[論文レビュー] A Music-generating System Inspired by the Science of Complex Adaptive Systems

Shawn Bell, Liane Gabora|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2016

Neural dynamics and brain function参考文献 27被引用数 6

ひとこと要約

本論文では、複雑適応系にインspiredされた音楽生成システムNetWorks（NW）を紹介する。NWは、スケールフリ－で階層的にクラスタ化されたネットワークを用い、秩序的から混沌的まで多様な音楽を生成する。『混沌の縁』で動作し、ボトムアップとトップダウンの処理モードを切り替えることで、音高、ベロシティ、持続時間、発音遅延の各レベルで、自己組織化によって生じる、一貫性のある音楽的構造を生成し、目的志向的行動と人間らしい創造性を示す。

ABSTRACT

This paper presents NetWorks (NW), an interactive music generation system that uses a hierarchically clustered scale free network to generate music that ranges from orderly to chaotic. NW was inspired by the Honing Theory of creativity, according to which human-like creativity hinges on (1) the ability to self-organize and maintain dynamics at the 'edge of chaos' using something akin to 'psychological entropy', and (2) the capacity to shift between analytic and associative processing modes. At the 'edge of chaos', NW generates patterns that exhibit emergent complexity through coherent development at low, mid, and high levels of musical organization, and often suggests goal seeking behaviour. The architecture consists of four 16-node modules: one each for pitch, velocity, duration, and entry delay. The Core allows users to define how nodes are connected, and rules that determine when and how nodes respond to their inputs. The Mapping Layer allows users to map node output values to MIDI data that is routed to software instruments in a digital audio workstation. By shifting between bottom-up and top-down NW shifts between analytic and associative processing modes.

研究の動機と目的

• 自己組織化と動的複雑性の原則を通じて人間らしい創造性を模倣する音楽生成システムの開発。
• 音楽的出力における秩序と混沌のバランスを保つために『混沌の縁』で動作するシステムの実装。
• ネットワーク接続性と応答ルールの定義をユーザーが可能とするインタラクティブな音楽生成の実現。
• 音楽的作曲における分析的処理と連想的処理モードの相互作用の探求。
• 抽象的ネットワークノード出力をMIDIデータにマッピングし、デジタルオーディオワークステーションでのリアルタイム演奏に適した形に変換。

提案手法

• 16ノードのネットワークアーキテクチャを用い、音高、ベロシティ、持続時間、発音遅延の4つのモジュールに分類し、それぞれがスケールフリーで階層的にクラスタ化されたネットワークを形成する。
• コアとなるネットワークダイナミクスは、ユーザーが定義したルールによって制御され、ノードが入力にどのように反応するかを決定し、適応的行動を可能にする。
• 分析的・連想的認知スタイルを交互に切り替えるために、ボトムアップとトップダウンの処理モードを切り替える。
• マッピングレイヤーがノード出力値をMIDIデータに変換し、デジタルオーディオワークステーション内のソフトウェア楽器にルーティングする。
• 心理的エントロピーに類似したメカニズムを用いて、『混沌の縁』でバランスを保ちながら、発現的複雑性をサポートするネットワークトポロジーを採用。
• システムの設計は、自己組織化と動的安定性を強調するホーニングの創造性理論に基づいている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 音楽生成システムは、自己組織化と複雑適応系の原則を通じて、どのように人間らしい創造性を模倣できるか？
• RQ2 『混沌の縁』で動作させることで、音楽的に一貫性があり複雑なパターンを生成する上での役割は何か？
• RQ3 ボトムアップとトップダウンの処理モードの切り替えが、音楽的構造の発現にどのように影響するか？
• RQ4 スケールフリーで階層的にクラスタ化されたネットワークアーキテクチャは、音楽的出力において目的志向的行動を生じさせ得るか？
• RQ5 抽象的ネットワークダイナミクスをどれほど表現的かつ演奏可能なMIDI音楽にマッピングできるか？

主な発見

• NetWorksは、音楽的組織の低・中・高レベルのすべてにおいて、発現的複雑性を示す音楽を成功裏に生成した。
• システムが『混沌の縁』で動作している際、一貫性があり目的志向的な音楽的パターンが生成された。
• ボトムアップとトップダウンの処理モードの切り替えにより、分析的思考と連想的思考の間を動的に移行する音楽的思考が可能になった。
• スケールフリーで階層的にクラスタ化されたネットワーク構造は、安定的かつ柔軟な音楽的発展を支援した。
• ノード値から導かれたMIDI出力は、リアルタイムのデジタルオーディオワークステーションでの演奏に適した表現的で演奏可能な音楽をもたらした。
• 『混沌の縁』における自己組織化ダイナミクスが、音楽的に意味があり多様な出力を生み出せることを示した。