Развлечения

Artificial nocturne: сможет ли компьютер стать новым Бахом или Моцартом

Эксперимент, проведенный в 2017 году, показал: половина испытуемых не может отличить мелодию, созданную искусственным интеллектом, от произведений Баха.

Компьютер не создавал уникальное произведение с нуля, а скорее конструировал мелодию «по образу и подобию» тех, что создал великий композитор. Однако даже такой результат заставляет задуматься: неужели машина способна сочинять на столь высоком уровне, что ее «творчество» будет неотличимо от наследия музыкального гения?

Еще в античность музыка была областью применения математических вычислений. Но есть ли в ней — математически описываемой последовательности звуков — место иррациональному, которое привносит индивидуальность и талант автора? Или в будущем компьютер сможет заменить и композитора, как почти заменил водителя и личного ассистента.

От Пифагора до первых ЭВМ

Греческий ученый Пифагор первым обнаружил и сформулировал математическую основу законов, по которым создается музыка. Он доказал, что с помощью математических моделей и алгоритмов можно создавать мелодию. Позднее такой подход к созданию музыки назвали алгоритмическим.

Однако Пифагор был не только математиком, но также философом и мистиком. Он назвал вселенную «Космосом» то есть высшим порядком и гармонией, которые воплощались прежде всего в числах.

Число для пифагорейцев являлось сущностью мира, его душой и тайной, а основанная на числовых соотношениях музыка трактовалась как самое доступное человеку воплощение Мировой Души и Божественного.

Средние века изменили представление о природе Божественного, и пифагорейская мистика на время была забыта. Музыке отказали в «чуде»: если ее суть в соотношении чисел, значит композитор ничего не создает (это может только Бог), а лишь составляет новые комбинации звуков. Августин Блаженный описал такой подход в трактате «О музыке», и на долгое время он стал официальной позицией Церкви.

«Гвидова рука» — старинный способ обучения чтению нот

В такой ситуации создание музыки стремились свести к однозначно понятной универсальной схеме. Итальянский теоретик музыки Гвидо ди Ареццо привязал ноты к буквам, и далее мелодия могла быть составлена путем комбинирования «текстовой» октавы. Творчество сводилось к комбинированию букв-нот.

Свести музыку к математике пытались и в Новое время. В 1618 году ученый и философ Рене Декарт написал музыкально-теоретический трактат, в котором изложил акустические и математические основы учения об интервалах и ладах. Однако более интересна в его работе «теория аффектов». Суть ее заключается в том, что целью искусства провозглашается возбуждение и гармонизация аффектов. «Цель музыки, пишет Декарт доставлять нам наслаждение и возбуждать в нас различные аффекты. Характер этих аффектов зависит от размеров музыки и характера интервалов».

Декарт отчасти возвращается к мышлению пифагорейцев: пусть о божественной природе музыки он не говорит, но однозначно признает, что музыка воздействует на эмоции человека, то есть апеллирует к тому внутри нас, что мы сами толком не понимаем и не можем описать.

В ХХ веке в музыкальной теории обозначились две тенденции. Развитие естественных наук возродило интерес к научному описанию музыки. С другой стороны кризис европейского сознания и череда драматических исторических событий привели к тому, что музыку стали пытаться понять не через привычные ей понятия гармонии и порядка, а через противоположные хаос, деконструкцию, распад. Пример такого понимания «сериализм», авангардное музыкальное течение, которое представляли композиторы Штокхаузен, Булез, Ноно и другие.

Карлхайнц Штокхаузен — композитор-авангардист, использующий методы сериализма

Сериализм это  сложнейшим образом устроенная музыка, которая сравнима с пуантилизмом в живописи, то есть рисованием с помощью отдельных точек. «Мелодии» состояли из отдельных звуков, висящих в пустоте. На слух было невозможно обнаружить никакой логической связи между звуками, а все вместе производило впечатление бессистемного, визгливого и довольно разреженного «акустического пара».

Сериализм стал крайностью в деконструкции музыки, однако, достигнув этой черты, музыкальная теория вновь начала стремиться к порядку. Решающим фактором в дальнейшей судьбе музыки стало появление первых компьютеров.

Компьютеры осваивают ноты

Первым, кто применил компьютер для анализа, а впоследствии и создания музыки, стал Лежарен Хиллер (1924–1994) американский композитор, доктор химических наук и позднее магистр музыки.

Его знаменитое детище «Сюита Иллиака для струнного квартета» (Иллиак название компьютера, на котором она была разработана) первая композиция, «сочиненная» машиной (1955 год). «Сюита» стала первым примером применения системы, основанной на знаниях в сфере алгоритмического сочинения музыки, и первым опытом композиции, удовлетворительно звучащей для человека.

Произведение пользовалось большой популярностью и неоднократно переиздавалось на аудионосителях.

В Советском Союзе подобный (хотя и не столь успешный) эксперимент провел музыкант и математик Рудольф Зарипов. В 1960 году он смоделировал одноголосые марши и вальсы на ЭВМ «Урал». В программе «Урала» каждая нота была закодирована пятизначным числом, в котором первые две цифры определяли порядковый номер звука, третья цифра длительность звука, четвертая и пятая высоту звука.

Машина должна была заканчивать мелодию первой ступенью лада и приближаться к концу наиболее короткими интервалами. Были запрещены последовательности из шести нот подряд в одном направлении и парные шаги, превышающие в сумме октаву. Моделирование мелодии производилось с помощью случайного процесса, ограниченного данными правилами. 

