Вычислительное творчество

Вычислительное творчество — междисциплинарное направление, находящееся на пересечении областей искусственный интеллект, когнитивная психология, философия и искусство (например, вычислительное искусство как часть вычислительной культуры[1]).

Описание

Вычислительное творчество предполагает применение компьютерных систем для имитации творческих процессов, свойственных человеку, с целью генерации художественных и дизайнерских результатов, обладающих оригинальностью и новизной.

Основной задачей вычислительного творчества является моделирование, симуляция или воспроизведение творческого процесса с использованием компьютеров для следующих целей[2]:

  • Создание программы или компьютера, способного проявлять творчество на уровне человека.
  • Улучшение понимания человеческого творчества и формулировка алгоритмического взгляда на творческое поведение человека.
  • Разработка программ, способных усиливать творчество человека, не обязательно будучи творческими сами по себе.

Дисциплина занимается как теоретическими, так и практическими аспектами изучения феномена творчества. Теоретические работы посвящены природе и определению творчества, а практические — реализации систем, демонстрирующих творческое поведение, что позволяет взаимно обогащать оба направления.

Практическое применение вычислительного творчества известно как медиасинтез.

Теоретические вопросы

Теоретические подходы фокусируются на сущности творчества, в частности — при каких условиях модель можно назвать «творческой», если признанное творчество зачастую связано с нарушением правил или отказом от традиций. Это связано с так называемым возражением Лавлейс относительно машинного разума, повторённым современными исследователями, такими как Тереза Амабиле[3]: если машина способна делать только то, на что её запрограммировали, может ли вообще её поведение быть названо творчеством?

Однако не все теоретики информатики соглашаются с тем, что компьютеры ограничены исключительно предписанной программой[4] — это важный аргумент в пользу вычислительного творчества.

Определение творчества с вычислительной точки зрения

Поскольку не существует единой общепринятой трактовки творчества, исследователи в области искусственного интеллекта Аллан Ньюэлл, Джей Шоу и Герберт Саймон[5] предложили считать критериями творчества новизну и полезность, выделив четыре признака, по которым решение может быть отнесено к творческим:

  1. Решение ново и полезно (для индивидуума или общества).
  2. Для получения решения пришлось отвергнуть ранее принятые идеи.
  3. Решение появилось в результате сильной мотивации и настойчивости.
  4. Решение родилось в процессе прояснения изначально расплывчатой проблемы.

Маргарет Боден делала акцент на первых двух критериях и считала, что творчество (особенно применительно к машинам) — это «способность выдвигать идеи или создавать артефакты, являющиеся новыми, удивительными и ценными»[6].

Михай Чиксентмихайи предлагал рассматривать творчество в социальном контексте, что воплощено в его модели DIFI (Domain-Individual-Field Interaction): индивид создает произведение, которое ново и ценно оценивается профессиональным сообществом («полем») и, получая обратную связь, произведение со временем становится частью культурного «домена», откуда последующие творцы могут черпать вдохновение[7].

В противовес «сверху-вниз» моделям творчества, в 1980–1990-х годы активно развивались «снизу-вверх» вычислительные подходы с использованием искусственных нейронных сетей, в частности генеративных нейросистем, обучаемых с помощью генетических алгоритмов[8]. Исследования с рекуррентными нейросетями[9] позволяли гибридизировать музыкальные мелодии и предсказывать ожидания слушателей.

Историческое развитие вычислительного творчества

Использование вычислительных методов для генерации творческих произведений имеет глубокие исторические корни. Уже в конце XVIII века музыкальные комбинаторные техники разрабатывали такие известные композиторы, как Моцарт, Бах, Гайдн и Кирнбергер[10]. В 1934 году появились простые механические модели для изучения математического мышления. С момента появления искусственного интеллекта креативные задачи (творчество, изобретательство, открытия) были обозначены как важнейшие цели, в том числе на Дартмутской конференции 1956 года[11].

В 1970–1980-х годах появились первые системы, моделирующие творчество на основе символьных, эвристических и правилах подходов. В создании историй были реализованы такие проекты, как TALE-SPIN Дж. Михана (1977), моделирующий решения персонажей с помощью решающих деревьев, и AUTHOR К. Ден (1981), симулирующий процесс создания рассказа автором[12].

В области искусств выдающейся системой стал проект AARON Гарольда Коэна, создающий художественные изображения на основе обширного набора символьных правил композиции. В научной области системы BACON воспроизводили открытие естественных законов через перебор гипотез.

