[科普中国]-想看机器人演奏中国风？这支乐队可以满足你｜胡天健-

“墨甲”是全球首支中国风机器人乐队，旨在用现代科技传承和发展中国文化，塑造中国机器人原创IP。整个团队包括科学家、雕塑家、音乐家，作品融合了人工智能、机器人和中国雕塑造型艺术、民族音乐，是真正有文化内核的中国原创科技艺术作品，将为大众带来全新的感官体验和交互方式，探索智能社会下的人机共融新关系。清华大学机器人动力学与控制博士为我们带来《墨甲：做中国的机器人艺术IP》。

胡天健演讲视频：

以下为胡天健演讲实录：

我是来自清华大学未来实验室的胡天健。

未来实验室是清华大学2017年年底，对标MIT的Media Lab（麻省理工学院媒体实验室）成立的一个面向未来、多学科交叉融合的一个实验室。我今天给大家介绍这个实验室做出来的一项成果——“墨甲乐队”。

墨，取自“墨子”——在中国的古老文化里，工匠精神源于墨子和公输班。甲，取自“木甲机关术”——是中国工匠文化的代名词。

中国的机器人艺术IP，其实要很多科学家和艺术家在一块儿才能做成。所以，我想先介绍一下我们的团队。

我们团队有雕塑家、音乐家、文化工作者，也有科学家、工程师。其中，核心的主创人员是六位老师和同学。

首先是米海鹏老师，他现在是清华大学未来实验室的副教授。他的本人经历就很有意思：清华大学物理系的本科（理学学士）、电子系的硕士（工学硕士）。在获得了日本东京大学的机器人博士学位后，他回到清华大学，在美术学院这样一个艺术学院当老师——只有这样的跨界经历，才能把这帮人攒到在一块儿，一起做这件事情。

我呢，本科就读于清华大学精密仪器系，博士研究的是机器人动力学与控制，所以一直是一个典型的理工男。我过去做了很多工业上的东西，从来没有想到有朝一日会跟科学家、工程师和艺术家组成的团队工作。

第三位是曾强博士。曾博士本科在哈尔滨工业大学，然后到新加坡国立大学读机器人博士，后来又去荷兰埃因霍温理工做访问学者。

第四位是张升化老师。张升化老师是清华大学雕塑系的本科、硕士和博士，他也是中国最早一批做动态雕塑的学者。他的作品，待会儿我也会介绍，在动态中反映中国之美。

第五位是胡骁阳老师，他本科和硕士都毕业于中国音乐学院，本科学的是器乐，硕士学的是音乐科技。我们机器人乐队的表演曲目都是胡老师创作的。

第六位是佳音同学。佳音同学她的经历也很有意思：她父母都是学艺术的，她自己本科和硕士学设计。

所以，我们是一个非常交叉融合的团队。把艺术家、科学家、工程师拧到一块儿，做了件很有意思的事情。

现在市面上有很多机器人，生产中、生活中，到处都是。我想先问大家一个问题：关于机器人的详细记载，最早是在什么时候？

1495年，达芬奇画了一幅机器人武士的手绘，这可能是图形化描述机器人最早的记载。右边这张照片，是后人根据他的设计图制造的机器人。

这其实不是关于机器人最早的记载和传说。《列子·汤问》里有一个故事，偃师献技：公元前一千年（大概是周朝，也就是三千多年前），一个叫偃师的技人为周王做了一个歌伶。这歌伶栩栩如生，可以像人一样唱出优美的歌。周王带着他的爱妃去看歌伶表演，饶有兴致；但是歌伶在演唱完以后，偷偷地瞟了一眼周王的爱妃。周王勃然大怒，当即就要把偃师给杀掉。偃师非常慌张，就跟周王说，这个真的是一个机器木偶，然后他就把机器木偶给拆开来给周王看。这就是世界上关于机器人最早的记载。

