Моцарт ex Machina: Кто научил ИИ сочинять музыку

Ok, Computer

По всей видимости, робот действительно может написать симфонию. По крайней мере, творения нейро-Бетховенов и Мэдлибов могут водрузить кромешное иго на стриминговых площадках уже в обозримом будущем — в конце 2025 туда загружалось порядка 30 000 нейротреков ежедневно ^[1].

Но кто первым познакомил компьютер с моцартовским ремеслом? И при чем здесь “Уральские напевы”?

Брамс (и бадабумс) из коробки

Механическая музыка, наверно, стара как мир. Известно, что автоматизацию “прикрутили” к звуку еще в 250 году до н.э. Ктесибий из Александрии сконструировал часы-клепсидры, в которых меняющийся уровень воды заставлял звенеть маленький колокол. В других вариациях там была гудящая труба, своеобразная вувузела античности. 

Первый музыкальный автоматон под названием Flûteur миру презентовал Жак де Вокансон — это был хитроумный механический манекен, искусно умевший играть на флейте, правда не водосточных труб. При чем Вокансон как-то сумел заставить своего андроида играть сложные пассажи, включая головокружительные октавные глиссандо.

 Но механизмы умели играть лишь одну, навсегда зазубренную вещь. А вот как заставить их придумывать свою оригинальную музыку? Первой, наверно, эту идею пророчески озвучила патронесса всея кибернетики леди Ада Лавлейс. Раз музыка полностью работает на паттернальных закономерностях, значит ее можно запечатлеть в качестве математического выражения:

«Предположим, например, что фундаментальные соотношения звуков определённой высоты в науке ^[2] о гармонии и музыкальной композиции могли бы быть выражены и адаптированы подобным образом, тогда Машина могла бы сочинять сложные и научно выверенные музыкальные произведения любой степени сложности или протяженности.»

А. Лавлейс, «Заметка G ^[3]»  

В этом абзаце госпожа Лавлейс гениально предсказала суть генеративных алгоритмов. Но идея прославленной дочери лорда Байрона получит новую жизнь только сто лет спустя. И произойдет это в Советском Союзе.

Казанский феномен

Москва, на дворе 1959 год. Гонения на кибернетику за то, что она лишает рабочего человека последнего куска хлеба, наконец-то ослабли.

В это время в Вычислительном центре МГУ — огромной лаборатории с умными ламповыми шкафами —  работает молодой и чрезвычайно талантливый кандидат физико-математических наук татарского происхождения Рудольф Зарипов (1929-1991).

Коренной казанец, он был не только чистокровным физиком, но ещё и немножко лириком: Зарипов окончил казанское музучилище по классу виолончели. Интеллигентный, добросердечный, наблюдательный — таким его запомнил однокашник Булат Галеев. Зарипов часто прикрывал прогульщиков и за это даже слетел с поста старосты.

Мысль о том, что музыку можно превратить в волшебный алгоритм посетила его в 1947, когда парню только исполнилось 18. Однажды, готовясь к экзамену, возможно, по теории музыки, Зарипов осознал, что гармоническую структуру можно выразить математически ^[6] и дать подсчитать любой достаточно умной для этого машине. А раз это работает для гармонии, значит мелодию можно и подавно скалькулировать!

Вот как выглядят некоторые принципы алгоритма ^[7]:

• В произведении должна соблюдаться трехчастная структура A B A.

• Каждая отдельная фраза (т. е. 8 тактов) должна заканчиваться на одной из нот тонического трезвучия.

• Широкие интервалы, начиная с чистой квинты, не должны встречаться дважды в пределах одной фразы.

• Количество последовательных нот не должно превышать шести.

И так далее.

Свои выкладки Зарипов проверил на практике поздним летним вечером 1959 года, когда терпеливо вводил первый в истории музыкальный промт в операторский пульт огромной ламповой ЭВМ «Урал-1». Даже по тем меркам она считалась тормознутой и на написание короткой мелодии с печатью перфоленты уходило до пяти минут.

Однако для Зарипова это был момент полный магии  Монструозная машина, созданная для военно-стратегических вычислений, на время отбросила какие-нибудь расчеты ракетных траекторий и взяла в воображаемые сервоприводы невидимую лиру… 

Получившуюся на выходе нетленку ученый назвал «Уральские напевы ^[8]» и это было первое в истории человечества музыкальное произведение написанное не человеком. 

Зарипов предвидел, что люди могут воспринять музыку машины в штыки и провел четыре слепых теста в 1968, 1973, 1976 и 1980 годах. Слушателям предлагали голосовать за понравившийся саундтрек вечера: половина была написана «Уралом», другая композиторами из музгизовского каталога. Отрывки были +/- одинаковы по сложности и исполнялись филармоническими профи. Удивительно, но советский компьютер победил советских композиторов все четыре раза.

Зарипов предвидел, что люди могут воспринять музыку написанное машиной в штыки и провел четыре слепых теста. Удивительно, но советский компьютер победил советских композиторов все четыре раза…

Ноктюрн на флейте лучевых тетродов

Идеи и наработки Рудольфа Зарипова в итоге разлетятся по всему миру. Его работа повлияла на американского ученого и композитора Дэвида Коупа ^[9]. В 1980-х он проведет беспрецедентные «Эксперименты Музыкального Интеллекта», пытаясь сжать гений ^[10] Баха в числовой массив и на его основе эмулировать музыкальный стиль гения эпохи барокко, генерируя новые токкаты и фуги.

Сегодня музыкальные ИИ по типу Suno AI используют более софистицированные инструменты: трансформерскую архитектуру, долгую краткосрочную память (LSTM), вариационные автоэнкодеры и генеративно-адверсариальные сети (GANs).

Но дал толчок и заложил траекторию именно революционный эксперимент нашего соотечественника Рудольфа Зарипова, который первым сумел объяснить компьютеру как звучит волшебный язык человеческой музыки. И может в этот момент, где-то в ферритово-ламповой душе древней ЭВМ стало на мгновение теплее.