關於算法作曲 (Algorithmic Composition) 〖上〗

算法技術的研究成果已經影響了許多領域，其中包括醫療診斷，人工智能，股票交易，線上平台管理維護等。相比之下受關注度較低的就是算法技術在藝術創作中的應用。於1950年代，通過算法和科技手段生成的音樂也是許多研討會共同關注的課題。自動作曲(automated composition)，或稱算法作曲(algorithmic composition)，是試圖使用某種形式化的過程以使作曲家在利用電腦進行音樂創作時的介入程度達到最小的研究。在1960年代，俄羅斯學者R.Kh.Zaripov發表了第一篇關於Ural-1電腦算法音樂的論文。在1965年，Ray Kurzweil首演了一款能夠在各種組合中進行圖樣識別的鋼琴，電腦可以分析這些圖樣模式來生成相應的旋律。第一屆電腦音樂大會（ICMC）於1974年在美國密歇根州立大學舉辦。目前，算法作曲的相關研究，在表演、理論和數字聲音處理方面有了極大的應用，同時出現了幾款軟體，例如EMI、Orb Composer、SmartMusic、StarPlayIt、OMax等，來製作相關的應用程序。

旋律的核心是一種精密的數學邏輯，不論在東西方，均有其一定程度的形式化基礎。在音樂史上，畢達哥拉斯相信自然法則與音樂中表達的和諧有著直接關係。音樂這個詞語對於希臘人來說比我們有著更廣泛的意義，在畢達哥拉斯和其追隨者的教義中，音樂與數字是密不可分的，這在當時被認為是整個精神和物理宇宙的關鍵，也就是說，經由數字排列的聲音和節奏系統體現了宇宙的和諧。因此，數字的應用，以及從自然界衍生出的各種數學屬性是古希臘音樂家構建音樂系統的形式，也稱其為“算法”。

在12世紀，有關旋律創作的形式化技術被Guido d’Arezzo應用在了作品之中。Guido他構造了一種可為宗教書籍中的每個元音設計不同音高的模型，也被稱作GUIDO Music Notation。當今GUIDO Music Notation首先由Holger H. Hoos和Keith Hamel設計成為一種電腦機音曲記譜語言，其主要關注點並不在於傳統音樂記譜，而是開發一種開放形式，能夠存儲音樂結構和標誌信息。在探索算法作曲的同時，一方面，可以了解和模擬作曲家在音樂創作過程中的思維邏輯與方式；另一方面，所創作的音樂可以給觀眾帶來獨特的感官體驗。

電腦作曲的例子最早出現在1955年，由伊利諾伊大學的Lejaren Hiller和Leonard Isaacson使用ILLINOIS高速數字電腦成功編寫了基本元素和風格，這項研究最後也發展出了1957年的ILLIAC Suite。

這個項目的曲譜系統由電腦生成，然後轉換成傳統的音樂符號，由弦樂演奏。Hiller和Isaacson通過這個機器生成某些音樂元素，然後進行調整，最後從這些根據規則生成出的聲音中選擇滿意的結果。生成-調整-選擇，這樣的順序也同樣被應用於MUSCIOMP，是1950年代由Hiller和Robert Baker撰寫的電腦系統。MUSICOMP擁有一個子程序庫，這使得程序員和作曲家可以在大數據中選擇聲稱更符合他自身風格的曲目。

算法作曲的方法目前可大概分為兩種。第一種，也是最簡單的一種，隨機組合。這種方法就像隨機寫下一連串音符一樣簡單，例如Mozart的Dice Music和John Cage的隨機音樂（Aleatoric Music或Chance Music），這種方式也可以通過電腦統計和馬爾科夫鏈（Markov Chains）來得到實現。另一個例子，在Karlheinz Stockhausen的作品“Klaveirstucke XI”中可看到非電腦導向的隨機組合並由演奏者進行表演，達到了某種意想不到的聽覺體驗。基於“意想不到”這個概念的相關實踐則採用了各種不同的非線性動力學方程式，這些方程式已經從混沌理論中推導而出，非線性動力學方程式在近70和80年代引起了人們廣泛的興趣，比如Bidlack和Leach展現了大量從自然世界中發現的現象，天氣，流體，人口循環，水滴，心跳等。這是一個，在數學上，複雜的算法作曲領域，Jeremy Leach的文章“Nature, Music, and Algorithmic Composition”在這個方面則有更深入的研究貢獻。

另一種方法是基於規則的方式。如果說音樂是一種語言，那麼規則就是一種語法。基於規則的方式需要圍繞著一個系列的實驗或規則來按步驟進行，然後使當前步驟的產物進入下一個新的步驟。這個方法和非電腦導向的基於規則的算法組合相似，在15世紀的時候，節奏模式就被系統地使用在具有均勻節奏的聖歌中。在文藝復興時期及巴洛克（Baroque）時代，作曲家為旋律的對位發展了嚴格的規則。語法，是從語言學借鑑的一個術語，它指涉了一種語句產生的原則體系。例如在William Shottstaedt的自動對位程序（Counterpoint Program），該程序是基於Johann Joseph Fux’Gradus ad Parnassum的規則編寫音樂，包括近七十五條規則，並在運算過程中有些規則永遠不會被打破，但其它規則不必強行遵守，程序則會在這些規則中回溯分支來生成新的方案。

算法作曲並不是條一勞永逸的創作道路，其中也存在著諸多問題。例如表達的問題，人機交互的問題，創造性問題以及系統生成作品的質量評估問題，將在下一篇文章內繼續討論。