В 1990-е годы методы моделирования стали адаптивнее, введя когнитивные творческие правила для поколенческих процессов: MINSTREL (1993, Д. Тернер) реализовал модель переиспользования творческого опыта, MEXICA (1999, Р. Перес и Майк Шарплз) моделировал чередование вовлечённости и рефлексии в процессе письма. Возникли гибридные подходы, сочетающие символическую генерацию с метриками оценки результата по предметной области.

В области генерации юмора система JAPE (1994) создавала каламбурные загадки на базе Prolog и WordNet[13]. Для музыкальной сферы показательна система EMI (Experiments in Musical Intelligence, Дэвид Коуп), обучавшаяся на стилях классиков и создающая новые произведения по выявленным паттернам.

С 2000-х годов методы машинного обучения становятся доминирующими. Исследователи (например, Михалча и Страппарава) обучали классификаторы отличать юмористический текст по стилю и семантике, шахматная система Deep Blue реализовывала эллементы «псевдотворческого» анализа за счёт поиска и параллельной обработки.

На институциональном уровне 1990-е годы отмечены появлением IJWCC (Международной совместной мастерской по вычислительному творчеству), а с 2000-х проводится Международная конференция по вычислительному творчеству (ICCC)[14]. Современная эволюция полей вычислительного творчества неотделима от глубоких моделей ИИ, систем трансформеров, передовых средств машинного обучения.

Машинное обучение и вычислительное творчество

undefined

В то время как классический подход к вычислительному творчеству строится на явно прописанных правилах с элементами случайности, методы машинного обучения позволяют системам обучаться эвристикам по входным данным и реализовывать творческие способности[15]. Особенно глубинные нейронные сети позволяют выделять сложные закономерности, дающие возможность нелинейного создания творческих объектов. Уже до 1989 года нейросети применялись для моделирования определённых аспектов творчества: Питер Тодд обучил сеть воспроизводить мелодии и генерировать новые, в дальнейшем использовав двухуровневую систему с «дистальным учителем» (Paul Munro, Paul Werbos и др.)[9].

В более поздних экспериментах пользователь мог выбирать мелодии, определяющие пространство поиска, а система генерировала новые промежуточные варианты на основании положения в этом пространстве.

Языковые модели и галлюцинации

Модели вроде GPT и LSTM применяются для генерации прозы, сценариев, поэзии. Эти модели склонны к явлению галлюцинации — созданию ошибочных, но выглядящих достоверно текстов. Многие авторы используют этот эффект для поиска неожиданных художественных ходов. Например, роман 1 the Road сформирован LSTM по мотивам «На дороге» Керуака и мультимодальным данным, собранным во время поездки[16][17]. Подобная техника применялась и при создании короткометражки Sunspring, где сценарий был сгенерирован ИИ[18].

Исследователи отмечают потенциал упорядоченного управления такими галлюцинациями генеративных моделей (например, «дивергенция-конвергенция»), разделяя фактические и достоверностные галлюцинации, чтобы отбирать ценные результаты[19].

Ключевые понятия и методы

Ряд концепций и категорий творчества широко обсуждается в теории вычислительного творчества.

Важные типы творчества

Маргарет Боден[6][20] различала:

  • P-творчество (psychological) — новое для самого творца;
  • H-творчество (historical) — признано новым для широкого общества.

Исследовательское и трансформационное творчество

Боден подчеркивает разницу между исследовательским творчеством (поиск новых комбинаций внутри заданного пространства) и трансформационным (сознательный выход за рамки исходной системы понятий и правил). По модели Ньюэлла и Саймона, оба типа должны давать новизну и полезность, но трансформационное связано с отбрасыванием ряда ограничений и допущений[21].

Генерация и оценка

Поскольку творческий продукт должен быть новым и полезным, вычислительные системы творчества часто реализуют две фазы: генерация (порождаются возможные варианты) и оценка (отбор наиболее ценных). Эта модель близка психологической модели Geneplore (Finke, Ward, Smith)[22].

Джорданус и Келлер сформулировали SPECS — Стандартизированную процедуру оценки креативных систем по 14 основным компонентам (работа с неопределённостью, самостоятельность, коммуникация, спонтанность и т. д.).

Совместное творчество

Значительная часть исследований фокусируется на совместном (человеко-компьютерном) творчестве и инструментах поддержки креативности[23]. Такие системы ориентированы на интеграцию, принятие решений и генерацию идей[24][25].