中国历史渊远流长，有非常深厚的底蕴。机器人在我们现在的生活、生产中，非常丰富，有非常多的应用场景和非常大的市场价值。很多应用场景大家可能会比较熟悉——

我们将来，一定会生活在一个到处都是机器人和智能机器的时代。

看看这些机器人：Boston Dynamics的Atlas和Hanson Robotics的Sophia，它们有非常鲜明的欧美风格；本田Honda的ASIMO和软银的Pepper，一看就有明显的日本风格，非常简约，线条干净柔美。右边是中国的机器人，在国内很有名：一个是优必选的机器人，一个是康力优蓝的机器人。

但是中国的机器人，该长什么样？会不会很大程度上受到欧美科技风的影响，长得没有中国的样子？

我觉得，这是中国学者面临的一个重大问题，也是我们最开始做这件事的源头。

我们的灵感来源于中国古典文化——中国的古典文化里，工匠精神以及机器人的文化是源远流长的。我刚刚已经跟大家介绍过公元前一千年的偃师献技的故事。除此之外，还有墨子和公输班（即鲁班）的故事：墨子擅长防守，公输班擅长进攻，两者造了很多木甲机关进行对垒，这也是木甲机关术的源头。后来，三国诸葛亮用木牛流马在北伐时运输粮草。这些都是中国很好的工匠文化和古老的故事，尽管很多可能难以考证，但至少能证明，早在三千年前，我们国家有自己的工匠文化。

其实，我们有扎实的基础（工匠文化和精神），但是很可惜的是，没有被后世继承，也没有从文化和精神积淀中长出我们自己的科技。所以我们现在的科技体系和工业体系，往往还是欧美的风格。

时间发展到今天，我想，我们这一代学者和科学家有自信和使命去做中国自己的机器人。

这件事情，其实也跟之前团队每个人的工作有关系。

米海鹏老师之前在日本东京大学读博士，跟着他的导师做世界第一支机器人乐队，Z-Machines。

大家可以看这张照片，演奏风格非常重金属和摇滚，机器人外形也是机械风格的。他做完之后，就一直在想：中国如果有自己的机器人乐队，应该长什么样？应该用怎样的演奏和艺术风格来表达中国文化？这就是十几年来，他执念于做这件事情的源头。

他回到国内后，在未来实验室参与了很多项目——其中就包括跟百度合作的小度。

雕塑家张升化老师，他是中国最早做动态雕塑的一批学者。他的作品都是在动态和机械结构的美中，传承一种文化精神。大家可以看下面一些照片——

这是一个人形机器人，ADAMS。

这是一头奔跑的鹿，就是把一些木质的构件搭建在一块，然后用一个电机，通过传动的方式让四条腿运动起来——仅仅是引用了一个动力源，就完成了多自由度的运动，而且还传递出了一种美感。然后我们就可以看到这样一个形象。

其他的，还有时间旅者、讲故事的精灵、栖梧等等，都是这些动态雕塑里面的东西。

我本人呢是一个纯正的清华理工男，所以我过去做的离艺术非常非常远。我过去做的主要工作是在工业领域，像汽车冲压生产线上高速的机械手（图上）；还有医疗里面，脑神经外科的手术导航机器人（图下）。

我们想，西方人可以用机器人来编他们的科幻，中国人也能够用我们自己的文化讲机器人的传奇。于是我们就想做一个有中国文化特质的机器人，引领中国机器人风的IP的崛起。

我们团队第一步做的，就是“墨甲乐队”。乐队有3名乐手，分别来吹竹笛、弹箜篌、打排鼓。这三件其实都是中国非常传统的乐器，背后有非常多的故事。

像笛子，有几千年的历史，是中国民族音乐发展的一个非常重要的推动者。最早的时候，我们的祖先用兽的骨头做骨笛，后来有了玉笛、竹笛等等。

像箜篌，其实很特别。很多人看到会说，这是竖琴——其实竖琴是西方乐器。箜篌和竖琴同宗同源，几千年前都起源于波斯，然后向西传播，就变成了竖琴；向东传播，就成了箜篌。在隋唐时期，箜篌是一件非常兴盛的宫廷乐器，音色非常和美，经常在敦煌壁画中出现。但是很可惜的是，在明清的时候，箜篌这件乐器失传了，市面上再也看不到箜篌；直到上个世纪80年代，我们的音乐家根据敦煌壁画的形象复原了箜篌。今年的《国家宝藏》，好几期节目都讲到了敦煌壁画和敦煌文化，以及箜篌的故事。所以我们做的这件事情，对于中国的文化传承也具有非常重要的作用。

