Dabar populiaru
Publikuota: 2018 lapkričio 7d. 10:33

Ar kompiuteris gali tapti kompozitoriumi?

Gustavo Mahlerio simfonijos natų rinkinys
„Scanpix“/AP nuotr. / Gustavo Mahlerio simfonijos natų rinkinys

Dirbtinio intelekto naudojimas mūsų dienomis palietė ne tik mokslą, bet ir masinę kultūrą. Praėjusiais metais kino pasaulį apskriejo žinia, jog garsiojo serialo „Sostų karai“ scenarijų kurs ne legendinis rašytojas George'as R.R. Martinas, bet dirbtinis intelektas.

Muzikos ir matematikos ryšys visada buvo glaudus, nes, vertinant fundamentaliai, vien muzikos garso organizavimo parametrai, tokie, kaip ritmas, garso aukštis bei garsų santykiai, yra susiję su matematiniu tikslumu. XX amžiuje gyvenęs graikų tautybės kompozitorius Iannis Xenakis (1922–2001) tiksliųjų mokslų principus perkėlė į savo kūrinius bei paliko visą veikalą muzikos ir tiksliųjų mokslų santykiui tirti („Formalizuota muzika: Mąstymas ir matematika kompozicijoje“, 1963).

Tačiau gyvenant dirbtinio intelekto amžiuje galime savęs paklausti: ar muzikai tebereikia kompozitoriaus? Ar technologijos jau yra pakankamai pažengusios, jog be mūsų išsikišimo, o tiesiog apdorojusios pakankamą kiekį tam tikro stiliaus muzikos kūrinių dirbtinis intelektas galėtų kurti tūkstančius valandų muzikos? Į šiuos klausimus bandysiu atsakyti šiame straipsnyje.

Šabloninė muzika: ar tai naujas reiškinys?

Muzikos istorijoje jau yra buvę bandymų organizuoti garsą remiantis tam tikrais algoritmais. Vienas iš tokių pavyzdžių gali būti Markovo grandinės. Markovo grandinės yra atsitiktinis procesas, kuriame ateities būsena priklauso tik nuo vienos praeities būsenos – t.y. muzika yra generuojama įsimenant santykinius sekų dažnius ir generuojant ėminius (angl. sampling) atitinkančius šį pasiskirstymą.

J.Stankevičiaus iliustr./Markovo grandinės pavyzdys. A, B – būsenos (tai gali būti natos), skaičiai prie rodyklių reiškia perėjimo tikimybę iš būsenos į kitą būseną (arba tą pačią būseną)
J.Stankevičiaus iliustr./Markovo grandinės pavyzdys. A, B – būsenos (tai gali būti natos), skaičiai prie rodyklių reiškia perėjimo tikimybę iš būsenos į kitą būseną (arba tą pačią būseną)

Tačiau dauguma bandymų buvo nevykę, muzika skambėdavo pernelyg mechaniškai (ko gero dėl to, jog joks bandymas neturėjo ilgalaikės atminties). Tačiau muzikos generavimo uždaviniui pritaikyti dirbtiniai neuroniniai tinklai sugeba kurti sudėtingesnės struktūros muziką. Šabloninė muzika nuo kitos muzikos žanrų/formų skiriasi tuo, jog ji nereikalauja žmogaus išsikišimo, o tik pavyzdžių (medžiagos), kurių pagrindu remiantis dirbtiniai neuroniniai tinklai kuria muziką.

Kaip tai veikia?

Dirbtiniai neuroniniai tinklai yra matematinės funkcijos/algoritmai, kurie buvo įkvėpti biologinių neuroninių tinklų. RNN (liet. Rekurentiniai neuroniniai tinklai) yra dirbtinių neuroninių tinklų tipas, skirtas modeliuoti sekas (pvz. garsų sekas, tekstus ir kt.). Šie tinklai yra taikomi apdoroti sekų (laiko, ar kitokią) informaciją ir generuoti naujas sekas. RNN veikimo principas pagrįstas įsimenama informacija tarp laiko eilutės žingsnių, kas yra ypač svarbu modeliuojant muzikines sekas, kuriose būsimi įvykiai priklauso nuo anksčiau buvusių įvykių, dėl to rekurentinis neuroninis tinklas gali atkurti pavyzdinę garsų seką, kuri turi tokią pačią laiko eilutės struktūrą (šablonai, motyvai).

