用机器人将音乐转化为光与运动

加拿大滑铁卢大学的研究人员开发了一套创新系统，能够让人类与机器人群体合作，共同创作受音乐启发的艺术作品。这项突破性的技术结合了音乐与视觉表现，带来了艺术与科技交融的全新可能。

该系统以多个足球大小的轮式机器人为核心。这些机器人在固定区域内随着音乐的节奏、和弦变化等关键特征移动，并留下彩色光轨。这些光轨则构成了“画布”，通过相机记录并生成一幅“绘画”，以视觉形式展现音乐的情感内核。

“基本上，我们为机器人群体编程，让它们根据音乐输入进行绘画创作，”滑铁卢大学电气与计算工程教授詹纳罗·诺托米斯塔（Gennaro Notomista）解释道，“这个系统既可以处理音乐输入，也能够协调多个绘画机器人，创作出适应性强且富有表现力的艺术作品，反映所播放音乐的情绪内涵。”

机器人通过光轨的颜色、亮度、宽度以及移动速度和位置表现音乐情感。与此同时，人类可以实时干预创作过程，通过调整光轨宽度和位置，与机器人协作进行绘画。

“我們設計了人類控制機制，讓人類與機器人協同工作，”諾托米斯塔補充道，“機器人所繪製的作品應該與人類藝術家的創作形成互補，而人類藝術家也能從機器人作品中獲得靈感。”

研究团队面临的首要挑战是开发能够在给定区域内协调多个机器人的算法。他们在实验中测试了最多12个机器人，并证明该技术可以扩展至更多机器人。此外，团队还开发了一种技术以提取和分析音乐特征，从而将情感表达转化为适合视觉呈现的光轨。这一成果不仅为艺术创作带来了新的视角，也为机器人群体协作的技术应用提供了重要启发。

此次研究收获了丰富的技术经验，可应用于环境监测、精准农业、救援任务以及星球探索等领域。这些领域都需要多个机器人高效协同工作。与此同时，该项目也体现了滑铁卢大学全球未来（Global Futures）倡议的愿景，即通过推动跨学科研究探索新兴技术如何影响社会、文化以及人类体验。

诺托米斯塔表示，接下来将邀请专业画家和音乐家参与用户研究，以进一步挖掘系统的潜力，并举行公共展览以推广这一新工具。“我们希望通过这一技术，激发艺术与技术领域更多可能性，促进人类与机器间的深度合作。”

这项研究的论文《基于音乐驱动的机器人群体绘画》（Music-driven Robot Swarm Painting）由诺托米斯塔和滑铁卢大学的前研究生程靖德（Jingde Cheng）共同完成，并在2025年IEEE先进机器人及其社会影响国际会议（IEEE International Conference on Advanced Robotics and its Social Impacts）上发表。这一研究无疑为机器人技术与艺术创造提供了全新的启示。