潮水的國王

陳婧

在英國普利茅斯大學新落成的海洋大樓里，有個長35米、寬15米的大水池，看起來像個游泳池，誰都不會想到接下去要欣賞的是一場音樂會?？聽柨舜┲滓r衫，系著粉紅色領(lǐng)帶，下身是一條黑色的西褲——和普通指揮沒太大區(qū)別，但他看起來更像軍事指揮官，手腕上和身上都連接著黑色的運動傳感器。在幾百名觀眾的注目下，站在水池上方側(cè)面“指揮臺”上的柯爾克先舉起了左手，波浪開始起了細微的波瀾。當他舉起右手，波浪的振動開始變大，慢慢有了聲響。當他揮舞雙手，頓時掀起洶涌波濤，拍擊水池的邊沿，偶爾還濺到觀眾身上。池水翻滾著波浪，咆哮著卷起潔白的浪花，奏出了世界上第一支海浪交響曲。

這首名為《波聲》的交響曲由柯爾克與作曲家塞繆爾·弗里曼合作創(chuàng)作，時長12分鐘。真正讓池水起起伏伏的并非上下?lián)]舞的手臂，而是水池中24塊造浪板。它們不斷移動并變化著角度，從而控制造浪的方向和大小。但音樂聲并不完全由水聲構(gòu)成，水池四周的測量器會把波濤撞擊池壁時的力度和幅度變化，轉(zhuǎn)化為電子信號并傳遞至音樂合成器。隨后，音樂合成器會發(fā)出類似鯨魚歌聲那樣的音頻信號，從而組成了最后的海浪交響曲?？聽柨烁觳矒]動的幅度既決定了海浪的大小和力度，也決定了樂聲的高低起伏，尤其是操縱桿決定了音量的大小。

在水池中，為了配合交響曲的“多樂器”演奏，還有其他幾件“樂器”：比如水鼓，由幾名來自普利茅斯大學的學生身著潛水服，站在水中拍擊浪花，猶如敲擊著一面牛皮鼓。水池中還有特制的浮標，當受到波浪撞擊時，可以發(fā)出深沉的鈴聲，就像三角鈴。交響曲達到最高潮時，你聽著波浪的聲音，聞著波浪的味道，看它們起起伏伏，瞬間會產(chǎn)生置身太平洋邊的錯覺。

柯爾克現(xiàn)年42歲，是普利茅斯大學電腦音樂跨領(lǐng)域研究中心成員，還是海洋研究所的常駐作曲家，擅長跨領(lǐng)域音樂實踐。這位音樂怪才的靈感來自于音樂和科技的交融，他獲得過兩個博士學位，分別是藝術(shù)和人工智能領(lǐng)域。他研究的興趣十分廣泛，包括了量子力學、海洋科學、證券市場和人工智能，這些看起來毫無關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域卻通過音樂，實現(xiàn)了完美的科幻般的演繹。在業(yè)內(nèi)，他也獲得了“當代樂壇的菲利普·狄克（科幻小說家）”的雅號。他把這次波浪樂隊演奏海洋交響曲，看作“通過藝術(shù)媒介展示海洋科學的魅力”。

表演結(jié)束后，觀眾們起立鼓掌時間長達5分鐘，一些觀眾希望購買表演的視頻。英國《每日郵報》還把柯爾克和“卡努特國王”相提并論——這位11世紀的君主在英國歷史上有著非常傳奇的色彩，他一人兼任了丹麥和英國兩國的國王。但和其他國王不同的是，他把寶座設在海邊，目的是控制潮起潮落。傳說他試圖讓潮水聽從國王的指揮，方法就是把頭戴的王冠扔進海里，誰知海浪沒有被制服，卡努特國王卻差點殞命。當然，這個國王的笑話和控制大海的野心也在英國歷史上記下了濃厚的一筆。

不過現(xiàn)在，桀驁不馴的大海終于被柯爾克征服并駕馭了：普利茅斯大學的這個水池是英國技術(shù)最先進的水池，可以模擬一系列的海洋環(huán)境，包括潮起潮落的高度和力度。而且在這位音樂家手中，這個水池就變成了一件樂器，或是一個樂團，聽從他的“指揮”而“琴瑟和鳴”。在他的工作室里，他向我們暢談了人工智能譜曲的當下應用和未來前景，以及計算機編程系統(tǒng)在表達式音樂表演領(lǐng)域非常突出的作用。

