[論文レビュー] Probabilistic Extension to the Concurrent Constraint Factor Oracle Model for Music Improvisation

Mauricio Toro|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2016

Business Process Modeling and Analysis被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、リアルタイム音楽即興演奏を可能にするため、同時制約要因オラクル（Ccfomi）モデルの確率的拡張を提案する。非決定的選択に制御可能な確率分布を導入することで、予測可能な系列変化を実現する。Ccfomiに確率的非決定的時刻付き同時制約計算（p-ntcc）を統合することで、要因オラクル構築のO(n)時間・空間計算量を維持したまま、予測可能な系列変化を可能にする。実行は新たに開発されたリアルタイムntccインタプリタ（Ntccrt）によってサポートされる。

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.

研究の動機と目的

• Ccfomiモデルに基づく非決定的音楽即興演奏システムにおける制御の欠如を解消すること。
• 計算複雑性を増加させることなく、リアルタイム即興演奏における選択選択を制御する確率的メカニズムを導入すること。
• Ccfomiおよびその拡張を実行可能なリアルタイム対応インタプリタ（Ntccrt）を開発すること。
• 時間的・空間的効率性の観点から、元のCcfomiモデルと後方互換性を保つこと。
• 将来、生産環境向けリアルタイムシステムで確率的拡張を実行可能にするための基盤を整えること。

提案手法

• 確率的非決定的時刻付き同時制約（p-ntcc）計算を用いてCcfomiモデルを拡張し、重み付き選択確率を導入する。
• 元の要因オラクル構築アルゴリズムのO(n)時間・空間計算量を維持する。
• Ccfomiおよびその拡張を実行可能なリアルタイムntcc計算用インタプリタNtccrtを設計・実装する。
• ntccベースのモデルに確率的選択意味論を統合し、定義された確率で即興演奏系列をガイドする。
• 状態爆発や性能低下を避けることで、拡張がリアルタイム制約を満たし続けることを保証する。
• 形式的プロセス計算意味論を用いて、並列的かつ制約ベースの環境下での即興論理の振る舞いをモデル化・検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 同時制約ベースの音楽即興演奏モデルにおける非決定的選択を、確率的選択によってどのように制御できるか。
• RQ2 確率分布の導入が、要因オラクル構築の時間的・空間的計算量に与える影響は何か。
• RQ3 ntcc計算用のリアルタイムインタプリタを実装し、音楽即興演奏モデルの実行時実行を可能にすることができるか。
• RQ4 確率的拡張は、元の非決定的モデルと比較して、即興演奏系列の予測可能性と制御性をどのように向上させるか。
• RQ5 Ntccrtインタプリタを拡張し、確率的Ccfomiモデルのリアルタイム実行を可能にするのは現実的か。

主な発見

• Ccfomiへの確率的拡張は、元のO(n)時間・空間計算量を維持しており、リアルタイム実行可能性を保証する。
• Ntccrtインタプリタは、元のCcfomiモデルをリアルタイムで正常に実行でき、実行時音楽即興演奏に適していることが検証された。
• 確率的選択意味論の統合により、即興演奏系列における制御された変化が可能になり、予測不可能性が低減された。
• 拡張は形式的にntcc計算に適合しており、最小限の性能オーバーヘッドでリアルタイムプラットフォームで実行可能である。
• 定義された確率分布を通じて、音楽的バリエーションの体系的探索が可能になり、作曲的制御性が向上した。
• Ntccrtインタプリタにおける確率的拡張の将来的な実行は可能であり、計画されており、インタプリタアーキテクチャはこうした拡張をサポートするように設計されている。