人工智慧不只圍棋能下贏人類,現在它也能夠創作樂曲了

人工智慧不只圍棋能下贏人類,現在它也能夠創作樂曲了
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我們想讓你知道的是

DeepBach是由索尼電腦科學實驗室(Sony CSL)開發。透過深度學習技術學習古典音樂大師巴哈的聖詩歌作品,DeepBach可以模仿巴哈的作曲風格,並創作自己的旋律。

文:林遠任(台大電機所研究生)

人工智慧(Artificial Intelligence, AI)是否能夠像人類一樣進行創作,一直是個有趣的研究課題。

事實上,人們在人工智慧的研究已經取得了豐碩的成果,在策略性遊戲、圖像、語音辨識等領域,人工智慧都已經做得比人類更快更好。然而這些都是有規則可循的事物,歸功於機器學習(Machine Learning)技術的發展,人工智慧學習規則的能力已經遠高於人類。

創作則與以上提到的這些完全不同,在文學、藝術創作的過程當中需要創造力和抽象思考等等,而人們還不清楚人工智慧是否可以具備這些能力,因此至少在創作上目前人類還是技高一籌。不過,至少在音樂創作這方面,最近人工智慧又跨出了一大步。

人工智慧也能譜出管絃樂曲

Nvidia在五月中舉辦了今年的GTC大會(GPU Technology Conference),這次主題專注在圖形處理器(GPU)在人工智慧上的應用。而Nvidia在發表會的開幕影片使用的背景音樂,正是人工智慧所創作出來的。

這位人工智慧作曲家名為Aiva,命名來自人工智慧虛擬藝術家(Artificial Intelligence Virtual Artist)的縮寫,她是由Aiva Technologies這間新創公司所開發。Aiva Technologies在2016年成立,目標是讓人工智慧取代人類作曲,以打入電影、廣告、遊戲等客製化配樂的市場。

Aiva目前已經發表她的第一張專輯《創世紀》(Genesis),並且在法國與盧森堡著作權協會(SACEM)註冊,是世界上第一個官方承認的AI作曲家。她的創作以管絃樂為主,並且能夠根據客戶的需求對作品的風格進行客製。

細聽其作品,當中細膩的旋律和情緒表現,讓人不禁懷疑,這真的是出於人工智慧之手,不是人類的作品(更多Aiva作品可上其SoundCloud網站欣賞)?

如何讓人工智慧學會作曲呢?

那Aiva究竟是如何創作樂曲的呢?以往讓人工智慧創作的方式大多是人類先把相關規則寫好,然後讓人工智慧按著規則來創作,比如說美國作曲家David Cope在1990年代開發的AI作曲家Emily Howell就是典型之一。然而隨著機器學習技術的發展,現在的做法偏向讓人工智慧從人類的作品當中自行歸納出規則,然後模仿這些作品創造出屬於自己的新作。

Aiva的研究團隊則是先讓Aiva從大量的古典音樂作品中學習樂曲當中旋律的規則(以古典音樂為學習對象是為了避免版權的問題),再讓Aiva在無數的旋律當中不斷地探索,進行排列組合,最終譜出一首首樂曲。學習過程當中則用到「深度學習」和「強化學習」這兩種機器學習技術。

深度學習(Deep Learning)以學習過程中利用的深層類神經網路(Deep Neural Network, DNN)模型為名,而模型的名稱則來自與生物神經細胞相似的運作機制,特點是其由神經元組成多層的架構,可以由大量的輸入資料歸納其中隱藏的抽象結構,並找出資料的特徵,進而找到規則。這項技術廣泛用於複雜資料的分類,比如圖片或語音辨識。

強化學習(Reinforcement Learning)則是處理關於策略的問題,因此常用於策略性遊戲的訓練。藉由在遊戲設定每一步動作所回報的獎勵,可以讓人工智慧自由的探索,並且在嘗試許多次之後找到最佳的策略。前陣子非常有名的AlphaGo,就是結合了深度學習與強化學習的應用。