LSTM neuroniniai tinklai

Tačiau paprastas RNN tinklas pasižymi prasta ilgalaike atmintimi, todėl buvo sukurta patobulinta RNN architektūra – LSTM (angl. Long-short term memory). Trumpos-ilgos atminties tinklas tai – rekurentinis tinklas (RNN) naudojantis papildomą grįžtamąjį ryšį (atminties celes), siekiant geriau išsaugoti (,,atsiminti‘‘) paskutinius periodo įėjimo signalus.

J.Stankevičiaus iliustr./Paprastojo RNN tinklo schema
J.Stankevičiaus iliustr./Paprastojo RNN tinklo schema

Schemoje nurodytos šios reikšmės: – įvesties duomenys (pvz., natų seka), – išvesties duomenys (pvz., natų seka), – aktyvacijos vektorius (tinklo įvestys paveiktos netiesinės funkcijos – dažniausiai hiperbolinio tangento). Netiesinės funkcijos leidžia tinklui išmokti netiesinius įvesties – išvesties sąryšius.

Rekuretiniai neuroniniai tinklai yra gana universalūs, tad juos galima pritaikyti ir muzikoje. Jūsų dėmesiui, vaizdo įrašas, kuriame RNN sukuria Bacho stiliaus muziką remiantis dviejomis kompozicijomis iš Johanno Sebastiano Bacho (1685–1750) klavyro kūrinių (BWV 772-994):

VIDEO: Kaip kompiuteris mokosi kurti muziką

Visai taip, kaip ir nurodyta schemoje, RNN gavo du pavyzdžius, iš kurių atliekant matematines procedūros kartojimus (interacijas) buvo judama link galutinio rezultato. Po 15000 interacijų gautas rezultatas yra neblogas, tai rodo, jog šabloninė muzika išties turi puikų potencialą tapti naujos rūšies muzika. Įsivaizduokite, jog kažkada apsilankę „Spotify“ galėsite nurodyti, kokios tiksliai muzikos norite gauti (pavyzdžiui, 25 proc. „Pink Floyd“ ir 75 proc. „Jefferson Airplane“).

Douglaso Ecko ir Jürgeno Schmidhuberio tyrime „A First look at music composition using LSTM Recurrent Neural networks“ paaiškėjo, jog naudojant RNN potencialiai įmanoma kurti begalinę bliuzo muziką. Iš kitos pusės, turime pripažinti faktą, jog pradiniai duomenys, t.y. iki šiol sukurta muzika, kažkada išsisems, jei nebus tų, kurie plėstų muzikinę medžiagą, iš kurios RNN gebėtų kurti muziką. Taip pat kyla klausimas, ar dirbtinis neuroninis tinklas sugebėtų kurti ne instrumentinę, bet didelės apimties muzikos kūrinį (tarkime operą), nes tokiam kūriniui reikia sukurti ir tekstus, kurie byloja apie tam tikrus vaizdinius bei apie tam tikrą idėją.

Šalia to, RNN vis dar nesugeba remtis muzikos teorija. Tačiau teorijos išmokimas – tik laiko klausimas, o po to RNN gebės dar kokybiškiau kurti tam tikro stiliaus šablonus. Ši spraga girdima RNN sukurtoje Bacho stiliaus muzikoje, todėl būtų nesąžininga teigti, jog iteracijų rezultatas yra puikus arba geras. Tačiau vilties teikia LTSM sistema. Minėtame eksperimente tapo aišku, jog LSTM sėkmingai išmoko bliuzo muzikos formą ir, autorių žodžiais sakant, sugeba kurti naujas (ir, reikia tikėtis, ausiai malonias) melodijas tokiu stiliumi. Nepaprasta ir tai, kad tinklui suradus atitinkamą struktūrą, jis nuo tos struktūros nenukrypsta: LSTM sugeba groti bliuzą su geru laiku ir tinkama struktūra tol, kol kažkas nori to klausytis. Tai reiškia, jog LSTM sistema sugeba kurti neribotą kiekį muzikos.

Vienas iš svarbiausių dalykų, kuris paaiškėjo šiame eksperimente, yra tai, jog LTSM sugebėjo perprasti duotų bliuzo akordų sandarą ir tokiu būdu juos varijuoti. Turint omenyje, kokiu greičiu technologijos žengia į priekį, yra didelė tikimybė, jog santykinai greitai nebeturėsime dilemos ieškant naujos mėgstamiausios muzikos, o užteks tiesiog pasirinkti mėgstamus šablonus ir mėgautis nauja muzika be grupės ar kompozitoriaus.

Komentarai: 1

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Naujienos

Aktualu

Žemės ūkio ministerijos darbuotojai šimtmetį atšventė su šokiais ir alkoholiu

Lapkričio TOP 13: knygų antplūdis artėjant šventėms.

