طوّر باحثون في جامعة ستانفورد الأميركية للهندسة نموذجاً مدرباً على الذكاء الاصطناعي؛ لإعادة إنشاء حركات اليد لعازفي البيانو المحترفين بدقة، بهدف تقليل الضغوط الجسدية التي يتحملونها في أثناء العزف.
وقدّم الباحثون نموذجهم الجديد الذي نجح في إعادة إنشاء حركات لعزف مقطوعات موسيقية معقّدة مع تقليل الضغوط الجسدية التي تتعرّض لها أيدي العازفين، مع عرض ورقتهم البحثية في مؤتمر «سيجراف آسيا» (SIGGRAPH Asia 2024)، المقام في 3 - 6 ديسمبر (كانون الأول) الحالي.
سعى الباحثون إلى فهم القوى الحيوية المشاركة في حركات يد عازفي البيانو المحترفين، وكيف تتغيّر هذه القوى مع اختلاف أحجام اليد وعرض لوحة مفاتيح البيانو.
ويقضي عازفو البيانو المحترفون ساعات لا حصر لها على المفاتيح، لإتقان حرفتهم. وبالنسبة إلى الأشخاص ذوي الأيدي الصغيرة، يمكن أن يؤدي هذا التفاني في العمل إلى إجهاد جسدي بالغ. إذ يمكن أن يؤدي التمدد المتكرر في الأوتار للوصول إلى مفاتيح بعيدة إلى إجهاد العضلات والمفاصل، وقد يؤدي إلى التهاب الأوتار ومتلازمة النفق الرسغي -واحدة من أكثر الحالات الشائعة التي تصيب اليدين- وإصابات أخرى.
ووفق الباحثين فإن هذه هي الخطوة الأولى ضمن الجهود الرامية إلى الحد من مخاطر الإصابات طويلة الأمد لدى عازفي البيانو واختبار الحلول -مثل لوحات المفاتيح الضيقة- التي يمكن أن تجعل العزف على البيانو أكثر إنصافاً للجميع.
قالت مديرة دراسات لوحة المفاتيح في جامعة ستانفورد، المؤلفة المشاركة في البحث، إليزابيث شومان، في بيان صادر، الجمعة: «لا نتوقع أبداً أن يتعامل عازفون من الطراز العالمي مع معدات لا تناسب أجسامهم. ومع ذلك، فإننا نطلب من عازفي البيانو، خصوصاً النساء، التكيف مع تصميم واحد للجميع لا يراعي طبيعة كل عازف».
جدير بالذكر أنه جرى تصميم لوحة مفاتيح البيانو الحديثة في القرن التاسع عشر مع وضع الرجل الأوروبي العادي في الاعتبار. اليوم، يُقدّر أن 87 في المائة من النساء البالغات، و24 في المائة من الرجال البالغين، لديهم أيدٍ أصغر من المثالية للبيانو القياسي.
جنّدت شومان وزملاؤها 15 عازف بيانو من مستوى النخبة، لعزف ما مجموعه 10 ساعات من الموسيقى، في حين صوّرت الكاميرات أيديهم من كل زاوية.
لم يتمكّن الباحثون من وضع أي أجهزة استشعار على العازفين دون التدخل المحتمل في أدائهم، لذلك استخدموا تقنيات الرؤية الحاسوبية المتقدمة، لدمج مقاطع الفيديو وإعادة بناء حركات أيدي اللاعبين في ثلاثة أبعاد. كما استخدموا معالجات إضافية، للتأكد من أن هذه الحركات متزامنة تماماً مع الصوت.
قالت أستاذة علوم الكومبيوتر في جامعة ستانفورد، المؤلفة الرئيسة للورقة البحثية، كارين ليو: «إن جودة البيانات التي تمكنا من تحقيقها غير مسبوقة».
وأوضحت: «لا يتعلّق الأمر فقط بأن الحركات ثلاثية الأبعاد المعاد بناؤها دقيقة ونقية؛ بل إن جودة الأداء نفسها رائعة حقاً».
واستخدم طالب الدراسات العليا في مختبر «ليو»، روتشينج وانج، وباحث ما بعد الدكتوراه، بي شو، مجموعة البيانات هذه لتدريب نموذج لتوليد بيانات عزف البيانو الجديدة بدقة. عندما أعطيا النموذج نوتة موسيقية لم يرها من قبل، تمكّن من توفير حركات اليد ثلاثية الأبعاد الصحيحة اللازمة لعزف القطعة.
قال شومان: «لقد صُدمت حقاً من مدى دقة هذا النموذج في محاكاة تقنية المستوى النخبوي»، مضيفاً: «إنه أمر لا يُصدق».
في الوقت الحالي، يمكن للنموذج محاكاة حركات اليد، لكنه لا يحاكي العضلات والأوتار التي تخلق هذه الحركات أو الضغط الذي تتعرّض له.
قال ليو: «يحتاج نموذجنا إلى أن يكون قادراً على التنبؤ بمستوى توتر العضلات واحتمالية الإصابة».
يعمل الباحثون الآن على تطوير نموذجهم الجديد، من أجل استخدامه لمساعدة عازفي البيانو -خصوصاً أولئك الذين لديهم أيدٍ صغيرة- على تجنّب الإصابات. كما يكيّفون عملهم لنمذجة حركات الموسيقيين الآخرين الماهرين.
قال ليو: «هذا ليس نموذجاً يحل محل البشر؛ نحن نعمل مع الموسيقيين للمساعدة في فهم مشكلاتهم البدنية وحلها. فهذا المشروع يتعلّق بتطوير البشر، والذكاء الاصطناعي مجرد أداة لذلك».
