Робот слагает музыку

Источник: журнал «Наука и жизнь», №11, 1961 г., автор: Глеб Анфилов.

В последние годы, богатые научными событиями, среди рассказов о многих удивительных новинках появились сообщения о машинном «сочинении» музыкальных пьес. Электронным «композиторам» посвящается много восторженных слов, особенно когда пропагандируются безграничные возможности кибернетики. То, во что лет двадцать назад никто бы не поверил, служит источником ещё более оригинальных идей и предложений, становится причиной разногласий и бурных споров. Что же это за чудо-юдо, автоматический композитор? Где скрыт секрет его «творчества»? На что он способен? Так ли уж удивителен?

ТАБЛИЦЫ МОЦАРТА

Лет двести тому назад некоторые европейские музыканты забавлялись своеобразной «табличной» композицией. Великий Моцарт составил, например, шутливое «Руководство, как при помощи двух игральных костей сочинять вальсы, не имея ни малейшего знания музыки и композиции».

До чего же легко было «творить» по этому «музыкальному письмовику»!

Счастливчик, заполучивший «Руководство», запасался парой костей, нотной бумагой, чернилами, гусиным пером и садился за работу. Бросал кости, подсчитывал выпавшие очки, глядел в «Таблицу чисел», искал там первую графу, в ней клетку с числом очков на костях, в той же клетке находил номер, по которому из второй «музыкальной» таблицы аккуратно списывал напечатанный нотными знаками начальный такт музыки. Такие манипуляции повторялись восемь раз. Получались восемь тактов, первая часть вальса. Ещё восемь бросков – и с помощью второй графы «Таблицы чисел» «сочинялась» вторая часть. Потом – третья и все прочие. Никаких мук творчества!

Испещрённый нотный лист оставалось подписать собственным именем (воровато оглянувшись по сторонам), свернуть, перевязать шёлковой ленточкой и поднести даме сердца, чтобы та, проиграв подаренную музыку на клавесине, умилённо воскликнула: «Ах мой друг! Вы сочиняете совсем как Моцарт!..»

Комплимент, конечно, ничуть не преувеличенный. Наверное, подобные эпизоды случались неоднократно.

«Табличную» композицию Моцарта при желании нетрудно было бы механизировать. Любому часовщику под силу сделать устройство, в котором сами собой выкидывались бы кости, падали какие-то дощечки и складывались такты вальса, будто игрушечный домик из детских кубиков.

И многие из ныне нашумевших электронных «композиторов» действуют по очень похожему принципу.

КИБЕРНЕТИЧЕСКОЕ «ВДОХНОВЕНИЕ»

Правда, в кибернетической машине нет никаких кубиков. Она не знает и нот, орудует лишь с числами. Поэтому нотные символы надо перевести на цифровой язык и заложить в «память» машины группы чисел, означающие такты и целые мелодии. Все это «сырьё» записывается в виде проколов на бумажной или пластмассовой ленте, которая, разматываясь, посылает соответствующие сигналы в устройство «памяти». Кроме того, в машину вводятся правила перетасовки и расстановки числовых групп. Вот и вся премудрость.

Когда нажата пусковая кнопка на пульте управления, «композитор» принимается «творить». Точно исполняя полученный заказ, он множеством способов перераспределяет группы чисел. В радиолампах мечутся электронные потоки, мелькают неоновые вспышки – и через несколько секунд очередное «произведение» готово. Оно выдаётся в виде колонки чисел на бумаге. Затем плод машинного «вдохновения» переводят с цифрового языка на нотный.

Таким способом один американец получал бесчисленные вариации из кусочков 39 эстрадных мелодий, введённых в «память» электронно-счётной машины, а несколько его соотечественников подвергли кибернетическим перетасовкам 37 гимнов разных времён и народов.

Разумеется, в этих экспериментах не было, по существу, ничего нового по сравнению с «табличной» композицией Моцарта. Причём машина в них играла роль не композитора, а того ловкача, который кидал кости и переписывал нотные знаки. Разница единственная: по готовой музыке машина сама составляла «таблицы» и выполняла работу с неимоверной быстротой – компилировала тысячи песенок в час!