ЭВМ «Урал»

Прогресс в области информатики и других наук превратил музыкальную теорию в череду алгоритмических экспериментов. Во всех значимых экспериментах по моделированию музыки математика объединялась с методами других наук или закономерностями, обнаруженными ими. Л-системы, клеточные автоматы, генетические алгоритмы, нейронные сети, теория хаоса вот далеко не полный список подходов, которые использовали для анализа природы музыки и программирования алгоритмов ее создания.

От Shazam до ИИ-композиторов

Сегодня наиболее перспективным направлением является работа с обучаемыми системами. Чаще всего под такими системами подразумевают искусственные нейронные сети, имитирующие работу нейронов мозга человека и способные обучаться на основе больших данных.

Первым человеком, применившим нейронные сети в области исследования музыки, стал Питер Тодд, профессор психологии и информатики из Калифорнии. Он смоделировал восприятие тональной музыки с помощью нейронных сетей.

Сегодня основанные на этой технологии программы используют в первую очередь, чтобы распознавать музыкальные отрывки, например, для решения задач реставрации испорченных записей или автоматического составления партитур. А, например, систему HARMONET применяют для оркестровки мелодий на основе обучения правилам гармонии Баха.

Приложение Shazam определяет, что за музыка играет в кафе

Подобные программы используют не только профессиональные музыканты. Популярное приложение для смартфона Shazam определяет, какая музыка играет (например, в кафе, магазине или по радио), и использует те же алгоритмы распознавания.

Другое приложение — Spotify — применяет искусственный интеллект для работы автоматизированных радиостанций и рекомендует пользователю музыку сообразно его вкусам. Алгоритм ИИ ищет подходящие композиции по сочетанию более чем 50 параметров.

Распознавание мелодий — далеко не предел возможностей ИИ, который сегодня может создавать музыкальные произведения.

Например, программа AIVA — первый в мире виртуальный композитор, который был признан музыкальной ассоциацией SACEM. Изучая библиотеку существующих произведений классической музыки (например, Баха, Бетховена, Моцарта), программа сочиняет мелодии на их основе.

Другой проект — Melomics — вычислительная система для сочинения музыки на основе алгоритмов живых систем. Мелодии, составленные по этому алгоритму, вошли в альбом под названием Lamus, который журнал New Scientist назвал «первым полным альбомом, составленным исключительно компьютером и записанным живыми музыкантами».

Мюзикл Beyond the Fence, поставленный в марте 2016 года в Лондоне, был полностью написан машиной. Представление изрядно разочаровало критиков, однако, на удивление, проблемой для них оказалась не музыкальная часть, а все, что было создано человеком: сюжет, персонажи, тексты.

Создавать музыку можно и с утилитарными целями: приложение Amper способно писать мелодии для коммерческого использования, свободные от авторских прав. По словам создателей, Amper придуман для стартапов и некоммерческих проектов с ограниченным бюджетом.

Продолжаются и научные изыскания в области создания музыки машиной. Одно из последний направлений в алгоритмической композиции моделирование эмоциональной нагрузки произведений. Исследователи пытаются привнести в машинную музыку элементы настроения и смысла, вкладываемых в мелодии человеком.

Весной 2017 года международная команда ученых, возглавляемая специалистами из Осакского университета, выпустила устройство, работающее по принципам машинного обучения. Устройство определяет эмоциональное состояние слушателя и пишет музыку, пытаясь создать новые эмоции.

Во время прослушивания устройство делает ЭЭГ мозга человека. Полученные данные машина использует для создания музыки. Как показывают эксперименты, написанная таким образом компьютерная музыка  вызывает у слушателя гораздо больший эмоциональный отклик, чем созданная машиной без применения ЭЭГ.

ЭЭГ мозга позволяет фиксировать эмоции человека

Складывается впечатление, что современные методы научным языком подтверждают то, о чем говорили Пифагор или Декарт (например, «теория аффектов» последнего перекликается с экспериментом по созданию эмоций с применением ЭЭГ).

Музыка не просто математическая модель, поэтому до сих пор машины лишь подражают человеку, но и за этим подражанием очень увлекательно наблюдать.

Сегодня, чтобы создавать музыку совместно с ИИ или при его помощи, понадобится только ноутбук или настольный ПК, на которых установлены специальные программы. Знание музыкальной теории или музыкальное образование не требуются.

Чтобы сочинять музыку на пару с ИИ, понадобится лишь ноутбук и специальное ПО

O Max

Программа, которая подстраивается под конкретного музыканта и создает с ним мелодии в режиме совместного эксперимента. Этакий компьютерный партнер для джем-сейшенов — импровизаций на заданную тему.

Orb Composer

Многообещающая программа сейчас в стадии бета-тестирования. Приложение создает «основу» композиции, используя базовые принципы оркестровой музыки, а пользователь дорабатывает ее на свой вкус.

Ludwig

Софт для создания музыки, способный генерировать мелодии на основе принципов классической музыкальной теории. Помимо сочинения композиции по заданным параметрам, программа умеет создавать и совместное с пользователем произведение — подстраиваясь под мелодию, которую человек играет в режиме реального времени.

Автор: Елена Смирнова

Поделиться этой статьей

Другие темы

Развлечения

Читать эту статью следующей

Read Full Story