Инновации

Вычислительное творчество становится предметом исследований в области инноваций и управления[26]. Вводится концепция «самоинновирующего искусственного интеллекта» (SAI), когда компании используют ИИ для создания новых продуктов и оптимизации уже существующих. Рост значения вычислительного творчества приводит к переменам в распределении креативных функций между человеком и ИИ.

Комбинаторное творчество

Большая часть художественного поиска связана с оригинальным сочетанием известных объектов и идей[27]. Классические стратегии комбинаторного творчества: помещение знакомого предмета в необычную обстановку, слияние жанров, перенос метафорических значений, добавление необычных свойств, использование визуальных икон в нестандартных связках. Генетические алгоритмы, нейросети и другие методы позволяют моделировать такие комбинации.

Концептуальное смешение

Модель «концептуального блендинга» (Turner и Fauconnier[28]) описывает процессы комбинирования концептов из разнородных областей на основе «пространств» и схем. Компьютерные реализации блендинга опираются на символьный ИИ, генетические методы и модели аналогий. В ряде работ были продемонстрированы практические результаты — например, генерация новых визуальных/мифологических существ.

Лингвистическое творчество

Естественный язык предоставляет широкий спектр возможностей для творчества: создание неологизмов, риффов, иронии, каламбуров, поэтических образов и др[29]. Многие формы креативности языка, такие как неологизмы или нестандартные рамки образности, пока не реализованы теоретически полно в компьютерных моделях.

Гипотеза паттернов креативности

Рональд Картер выделял два типа языкового творчества: перестройка шаблонов (через нарушение правил) и создание новых (путем следования правилам и симметрии)[30].

Генерация историй

C 1970-х годов была создана серия систем автоматического сочинения историй (TALE-SPIN[31], MINSTREL[32], BRUTUS, MEXICA[33]).

Метафора, сравнение, аналогия, шутка, неологизм

Разработаны многочисленные модели анализа и генерации метафор, сравнений и аналогий (см. работы Йорика Уилкса, Джеймса Мартина, Джона Барндена и др.) и генерации юмористических текстов (JAPE, STANDUP)[34].

Система ZeitGeist, например, собирает и создаёт неологизмы, анализируя новые слова в Википедии и WordNet.

Поэзия, рифма

Поэтические генеративные системы сочетают фрагменты известных стихотворений и правила сочинения (Gervás, ASPERA). В последние годы крупные языковые модели используются для генерации стихов (Pharmako-AI, I Am Code и др.).

Музыкальное творчество

Генерация музыкальных произведений компьютерными программами охватывает как стилевые имитации (Моцарт, Бах, джаз), так и создаёт совершенно новые формы. Система EMI Дэвида Коупа анализирует корпус композиторов и генерирует стилистически схожие сочинения[35][36].

Компьютер IAMUS впервые сочинил с нуля произведение для полного оркестра, исполненное Лондонским симфоническим оркестром[37]. Системы ОMax, SoMax и PyOracle позволяют создавать джазовые импровизации в реальном времени.

Визуальное и художественное творчество

Среди программ для генерации визуального искусства наибольший вклад принадлежит AARON Гарольда Коэна. Примечательна система NEvAr Пенуза Мачадо, использующая генетические алгоритмы для эволюции трехмерных поверхностей; человеческие пользователи направляют отбор понравившихся изображений через поколения[38].

The Painting Fool (Колтон) начинал как система цифровой перерисовки по фото, но в дальнейшем стал генерировать самостоятельные городские и природные пейзажи через ограниченное эвристическое моделирование.

Широко известна система DeepDream (Google, 2015), проявляющая паттерны в изображениях через сверточные нейронные сети[39][40]. Методы стилистической трансформации изображений получили развитие в DeepArt[41].

Творчество в решении задач

В психологии и когнитивистике нестандартное решение задач называется креативное решение проблем. Модель EII (Explicit-Implicit Interaction) реализована в рамках архитектуры CLARION и позволяет моделировать эффекты инкубации и инсайта в решении задач[42].

Дискуссии о «общих» теориях творчества

Некоторые исследователи считают разработку единой всеобъемлющей теории творчества невозможной из-за многообразия проявлений и пластичности языка, которым его описывают. Тем не менее предпринимаются попытки формулировать общие генеративные принципы — например, универсальные подходы на базе нейронных сетей (С. Талер и др.).

