I robot hanno la reputazione di essere… “roboticí”. Per la maggior parte, questa reputazione è stata ben meritata. I robot in genere si muovono con movimenti rigidi e preprogrammati che svolgono il loro compito, ma non sono esattamente ciò che si potrebbe definire aggraziato. Quindi l’idea che un robot si dedichi a qualche tipo di attività creativa (come suonare, per esempio) sembra molto innaturale. Se non ne siete convinti, considerate l’incubo che la band animatronica Chuck E. Cheese rappresentava per i bambini degli anni ’80.

Ma forse è ora di cambiare. Dopotutto, i robot umanoidi (come l’Unitree R1 di cui abbiamo parlato di recente) stanno diventando ogni anno più capaci e accessibili. Se a questo si aggiungono i moderni progressi nell’intelligenza artificiale generativa, che danno alle macchine la capacità di fare qualsiasi cosa, dal conversare come un essere umano alla creazione di splendide opere d’arte, potremmo essere sulla buona strada. Un trio di ricercatori del Politecnico di Milano ha capito dove stiamo andando e ha sviluppato un batterista robotico in risposta a questa esigenza.

Chiamato Robot Drummer (da dove vengono questi nomi?), il sistema combina la destrezza fisica di un robot umanoide con l’apprendimento per rinforzo (RL) per produrre complesse performance di batteria simili a quelle umane. Ma suonare la batteria rappresenta una sfida particolarmente ardua per i robot. Richiede tempistiche al secondo, una rapida coordinazione multi-arto e la capacità di mantenere movimenti di alta precisione per diversi minuti alla volta. A differenza dei tipici compiti di manipolazione robotica, la musica è un’attività guidata da processi in cui l’obiettivo è sostenere una sequenza dinamica per un periodo di tempo prolungato. Anche piccoli errori di tempistica possono rovinare il ritmo e la qualità emotiva dell’esecuzione.

Per affrontare le sfide della batteria robotica, i ricercatori hanno ideato un approccio chiamato Rhythmic Contact Chain, in cui la musica è rappresentata come una sequenza di colpi di tamburo sincronizzati con precisione. Invece di pensare in termini di audio continuo, i ricercatori lavorano a partire da file MIDI, che codificano la tempistica e il tipo esatti di ogni colpo di percussione. Eliminando gli altri strumenti e concentrandosi solo sul canale delle percussioni, traducono gli eventi di “nota attiva” in colpi di tamburo mappati per la batteria del robot. Ogni colpo è codificato in un vettore one-hot con indicizzazione temporale, il che rende semplice per il robot sapere esattamente cosa colpire e quando.

Poiché le canzoni possono essere lunghe e complesse, i ricercatori le suddividono in segmenti di lunghezza fissa. Questi vengono addestrati in parallelo utilizzando una politica di apprendimento della realtà aumentata unificata, consentendo al robot di apprendere un intero repertorio in modo più efficiente. Il sistema di ricompensa si basa sul suonare la batteria giusta al momento giusto, incoraggiando non solo la precisione, ma anche la fluidità ritmica.

I test sono stati effettuati in simulazione su un robot umanoide Unitree G1, e la musica non si è limitata a semplici ritmi. Il sistema ha affrontato generi che vanno dal jazz al rock al metal, riproducendo brani noti come “In the End” dei Linkin Park e “Living on a Prayer” dei Bon Jovi. Il robot ha raggiunto percentuali di precisione ritmica superiori al 90% e ha iniziato a mostrare comportamenti emergenti simili a quelli umani, come colpi incrociati, assegnazione adattiva delle bacchette e pianificazione ottimizzata del movimento.

Il prossimo passo del team è trasferire queste competenze dalla simulazione all’hardware reale e infine insegnare al robot a improvvisare, adattando il suo stile di esecuzione ai segnali musicali dal vivo. In futuro, potremmo non solo vedere robot umanoidi suonare insieme a musicisti umani, ma anche contribuire con il loro stile unico all’esecuzione. Ma a quanto pare, quel futuro potrebbe essere ancora lontano.

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