“墨甲”是全球首支中國風機器人樂隊，旨在用現代科技傳承和發展中國文化，塑造中國機器人原創IP。整個團隊包括科學家、雕塑家、音樂家，作品融合了人工智能、機器人和中國雕塑造型藝術、民族音樂，是真正有文化內核的中國原創科技藝術作品，將為大眾帶來全新的感官體驗和互動方式，探索智能社會下的人機共融新關係。清華大學機器人動力學與控制博士為我們帶來《墨甲：做中國的機器人藝術IP》。
胡天健演講視頻：
以下為胡天健演講實錄：
我是來自清華大學未來實驗室的胡天健。
未來實驗室是清華大學2017年年底，對標MIT的Media Lab（麻省理工學院媒體實驗室）成立的一個面向未來、多學科交叉融合的一個實驗室。我今天給大家介紹這個實驗室做出來的一項成果——“墨甲樂隊”。
墨，取自“墨子”——在中國的古老文化裡，工匠精神源於墨子和公輸班。甲，取自“木甲機關術”——是中國工匠文化的代名詞。
中國的機器人藝術IP，其實要很多科學家和藝術家在一塊兒才能做成。所以，我想先介紹一下我們的團隊。
我們團隊有雕塑家、音樂家、文化工作者，也有科學家、工程師。其中，核心的主創人員是六位老師和同學。
首先是米海鵬老師，他現在是清華大學未來實驗室的副教授。他的本人經歷就很有意思：清華大學物理系的本科（理學學士）、電子系的碩士（工學碩士）。在獲得了日本東京大學的機器人博士學位後，他回到清華大學，在美術學院這樣一個藝術學院當老師——只有這樣的跨界經歷，才能把這幫人攢到在一塊兒，一起做這件事情。
我呢，本科就讀於清華大學精密儀器系，博士研究的是機器人動力學與控制，所以一直是一個典型的理工男。我過去做了很多工業上的東西，從來沒有想到有朝一日會跟科學家、工程師和藝術家組成的團隊工作。
第三位是曾強博士。曾博士本科在哈爾濱工業大學，然後到新加坡國立大學讀機器人博士，後來又去荷蘭埃因霍溫理工做訪問學者。
第四位是張升化老師。張升化老師是清華大學雕塑系的本科、碩士和博士，他也是中國最早一批做動態雕塑的學者。他的作品，待會兒我也會介紹，在動態中反映中國之美。
第五位是胡驍陽老師，他本科和碩士都畢業於中國音樂學院，本科學的是器樂，碩士學的是音樂科技。我們機器人樂隊的表演曲目都是胡老師創作的。
第六位是佳音同學。佳音同學她的經歷也很有意思：她父母都是學藝術的，她自己本科和碩士學設計。
所以，我們是一個非常交叉融合的團隊。把藝術家、科學家、工程師擰到一塊兒，做了件很有意思的事情。
現在市面上有很多機器人，生產中、生活中，到處都是。我想先問大家一個問題：關於機器人的詳細記載，最早是在什麽時候？
1495年，達文西畫了一幅機器人武士的手繪，這可能是圖形化描述機器人最早的記載。右邊這張照片，是後人根據他的設計圖製造的機器人。
這其實不是關於機器人最早的記載和傳說。《列子·湯問》裡有一個故事，偃師獻技：公元前一千年（大概是周朝，也就是三千多年前），一個叫偃師的技人為周王做了一個歌伶。這歌伶栩栩如生，可以像人一樣唱出優美的歌。周王帶著他的愛妃去看歌伶表演，饒有興致；但是歌伶在演唱完以後，偷偷地瞟了一眼周王的愛妃。周王勃然大怒，當即就要把偃師給殺掉。偃師非常慌張，就跟周王說，這個真的是一個機器木偶，然後他就把機器木偶給拆開來給周王看。這就是世界上關於機器人最早的記載。
中國歷史淵遠流長，有非常深厚的底蘊。機器人在我們現在的生活、生產中，非常豐富，有非常多的應用場景和非常大的市場價值。很多應用場景大家可能會比較熟悉——
我們將來，一定會生活在一個到處都是機器人和智能機器的時代。
看看這些機器人：Boston Dynamics的Atlas和Hanson Robotics的Sophia，它們有非常鮮明的歐美風格；本田Honda的ASIMO和軟銀的Pepper，一看就有明顯的日本風格，非常簡約，線條乾淨柔美。右邊是中國的機器人，在國內很有名：一個是優必選的機器人，一個是康力優藍的機器人。
但是中國的機器人，該長什麽樣？會不會很大程度上受到歐美科技風的影響，長得沒有中國的樣子？
我覺得，這是中國學者面臨的一個重大問題，也是我們最開始做這件事的源頭。
我們的靈感來源於中國古典文化——中國的古典文化裡，工匠精神以及機器人的文化是源遠流長的。我剛剛已經跟大家介紹過公元前一千年的偃師獻技的故事。除此之外，還有墨子和公輸班（即魯班）的故事：墨子擅長防守，公輸班擅長進攻，兩者造了很多木甲機關進行對壘，這也是木甲機關術的源頭。後來，三國諸葛亮用木牛流馬在北伐時運輸糧草。這些都是中國很好的工匠文化和古老的故事，儘管很多可能難以考證，但至少能證明，早在三千年前，我們國家有自己的工匠文化。
其實，我們有扎實的基礎（工匠文化和精神），但是很可惜的是，沒有被後世繼承，也沒有從文化和精神積澱中長出我們自己的科技。所以我們現在的科技體系和工業體系，往往還是歐美的風格。
時間發展到今天，我想，我們這一代學者和科學家有自信和使命去做中國自己的機器人。
這件事情，其實也跟之前團隊每個人的工作有關係。
米海鵬老師之前在日本東京大學讀博士，跟著他的導師做世界第一支機器人樂隊，Z-Machines。
大家可以看這張照片，演奏風格非常重金屬和搖滾，機器人外形也是機械風格的。他做完之後，就一直在想：中國如果有自己的機器人樂隊，應該長什麽樣？應該用怎樣的演奏和藝術風格來表達中國文化？這就是十幾年來，他執念於做這件事情的源頭。
他回到國內後，在未來實驗室參與了很多項目——其中就包括跟百度合作的小度。
雕塑家張升化老師，他是中國最早做動態雕塑的一批學者。他的作品都是在動態和機械結構的美中，傳承一種文化精神。大家可以看下面一些照片——
這是一個人形機器人，ADAMS。
這是一頭奔跑的鹿，就是把一些木質的構件搭建在一塊，然後用一個電機，通過傳動的方式讓四條腿運動起來——僅僅是引用了一個動力源，就完成了多自由度的運動，而且還傳遞出了一種美感。然後我們就可以看到這樣一個形象。
其他的，還有時間旅者、講故事的精靈、棲梧等等，都是這些動態雕塑裡面的東西。
我本人呢是一個純正的清華理工男，所以我過去做的離藝術非常非常遠。我過去做的主要工作是在工業領域，像汽車衝壓生產線上高速的機械手（圖上）；還有醫療裡面，腦神經外科的手術導航機器人（圖下）。
我們想，西方人可以用機器人來編他們的科幻，中國人也能夠用我們自己的文化講機器人的傳奇。於是我們就想做一個有中國文化特質的機器人，引領中國機器人風的IP的崛起。
我們團隊第一步做的，就是“墨甲樂隊”。樂隊有3名樂手，分別來吹竹笛、彈箜篌、打排鼓。這三件其實都是中國非常傳統的樂器，背後有非常多的故事。
像笛子，有幾千年的歷史，是中國民族音樂發展的一個非常重要的推動者。最早的時候，我們的祖先用獸的骨頭做骨笛，後來有了玉笛、竹笛等等。
像箜篌，其實很特別。很多人看到會說，這是豎琴——其實豎琴是西方樂器。箜篌和豎琴同宗同源，幾千年前都起源於波斯，然後向西傳播，就變成了豎琴；向東傳播，就成了箜篌。在隋唐時期，箜篌是一件非常興盛的宮廷樂器，音色非常和美，經常在敦煌壁畫中出現。但是很可惜的是，在明清的時候，箜篌這件樂器失傳了，市面上再也看不到箜篌；直到上個世紀80年代，我們的音樂家根據敦煌壁畫的形象複原了箜篌。今年的《國家寶藏》，好幾期節目都講到了敦煌壁畫和敦煌文化，以及箜篌的故事。所以我們做的這件事情，對於中國的文化傳承也具有非常重要的作用。
