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机械臂赋予鼓手"超人技能" 可脱离大脑自行演奏

http://www.kexue.com 2014-03-14 09:55:36 新浪科技  发表评论


在一次事故中失去右臂的鼓手、美国亚特兰大的鼓手詹森-巴恩斯表示,现在他又一次获得了实现音乐梦想的机会

这种假肢利用被称之为肌电图学的技术收集小臂肌群发出的电信号

  美国亚特兰大的鼓手詹森-巴恩斯两年前在一家酒店清洁通风罩时,不幸遭遇电击,失去了右臂肘关节以下的部分。然而幸运的是,现在他又一次获得了实现音乐梦想的机会,已经变成一位不折不扣的“机器”音乐人。

  这次事故后,巴恩斯决定继续做鼓手,于是他把一个矫形器和一些弹簧绑到他的残肢上,自己给自己打造了一个假肢装置。借助这个假肢,他通过上下移动肘部,可以击鼓,但是由于没有手腕或手指,他无法控制鼓槌的速度或弹跳。尽管如此,该装置仍帮助他进入了乔治亚州亚特兰大音乐和媒体学院,并在这里遇到了吉尔-温伯格教授。温伯格产生了打造一种单棍装置的大胆计划,该装置可以通过传感器对巴恩斯的二头肌做出反应。巴恩斯说:“现在我能通过收缩肌肉,向电脑发出握紧或者松开鼓槌的信号,以便控制它的反弹。”这种机器人击鼓假肢的发动机,用来为两个鼓槌提供动力。

  第一根鼓槌通过音乐人的胳膊和肌电图(EMG)肌肉感应器这种电子方式控制。巴恩斯通过拉紧二头肌,可以控制一个电动机,从而改变假肢的移动速度,以及它抓握鼓槌的松、紧程度。另一根“聆听”音乐的鼓槌将会演奏和即兴创作。这根鼓槌受自身电动机控制。它还借助一个扩音器和一个加速计,来感知巴恩斯的击鼓动作,以及周边音乐人演奏音乐的节奏。随后它会利用电脑算法生成新的补充节拍,这个算法模仿的是约翰-科特恩和塞隆尼斯-孟克等爵士音乐人。格鲁吉亚音乐技术中心的创始人温伯格说:“第二根鼓槌有自己的想法。这个鼓手实际上已经变成一个半机器人。看他借助这个不受他完全控制的假肢表演和即兴创作,是一件非常有趣的事情。”

  温伯格以前曾打造过一种机器人打击乐乐手和马林巴琴演奏者,它们借助电脑算法与人类音乐家一起即席表演。但是巴恩斯的这个假肢使他的成果又向前迈进了一步,他给第二根鼓槌增加了“音乐大脑”。这位教授解释说:“詹森想要完全控制假肢时,他可以移动上臂,让遥控鼓槌远离架子鼓。或者他也可以让它自行演奏,并从他的胳膊对击鼓做出的反应中获得灵感。”这个新假肢已经让巴恩斯拥有了他在截肢前就不曾拥有的能力。现在温伯格正在利用国家科学基金会提供的资金,进一步开发该技术。他说:“音乐对时间很敏感。你能听出两次敲击之间的差别,即便它们仅相隔几毫秒。如果我们能利用机器了解詹森的肌肉,确定他打算什么时候敲鼓,并在那个时间点及时击打,两条胳膊就能做到同步了。”

  温伯格称,将来在对时间要求较严的手术中,这种遥控同步技术有可能会被用来控制一条植入式、机械第三臂。例如,温伯格的算法可以用来帮助宇航员或者是外科医生与遥控设备一起执行复杂的体能任务。对巴恩斯而言,这种机器臂已经促使他的技能发生质的转变。由于一个植入芯片可以控制鼓槌的速度,因此这个假肢可以用两种不同节奏敲击两个鼓槌。它还能用超越人类能力所及的速度移动鼓槌。巴恩斯说:“我敢打赌,很多金属鼓手都会羡慕我现在所能做到的。速度始终都是越快越好。”(孝文)

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