Кибернетическая музыка: как советский компьютер сочинил первый вальс

            Тема была весьма передовой, совсем недавно появился первый полупроводниковый компьютер

Работа продвигалась тяжело, оказалось, постичь музыку логически, понять ее внутренние законы и принципы, чтобы объяснить их уже машине — не так-то просто. Зарипову приходилось делать некоторые открытия заново, он тогда еще не был знаком, например, с книгой Мазеля «О мелодии» в которой было раскрыто много важного в логике мелодических форм.

 В соответствии с общими принципами строения музыкального произведения Зарипов строил алгоритм на основе следующих положений:

1. Пьеса представляет собой трехчастную музыкальную форму ABA как наиболее распространенную структуру инструментального произведения. А и В контрастны по музыке.

2. Каждая фраза пьесы кончается на одной из трех основных ступеней звукоряда (I, HI, V).

3. Не допускаются следующие подряд в одном (восходящем или нисходящем) движении два широких интервала мелодии (например, квинта и секста).

4. Число нот, следующих подряд в одном движении (восходящем или нисходящем), не превышает шести.

5. Диапазон высоты ограничен двумя с половиной октавами.

6. Синкопы через тактовую черту допускаются лишь с пульта управления машины.

7. В мелодии большее число нот идет подряд в одном движении при менее широких интервалах между ними, т. е. имеем более плавный мелодической рисунок с более редкой сменой направления движения. И наоборот, меньше нот идет подряд в одном движении при широких интервалах между ними, т. е. при больших скачках мелодического рисунка — более частая смена направления движения.

Согласно алгоритму, мелодия пьесы получается следующим образом. Длительности нот, интервалы и число нот, идущих подряд в одном движении, выбираются с помощью случайных чисел. Выбор этот подчинен изложенным выше правилам. Процесс получения такой мелодии и имитирует процесс сочинения мелодии человеком.

 Пытаясь заставить машину написать музыку Зарипов отметил:

«Мышление человека при сочинении музыки можно рассматривать как своеобразную управляющую систему, и в силу недостаточного изучения функционирования этой управляющей системы данный алгоритм, учитывающий лишь небольшое число общих положений процесса, является математическим экспериментом для изучения самого процесса создания музыки, а также для выяснения логических возможностей машины. При реализации алгоритма на машине выявляются и другие закономерности рассматриваемого процесса, которые можно использовать при усовершенствовании алгоритма».

Подробный разбор алгоритма в статье.

Разумеется, ЭВМ не могла писать мелодии сразу в виде нот, всю музыку «Урал» печатал в закодированном виде на бумажной ленте, Зарипов же расшифровывал код и уже за­писывал все в виде нот. Сочинение даже короткой мелодии занимало около пяти минут. 

Как удавалось расшифровывать? Все весьма просто — любую ноту он обозначал пятизначным числом, в котором две первые цифры дают порядковый номер звука, третья — его длительность, а четвертая и пятая — высоту.

Так в 1959- м году машина по алгоритму Зарипова сочинила три вальса и несколько маршей. Рудольф называл эти музыкальные произведения «Уральскими напевами» — в честь композитора(ЭВМ «Урал»).

UPD: пару непроверенных ссылок. Что там звучит честно не знаю, но можно просто поверить на слово.

Человек или робот?

Конечно, занимаясь такой темой, ученого интересовали не только алгоритмы, но и то, как написанная машинами музыка, воспринимается людьми.  Он стал самым известным исследователем в этой области, во всяком случае в СССР. Может ли машина настолько точно имитировать процесс творчества человека, чтобы при восприятии этого творчества сам человек не мог отличить результат машины? в научных кругах в это верили слабо. Многие считали, что машина никогда не создаст ничего действительно художественно ценного и похожего на человеческое творчество. Ученому пришлось доказывать обратное.

Первый тест Зарипов проведен в 1968 году. 16 мелодий в исполнении оркестра послушали более 600 человек. Их задачей было оценить мелодии с точки зрения гармонии, привлекательности и т.д.. Восемь из них были написаны ЭВМ, а другие 8 принадлежали советским композиторам. Все они были приблизительно одинаковой синтаксической сложности.

Удивительно, что во всех группах слушателей машин­ная музыка получила более высокую оценку, чем мелодии композиторов.

Справедливость результатов исследования часто ставили под сомнение, однако результат исследований, проводимых Зариповым от раза к разу оставался неизменным, творчество машин – в среднем нравилось больше (были и другие исследования, там результаты разнились). 

Кто, если не мы?

Вопросом так называемого музыкального кибернетического творчества был увлечен не только Зарипов. Его коллеги Майя Рытвинская и Раис Бухараев тоже исследовали вопрос и провели первый тест своей программы в начале 1960-х. Также они тестировали и восприятие музыки. Подробно об изысканиях ученых можно прочитать в статье.  

Ученые из США тоже исследовали эту область, у них также были подходящие для таких задач ЭВМ и ученые. Так в 1955-1956 гг. Лежарен Хиллер, в соавторстве с Леонардом Исаксоном, разрабатывают музыкальные алгоритмы, которые позволяют создать компьютерную композицию «Иллиак сюита для струнного квартета». Как вы догадываетесь написана музыка была при помощи компьютера Иллиак. Множество изысканий того времени в этой области было связано не с написанием музыки, а ее воспроизведением компьютером, а также записью мелодий и их обработкой. Но это как говорится совсем другая история.

Больше 50 лет прошло с момента написания первых кибернетических мелодий, изменились возможности компьютеров и наше понимание ИИ, кажется, что сегодня мы как никогда близко подошли к теме творчества машин, однако, чем больше ученые узнают, тем больше вопросов появляется, но основы, которые были заложены пионерами в этой области знания, в том числе и Рудольфом Зариповым до сих пор актуальны.

Итак, вопросами музыки и программирования Зарипов занимался всю жизнь, за годы практики ему удалось:

а) смоделировать сочинение мелодий.

б) создать программу для гармонизации заданной мелодии, имитирующую работу музыкантов.

в) создать программу для анализа студенческих решений задач по гармонизации и выявления в них ошибок, выполняющую функции экзаменатора и являющуюся прототипом обучающей системы;

г) изучить ряд психологических процессов восприятия музыки.

На сладкое – классный тест, который позволит вам почувствовать себя частью эксперимента Зарипова и самим оценить возможности музыки, которая была написана ЭВМ больше 50 лет назад.