第三個就是鼓，這個叫五音排鼓，不是架子鼓。五音排鼓一共有五個鼓，每個鼓代表一個音高，都可以敲出音高來。鼓這件樂器，其實也是有幾千年的歷史，在中國最古老的文化裡面，鼓是一種祭祀樂器。
在去年的九月底、十月初的時候，我們的雕塑家用鉛筆手繪了這樣三張圖——這就是設計機器人的第一步，有一張漂亮的、有文化理念的圖。
然後我們花了大概七個月的時間，做出了機器人的實物，有豐富的動作形態以及樂器的表達和演奏。
這三個機器人的形象，其實也有自身的文化內涵和人設——
一談到吹笛子，都是玉樹臨風的大俠，大家可能會想到東邪黃藥師。那麽吹笛子的機器人該是一個男性的形象，站在樂隊C位。而且笛子的特點就是音色非常清亮，在樂隊中它叫做線條樂器，起到主旋律的作用，是整個音樂的骨頭。
彈箜篌的一定是一個美麗的東方仕女，是一種溫婉爾雅的美麗的形象。箜篌在樂隊裡正好叫肢體樂器，起到血和肉的作用。
鼓，節奏非常熱烈，非常活潑、非常陽光。所以它是一種打擊樂器，同時也是一種節奏樂器。
所以整個編排也是有音樂考究的。
我們給這三個機器人取了非常有趣的名字，笛子機器人叫玉衡，箜篌機器人叫瑤光，排鼓機器人叫開陽。玉經常被用來製作笛子，玉衡也有玉樹臨風的感覺；瑤光是一個溫暖、柔美的形象；開陽是一個熱烈活潑的形象——跟樂器形象設計完全相符。並且三個名字都源自北斗七星的前三顆星，所以有很強的拓展性
我們結合了舞台的多媒體，做了一個非常漂亮的show。下面，我想跟大家分享一個視頻——
這是我們團隊做竹笛機器人的視頻。12月第一版做完了之後，我們在美術學院做了一個學院沙龍，進行了第一次亮相。後來我們在今年的4月27日、28日，完成了整個樂隊的編排，並且跟舞台多媒體、演員在一塊兒作了一個測試。
今年是清華大學108周年本命年，然後4月28日就有校慶。我們團隊源自清華大學，所以在那一天做了一個首演。
演出反響不錯，受到了很多媒體的關注——特別是來自海外朋友的喜愛。我們的首演在Facebook七天內達到12萬+的閱讀量，清華海外宣傳片也有40萬+的觀看量。我們沒有做任何工作，也沒找水軍，憑著質量上了百度和微博的熱搜前十，峰值的人數到了500萬人次。
下面給大家看一下我們機器人樂隊當時的演出。
這裡面所有的聲音，都是樂器自己發出的，演出後面用音響加了一些電音——電吉他還有打碟的聲音。演出的藝術設計，其實就是從一個懷舊的箜篌民樂，慢慢把笛子、排鼓引進來，變成了新民樂，之後再加電音，讓中國古典樂器和西方現代樂器做一個混合，最後推向高潮。我們設計了一個十五分鐘的劇，包括人跟機器人的調試互動，以及最後的一個演奏推向高潮，這裡放五分鐘。
咱們是科學家的論壇，所以也要講點技術。其實機器人演奏，基本原理說起來蠻簡單的。首先要有一個樂譜，或者聲音、波形、信號等等，作為基本的輸入。其次，要通過機器人理解樂譜，翻譯成執行器的動作，然後控制執行器在合適的時間段完成相應的動作序列。最後，動作序列跟樂器發生關係，生成一個自然的振動波形，就成了音樂。大概過程就是這樣的。
再往下走，就是一些具體的技術架構。樂譜過來，得有處理器——其實用一些簡單的Adiuno 或者深度學習的東西也可以搞定。然後會有一個用戶轉換，來形成執行器的邏輯序列。接著，邏輯序列根據控制器來控制波形，一般包括開關量和一些PWM量，這是比較基本的。最後，再去驅動執行器構件。此外，還有一些人機互動的東西。
基本的技術架構原理很簡單，但做起來其實比較難。整個過程，也得突破一些核心技術——
要實現機器人的功能，得做一個非常靈巧的手臂，還得具備對氣息的控制——吹笛子就得模仿人的氣息，像口風、單吐、多吐、花舌等等。此外，要達到期望的用戶體驗，得讓機器人去傳遞情感，要配合人進行人機進行協作等等。每個目標都涉及一些關鍵技術，包含挺多技術細節。
