Проблема взаимодействия человека и цифровых технологий занимает в настоящее время многие умы. Достижения в области искусственного интеллекта поражают воображение даже самых далеких от сферы информационных технологий людей. ИИ-приложения демонстрируют впечатляющие успехи во многих областях. Менее известны завоевания ИИ в сфере музыки, не менее важные и интересные, чем в отраслях коммуникации или робототехники. Множество вопросов предстоит урегулировать в этой сфере. И все они глобальны: может ли ИИ соответствовать стандартам творчества лучших композиторов, заменят ли технологии художников. А также рассмотрение проблемы того, насколько будущее музыки находится в поле самообучающихся технологий.
Ответить на эти вопросы можно после краткого экскурса в историю искусственного интеллекта в музыке, который и подготовил для читателей и гостей блог "В мире ИТ".
С давних времен связь между музыкой и алгоритмами вызывала интерес ученых и композиторов.
Музыка всегда интересовала ученых своими формальными характеристиками, и, наоборот, музыканты находили богатое поле для вдохновения в науке. Идея использования алгоритма для создания музыки возникла еще в Древней Греции, в трудах Пифагора (VI - го века до н.э.).
 |
| Шкала Пифагора |
Другой известный пример - творчество Иоганна Себастьяна Баха (1685-1750), который использовал математические и геометрические методы, а также Вольфганга Амадея Моцарта (1756-1791) и его создание музыкальных произведений путем рекомбинации фрагментов, случайно выпавших с кубиками (Musikalisches Wurfelspiel, 1787).
 |
| Музыкальная геометрия И.С. Баха |
Среди ученых также нашлись те, кого интересовала "алгебра и гармония" - Жак де Вокансон (1709-1782), создавший в 1738 году два музыкальных автомата, играющих на музыкальных инструментах. Автоматы Вокансона не сохранились до настоящего времени. Но похожие разработки Пьера Жаке Дро и Жана-Фредерика Лешо из Швейцарии можно увидеть в музее Невшателя.
 |
| Автоматон «Девушка-музыкант» |
Лучшим примером является автоматон «Девушка-музыкант», состоящий из 2500 деталей. Он представляет собой хрупкую молодую девушку, восседающую за небольшим флейтовым органом. Автоматон оснащен механизмом, управляющим десятью пальцами манекена, которыми кукла играет на инструменте.
 |
| Музыкантша Жаке-Дро и Лешо. © Музей Невшателя |
Такое возможно благодаря цилиндру, на котором «запрограммирован» его репертуар. Эта технология предвосхищала программирование роботов и напоминала перфокарты. Пять различных мелодий, которые автоматон способен играть, были написаны сыном мастера, Анри-Луи Жаке-Дро, не только искусного механика, но и одаренного музыканта.
 |
| "Девушка-музыкант" в музее Невшателя |
Давайте также упомянем «Joueuse de Tymapon» - «Цимбалистку», автоматон Питера Кинцинга, который выставлен в Музее искусств и ремесел в Париже. Эта машина, созданная в эпоху Просвещения, представляет собой женщину, играющую на цимбалах. Манекен на самом деле не играл на инструменте, а только двигался в ритме музыки, проигрываемой внутренним приводом. В 1785 году «Цимбалистку» подарили тридцатилетней тогда Марии-Антуанетте. Автомат очень похож на нее.
 |
| «Joueuse de Tymapon», «Цимбалистка», автоматон. Питер Кинцинг. 1780 год |
Далее на сцену вступает Ада Лавлейс (1815-1852), помогавшая Чарльзу Бэббиджу в разработке его «аналитической машины». Она была первым создателем программ для вычислительной машины, указав на возможности создания музыкальных композиций как потенциальное применение вычислительных алгоритмов. Подробнее с биографией первой женщины-программиста можно узнать из публикации блога 👩🏻💻 Чародейка чисел. Хронология жизни первой женщины-программиста Ады Лавлейс.
 |
| Чарльз Бэббидж и Ада Лавлейс. Аналитическая машина Бэббиджа |
Компьютеры и искусственный интеллект в близком к современному понимании появляются в 1950-х годах. И начинаются музыкальные эксперименты.
Первое музыкальное произведение, созданное при помощи компьютера, принадлежит Леджарену Хиллеру и Леонарду Айзексону из Университета Иллинойса. Эксперимент состоялся в 1955 году, реализован с помощью Иллинойского автоматического компьютера.
 |
| Автоматический компьютер штата Иллинойс, Illiac I, 1952 год |
В 1956 году Яннис Ксенакис (1922–2001) создал «стохастические композиции», используя математический подход. Стохастическая музыка подразумевает под собой вид композиционной техники, при котором законы теории вероятности определяют факт появления тех или иных элементов композиции при заранее обусловленных общих формальных предпосылках. Начиная с 1960-х годов Ксенакис продолжает разработку музыкальных программ с использованием высокоуровневого компьютерного языка Фортран, первого языка, получившего практическое применение.
 |
| Яннис Ксенакис |
Первая международная конференция по проблемам компьютерной музыки была проведена в Университете штата Мичиган в 1974 году. Постепенно ИИ для музыки стал важной областью академических исследований.
 |
| Университет штата Мичиган |
В 1980 году Дэвид Коуп из Калифорнийского университета в Санта-Круз разработал EMI (Experiments in Musical Intelligence), программу на Лиспе, способную составлять музыкальные произведения с использованием стилистических особенностей музыкальных произведений И.-С, Баха, В.-А. Моцарта, И. Брамса и многих других. EMI включала большую базу данных описаний стилей, правил рекомбинации и различных композиционных стратегий.
 |
| Experiments in Musical Intelligence |
В настоящее время технологии нейронных сетей и глубокого обучения открывают путь для создания все новых приложений для создания музыки
В 1997 году Франсуа Паше создал специальную исследовательскую группу при Лаборатории компьютерных наук Sony в Париже. В 2016 году лаборатория представила композицию «Daddy's, Car», стилизованную под манеру исполнения группы Битлз. Музыкальный трек создан с помощью «Flow Machines», аранжирован и исполнен Бенуа Карре.
 |
| Франсуа Паше |
За период развития технологий искусственного интеллекта вплоть до 2010 года были разработаны новые приложения для распознавания или производства музыкального контента. В качестве примера можно привести проект Magenta от Google, основанный на TensorFlow, или сервис AIVA (Artificial Intelligence Virtual Artist ), доступный по подписке. Инструменты поддержки композиции и производства на основе искусственного интеллекта постепенно появляются на платформах для создания музыки (цифровые аудио рабочие станции).
Творческое использование ИИ сегодня можно наблюдать, например, в работах Холли Херндон или Actress.
 |
| Альбом PROTO экспериментального художника и музыканта Холли Херндон 2019 года. Гибрид живого человеческого голоса и синтезированного искусственным интеллектом. |
Музыка представляет собой сложное звуковое явление, вызывающее эмоциональный отклик. И это ее свойство представляет собой основное препятствие, которое технологиям искусственного интеллекта на данный момент невозможно преодолеть.
В рамках наиболее распространенного подхода получения музыкальной композиции посредством ИИ на начальном этапе происходит обучение нейронной сети на образцах творчества конкретного композитора. По завершении обучения сеть может создавать нотную композицию, соответствующую стилю автора, взяв за основу построения пьесы несколько начальных нот. С небольшой натяжкой можно сказать, что нейронная сеть предсказывает наиболее вероятную последовательность с учетом того, что она узнала о творчестве композитора. Это дает потрясающие результаты, причем в течение буквально нескольких секунд. Результат, тем не менее, получается несколько однообразным и сухим, и потому по прошествии времени такое "творчество" быстро приедается. Если взять для примера музыку на основе творчества Фредерика Шопена, то с помощью алгоритмов нейронной сети пользователь получает статистически правильную серию нот, стопроцентно воспроизводящую стиль композитора. Но слушателю, вопреки ожиданиям, не удастся погрузиться в романтическую атмосферу, свойственную произведениям великого польского композитора.
 |
| Нейросетевая живопись |
Основная трудность как считают специалисты, которую сложно преодолеть, заключается в запутанной структуре музыкальных произведений. Различные уровни (примечания, меры, разделы, лейтмотивы, нюансы) переплетаются между собой локально и глобально. Даже если нейронным сетям на их современном уровне развития удастся разрешить связи «напряжение-разрешение» на уровне нескольких измерений, управление более длинными корреляциями остается проблематичным.
Кроме того, музыка - это чистые эмоции. Канта прямо называл музыку «языком эмоций». Однако по своей сущности ИИ полностью лишен эмоций. «Он» ничего не чувствует. Более того, большинство из нейросетей «ничего не слышат», «они» «глухи» и могут производить только статистические последовательности чисел без опоры на какого-либо художественный замысел.
Преодолеть это препятствие призвана Angelia, эмоциональный искусственный интеллект для создания электронной музыки.