И вот что любопытно. Если машине «разрешали» манипулировать более или менее крупными отрезками введённых в «память» мелодий, она пускалась в беззастенчивый плагиат – «воровала» из «памяти» целые музыкальные фразы, переписывая их в ленту ответа и таким образом выдавая их за «свои».

СИМФОНИЯ ИЗ КЛЯКС

По свидетельству историка Ма Су-ченя, игральные кости выступали в качестве соавторов композиторов ещё в Древнем Китае. Во всяком случае, с их помощью там иногда происходили испытания молодых музыкантов. Экзаменующийся бросал несколько раз подряд пару игральных костей и запоминал последовательность выпавших чисел. Каждое число условно означало ноту, их совокупность – набор звуков. Эту случайную звуковую цепочку надо было обработать по музыкальным правилам, превратить в более или менее приятную песню.

В некоторых зарубежных консерваториях таким способом до сих пор проверяют способности студентов. А вот другой пример.

В 1751 году английский композитор Гейс выпустил сатирическую книжку, в которой предлагал поручить роль композитора... сапожной щётке! «Исключительно новый метод» Гейса заключался в разбрызгивании чернил упругой щёткой по нотной бумаге.

Теперь сообразите такую ситуацию. Перед неким композитором лежит лист нотной бумаги, густо усыпанный беспорядочными чернильными кляксами. И, не имея почему-то чистой бумаги, он вынужден пользоваться вот этой – грязной. Допустим ещё одну нелепость: у композитора нет чернил, а есть только белила. При этом вдохновение его обуревает, он хочет творить сейчас же, не дожидаясь нормальных условий. Как же быть?

Выход единственный. Придётся работать, не нанося нужные знаки на линейки нотного стана, а, наоборот, замазывая белилами ненужные, убирая лишние кляксы. Ведь кляксы на листе всюду. Они нанизались на нотные линейки, легли между ними. Тут есть и кляксы «до», и кляксы «ре», и сколько угодно других клякс – нотных знаков. Композитор терпеливо «пропалывает» пятнистый «посев», удаляет «сорняки», оставляет то, что считает достойным войти в его музыку.

Примерно такую же работу может выполнять кибернетическая машина. И это будет уже не примитивное перетасовывание готовых отрывков. Во всяком случае, музыка будет делаться заново, а не списываться из кем-то сочинённых произведений.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАЛЕСТРИНА

Электронная механизация «очистки» забрызганного нотного листа сложнее, чем кибернетическая компиляция из готовых песенок. Бумаги, щётки, чернил, белил, конечно, нет. Всё это переведено на язык математических чисел и операций с ними. В машинную «память» вводят не мелодии, а «шум» – цифровое подобие беспорядочных чернильных клякс, хаос совершенно случайных, никак не связанных чисел. Машине задают правила магматической «прополки». Эти правила гораздо сложнее, чем при компиляции, – они должны глубоко соответствовать знаниям и интуиции воображаемого композитора, замазывавшего на нотном листе лишние кляксы.

Но и тут нет ничего сверхъестественного. Действует давно известный метод «выбора из шума». И успех дела зависит от умения «хорошо» выбрать. Чем лучше, полнее составлены человеком предписанные машине правила выбора из шума, тем интереснее окажется её молниеносное «творчество». Первая попытка такой кибернетической композиции была предпринята на машине «Иллиак» сотрудниками Иллинойского университета (США) Хиллером и Изаксоном. Целый год они возились над программами, ставили опыты на машине, и наконец на одном из студенческих вечеров самодеятельный струнный квартет публично исполнил кибернетическое «творение» – экспериментальную «Сюиту Иллиак».

Сюита была четырёхголосой и состояла из четырёх частей. Каждая «сочинялась» машиной по разным правилам. В первой части её было дано очень мало свободы выбора. Отбраковка чисел, символизировавших ноты, велась со всей строгостью старинной гармонии. И произведение получилось в стиле, модном лет триста тому назад. Случайные звуковые комбинации были отобраны и гармонизированы примерно так же, как сделал бы это ревнитель строго классической системы Джованни Палестрина (правда, получился слишком однообразный ритм). Это подтвердили знатоки старинной музыки, присутствовавшие на необычном концерте. Ничего оригинального, понятно, не вышло. Машина выполнила лишь простенькое упражнение по правилам старой гармонизации, решила задачу, какие обычно задают ученикам музыкальных школ.