我們整個樂隊，現在的控制量大概能達到一百二十個——是什麽概念呢？一般的工業機器人，控制量可能不到十個。所以，我們三台機器人的控制量，大概在十二台工業機器人的體量上。但總體核心還是圍繞中國文化。
我下面就跟大家分享一下，怎麽樣去做一個機器人。其實作為一個工科生、理工男，我認為做機器人的過程很有趣——我們不光設計了這個機器人（編了它的控制序列和軟體代碼），還手把手地從一個個零件、一個個構型把它安裝出來。
首先，我們要有一張藝術家的圖，這張圖支撐起造型和結構，也支撐起文化故事和機器人人設。
然後，我們去加工它的零件。首先要建模建機械模型，進行三維渲染，把模型迭代。
接下來，我們可能就可以拿零件進行組裝了。如上圖所示，首先做一個腿，然後把軀乾裝上去；接下來可以裝手，同時把演奏的東西裝上去；最後再擱個頭上去——剛開始沒有機器人的頭，只好擱一個小朋友的頭上去。
接下來比較難，要實現機器人的吹奏。吹，它涉及到一些流體上的控制，需要做很多的實驗和嘗試。就像人學習吹笛子那樣，首先要會吹氣。
先不加手指連著吹，控制口風。
再把手指裝上去，按那些指孔。剛開始的時候，有時候
有聲音，有時候沒聲音——因為氣量跟手指配合的不好。
過了一段時間，終於可以吹出完整的曲子了——不過不太準。
這可能不光是中國風機器人第一次吹笛子，還是機器人第一次吹笛子。吹的第一首樂曲叫做《小星星》，後來也被我們用在箜篌的調試中。所以，笛子機器人和箜篌機器人用的第一首曲子都是《小星星》——Twinkle twinkle little star像是一個Hello world，是測試的第一句話。所以，我認為是一件很有趣也很有意義的事情。
第一首曲子，明顯音不準，為了音準，我們又做了很多的工作。所以做這個機器人，我感覺像天天在動手術，這裡插根管，那裡再鉗個東西走。
第一首曲子，明顯音不準，為了音準，我們又做了很多的工作。所以做這個機器人，我感覺像天天在動手術，這裡插根管，那裡再鉗個東西走。
把所有的東西都調完，這個機器人就算做完了。
藝術跟人類的誕生，其實是同源。所以伴隨著人類文明的藝術，也具有非常長的歷史和強大的生命力。墨甲只是我們走出的第一步，是一個小小的開端。中國文化博大精深，以後還可以延伸非常多的場景，做很多的事情。
美國有了迪斯尼和漫威，丹麥有了樂高，那中國的IP在哪裡？我們自己有沒有一個可以用科技來承載文化的IP？我想經過很多的努力，最終我們能做一個中國風機器人的IP，它有很長的路可以走，有很多的應用場景。
為了這件事情，我們也做了很多線上和線下的工作。大家如果有興趣，可以掃這個二維碼，這是我們的公眾號。定期和不定期的演出，還有一些活動，我們都會在線上做一個發布。至於線下，清華大學有一個社群，可能會慢慢異塵餘生到五道口學生。
最後，做個結語吧。我們在排《墨甲幻音》這個舞台劇的時候，有個主人公叫小墨。他舞台劇結束的時候，有一句台詞：我們為什麽要做機器人？人和機器人到底什麽關係？這些問題我也回答不了。只是有時候，我趴在工作台上睡著了，就會做一個夢。在夢裡，我能看到一束光，好像在告訴我，再往前走走吧。再往前走走，你就明白了。所以只要那光還在，我就不會停下腳步，會一直一直走下去。這反映了我們主創團隊的一個心聲。
好，我的今天的分享就到這裡，謝謝大家。
演講嘉賓胡天健《墨甲：做中國的機器人藝術IP》
作者：胡天健
編輯：麥芽楊、凝音
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