Критика вычислительного творчества

Классическим компьютерам традиционно приписывают неспособность к подлинному творчеству, поскольку они преобразуют конечный набор входных параметров в конечный набор выходных[43]. Эти аргументы сводятся к утверждению, что вычислительное творчество лишь имитирует новизну, не создавая принципиально нового, а только перерабатывая уже существующее в рамках детерминированных алгоритмов[44].

Отдельная линия критики выделяет отличие человеческой и машинной креативности в плане морали, целеполагания, интенциональности решений[45]. Также обсуждается риск ограничения человеческого творчества из-за доминирования алгоритмических решений в обществе[46].

События

Международная конференция по вычислительному творчеству (International Conference on Computational Creativity, ICCC) проводится ежегодно Ассоциацией вычислительного творчества (Association for Computational Creativity)[47]:

  • ICCC 2023 — Ватерлоо, Канада
  • ICCC 2022 — Больцано, Италия
  • ICCC 2021 — Мехико (виртуально из-за пандемии COVID-19)
  • ICCC 2020 — Коимбра, Португалия (виртуально)
  • ICCC 2019 — Шарлотт, Северная Каролина, США
  • ICCC 2018 — Саламанка, Испания
  • ICCC 2017 — Атланта, США
  • ICCC 2016 — Париж, Франция
  • ICCC 2015 — Парк-Сити, Юта, США
  • ICCC 2014 — Любляна, Словения
  • ICCC 2013 — Сидней, Австралия
  • ICCC 2012 — Дублин, Ирландия
  • ICCC 2011 — Мехико, Мексика
  • ICCC 2010 — Лиссабон, Португалия

Ранее сообщество организовывало Международную совместную мастерскую по вычислительному творчеству (IJWCC, с 1999 года).

Первую конференцию по компьютерному моделированию музыкального творчества (CCSMC) провели в 2016 году (Хаддерсфилд, Великобритания).