第三个就是鼓，这个叫五音排鼓，不是架子鼓。五音排鼓一共有五个鼓，每个鼓代表一个音高，都可以敲出音高来。鼓这件乐器，其实也是有几千年的历史，在中国最古老的文化里面，鼓是一种祭祀乐器。

在去年的九月底、十月初的时候，我们的雕塑家用铅笔手绘了这样三张图——这就是设计机器人的第一步，有一张漂亮的、有文化理念的图。

然后我们花了大概七个月的时间，做出了机器人的实物，有丰富的动作形态以及乐器的表达和演奏。

这三个机器人的形象，其实也有自身的文化内涵和人设——

一谈到吹笛子，都是玉树临风的大侠，大家可能会想到东邪黄药师。那么吹笛子的机器人该是一个男性的形象，站在乐队C位。而且笛子的特点就是音色非常清亮，在乐队中它叫做线条乐器，起到主旋律的作用，是整个音乐的骨头。

弹箜篌的一定是一个美丽的东方仕女，是一种温婉尔雅的美丽的形象。箜篌在乐队里正好叫肢体乐器，起到血和肉的作用。

鼓，节奏非常热烈，非常活泼、非常阳光。所以它是一种打击乐器，同时也是一种节奏乐器。

所以整个编排也是有音乐考究的。

我们给这三个机器人取了非常有趣的名字，笛子机器人叫玉衡，箜篌机器人叫瑶光，排鼓机器人叫开阳。玉经常被用来制作笛子，玉衡也有玉树临风的感觉；瑶光是一个温暖、柔美的形象；开阳是一个热烈活泼的形象——跟乐器形象设计完全相符。并且三个名字都源自北斗七星的前三颗星，所以有很强的拓展性

我们结合了舞台的多媒体，做了一个非常漂亮的show。下面，我想跟大家分享一个视频——

这是我们团队做竹笛机器人的视频。12月第一版做完了之后，我们在美术学院做了一个学院沙龙，进行了第一次亮相。后来我们在今年的4月27日、28日，完成了整个乐队的编排，并且跟舞台多媒体、演员在一块儿作了一个测试。

今年是清华大学108周年本命年，然后4月28日就有校庆。我们团队源自清华大学，所以在那一天做了一个首演。

演出反响不错，受到了很多媒体的关注——特别是来自海外朋友的喜爱。我们的首演在Facebook七天内达到12万+的阅读量，清华海外宣传片也有40万+的观看量。我们没有做任何工作，也没找水军，凭着质量上了百度和微博的热搜前十，峰值的人数到了500万人次。

下面给大家看一下我们机器人乐队当时的演出。

这里面所有的声音，都是乐器自己发出的，演出后面用音响加了一些电音——电吉他还有打碟的声音。演出的艺术设计，其实就是从一个怀旧的箜篌民乐，慢慢把笛子、排鼓引进来，变成了新民乐，之后再加电音，让中国古典乐器和西方现代乐器做一个混合，最后推向高潮。我们设计了一个十五分钟的剧，包括人跟机器人的调试互动，以及最后的一个演奏推向高潮，这里放五分钟。

咱们是科学家的论坛，所以也要讲点技术。其实机器人演奏，基本原理说起来蛮简单的。首先要有一个乐谱，或者声音、波形、信号等等，作为基本的输入。其次，要通过机器人理解乐谱，翻译成执行器的动作，然后控制执行器在合适的时间段完成相应的动作序列。最后，动作序列跟乐器发生关系，生成一个自然的振动波形，就成了音乐。大概过程就是这样的。

再往下走，就是一些具体的技术架构。乐谱过来，得有处理器——其实用一些简单的Adiuno 或者深度学习的东西也可以搞定。然后会有一个用户转换，来形成执行器的逻辑序列。接着，逻辑序列根据控制器来控制波形，一般包括开关量和一些PWM量，这是比较基本的。最后，再去驱动执行器构件。此外，还有一些人机交互的东西。