Angelia ставит человека в центр внимания. Тем самым возвращая его на ключевые позиции, что обычно забывают в проектах искусственного интеллекта или робототехники. В соответствии с этой концепцией ИИ для создания музыки должен содействовать усилению проявления творческих способностей музыканта, место того, чтобы стремиться исключить его из процесса. Такой ИИ должен был интерактивным, что позволит ему органично вписаться в творческий процесс композитора.
 |
| Общий принцип работы Анжелии. © Ж.-К. Хёдин |
Для взаимодействия нужен общий язык. У музыки есть свой язык, он представляет собой все известные на данный момент партитуры. Музыканты уже давно предлагают более графичные и гибкие альтернативы. Среди новаторов уже известный читателю Яннис Ксенакис и Брайан Ино. Но и такие представления музыки плохо подходят для алгоритмической обработки .
Вместо всего этого Angelia использует «алгоритмический язык музыкальной композиции», понятный автору и поддающийся интерпретации со стороны ИИ. Такой подход допускает «живое кодирование», тенденцию в современной музыке, которая возникла в последние годы, когда исполнители проигрывают музыку вживую с помощью компьютерного кода.
 |
| Интегрированные в Angelia алгоритмы. © Ж.-К. Хёдин |
Angelia не полагается лишь на единственную «чудесную» технологию. Ее музыкальный язык программирования позволяет использовать различные алгоритмы, используемые для ИИ:
- процедурные,
- стохастические,
- клеточные автоматы,
- нейронные сети,
- генетические алгоритмы и т. д.
Характерной чертой работы Angelia является подход, вдохновленный природными процессами, физикой и механикой функционирования живых существ. Важной частью разработки является также постоянная «подпитка» базы знаний массивом данных по творчеству великих композиторов-классиков, а также джазовыми импровизациями.
Другая важная характеристика проекта Angelia - это интеграция эмоций. Даже если ИИ не способен прочувствовать эмоции, можно спроектировать архитектуру, в которой ИИ как бы воспринимает звуковую среду. Полученные данные можно анализировать в режиме реального времени для генерации стимулов, которые вызывают развитие своеобразного «эмоционального метаболизма», некую симуляцию лимбической системы человека. Это, в свою очередь, влияет на определенные параметры, изменяющие выразительность исполнения или выбор конкретной мелодической линии. Можно представить в будущем расширение подобного восприятия окружающего на то, чтобы «слушать» других музыкантов и публику, и даже увеличить способность к восприятию благодаря искусственному зрению.
Проект Angelia отличает от других использование расширенных музыкальных инструментов: «гиперинструментов»
Для создания музыки Angelia использует электронные инструменты, например, цифровое пианино. Такое сочетание является по сути расширенным инструментом.
В проекте есть возможность использования модульного синтезатора. Первые подобные инструменты были изобретены в 1960-х годах параллельно Робертом Мугом и Дональдом Бухлой, соответственно, на восточном и западном побережьях Соединенных Штатов. Преимущество модульных синтезаторов состоит в том, что они предоставляют возможность создавать свои собственные инструменты, скомпоновав модули, из которых он предположительно будет состоять: генераторы, семплеры, фильтры, огибающие и т. д. Все они управляются вручную и соединяются с помощью кабелей. Это впечатляющий полностью реконфигурируемый инструмент.
 |
| Модульный синтезатор, который использует Angelia. © Ж.-К. Хёдин |
Вместе с Angelia такое средство становится «гиперинструментом», превосходящим возможности классических инструментов. Оно позволит в дальнейшем исследовать новые «гиперреалистические» территории. С его помощью все словно оживает и становится почти гармоничным. И в этом случае и сочинение мелодий, и игра на таком инструменте очень стимулируют творческий процесс.
Создание эмоционального ИИ, ориентированного на создание электронной музыки, представляет собой амбициозную исследовательскую задачу, которая все еще находится в стадии разработки. На сегодняшний день выпущено несколько альбомов (angelia.bandcamp.com), демонстрирующих эволюцию проекта. И, в отличие от ИИ, подменяющего собой музыканта, такой ИИ становится «музыкальным компаньоном», увеличивающим творческие способности артиста и открывающий путь к новым музыкальным перспективам.
Можно констатировать, что ответ на вопрос, поставленный в заголовке публикации получен. И прекрасное будущее заключается в том, что разработчики технологии искусственного интеллекта, наконец, прекратят бесплодные попытки заменить или устранить человека из живого творческого процесса, ставя само существование цивилизации под угрозу. Вместо этого получит мощный толчок концепция, когда человек, опираясь на возможности ИИ, будет покорять все новые и новые вершины. При этом они не обязательно будут лежать в области технологий. Сама жизнь представляет из себя бесконечное творчество, на пути познания сути которого человек сделал еще только самые первые шаги.
ЕЩЕ ПО ТЕМЕ:
 |
| Блог В мире ИТ Blog In the world of IT |
Комментарии
Отправить комментарий