Зато четвертую часть «Сюиты Иллиак» машина писала действительно самостоятельно – почти без всяких правил и ограничений. И результат получился ужасный: сплошная какофония, дикие, нелепые звукосочетания, абсолютное отсутствие малейших признаков музыкальности.

Итак, машина по программе и заданиям человека может математически точно подбирать аккорды, составлять новые песенки из кусочков старых, «воровать» чужие мелодии и стряпать сумасшедшую ультрамодернистскую галиматью. И это всё? Не мало ли для восторгов? Неужели машина-композитор так-таки не способна на что-нибудь практически ценное?

ЗАМЫСЕЛ МАТЕМАТИКА И ВИОЛОНЧЕЛИСТА

Советскому математику Рудольфу Хафизовичу Зарипову замысел создания автомата-композитора пришёл в голову ещё в юности. Это было в 1948 году. Жил Зарипов тогда в родной Казани и учился в музыкальном училище.

Однажды, готовясь к экзамену по гармонии, он подметил, что школьная гармонизация мелодий вполне поддаётся математическому расчёту (уже тогда Рудольф был страстным любителем математики). Он прикинул несколько способов расчёта аккордов и понял, что дело это доступно любой счётной машине. Но тут же у пытливого юноши мелькнула другая мысль: а что, если попробовать вычислять не только аккорды, но и главнейшую составную часть музыки – мелодии? Ведь и их законы, вероятно, тоже можно выразить математически!

Нет, тогда Зарипову не удалось даже начать решение такой задачи. Слишком это оказалось трудно. И в книгах об этом он ничего не нашёл. Юношеский замысел остался нереализованным.

Потом, не бросая любимой виолончели, Рудольф поступил в университет, потом добавил к увлечению музыкой и математикой рисование, потом стал ещё и страстным радиолюбителем-коротковолновиком – «путешественником по эфиру». Ему всегда было мало какого-нибудь одного дела, он постоянно «гнался за несколькими зайцами». И, против морали старой пословицы, ловил-таки их!

Давняя мечта об автомате-композиторе стала одним из «зайцев» уже по завершении высшего образования, когда Зарипов поступил в аспирантуру Ростовского университета. Но особенно увлёкся Рудольф своей юношеской идеей после защиты кандидаткой диссертации – как только его послали в Москву для изучения и освоения элеконно-счётной машины «Урал».

ДНИ И НОЧИ

Июльскими ночами 1959 года на четырнадцатом этаже громады Московского университета на Ленинских горах одиноко светилось окно. За ним, в комнатке студенческого общежития, сидел над бесконечными расчётами Рудольф Зарипов. Ранним летним рассветом ложился на 2-3 часа уснуть. В восемь утра шагал в один из институтов для практики на электронно-счётной машине. Весь рабочий день сидел за пультом, командуя решением мудрёных математических задач. Вечером, когда пустели комнаты института, оставался за машиной и вёл другую, любительскую работу. Начальник машины Борис Михайлович Романов разрешил ему попытаться научить «Урал» композиторскому искусству. А ночью Зарипов готовил программы на завтра.

Жил Зарипов словно в тумане, на предельном напряжении сил, не давал себе отдыха ни на минуту. Иначе было, по его мнению, «нельзя», ибо совсем немного оставалось до отъезда из Москвы.

Обучение машины мастерству вычисления мелодий поначалу шло туго. Первые пробы провалились. «Урал» не мог «придумать» ничего путного. Тонкие, интимные, порой неосознанные самими композиторами законы мелодических форм было очень трудно сформулировать и переложить на язык математических команд. Рудольф исследовал множество нот и повсюду видел чрезвычайное многообразие, неповторимость мелодических оборотов. Законы мелодий оказались неизмеримо более сложными и гораздо менее изученными, чем давно известные законы гармонии, аккордов.

Но шаг за шагом работа шла вперёд. Порой напрасная, уже сделанная раньше, но не кибернетиками, а музыковедами. Позднее Зарипов, например, «открыл» для себя книгу профессора Московской консерватории Мазеля «О мелодии». Жаль, что в ту пору он не знал этой книги. Программы команд машине пришлось составлять, как говорят математики, «с нуля», буквально на голом месте.

