Мелодия — это последовательность звуков, а последовательность можно уподобить геному. И если геном усложнялся и изменялся под действием естественного отбора, то почему бы и череде звуков в ходе эволюции не сложиться в приятную музыку? Такую возможность рассмотрел Роберт Маккаллум (Robert Mac-Callum), сотрудник отделения естественных наук Имперского колледжа Лондона (Department of Life Sciences, Imperial College London), который раньше занимался исследованием генома москитов, а теперь вместе с коллегами из Имперского колледжа и группы взаимодействия со средствами массовой информации японского Национального института передовой промышленной науки и технологии (Media Interaction Group, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) попробовал получить из какофонии гармонию.
Для изучения эволюции музыки исследователи создали систему, которую назвали «Напевы Дарвина» (DarwinTunes). Это набор компьютерных программ, каждая из которых генерирует повторяющуюся полифоническую звуковую последовательность. Две программы могут обменяться участками и породить дочерние программы, что аналогично половому размножению с неизбежной рекомбинацией — перетасовкой родительских генов. Предусмотрены и мутации— случайные изменения в программе, которые происходят с заданной частотой после рекомбинации. Популяция «Напевов» состояла из 100 фрагментов длительностью 8 секунд каждый. Это электронные звуки не похожие на звучание известных музыкальных инструментов или человеческий голос, поэтому не должны вызывать у слушателей никаких ассоциаций. Это важно, потому что слушателям в этой системе уготована роль естественного отбора. Если у нас нет композитора, а исполнение отрывков возложено на компьютер, только слушатели могут повлиять на судьбу произведения. В экспериментах Маккаллума и его коллег участвовали посетители социальных сетей и студенты-первокурсники. Им предлагали прослушать 20 мелодий, случайным образом выбранных из популяции, и оценить каждый по пятибалльной шкале, от «Слышать этого не могу!» до «Мне очень нравится!». Естественно, мнениями эксперты не обменивались. По итогам прослушивания исследователи отбирали десять худших фрагментов, которые «умирали». Из других десяти формировали пары, каждая из которых произвела по четыре потомка. Получилось двадцать дочерних мелодий, которые заменили погибших «неудачников» и собственных родителей, также «умерших» после размножения. Двадцать новых мелодий вместе с оставшимися без оценки восьмьюдесятью образовали следующее поколение, в котором продолжался отбор. Всего в эксперименте приняли участие 6931 человек, оценившие за 2513 поколений 50480 мелодий. Как звучали напевы Дарвина, как они менялись в ходе эволюции, можно послушать здесь: http://soundcloud.com/uncoolbob/sets/darwintunes/
Средние рейтинги лучших мелодий постепенно росли в течение 500-600 поколений, а затем рост прекратился, ситуация стабилизировалась, музыка уже не становилась качественнее, а людям всё труднее было выбрать из общей массы что-то выдающееся. Но привлекательность мелодии — это субъективный критерий, а в распоряжении исследователей были и объективные, количественные. Современная техника позволяет определить такие характеристики музыки, как ее ритмичность и гармоничность, т.е. долю правильных аккордов. Гармоничность и ритмичность способствуют привлекательности напева, в ходе эволюции эти показатели возрастали и спустя 400 поколений несомненно превышали таковые в контрольной популяции, в которой мелодии «скрещивались» случайным образом, без отбора со стороны слушателей. Но дальнейшему совершенствованию музыки в этом направлении был положен предел, после 400 поколений значения гармоничности и ритмичности стабилизировались.
По мнению исследователей, причина стабилизации заключается в том, что на определенном этапе эволюции геномы достигают некоего равновесного состояния, а мелодии — уникального сочетания приятных качеств, и любая дальнейшая рекомбинация геномов, т.е. размножение, приведет лишь к тому, что хрупкое равновесие разрушится и новая музыка окажется хуже старой. Тут уж не до совершенствования, сохранить бы достигнутое. Получается, что развитию музыки мешает невозможность скопировать мелодию без изменения. Ученые отмечают, что во многих древних обществах музыкальные жанры не менялись тысячелетиями. Возможно, причина застоя заключалась в том, что у людей в то время не было способов записывать музыку, они учились на слух, ошибки были неизбежны и возникали во множестве, а необходимость постоянно исправлять ошибки препятствует развитию.
Эксперименты показывают, какое значительное влияние на музыку оказывают слушатели. Именно их оценка превратила приятные созвучия в мелодии, пусть и незамысловатые, но, скажем честно, не особенно уступающие по качеству многим современным популярным мотивчикам. Причем непонятно, какие именно параметры оценивают слушатели, обрекая мелодию на жизнь или исчезновение. На их выбор, безусловно, влияют гармоничность и ритмичность, однако расчеты показали, что гармоничность увеличивает предпочтение слушателей на 3 %, ритмичность — на 2,8 % , совместное действие обоих факторов — на 4,2 %, оставляя остальные 95,8 % необъясненными. Но в конце концов у музыки не две характеристики, а значительно больше.
В реальной ситуации на развитие музыки влияют не только слушатели. Композиторы сочиняют ее до того, как выносят на суд общественности, а люди оценивают мелодию, исходя не только из собственных вкусов, но и в зависимости от мнения других. Относительный вклад производителя, композитора и слушателя в развитие музыки неизвестен и может меняться в зависимости от общественных условий. По мнению Роберта Маккалума, успеху произведения могли бы способствовать предварительные прослушивания. В современном западном обществе музыканты и композиторы— это особая гильдия профессионалов. Но исследователи не исключают, что мы стоим на пороге развития цифровой культуры; музыка, точнее музычка, будет циркулировать в сети, в ней и эволюционировать. Может быть, она даже сама там и заведется, без всяких композиторов.
Наталья Резник
Robert M. MacCallum, Matthias Mauch, Austin Burt, and Armand M. Leroi « Evolution of music by public choice», Published online before print, Proceedings of the National Academy of Sciences, June 18, 2012, doi: 10.1073/pnas.1203182109
Я расписания занятий так составлял генетическим алгоритмом. Этот предел совершенствования — вещь известная даже в биологии. Можно чуть улучшить результаты, если взять не одну, а несколько популяций и периодически давать им обмениваться генами. Но и тогда будет такое же насыщение спустя какое-то время.
Надо бы статейку в science-freaks запосить.
Самозарождение музыки в сети — это прекрасно!