記者：看你的研究興趣非常寬泛，為什么會想到創(chuàng)作一首海浪交響曲？

柯爾克：在互聯(lián)網(wǎng)浪潮興起前，我是華爾街的一名證券分析師，對數(shù)學分析程序非常感興趣，當時的收入也不錯，在紐約的聯(lián)合國大樓旁有自己的公寓。但我想要一個不同的生活。我的母親是位詩人，她發(fā)表了一些作品，在她去世之后，我改變了自己的人生道路，重新回到學校攻讀藝術(shù)博士學位。這個巨大的轉(zhuǎn)向，是因為音樂從我童年起，就有非常重要的位置，而我想做的不是按比例地投入其中任何一項，而是讓科技和藝術(shù)真正交互，成為我人生中平衡的支點和新跑道的起點。人生就像海浪，充滿了起伏和變化。這次的作品也是科技和藝術(shù)的雙重產(chǎn)物，普利茅斯大學的海洋大樓有世界上最先進的造浪池，我立刻想到，可以用它來創(chuàng)造波浪，讓波浪變得富有活力并轉(zhuǎn)化為音樂。大海的波濤聲是自然界最純美、渾厚，而且頗具神秘色彩的聲音，我一直希望能把水變成另外一種形式的“音樂”創(chuàng)造者。

記者：你提到波浪的活力，這種活力如何才能變?yōu)橐魳罚?/p>

柯爾克：舉個例子來說，當樂譜上的每一個音符都被精準地彈奏時，這樣的音樂聽起來是幾乎不具有生命力的。所以當演奏家在彈奏一首曲子時，拍子不可能完完全全固定的，甚至于聲音的力度也不可能都維持一樣的大小。一首歌曲的表演型態(tài)其實是有很多不斷變化的參數(shù)，譬如說拍子、聲音的大小、還有聲音的清晰度等，需要一些地方加快、一些地方變慢，或是對于某些音符和某個段落特別強調(diào)地去詮釋，才能讓音樂變得更加動聽更有生命力，才能讓聽眾更清楚地聽見表演者的想法。因此，我們研究了大量的“表演藝術(shù)家”可靠而精確的音樂表演，并且透過計算機對數(shù)據(jù)的分析和挖掘，找出其中的特征和規(guī)律，并通過人工智能的方法，讓海浪把這個音樂表演過程進行還原，而我只是“指揮”。

記者：換句話說，這些波浪就像交響樂團中的音樂家，由它們在進行演奏？

柯爾克：是的。我的指揮動作就像給了音樂家下一步動作的信號，造浪池里的波浪才是真正的音樂家，由它們按下鋼琴的琴鍵，隨著我而彈奏，表現(xiàn)出那些變化的元素，如節(jié)奏快慢、聲音大小、力度強弱等等。但要做到這些，并不是一件容易的事，因為我們需要完全模擬音樂家表演的過程。我們的方法首先是將一些音樂家高品質(zhì)的演奏轉(zhuǎn)化成機器可讀的形式，然后將音符編碼成為機器可讀的形式并對應到樂譜中，把樂譜和演奏者的實際發(fā)揮做比較，提取拍子、響度這些特征性的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成計算機可以分析的部分。接著，我們會從韻律、音調(diào)去分析音樂的結(jié)構(gòu)，開發(fā)出計算機可以學習的算法，然后有系統(tǒng)地連接音樂結(jié)構(gòu)方面典型表達的特征，還要制訂它們的符號規(guī)則。最后，用不同的音樂風格執(zhí)行有系統(tǒng)的實驗。比如，我們會研究不同音樂家彈奏貝多芬的《月光》奏鳴曲時的特征，形成最有“生命力”的版本，讓造浪池去進行演繹。

記者：這是否意味著需要采用人工智能去進行智能控制？

柯爾克：我們越來越依賴人工智能的方法來對音樂進行研究，這些研究是為了處理音樂中復雜且大量存在的數(shù)據(jù)，尤其是機器學習和數(shù)據(jù)挖掘，具有越來越重要的價值。以前的數(shù)學和計算機技術(shù)沒有辦法精準地摘錄準確的表演信息，例如每一個音符開始和結(jié)束的時間，力度也沒有辦法直接從音頻數(shù)據(jù)中擷取，但現(xiàn)在有了人工智能，我們可以精確記錄每次表演，包括每個音符跟每次的琴鍵位置高低和踏板運動。這些方法可以挖掘音樂中有趣且有規(guī)律的特征，讓音樂更加悅耳、有活力，并且保持對波浪形態(tài)最佳的控制，讓希望達到的音樂效果更加準確。

