做出调节和改变。在幕后起作用的神经网络提供多种移动模式，使得机器人能在长时间运动模式和更加随机的“混乱”模式之间切换。而机器人切换模式的决定则取决于机器人底座上的传感器，这些传感器能够采集Alter周围的信息：距离、湿度、噪音和温度。这些传感器就像机器人的皮肤一样。如果近距离传感器感应到附近有许多人，那么作为机器人对周围环境的响应，机器人的躯干就会发生颤抖。

        Alter还能唱歌，只不过它唱出来的歌非常可怕，令人发指。它唱出来的幽冥旋律是正弦波，能够影响机器人手指的移动。

    对人形机器人深有研究的kouhei Ogawa说道：“这次，Alter看起来不像人类。它不会像人类那样移动，它有着自己的仪态。到目前为止，让机器人说话或者与人类交流十分钟依旧是一项十分艰巨的工作，你必须设定程序让它能够做出反应才行。能够自行移动的Alter却能轻松做到这一点。”看着Alter，我们不得不感叹机器人设计研发技术的发展之快，快到有点让我们反应不过来。现在的机器人都已经可以自由行动了，可以发出自己的声音了，那明天的机器人又会给我们带来怎么样的惊喜呢？

在alter2时，便尝试过让alter2指挥乐团演出，演奏时音乐速度的强弱等则都是由alter2自己决定的。据了解，最新的alter3在两眼增加了摄像机，嘴巴有发声装置，还能作出更多肢体动作，以期alter3能做出更加类似于人的动作。alter3自三月起将陆续进行各种展示公演，2020年8月下旬预计会推出新作。