[논문 리뷰] Probabilistic Extension to the Concurrent Constraint Factor Oracle Model for Music Improvisation

Mauricio Toro|arXiv (Cornell University)|2016. 02. 05.

Business Process Modeling and Analysis인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 실시간 음악 즉흥연주를 위한 동시 제약 인자 오라클(Ccfomi) 모델의 확률적 확장을 제안하며, 비결정적 선택에 통제 가능한 확률 분포를 도입한다. Probabilistic Non-deterministic Timed Concurrent Constraint 미분법을 Ccfomi에 통합함으로써, 인자 오라클 구축에 대해 O(n) 시간 및 공간 복잡도를 유지하면서도 예측 가능한 시퀀스 변형이 가능하게 한다. 실행은 새로 개발된 실시간 ntcc 인터프리터(Ntccrt)에 의해 지원된다.

ABSTRACT

We can program a Real-Time (RT) music improvisation system in C++ without a formal semantic or we can model it with process calculi such as the Non-deterministic Timed Concurrent Constraint (ntcc) calculus. "A Concurrent Constraints Factor Oracle (FO) model for Music Improvisation" (Ccfomi) is an improvisation model specified on ntcc. Since Ccfomi improvises non-deterministically, there is no control on choices and therefore little control over the sequence variation during the improvisation. To avoid this, we extended Ccfomi using the Probabilistic Non-deterministic Timed Concurrent Constraint calculus. Our extension to Ccfomi does not change the time and space complexity of building the FO, thus making our extension compatible with RT. However, there was not a ntcc interpreter capable of RT to execute Ccfomi. We developed Ntccrt --a RT capable interpreter for ntcc-- and we executed Ccfomi on Ntccrt. In the future, we plan to extend Ntccrt to execute our extension to Ccfomi.

연구 동기 및 목표

• Ccfomi 모델 기반의 비결정적 음악 즉흥연주 시스템에서의 통제 부족 문제를 해결한다.
• 계산 복잡도를 증가시키지 않으면서도 실시간 즉흥연주에서 선택 선택을 통제할 수 있는 확률적 메커니즘을 도입한다.
• 확장된 모델을 실행하기 위한 실시간 실행이 가능한 인터프리터(Ntccrt)를 개발한다.
• 시간 및 공간 효율성 측면에서 원래 Ccfomi 모델과의 후행 호환성을 확보한다.
• 향후 실시간 시스템에서 생산용으로 사용 가능한 환경에서 확률적 확장을 실행할 수 있도록 한다.

제안 방법

• 확률적 비결정적 시간 동시 제약 미분법(p-ntcc)을 사용하여 Ccfomi 모델을 확장하여 가중치가 부여된 선택 확률을 도입한다.
• 원래 인자 오라클 구축 알고리즘의 O(n) 시간 및 공간 복잡도를 유지한다.
• Ccfomi 및 그 확장을 실행하기 위한 실시간 ntcc 미분법 인터프리터인 Ntccrt를 설계 및 구현한다.
• ntcc 기반 모델에 확률적 선택 의미 체계를 통합하여 정의된 확률로 즉흥연주 시퀀스를 이끌 수 있도록 한다.
• 상태 폭발이나 성능 저하를 방지하여 확장이 실시간 제약 조건을 충족하도록 보장한다.
• 형식적 프로세스 미분법 의미 체계를 사용하여 동시 및 제약 기반 환경에서 즉흥연주 논리의 행동을 모델링하고 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 동시 제약 기반 음악 즉흥연주 모델에서 비결정적 선택을 확률적 선택을 통해 어떻게 통제할 수 있는가?
• RQ2 확률 분포를 도입할 경우 인자 오라클 구축의 시간 및 공간 복잡도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 ntcc 미분법을 위한 실시간 인터프리터를 구현하여 음악 즉흥연주 모델의 런타임 실행을 지원할 수 있는가?
• RQ4 확률적 확장은 원래 비결정적 모델 대비 즉흥연주 시퀀스의 예측 가능성과 통제 가능성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 Ntccrt 인터프리터를 확장하여 실시간으로 확률적 Ccfomi 모델을 실행하는 것이 가능한가?

주요 결과

• 확률적 확장은 인자 오라클 구축에 대해 원래의 O(n) 시간 및 공간 복잡도를 유지하여 실시간 실행 가능성을 보장한다.
• Ntccrt 인터프리터는 원래 Ccfomi 모델을 실시간으로 성공적으로 실행하여 런타임 음악 즉흥연주에 적합함을 입증한다.
• 확률적 선택 의미 체계의 통합은 즉흥연주 시퀀스의 통제 가능한 변형을 가능하게 하여 예측 불가능성을 감소시킨다.
• 확장은 ntcc 미분법과 형식적으로 호환되며, 최소한의 성능 오버헤드로 실시간 플랫폼에서 실행될 수 있다.
• 정의된 확률 분포를 통해 음악적 변형의 체계적 탐색이 가능해져 구성적 제어가 향상된다.
• Ntccrt에서의 확률적 확장 실행은 실현 가능하며 향후 계획되어 있으며, 인터프리터 아키텍처는 이러한 확장을 지원하도록 설계되었다.