DNN
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深層類神經網路模型。

由於Aiva Technologies並未公開詳細的技術文件,為了進一步探討究竟人工智慧如何利用機器學習技術學習並創作自己的樂曲。接下來筆者將介紹另一項人工智慧作曲技術DeepBach如何創作樂曲的方法。

DeepBach是由索尼電腦科學實驗室(Sony CSL)開發。透過深度學習技術學習古典音樂大師巴哈的聖詩歌作品,DeepBach可以模仿巴哈的作曲風格,並創作自己的旋律。DeepBach研究團隊並對其做了實驗,宣稱她已通過了音樂版的圖靈測試,即人類無法分辨DeepBach創作的音樂及真正巴哈的作品。

DeepBach也是運用深度學習技術來學習音樂當中的規則。然而,一般的深度類神經網路只考慮當下的輸入資料,而在音樂的旋律是有連貫性的,因此DeepBach引入了一項叫做LSTM(Long Short-Term Memory)的技術。LSTM也是由類神經網路構成,但加上了控制閘,因此具有記憶體(Memory)的特性,可以保留先前的資訊,並控制輸入和輸出,如此便解決了這個問題。

學習到巴哈音樂的規則後,接著是創作音樂的階段,DeepBach先是隨機生成音符組成旋律片段,然後利用先前訓練好的模型一一替換片段中的音符,使其更符合巴哈的作曲風格,重複若干次後便完成了一首曲子。使用這個方法不僅可以創作樂曲,也可以將一段旋律重新配上巴哈式的伴奏。

當人工智慧學會了作曲之後?

前面的例子在在顯示了人工智慧在創作音樂上的可能性。然而,人工智慧真的可以取代作曲家的位置了嗎?這倒也未必。


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photo credit:先進醫資AdvMeds

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後疫情時代,零接觸服務的需求,使得智慧科技的角色愈發重要,智慧城鄉計畫與先進醫資共同推動人工智慧影像辨識技術,擴大既有的共照雲服務,協助民眾獲知疫情訊息,為民眾建立個人自主健康照護服務。

在科技不斷進步的過程中,許多過去不存在的工具,到今日已成為現實。2008年「智慧地球」的概念出現後,全球便開始推動智慧城市的發展。臺灣向來以科技之島自居,自然也不例外。在政府多年來力求數位轉型的政策下,臺灣進入了「智慧城鄉」的時代;所謂智慧城鄉,是運用大數據、物聯網、AI人工智慧等科技,串連市民、產業與地方,以創新的方式讓彼此有效溝通,並針對地方的特色和需求提供客製化服務,進而改善人民的生活品質。

把問題當作燃料,用科技強化服務力

然而,城鄉發展必然會有不均的問題,藉由科技介入、釐清現實痛點的立意雖良善,卻也無法忽視城鄉間的數位落差。在偏鄉地區因為人口流失、高齡化、科技產品使用率較城市低,數位化的腳步自然較為緩慢,向來是各項服務設施鞭長莫及之處。

先進醫資從2018年開始,在經濟部工業局「普及智慧城鄉生活應用計畫」的支持下,在高雄、屏東與澎湖發展「雄健康打造智慧樂活社區共照應用服務」(以下簡稱「雄健康」)。當時總經理黃兆聖就非常清楚,首先要解決的就是資源不足、人力不足、缺乏回饋三大問題,而數位化、智慧科技等創新力量,正好可以有效的連結偏鄉生活需求與痛點,讓在地化、客製化的服務與設施,全面提升民眾的醫療照護品質。

用最體貼的科技,讓照護範圍沒有邊界

「雄健康」計畫的目標,是在衛生所、醫療院所、長照據點、社區活動中心及商業通路等多元化的據點,設立「智慧健康照護站」,提供血壓機、血氧機、血糖機等生理量測設備的整合服務,同時還支援多種身分識別登入、數據隨身、遠距諮詢、銀髮族健康管理量表等功能,讓市民可以依自己習慣的生活圈,就近接受基礎的照護服務,並且養成定期自主量測的習慣。這些健康紀錄將會上傳雲端、整合數據,不只可以將結果傳送給自己作為提醒,在民眾實際就診時,也能成為醫生評斷的參考,協助醫護人員及早發現異常或是調整用藥,大幅降低醫療資源及人力不足的問題。

