На свет появилась музыка, созданная из обычного шума «естественным отбором».
Мутации музыки: По Дарвину

Программа DarwinTunes — детище работающих в Великобритании ученых Роберта МакКэллума (Robert MacCallum) и Армана Леру (Armand Leroi). Принцип довольно прост: из начального шума она, внося случайные изменения, создает новые варианты. Слушатели (люди) выбирают из них те, которые звучат лучше. Эти варианты тем же способом развиваются дальше — а менее благозвучные «погибают». Так, спустя многие поколения из бессмысленного шума рождаются мелодия и ритм.

«Нам пришло в голову, что музыкальные стили и направления развиваются на основе законов дарвиновского отбора, — говорит МакКэллум, — Они копируются и изменяются от музыканта к музыканту, от поколения к поколению, причем пользующиеся большей популярностью воспроизводятся чаще и быстрее». Чтобы проверить свое подозрение, ученые и разработали DarwinTunes.

Несложный трек, с которым работает программа, состоит из повторяющихся фрагментов длительностью 8 секунд. Фрагмент кодируется чем-то вроде «генома», который описывает использованные тоны, время их звучания, играющий инструмент, темп и т. д. Рождение нового фрагмента напоминает половое скрещивание: дочерний появляется как случайная смесь двух материнских, с внесением в «геном» дополнительных случайных изменений-«мутаций». По мнению авторов, это напоминает не только скрещивание, но и обычный способ появления новых мелодий, которым, зная или не зная этого, пользуются композиторы.

Эксперимент стартовал с сотни полностью случайно сгенерированных фрагментов. Посетители сайта DarwinTunes призывались их прослушать и оценить по пятибалльной шкале, от «Невыносимо» до «Очень нравится». Как только 20 таких треков получали достаточно оценок, 10 худших «умирали», а оставшиеся 10 «скрещивались» уже описанным образом, порождая две «дочерние» мелодии — и после этого сами также сходили со сцены. Таким образом, в каждый конкретный момент на сайте была представлена «популяция» из сотни шумовых (а потом и музыкальных) фрагментов.

К настоящему моменту «родилось» более 5 тыс. фрагментов, и самые последние из них представляют уже 3060-е поколение. Взяв мелодии из разных поколений вплоть до самого первого, ученые ясно демонстрируют, как мало помалу они становились все более благозвучными: в них появлялись характерные для европейской музыкальной школы аккорды и гармонии, развились достаточно сложные ритмические рисунки. «Мы надеялись получить несколько более интересную музыку, — признается МакКэллум, — но и это прекрасный результат». Давайте послушаем.

Интересно, что исключительно бурный рост благозвучности наблюдался в течение первых 500−600 поколений, после чего мелодии вышли на плато и практически прекратили «развиваться». По мнению ученых, они просто стали слишком сложными, так что их механическое «скрещивание» не приносило слишком удачных результатов. Впрочем, возможно и другое объяснение: мелодии просто достигли уровня, на котором они вполне удовлетворяют вкусам слушателей, и новые изменения в них оказываются уже не слишком уместными.

Эволюционной теории хорошо знакома такая ситуация попадания в локальный минимум. Чтобы покинуть его, нужно исключительно мощное давление отбора, способное перевести адаптирующуюся систему через пик. Впрочем, и первому объяснению также легко найти аналог в живой природе.

МакКэллон и Леру полагают, что таким же примерно путем появляются новые мелодии и целые музыкальные стили — хотя известный эксперт Майкл Катберт (Michael Cuthbert) считает, что это слишком упрощенный взгляд на предмет: «Работа не позволяет сказать ничего о том, отчего в прошлом музыка звучала иначе, почему сегодня нам нравится другая музыка — и о том, как она будет развиваться в дальнейшем», — считает ученый. «Представьте, что вы случайным образом соединяете запчасти от автомобиля и предлагаете людям купить тот или иной комплект, затем отбирая и развивая те, которые выбирали чаще всего, — говорит Катберт, — Поначалу у вас будет нечто странное, но понемногу появятся все более адекватные системы, и не удивлюсь, если в итоге вы получите что-то вроде Honda Civic 2011 года. Такое занятие ровным счетом ничего не скажет о том, как в действительности появляется автомобиль».

Стоит заметить, что DarwinTunes — лишь одна из компьютерных программ, имитирующих эволюционные процессы. Известны программы, в которых простые наборы линий превращаются в сложные фигуры и формы. Видеоролик, описывающий одну из них, мы не можем не привести здесь — уж очень наглядна эта демонстрация.

Конечно, ни одна из таких программ не отражает реальные эволюционные процессы во всей их полноте и сложности. Они лишь позволяют контролируемо рассматривать и изучать некоторые аспекты эволюции, планировать и проводить эксперименты, повторять их, внося нужные изменения и вообще манипулировать процессом так, как это удобно исследователям. При использовании обычных живых существ подобные опыты становятся слишком сложными, а порой и невозможными.

По публикации Discover Magazine / Not Exactly Rocket Science