Prírodou inšpirované algoritmy

Evolučné algoritmy

Tento prístup je postavený na evolučných algoritmoch, ktoré sú schopné prehľadávať priestor a tým generovať riešenia. Na výsledok prehľadávania má značný vplyv funkcia fitness, ktorá ohodnocuje jedincov. Pravé táto časť celej schémy je z hľadiska riešenia najzaujímavejšia. Rôzni autori k tejto funkcii pristupujú rôznym spôsobom. Prvé aplikácie uprednostňujú človeka ako supervízora, ktorý vyberá a určuje smer, ktorým sa má prehľadávanie uberať. Toto riešenie však nie je autonómne na človeku a preto sa mnoho autorov pokúšalo vytvoriť úplne samostatný generický systém. Tu však vyvstáva problém ako určovať funkciu fitness.
Ja som sa stretol s dvoma základnými prístupmi:

• systém, ktorý sumarizuje a váhuje množinu rôznych faktorov vplývajúcich na kvalitu výsledku
• systémy, kde ako ohodnocovač funguje neurónová sieť

• dĺžka prázdneho intervalu (dlhé pauzy pôsobia disharmonicky)
• redukcia "špičiek" (bez ohľadu na rytmiku) - vyhladzuje melódiu
• pravidlá týkajúce sa rytmiky a nôt, napr. výrazná zmena je povolená na každú tretiu dobu
• pravidlá týkajúce sa dĺžky nôt

Ako je zrejmé, tieto pravidlá sú dosť viazané na znalosti týkajúce sa rytmiky (aké základné schémy existujú), melodiky a celkovej harmónie (teória hudby). Je zrejmé, že pri zostavovaní pravidiel je potrebné implementovať skúsenosti človeka, ktorý vie komponovať. Takéto systémy sa často skladajú z niekoľkých desiatok pravidiel, ktoré sa navzájom dopĺňajú. V podstate sa však jedná o dve skupiny pravidiel - jednu tvoria pravidlá, ktoré sa starajú o rytmiku a druhú skupinu tvoria pravidlá zabezpečujúce melodiku.

Ďaľšou skupinou parametrov, ktoré vplývajú na výsledok sú genetické operátory, hlavne mutácia. Tak ako funkcia fitness, aj mutácia sa často skladá z viacerých podmutácií. Takto sa dá riadiť smer, akým sa má prehľadávanie uberať. Fitness a genetické operátory ovplyvňujú to, či skladba bude rýchla, alebo tiahla a pomalá, či bude melodická, alebo viacej zameraná na improvizáciu .
Existujú aj také prístupy, ktoré pracujú "on-line" a spolupracujú s hudobníkom priamo keď hraje, jedná sa väčšinou o jazzové improvizácie.

Linky:
GP-Music -klasický systém kde fitness je určovaná pravidlami
Genetic Algorithm Utilising Neural Network Fitness Evaluation for Musical Composition -fitness určuje neurónová sieť
A Genetic Algorithm for the Generation of Jazz Melodies -generovanie jazzu pomocou GA
Evolutionary Computation for Music Evolution -generovanie melódií pomocou GA
GenBebop -generovanie jazzu 1.ukážka 2.ukážka
GAmusic -generovanie melódií pomocou GA