И вот Рудольф окончательно «договаривается» с машиной. Любую ноту он обозначает пятизначным числом, в котором две первые цифры характеризуют «расстояние» от начала музыкальной фразы, причём за его единицу принимается длительность звука, равная четверти, третья – длительность звука, а четвертая и пятая – высоту. Он «приказывает» машине заканчивать мелодию всегда первой ступенью лада, причём «шагать» к концу возможно более коротким интервалом. «Запрещает» ставить подряд более шести нот, идущих в одном направлении (вверх или вниз). Наложено «вето» и на парные шаги, превышающие в сумме октаву. Предусмотрены и другие правила для смены направлений движения мелодии.

Специальный раздел программы Зарипов посвятил ритму – отдельно для маршеобразных мелодий (со счётом «раз-два-три-четыре») и для вальсов (со счётом «раз-два-три»). Особо учтено число частей будущих произведений, количество тактов в каждой части.

«УРАЛЬСКИЕ» НАПЕВЫ

И вот готов опытный алгоритм – набор математических правил для составления мелодий. Написан первый вариант программы команд кибернетическому «музыканту». Зарипов переносит его на ленту «памяти», налаживает «генератор случайных чисел» – источник «шума», из которого «Урал» будет выуживать свои мелодии, и нажимает кнопку «пуск». На этот раз машине заказан вальс. Через несколько секунд «творчество» закончено. Машина деловито печатает на ленте «музыкальный» ответ. Новый нажим на пусковую кнопку – и вот уже «сочинён» второй вальс. Зарипов ещё не знает, что за музыка получилась. Расшифрует числа он потом, ночью. А теперь заказывает марш.

Но тут происходит что-то непонятное. «Урал» почему-то «не хочет» сочинять марш. Он «бунтует», останавливается, сам включает уже прочтённую ленту задания, крутит её без конца. Громадная, раскинувшаяся в нескольких комнатах электронная машина бессмысленно моргает своими неоновыми глазками и не выдаёт никакой продукции.

Зарипов останавливает машину и заказывает ещё один вальс. Все в порядке. Через положенное число секунд у него в руках третий рулончик с зашифрованным в столбиках пятизначных чисел вальсом машинного изготовления. Опять пробует заказать «Уралу» марш. И снова повторяется нелепый «бунт».

«Что за притча?! – мучительно думает Зарипов. – Почему «Урал» обуяла «ненависть» к маршам?»

Буквально за день до отъезда из Москвы причина «каприза» машины отыскалась. Оказывается, переписывая программу, Рудольф в одном месте ошибся: вместо «01777» поставил «01177». Это и спутало исполнительный кибернетический механизм.

В последний вечер «Урал» сочинял только марши.

Вплотную сесть за расшифровку машинных композиций Зарипову удалось лишь дома, в Ростове. И некоторые мелодии ему явно понравились. Конечно, им было очень далеко до «Подмосковных вечеров». «Но ведь это первые из первых машинных мелодий!» – думал Рудольф. А один из маршей ему так полюбился, что целую неделю не выходил из головы.

Спустя полгода на страницах «Докладов Академии наук СССР» в разделе «Кибернетика и теория регулирования» появилась статья Зарипова под заглавием «Об алгоритмическом описании процесса сочинения музыки». Представил её к опубликованию известный учёный, академик С. Л. Соболев. Наверное, впервые за своё существование самый маститый из всех наших научных журналов напечатал несколько нотных строк. И они были рождены не живым порывом человеческого вдохновения, а научным знанием, вложенным в машину, и стремительным каскадом автоматических электронных всплесков. Позднее в одной из своих статей Зарипов назвал эти мелодии «Уральскими» напевами.

И РОБОТ БУДЕТ СЛУЖИТЬ

Теперь, после опытов Зарипова, мы вправе с большим уважением посмотреть на кибернетических роботов-композиторов. Как-никак, но они научились не только плагиату и лженоваторству, но и аккуратной гармонизации и даже составлению сносных мелодий.

Значит ли это, что машина-композитор когда-нибудь будет в состоянии заменить человека-композитора? Каковы перспективы машинного сочинения настоящей, большой музыки?