基本的技术架构原理很简单，但做起来其实比较难。整个过程，也得突破一些核心技术——

要实现机器人的功能，得做一个非常灵巧的手臂，还得具备对气息的控制——吹笛子就得模仿人的气息，像口风、单吐、多吐、花舌等等。此外，要达到期望的用户体验，得让机器人去传递情感，要配合人进行人机进行协作等等。每个目标都涉及一些关键技术，包含挺多技术细节。

我们整个乐队，现在的控制量大概能达到一百二十个——是什么概念呢？一般的工业机器人，控制量可能不到十个。所以，我们三台机器人的控制量，大概在十二台工业机器人的体量上。但总体核心还是围绕中国文化。

我下面就跟大家分享一下，怎么样去做一个机器人。其实作为一个工科生、理工男，我认为做机器人的过程很有趣——我们不光设计了这个机器人（编了它的控制序列和软件代码），还手把手地从一个个零件、一个个构型把它安装出来。

首先，我们要有一张艺术家的图，这张图支撑起造型和结构，也支撑起文化故事和机器人人设。

然后，我们去加工它的零件。首先要建模建机械模型，进行三维渲染，把模型迭代。

接下来，我们可能就可以拿零件进行组装了。如上图所示，首先做一个腿，然后把躯干装上去；接下来可以装手，同时把演奏的东西装上去；最后再搁个头上去——刚开始没有机器人的头，只好搁一个小朋友的头上去。

接下来比较难，要实现机器人的吹奏。吹，它涉及到一些流体上的控制，需要做很多的实验和尝试。就像人学习吹笛子那样，首先要会吹气。

先不加手指连着吹，控制口风。

再把手指装上去，按那些指孔。刚开始的时候，有时候

有声音，有时候没声音——因为气量跟手指配合的不好。

过了一段时间，终于可以吹出完整的曲子了——不过不太准。

这可能不光是中国风机器人第一次吹笛子，还是机器人第一次吹笛子。吹的第一首乐曲叫做《小星星》，后来也被我们用在箜篌的调试中。所以，笛子机器人和箜篌机器人用的第一首曲子都是《小星星》——Twinkle twinkle little star像是一个Hello world，是测试的第一句话。所以，我认为是一件很有趣也很有意义的事情。

第一首曲子，明显音不准，为了音准，我们又做了很多的工作。所以做这个机器人，我感觉像天天在动手术，这里插根管，那里再钳个东西走。

把所有的东西都调完，这个机器人就算做完了。

艺术跟人类的诞生，其实是同源。所以伴随着人类文明的艺术，也具有非常长的历史和强大的生命力。墨甲只是我们走出的第一步，是一个小小的开端。中国文化博大精深，以后还可以延伸非常多的场景，做很多的事情。

美国有了迪斯尼和漫威，丹麦有了乐高，那中国的IP在哪里？我们自己有没有一个可以用科技来承载文化的IP ？我想经过很多的努力，最终我们能做一个中国风机器人的IP，它有很长的路可以走，有很多的应用场景。

为了这件事情，我们也做了很多线上和线下的工作。大家如果有兴趣，可以扫这个二维码，这是我们的公众号。定期和不定期的演出，还有一些活动，我们都会在线上做一个发布。至于线下，清华大学有一个社群，可能会慢慢辐射到五道口学生。

最后，做个结语吧。我们在排《墨甲幻音》这个舞台剧的时候，有个主人公叫小墨。他舞台剧结束的时候，有一句台词：我们为什么要做机器人？人和机器人到底什么关系？这些问题我也回答不了。只是有时候，我趴在工作台上睡着了，就会做一个梦。在梦里，我能看到一束光，好像在告诉我，再往前走走吧。再往前走走，你就明白了。所以只要那光还在，我就不会停下脚步，会一直一直走下去。这反映了我们主创团队的一个心声。

好，我的今天的分享就到这里，谢谢大家。

演讲嘉宾胡天健《墨甲：做中国的机器人艺术IP》

作者：胡天健编辑：麦芽杨、凝音