同樣對提升醫療資源與人力應用效率有幫助的還包括「雄健康」計畫中的客服機器人腳本。這個功能是針對不同客戶需求,開發多達50種服務的腳本客服機器人,用來即時解決民眾常見的健康問題。只要民眾對自己的健康狀況有疑慮,就可以詢問線上客服機器人,並獲得最初步的協助。最重要的是,這個客服機器人以國人常用的社交軟體LINE作為平台。有鑒於LINE的普及率高,使用者無需重新下載及適應新軟體,對年長者來說更是友善,使用意願便明顯提高,如此一來,為民眾所建立的個人自主健康照護服務,就這樣一步一步地建立起來了。

立基於「雄健康」在高屏地區和澎湖的發展十分順利,2021年開始便積極與臺南、臺中、高雄、屏東、金門地方政府合作,務求達到更深入、體貼的服務,發展出獨特的「健康共照雲」系統。

靈活因應疫情變化,滾動式修正共照雲服務

原本是為了打造數位醫療照護服務而發展的共照雲,參考了「雄健康」所建立的數位化照護服務內容,同樣使用LINE作為平台,目標同樣是為了解決偏鄉資源和人力不足的問題。沒想到今年五月,在傳染力更為強大的Omicron變異株的肆虐下,疫情擴散迅速,臺南市共照雲的發展也臨危受命,在短短五天之內將服務上線,主要協助民眾獲知疫情訊息、確認自身狀況,另外也提供下載居家隔離單、施打疫苗、申請補助等服務內容。在疫情猛烈的攻勢下,共照雲成為市府、醫療院所與民眾溝通、解惑的最佳橋樑,甚至做到AI快篩辨識服務,協助許多臺南偏鄉地區的民眾不需冒險接觸人群,線上就可以判斷是否確診,後續再由醫療人員介入協助,減少很多不必要的擔心和移動。

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臺南市衛生局長許以霖與先進醫資總經理黃兆聖。

同時,客服機器人,也在疫情期間提供了最佳輔助。在衛生局、先進醫資和醫療院所的共同努力之下,不斷地優化、精進客服機器人腳本。無論市民為確診者、居隔者、密切接觸者⋯⋯盡可能讓每一個人都能在機器人的服務中,找到問題的解答。臺南市衛生局長許以霖表示:「對抗疫情,臺南市的目標很明確,就是要讓就診人數維持在醫療量能之下。客服機器人的出現,減輕了醫護人員疲於接電話、回答民眾問題的瑣碎流程,更能專心在照顧中、重症患者,在疫情大爆發期間不至於崩潰,如此才能真正守住所有市民的健康。」

當然,疫情是一時的,市民的健康才是長久的,「健康共照雲」的目標,是希望可以透過民眾健康紀錄的數據化,成為日常自主照護的重要幫手。下一步,先進醫資希望能跨縣市留存健康資料,成為全國性的第一線照護服務。而這些數據,都將成為中央和地方政府參考的基準,以便未來做到精準打造各縣市的特色照護服務。

以人為本,發展城鄉均好的未來

在2025年即將邁入超高齡社會的前提下,如何幫助國人健康、安心地迎向老年,已是國家與全民必須面對的重大課題。與此同時,臺灣也是一個充滿創新能量、技術發展快速的地方,所以過去所面臨的困難,今日已可以透過科技來解決。

「智慧城鄉計畫」從2018年起,持續針對地方需求,鼓勵業者提出新興解決方案,在推動健康領域方面,不僅是智慧照護,包含遠距醫療、健康量測、智慧運動以及登革熱防治等,都秉持著以人為本的初心,以科技的力量來照顧臺灣這片土地上的每一個人,透過政府和企業攜手合作,協助地方數位轉型,並降低城鄉之間的落差,共同建立一個城鄉均好、全民均享的理想未來。

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