Может быть, в далёком будущем, проделав колоссальный исследовательский труд, удастся вкладывать в машину сложнейшие алгоритмы и учить её конструировать музыку так, как создавал её когда-то тот же Палестрина, или Бах, или Моцарт.

Уже в наши дни есть инженеры (не музыканты!), которые предлагают такое: заставить машину переводить литературное произведение на... «музыкальный язык». Скажем, привести «литературный алгоритм» Пушкина в соответствие с «музыкальным алгоритмом» Чайковского, найдя их с помощью машины, и заново превратить «Евгения Онегина» из поэмы в оперу! Под грустные стихи машина, подражая знаменитому музыканту, напишет грустные мелодии, под бодрые и шутливые места текста – автоматически сконструирует весёлые напевы и созвучия. Фантастика, бред? Кто знает! Некоторые инженеры-кибернетики говорят об этом без тени улыбки и всерьёз предполагают таким способом «продлить творческую жизнь» великих композиторов. Если бы Чайковский не успел написать музыку к «Пиковой даме», машина-де сделала бы это «в стиле Чайковского». Точно так же она могла бы «писать, как Чайковский», новые оперы, концерты, симфонии на какие угодно другие поэмы, повести, романы.

Что и говорить, исполнение такого замысла было бы громадным научным успехом. Даже частичная удача, даже небольшая «похожесть» машинной музыки на человеческую, взятую за образец, значили бы, что наука достаточно глубоко раскрыла творческую систему того или иного композитора (кстати сказать, и саму работу по разгадке этой системы, по приготовлению алгоритма можно было бы поручить машине).

Однако и этот немыслимо сложный эксперимент едва ли приобрёл бы музыкальную ценность. Есть нечто сокровенное, в чём машина органически не способна подняться до уровня своего создателя, и по той простой причине, что в человеческом существе далеко не всё исчерпывается голой кибернетикой, пусть даже архисовершенной. Ведь машина – только робот, устройство, по самой сути своей подчинённое людям. Нет, подлинный художник каждое новое своё произведение создал бы не так, как блестяще «обученный» механизм. Ибо, человеческое счастье – счастье труда, подвига, любви, как и горе, и тоска, и трагизм – достояние только людей. Ибо человек – дитя Вселенной.

Учёный мыслит силлогизмами, художник – образами, писал о своё время Белинский. Композитор мыслит звуковыми образами. Создание музыки –этоодин из видов мышления художественными образами. Процесс этот необычайно сложен, и, конечно, подлинного композитора-творца, художника, знающего дорогу к человеческому сердцу, машина не заменит никогда.

Настоящий композитор творит свои произведения не по шаблонным, однажды заданным законам, а всякий раз по-новому. Его манера, стиль, настроение неуловимо меняются от произведения к произведению, от части к части, от одной музыкальной фразы к другой. Перемены эти, хоть и доступные математическому выражению, не поддаются никакому предвычислению: ведь человек черпает их в непрерывно меняющейся жизни. И чем крупнее, талантливее композитор, тем яснее видит он современность, тем глубже и тоньше изменения, вносимые им в музыкальную традицию.

И всё же музыкальный робот обещает массу любопытного. Как заманчиво, к примеру, «скрестить» пусть даже упрощённые творческие стили двух разных композиторов и посмотреть, что из этого получится! Или испытывать творческую индивидуальность сочинителя. Вложил в машину его произведение – и через секунду получил исчерпывающий ответ: «Данный опус на 50 процентов является подражанием Дунаевскому, на 40 процентов повторяет Соловьёва-Седого, на 10 процентов самобытен». Это ещё неплохая оценка. А что, если самобытности машина вообще не найдёт?

Разумеется, такое испытание не главное, к чему стоит стремиться. Однако мы вправе надеяться, что кибернетическая машина станет со временем отличным инструментом для опытов с комбинациями звуков, великолепным прибором для исследования музыкальных форм, ладовых сочетаний, гармонии, строев. Композитор будет поручать своему электронному слуге сложные гармонизации, проверять с его помощью только что изобретённые музыкальные структуры. Быть может, автоматическое звукотворчество ускорит и облегчит работу с музыкальными синтезаторами. Послушный, исполнительный кибернетический робот, «сидя» за пультом электронного оркестра, поможет композиторам будущего творить музыкальные произведения неизмеримо быстрее, чем это делают наши современники.