路德维希·范·贝多芬于 1827 年去世，享年 56 岁，留下了未完成的第十交响曲。只有一些手写的笔记简要描述了他的作品计划幸存下来，其中大多数只是不完整的想法或主题或旋律的片段。
现在，位于罗格斯大学的初创公司Playform AI的一个多学科计算机科学家团队已经训练了一种人工智能来模仿这位伟大作曲家的风格，并用它根据这些最初的草图编写了一首完整的交响曲。
我们采访了该项目的首席研究员Ahmed Elgammal 教授，以了解更多信息。
您可以从贝多芬的多少手稿开始？
贝多芬留下了不同形式的草图，主要是音乐草图，也有一些带有一些想法的书面笔记。此前，在 1988 年，[英国音乐学家]巴里·库珀 (Barry Cooper) 使用了大部分草图，即大约 250 个小节的音乐，这些草图是为第一乐章而设计的（他试图完成交响曲）。
但留下来的实在是太少了。所以基本上，就像这里的三小节音乐和那里的四小节音乐以及一些粗略的草图，这听起来基本上是他[贝多芬]想要写的乐章中主题的起点。
当你观察贝多芬和其他古典作曲家时，通常都是这种情况。我的意思是，通常他们会处理一个主题并将其发展成几分钟的序列，然后另一个主题出现。这是传统的作曲方式，而这正是人工智能需要学习的——贝多芬和其他古典作曲家如何从一个主题开始并发展它。就像第五交响曲一样——“ da da da dah ”。然后围绕它发展出一个完整的运动。
比如说，你有像贝多芬第五交响曲这样的主题。如何训练人工智能仅基于一个主题来开发有趣的旋律？
一般来说，人工智能生成音乐的方式与电子邮件的方式非常相似，例如，尝试为您预测下一个单词。因此，当您写电子邮件时，您会发现它会直接建议您接下来可能想写什么。
基本上，这是相同的概念——人工智能必须从大量音乐数据中学习。它询问根据您刚刚写的内容，下一条注释是什么？如果你可以预测下一个音符，那么你就可以预测下一个音符和下一个音符，依此类推。这是主要概念。
但我们很快意识到，如果你开始从手机中获取下一个单词的建议，并仅根据人工智能的建议开始写作，那么它并不能真正保持很长时间。这就是音乐所发生的情况。如果你只是给它一个起点并让它进行预测，是的，它可以预测几个音符。但之后就或多或少地变成了废话，不再忠实于主旋律。
这是主要的挑战。如何才能让AI坚守主旋律并发展？因此，这就是人类专家与人工智能合作的作用所在。因此，我们必须与人类专家合作，对大量音乐进行注释和标签，以便我们告诉人工智能主题是什么以及主题的发展方向出现在很多音乐作品中。所以基本上，人工智能是像学生一样学习的。这产生了很大的不同，因为这样人工智能就可以真正坚持主题。
此外，人工智能必须以特定的音乐形式创作音乐。因此，如果您正在为谐谑曲乐章或乐章的三重奏部分或赋格曲等作曲，那么每种音乐形式都有一定的特定结构。人工智能还必须学习如何写赋格曲、如何写三重奏、如何写赋格曲以及如何写谐谑曲。
你是通过只听贝多芬的作品来训练人工智能还是也使用其他作曲家的作品？
这是非常具有挑战性的，因为贝多芬只写了九部交响曲。与人工智能需要做的事情的规模相比，这是一个非常小的数据集。所以，我们解决这个问题的方法是首先想象自己像年轻的贝多芬一样学习音乐。他会听什么？
因此，我们训练了第一个版本的人工智能，就好像它是生活在 18 世纪的人听巴赫、海登和莫扎特等巴洛克音乐。这就是人工智能的第一个版本，基本上是那个时代的任何人都会学习创作的音乐。然后我们用它来专门训练贝多芬——古老的贝多芬奏鸣曲、协奏曲、弦乐四重奏和交响曲，所以不仅仅是交响曲。
我们首先训练人工智能将作品生成为两行音乐，而不是完整的交响曲，这是作曲家工作的典型方式——先作曲，然后编排。然后，我们有了另一个人工智能，它可以获取该作品并学习如何编排它。我相信这与人类的学习方式非常相似——如果不先经历第一、第二和第三级，你就无法真正掌握第四级大学。它总是增量的。
波恩贝多芬管弦乐团正在排练 © Deutsche Telekom
该交响曲于 2021 年 10 月 9 日由波恩贝多芬管弦乐团首演 © 德国电信
你如何让人工智能接受你创建的旋律，然后说“贝多芬将如何协调这个旋律？”
我们协调音乐的方式与我们使用人工智能翻译语言的方式非常相似。就像你使用谷歌翻译或其他人工智能将句子从一种语言翻译成另一种语言一样。翻译中使用的此类模型学习了大量背景句子。那么，这句话的德语是什么？这句话的英文是什么? 由此，他们尝试学习如何翻译它们。
所以基本上，假设你有这些模型[用于协调]。你将旋律放在一侧，在另一侧放入贝多芬如何对其进行和声，以便人工智能学习如何将旋律线转化为和谐的音乐。
音乐的特点是它非常结构化并且遵循很多规则。但这对我们来说是很难捕捉和记录的。你真的必须拥有贝多芬专业的音乐学博士学位才能真正理解这一点。但机器能够以一种非常隐式的方式在统计和数学上捕捉到这一点，并能够利用它来给我们带来这种协调。
我认为编排只是该过程的自然发展。
你做对了。该决定只是协调的延伸。我们希望机器将乐曲翻译成多轨乐器，我们还根据贝多芬和其他作曲家的做法来训练人工智能来做到这一点。
音乐家和作曲家的反应如何？
他们的反应确实很复杂。有些人非常喜欢这个，并且喜欢拥有一个理解音乐的人工智能的想法，它可以帮助你完成你的作曲或让你探索不同的音乐想法。
但另一方面，有些人甚至拒绝使用人工智能完成贝多芬交响曲的概念。他们害怕人工智能抢走他们的工作，并认为这与这种事情无关。
我们有没有可能让人工智能来制作完全原创的作品？
是的。我对此毫不怀疑，几年前我们在视觉艺术领域做到了这一点，我们开发了一位几乎自主的人工智能艺术家，我们研究了过去 500 年的西方艺术。任务基本上是生成不遵循任何现有风格的新艺术品。
如果人工智能生成了印象派或毕加索类型的艺术或文艺复兴风格的艺术品，它可以实现，因此它必须学习如何创造新的东西。
这个项目的挑战实际上是限制——人工智能并不是自己生成音乐，而是生成基于贝多芬天才并遵循草图的音乐。这使得事情变得更加困难。当然，高标准的期望是由于贝多芬的草图。但当谈到自主生成音乐时，我认为这是一个更容易的任务。
原文链接：https://www.sciencefocus.com/news/ai-beethovens-symphony