Cvičíte novou píseň na klavíru. Jedna část vás neustále zakopne. Bez ohledu na to, kolikrát to zkusíte, vaše prsty se prostě nebudou pohybovat dostatečně rychle. Pak si nasadíte speciální zařízení, které vypadá jako robotická ruka. Jeho motor krouží prsty rychleji, než byste je mohli pohybovat sami. Když znovu sedíte u klavíru bez robotu, vaše prsty mohou nyní naskočit do vysokého rychlostního stupně. Hrajete rychlou roli, která se zdála nemožná.
V nedávné sérii experimentů měly desítky profesionálních klavírních hráčů tuto přesnou zkušenost. Oni zlepšili své klavírní dovednosti pomocí nositelné robotické rukyTaké se nazývá Exoskeleton. Shinichi Furuya a jeho tým sdíleli výsledky 15. ledna v Vědecká robotika.
„Mnoho lidí používá tento druh robota pro rehabilitaci nebo hraní virtuální reality,“ říká Furuya. „Myslel jsem, že je to také dobré pro hudební výchovu.“ Furuya je výzkumníkem na Neuropiano Institute v Sony Computer Science Laboratories, Inc. v Japonsku Tokio.
Nicholas Hatsopoulos studuje smyslové motorické řízení na University of Chicago v Illinois. Nová studie se nezúčastnil neurovědného. Ale opravdu se mu to líbilo. „Myslel jsem, že je to super,“ říká.
Nový způsob praktikování
Furuya býval profesionálním hudebníkem. „Cvičil jsem (klavír), jako 10 hodin každý den,“ říká. Cvičil tolik, že si ve svých rukou vyvinul poruchu pohybu. Proto říká: „Změnil jsem svou kariéru z pianisty na vědce.“
Jeho ruce se teď daří lépe. A stále hraje a učí klavír. Ale před několika lety si také začal představovat nový způsob, jak pro hudebníky cvičit. „Myslel jsem, že možná potřebujeme nějaký druh a.“ robot To může naučit, jak pohybovat prsty, “říká.
Furuya není inženýr. Takže řekl jednomu ze svých kolegů o jeho myšlence. Přemýšlel, jestli by bylo možné postavit takového robota. A bylo mu řečeno: „Jo, proč ne?“
Robot, který postavili, se hodí přes jednu ruku. Pro testování zařízení Furuya a jeho kolegové přivedli do laboratoře profesionální klavíristy. Počet subjektů byl „velmi působivý“, říká Hatsopoulos.
Pro jeden experiment 60 pianistů praktikovalo stejný komplexní vzor. Zahrnuje tlačení indexu a prstencového prstu dohromady, poté prostředníček a pinky dohromady. Přepínáte tam a zpět co nejrychleji. Zkuste to!
Dokonce i velmi pomalu je to super složité. Pianisté cvičili, dokud se jejich prsty nemohly pohybovat rychleji.
Vědci poté rozdělili 60 klavíristů do pěti skupin. První skupina měla na sobě robovou ruku, když hráli tento choulostivý vzor. Posunul prsty rychleji, než dokázali hudebníci zvládnout sami. Pro druhou skupinu zařízení pohybovalo prsty pomalu ve stejném složitém vzoru. Třetí skupina zažila rychlý pohyb prstu, ale všechny prsty se pohybovaly najednou. Robo-Hand nepoužily dvě další skupiny. Jeden z nich pokračoval v praktikování složitého vzoru sám. Poslední skupina právě odpočívala.
Poté mohla hrát jen jedna skupina. Byli to klavíristé, kteří použili robotickou ruku k rychlému cvičení složitých pohybů prstu. Čas mezi jejich klávesami se v průměru zvýšil asi o 6 procent.
Pianisté často říkali Furuyi, že jejich prsty se po použití robota cítily „velmi světlo“. Také zařízení použili pouze na pravých rukou. Přesto se také zlepšila rychlost jejich levé ruky!
„Vlastně mě to omráčilo,“ říká Hatsopoulos.
Jednoho dne po tréninku s robotem mohli tito klavíristé stále hrát rychleji než obvykle.
Furuya však neočekává, že účinek vydrží mnohem déle než to. Myslí si, že klavíristé by pravděpodobně museli zařízení používat pravidelně k udržení bonusu za rychlost.
Bohužel, teď to nemohou udělat. „Toto je stále prototyp,“ vysvětluje Furuya, takže si s sebou zatím nemohou zařízení vzít domů.
Hatsopoulos si myslí, že tento robotický trénink pravděpodobně znovu zapojil některé nervové spojení v mozcích hudebníků. The Somatosensory (SO-MAT-OH-SEN-OR-EE) kůra je oblast mozku zodpovědná za manipulaci s senzorickou zpětnou vazbou. To je to, co se aktivuje jako robot krouží prsty lidí.
Když někdo krouží vlastní prsty, jiná část mozku – motorická kůra – tento pohyb řídí.
Ale tyto dvě části mozku sdílejí informace, říká Hatsopoulos. Stejně tak poznamenávají levé a pravé strany mozku, které ovládají opačné strany těla. Tato spojení by mohla pomoci vysvětlit, proč školení zlepšilo rychlost hudebníků v levých rukou, i když zařízení nosily pouze na pravé straně.
Terapie, sporty, hry a dále
Lékaři a vědci již používají robotická zařízení podobná tomuto v terapii, poznamenává Hatsopoulos. Například mrtvice často zhoršuje pohyb na jedné straně těla. Použití robota k přesunu paže může pacientovi pomoci získat zpět jejich dřívější rozsah pohybu.
Exoskeletony, které se pohybují prsty a ruce, se však zpožďují. Je to proto, že robotické prsty jsou složité a „těžší se stavět“, říká Hatsopoulos.
Tým Robot Hand Furuya postavil se pohybovat pouze jednou cestou – směrem dolů. „Vyvíjíme složitější robot,“ říká. Bude schopen přesunout dva klouby najednou. To umožní ještě složitější pohyby prstů.
Furuya si představuje, že robotický trénink může lidem pomoci zvládnout mnoho aktivit mimo klavírní klíče. Pro hráči musí praktikovat složité pohyby klávesnice nebo joysticku. Chirurgové se musí naučit komplikované a jemné pohyby rukou. A baseballové džbány musí určitým způsobem ovládat míč. Pokud robot může někomu pomoci trénovat tyto druhy pohybů rukou, říká Furuya, možná se praxe nebude muset cítit tak opakující se. „Mohou využít čas tréninku pro více kreativních aktivit,“ říká.