Aktualu

Avarijoje prie Balėnų kaimo aštuonmetį mirtinai sužalojo Mažeikių tarybos narys Sigitas Kaktys

Vardai

„Atspėk, kas dėžėje“ premjera: tokių Monikų dar nematėte – iš baimės net drebėjo rankos

Erikos istorija

Aktualu

Avarijos remontuojamame Panevėžio aplinkkelyje tęsiasi: į žiedo vidurį įlėkė lenkas ir latvis

Aktualu

Suprasti akimirksniu: 15min atsako į svarbiausius klausimus apie prezidento rinkimus

Sportas

Tautų lyga: Kroatijos rinktinė išplėšė fantastišką pergalę prieš Ispaniją

Verslas

Lietuvio emigracija Suomijoje truko pusdienį: darbdavys mini „netipinę situaciją“

N-18 Aktualu

Lukiškių prižiūrėtojus fekalijomis apipylęs žudikas žagintojas pats tapo nukentėjusiuoju

Aktualu

Koks „Brexito“ likimas palankiausias Didžiosios Britanijos lietuviams?

Gazas

Kodėl žmonės XIX a. taip bijojo greičio: mitai apie iškritusias gimdas ir ištirpusius kūnus

24sek

K.Pangosas: apie svarbiausią Šaro pamoką, nustebinusius katalonus ir stiprų „Žalgirį“

Aktualu

Theresa May atmeta galimybę rengti antrą referendumą dėl „Brexit“

24sek

Antanas Guoga apie „Ryto“ skandalus: „Praeities šešėliai persekioja klubą“

Vardai

Iglė per gimtadienį scenoje sulaukusi 4 kilogramus sveriančio S.Prūsaičio siurprizo neteko žado

Vardai

Internete žaibiškai pasklidusi parodija Karolinos Meschino nė kiek neįžeidė: „Nauda abipusė“

Sportas

Anglijos rinktinė sutriuškino JAV ir atsisveikino su legendiniu Wayne'u Rooney

Gyvenimas

Gatvės fotografo V.Alesiaus patarimai mėgstantiems darytis asmenukes

15min eksperimentas Gazas

15min/Gazas patikrino: ką naktį mato vairuotojas, jei pėsčiasis eina su „tautine apranga“

Naujienos

Aktualu

Rusų režisierius K.Serebrenikovas teisme pareiškė „nieko niekada nepavogęs“

Aktualu

Kamerūno neramiame regione separatistai paleido 79 pagrobtus mokinius

Aktualu

Tauragės policijos ieškotas vyras rastas nuskendęs

Aktualu

JAV valstybės sekretoriaus M.Pompeo susitikimas su Šiaurės Korėjos atstovais atidėtas

24sek

Vilniaus „Ryto“ rūpesčiai ir aiškus jų sprendimo būdas

15min tema Verslas

Apkartusi „Svajonių Australija“: studentai skundžia verslininką, o šis grasina teismu

Gazas

Pakliuvusi į kelio ženklų pinkles kaunietė privertė Kauno valdžią ištaisyti klaidą

Vardai

Prieš koncertą „Eurovision Afterparty“ Ieva Zasimauskaitė pristato naują dainą „Apkabink“

Vardai

MTV apdovanojimų svečių stilius: iš didelio rašto išėjo iš krašto?

Aktualu

Gargžduose partrenkta dešimtmetė mergaitė

Aktualu

Šilutės policija ieško degtinės mėgėjo, nepanorusio susimokėti už du butelius

Kultūra

Iliustratoriai B.Bėrantas ir V.Kvieskaitė pristato knygą „Baubaimė“

Vardai

Gerdos Žemaitės svajonė išsipildė: „TV pagalbos“ reporterė laukiasi kūdikio

Gyvenimas

9 rūpesčių nereikalaujantys augalai, kurie žydės visą žiemą

Aktualu

Utenos areštinėje nuteistasis policininkui trenkė į veidą ir spyrė į krūtinę

Sportas

Pasaulio čempiono nepabūgęs kovotojas Igoris Osininas: jo titulai man nerūpi

Verslas

Gintaro ir lino parduotuvėse Vilniaus senamiestyje – rekordinė suma vokeliuose

Aktualu

Radviliškio rajone pavogtas sunkvežimis DAF, vertas 18 tūkst. eurų

Aktualu

Vilniaus rajone automobilis partrenkė senolę

Aktualu

Madagaskare renkamas naujas prezidentas

Vardai

Ypatingos

07:22
06:20

Gera keliauti kartu

Ko reikia šiuolaikiniam pirkėjui?

Sveikata

Mamos prieš meningokoką

Būk nesustabdoma

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT