東京大學讓半身人形機器人“Alter”內外兼修，用神經網絡控制指揮樂隊表演

東京大學讓半身人形機器人“Alter”內外兼修，用神經網絡控制指揮樂隊表演

Alter是由東京和大阪團隊研發的，不僅可以自由行動，還能唱歌。它有內置神經網絡，給它提供動力的42個氣壓傳動裝置和一個中樞模式發生器（CPG）。

Alter是由黑石研究室（大阪大學 基礎工學研究科 黑石浩教授）和池上研究室（東京大學 綜合文化研究科 池上高志教授）聯合制作的。但是在關于證明生命特征的方式上，兩位教授持有不同的想法。黑石教授注重觀看者方面對生命特性的感受，而池上教授則認為生命的特性不在于展示的外觀，而是在于內在機能的表現。

Alter是通過怎樣的科技來表現含有生命特征的動作的呢？它的上半身的動作一直不停，而且動作復雜。這是通過可以模擬生命神經網絡且實現細微動作的兩種技術CPG（central pattern generator），NN（neural network）而達到的。在地上的感應器可測量Alter與觀看者們的距離等數據，再通過所定程序做出相應的動作。雖不規則，但具有周期性；含有獨特動作的機械手臂的制動是通過氣動執行器的技術達到的。

黑石浩教授也是常設展覽“Android——人類，究竟是什么”的人形機器人“Otonaroid”的總監督者，他一直通過機器人的研究來探索“人類是什么”的問題。但Alter的研究方向不僅局限于“人類是什么”，而是為探索更高層意義上的“生命是什么”的問題而開發成的。相對于Otonaroid是外觀像人的“自上而下”型的人型機器人（Android），Alter則是外觀雖是機器但通過復雜的動作去表現生命特征的“自下而上”型的人型機器人。可看見體內機械裝置的Alter和外觀極其像人類的Otonaroid在同一個展區展覽可形成鮮明的對照。請通過觀看“動作”和“外觀”的兩種表現形式去思考“人類是什么？生命是什么？”這樣的深層哲學問題吧。

人形機器人“Otonaroid”

當地時間2019年2月28日，日本東京新國家劇院內，人形機器人"Alter3"指揮一支35人的管弦樂隊并演唱歌劇。

當地時間2019年2月28日，日本東京新國家劇院內，人形機器人"Alter3"指揮一支35人的管弦樂隊并演唱歌劇。

機器人alter3在腰部及肩部模仿人類的運動節奏，根據輸入的樂譜數據再自行決定節奏的強弱和速度，和交響樂團相互合作，順利完成此次演出。此外，alter3還身兼歌唱家一職，為現場觀眾一展歌喉。與此同時，alter3在受到表揚時還擁有似人類的面部表情，微笑著向觀眾一一致謝。觀眾不僅享受了精彩的表演，還體驗到了機器人豐富的感情。

alter的神經網絡提供多種移動模式，這使得機器人能在長時間運動模式和更加隨機的“混亂”模式之間切換。機器人底座上的傳感器可以幫助切換模式，這些傳感器能夠采集alter周圍的信息如距離、濕度、噪音和溫度等。這些傳感器就像機器人的皮膚一樣，如果感應到附近有許多人，那么機器人軀干就會發生顫抖以作為對周圍環境的反應。

這個中樞模式發生器有個類似神經元的神經網絡，使得機器人能夠創造出自己的移動模式，并受到能檢測距離、溫度和濕度的傳感器影響。雖然它并不會做出像人類一樣的舉動，但它能讓欣賞者有一種奇怪的感覺，即這個特別的機器人莫名其妙有一種活物的感覺。

       Alter的手臂移動、頭和姿勢會根據系統自己的意志做出調節和改變。在幕后起作用的神經網絡提供多種移動模式，使得機器人能在長時間運動模式和更加隨機的“混亂”模式之間切換。而機器人切換模式的決定則取決于機器人底座上的傳感器，這些傳感器能夠采集Alter周圍的信息：距離、濕度、噪音和溫度。這些傳感器就像機器人的皮膚一樣。如果近距離傳感器感應到附近有許多人，那么作為機器人對周圍環境的響應，機器人的軀干就會發生顫抖。

        Alter還能唱歌，只不過它唱出來的歌非常可怕，令人發指。它唱出來的幽冥旋律是正弦波，能夠影響機器人手指的移動。

    對人形機器人深有研究的kouhei Ogawa說道：“這次，Alter看起來不像人類。它不會像人類那樣移動，它有著自己的儀態。到目前為止，讓機器人說話或者與人類交流十分鐘依舊是一項十分艱巨的工作，你必須設定程序讓它能夠做出反應才行。能夠自行移動的Alter卻能輕松做到這一點。”看著Alter，我們不得不感嘆機器人設計研發技術的發展之快，快到有點讓我們反應不過來。現在的機器人都已經可以自由行動了，可以發出自己的聲音了，那明天的機器人又會給我們帶來怎么樣的驚喜呢？

在alter2時，便嘗試過讓alter2指揮樂團演出，演奏時音樂速度的強弱等則都是由alter2自己決定的。據了解，最新的alter3在兩眼增加了攝像機，嘴巴有發聲裝置，還能作出更多肢體動作，以期alter3能做出更加類似于人的動作。alter3自三月起將陸續進行各種展示公演，2020年8月下旬預計會推出新作。