記者：如何讓濤聲轉(zhuǎn)換的音樂聽起來非常悅耳呢？

柯爾克：我們不僅對希望出現(xiàn)的音樂進行了研究，而且我們也對海浪進行了細致的研究。浪花中大大小小的氣泡便是一位位天才的“演奏家”。濤聲的音質(zhì)是否優(yōu)美，取決于形成海浪所特有的浪端氣泡的體積大小。我分別對在實驗室水池中和開放的海洋中拍攝到的高速錄像進行了分析，并測算了浪端氣泡的體積，進而勾畫出了一幅浪花中氣泡形成的完整圖畫。我們可以把氣泡分成一大一小兩個種類，“大氣泡”直徑約在1毫米至10毫米之間，而“小氣泡”的直徑則小于1毫米。大氣泡和小氣泡的形成過程不盡相同。波浪形成初期，浪尖會卷裹一部分空氣形成一個管狀空洞，當它下落時，這個空洞便被分割成若干部分，從而形成大氣泡。當浪尖與海水再次相遇，飛濺起的浪花將海水表面的空氣帶入水中，小氣泡就此誕生。雖然大小氣泡的形成過程不同，但兩種過程都遵循了能量守恒的規(guī)律。小氣泡爆裂時所發(fā)出的聲音要比大氣泡更為激烈。所以要讓音樂悅耳，最關(guān)鍵就是需要讓造浪板推動海浪多形成小氣泡，而不是更多的大氣泡。

記者：對你來說，在人工智能譜曲和彈奏的過程中，最有挑戰(zhàn)的地方在哪里？

柯爾克：處理這些數(shù)據(jù)，讓這些數(shù)據(jù)變得可以分析以及機器學習是一項非常困難的事情，因為海浪要像人類那樣“智能”地去彈奏。這樣需要的不僅僅是模擬出“樂譜”的信息，即音符什么時候必須被彈奏，也需要讓波浪有智能的表現(xiàn)，它需要像人類那樣學會去表達“情緒”，加上一些音符去美化樂曲。但在實際過程中，最難的地方在于很難去真正做到“控制”波浪，有時候造浪板的一個角度的變化就會引起聲音完全的改變。因此我們發(fā)展了新的算法，首先是關(guān)于拍子的歸納，包含了波浪速度的辨識還有追蹤那些已經(jīng)改變的速度，接著是量化，記錄形成音樂的開始和結(jié)束時間，最后是判斷音符的準確性。最終才能讓海浪彈出的音樂像表演家那樣可控制、有情緒起伏，還很精準。

記者：在你看來，未來的“人工智能”音樂會有哪些趨勢？

柯爾克：音樂盡管一直在發(fā)展，但是數(shù)百年來或許唯一沒有改變的就是音樂家和受眾之間的關(guān)系。一方面，聆聽音樂是個被動的過程，盡管聽眾可以在數(shù)以百億的音樂作品中挑出他們自己喜愛的，但是他們在創(chuàng)作過程中沒有一席之地。另一方面，創(chuàng)作音樂是個必須主動的過程，你只有掌握了某種樂器，才能隨心所欲地進行彈奏。但并非每個人都有能力和時間成為一名創(chuàng)作人，你需要反復練習和一定的天賦。但是互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的發(fā)展，尤其是人工智能，改變了音樂創(chuàng)作的路徑：我們的日常生活中匯集了海量的數(shù)據(jù)流，越來越多有想法的極客科學家和音樂人想把任何活動都去變成音樂作品，之前就有很多藝術(shù)家做出大膽前衛(wèi)的嘗試。比如有的音樂人使用城市空氣污染數(shù)據(jù)來創(chuàng)作聲音作品，一些鬼才音樂組合基于銀河系行星的運行軌跡數(shù)據(jù)來生成作品，而我的海浪音樂說到底也是一種把被動的數(shù)據(jù)收集，轉(zhuǎn)化成主動的音樂創(chuàng)作。另外，生物音樂作為一種實驗類型的音樂，也變得越來越受關(guān)注。生物音樂的誕生，來自于非人類生物環(huán)境的聲音取樣，比如由人體腦電波產(chǎn)生的音樂作品，由海洋潮汐變化產(chǎn)生的音樂以及太陽能所產(chǎn)生的音樂，這些“動能”音樂因為具有生命力而值得關(guān)注。在未來人工智能音樂的領(lǐng)域，全世界的音樂人會接觸到更多前所未有的創(chuàng)作工具，去創(chuàng)造新的數(shù)據(jù)音樂或是生物音樂這些人工智能音樂，這在以前是遠遠無法想象的，音樂家和受眾之間的界限或許會變得日趨模糊。