Примечания

  1. The Arts and Computational Culture: Real and Virtual Worlds. — Springer, 2024. — ISBN 978-3-031-53864-3. — doi:10.1007/978-3-031-53865-0.
  2. Anna Jordanous. What is Computational Creativity? (10 апреля 2014). Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 12 августа 2025 года.
  3. Amabile, Teresa (1983), The social psychology of creativity, New York, NY: Springer-Verlag 
  4. Minsky, Marvin (1967), Why programming is a good medium for expressing poorly understood and sloppily formulated ideas, Design and Planning II—Computers in Design and Communication, с. 120–125 
  5. Newell, Allen, Shaw, J. G., and Simon, Herbert A. (1963), The process of creative thinking, H. E. Gruber, G. Terrell and M. Wertheimer (Eds.), Contemporary Approaches to Creative Thinking, pp 63–119. New York: Atherton 
  6. 1 2 Boden, Margaret (1990), The Creative Mind: Myths and Mechanisms, London: Weidenfeld & Nicolson 
  7. Feldman, D. H.; Csikszentmihalyi, Mihaly & Gardner, H. (1994), Changing the World: A Framework for the Study of Creativity, Prager 
  8. Gibson, P. M. (1991). NEUROGEN, musical composition using genetic algorithms and cooperating neural networks, Second International Conference on Artificial Neural Networks: 309–313.
  9. 1 2 Todd, P. M. (1989). “A connectionist approach to algorithmic composition”. Computer Music Journal. 13 (4): 27—43. DOI:10.2307/3679551. JSTOR 3679551. S2CID 36726968.
  10. Ratner, Leonard G. Ars combinatoria: chance and choice in eighteenth-century music. — New York, 1970.
  11. Boden, Margaret A. (2009). “Computer Models of Creativity”. AI Magazine [англ.]. 30 (3): 23—34. DOI:10.1609/aimag.v30i3.2254.
  12. Gervás, Pablo (2009). “Computational Approaches to Storytelling and Creativity”. AI Magazine [англ.]. 30 (3): 49—62. DOI:10.1609/aimag.v30i3.2250.
  13. Ritchie, Graeme (2009). “Can Computers Create Humor?”. AI Magazine [англ.]. 30 (3): 71—81. DOI:10.1609/aimag.v30i3.2251.
  14. Cardoso, Amílcar; Veale, Tony; Wiggins, Geraint A. (2009). “Converging on the Divergent: The History (and Future) of the International Joint Workshops in Computational Creativity”. AI Magazine [англ.]. 30 (3): 15—22. DOI:10.1609/aimag.v30i3.2252.
  15. Mateja, Deborah; Heinzl, Armin (декабрь 2021). “Towards Machine Learning as an Enabler of Computational Creativity”. IEEE Transactions on Artificial Intelligence. 2 (6): 460—475. Bibcode:2021ITAI....2..460M. DOI:10.1109/TAI.2021.3100456. ISSN 2691-4581. S2CID 238941032. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  16. Gotca, Rodica Computational literature – creation under the auspices of AI and GPT models (неопр.). doi:10.59295/dia.2023.1.04. Дата обращения: 10 мая 2025. Архивировано 17 июня 2025 года.
  17. Merchant, Brian When an AI Goes Full Jack Kerouac (англ.). The Atlantic (1 октября 2018). Дата обращения: 10 мая 2025. Архивировано 11 октября 2025 года.
  18. Newitz, Annalee Movie written by algorithm turns out to be hilarious and intense (англ.). Ars Technica (30 мая 2021). Дата обращения: 10 мая 2025. Архивировано 12 октября 2025 года.
  19. Jiang, Xuhui; Tian, Yuxing; Hua, Fengrui; Xu, Chengjin; Wang, Yuanzhuo & Guo, Jian (2024-02-02), A Survey on Large Language Model Hallucination via a Creativity Perspective, arΧiv:2402.06647 [cs.AI]. 
  20. Boden, Margaret (1999), Computer models of creativity., Handbook of Creativity, pp 351–373 
  21. Wiggins, Geraint (2006). “A Preliminary Framework for Description, Analysis and Comparison of Creative Systems”. Journal of Knowledge Based Systems. 19 (7): 449—458. CiteSeerX 10.1.1.581.5208. DOI:10.1016/j.knosys.2006.04.009.
  22. Finke, R., Ward, T., and Smith, S. (1992), Creative cognition: Theory, research and applications, Cambridge: MIT Press, <http://www.dcs.warwick.ac.uk/oldmodelling/hi/theses/paulness/appendixd.pdf> 
  23. Hutchinson, P. (2020). “Reinventing innovation management: the impact of self-innovating artificial intelligence”. IEEE Transactions on Engineering Management. 68 (2): 628—639. DOI:10.1109/TEM.2020.2977222.
  24. Wang, Kai; Nickerson, Jeffrey V. (сентябрь 2017). “A literature review on individual creativity support systems”. Computers in Human Behavior. 74: 139—151. DOI:10.1016/j.chb.2017.04.035. ISSN 0747-5632. S2CID 38485202. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  25. Gabriel, A.; Monticolo, D.; Camargo, M.; Bourgault, M. (сентябрь 2016). “Creativity support systems: A systematic mapping study”. Thinking Skills and Creativity. 21: 109—122. DOI:10.1016/j.tsc.2016.05.009. ISSN 1871-1871. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  26. How Generative AI Can Augment Human Creativity, Harvard Business Review (16 июня 2023). Архивировано 13 июня 2023 года. Дата обращения: 20 июня 2023.
  27. Margaret Boden. Can computer models help us to understand human creativity? (10 мая 2010). Дата обращения: 7 января 2019. Архивировано 4 октября 2025 года.
  28. Fauconnier, Gilles, Turner, Mark (2007), The Way We Think, Basic Books 
  29. Carter, Ronald. Language and Creativity: The Art of Common Talk. — London : Routledge, 2004.
  30. Anh Vo, Thuc & Carter, Ronald (2010), What can a corpus tell us about creativity?, The Routledge Handbook of Corpus Linguistics, Routledge, ISBN 978-0-203-85694-9, DOI 10.4324/9780203856949.ch22 
  31. Meehan, James (1981), TALE-SPIN, Shank, R. C. and Riesbeck, C. K., (eds.), Inside Computer Understanding: Five Programs plus Miniatures. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates 
  32. Turner, S.R. (1994), The Creative Process: A Computer Model of Storytelling, Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates 
  33. Pérez y Pérez, Rafael, Sharples, Mike (2001). “MEXICA: A computer model of a cognitive account of creative writing” (PDF). Journal of Experimental and Theoretical Artificial Intelligence. 13 (2): 119—139. DOI:10.1080/09528130010029820.
  34. Binsted, K., Pain, H., and Ritchie, G. (1997), Children's evaluation of computer-generated punning riddles, Pragmatics & Cognition Т. 5 (2): 305–354, doi:10.1075/pc.5.2.06bin, <https://www.researchgate.net/publication/2337083> 
  35. Cope, David (2006), Computer Models of Musical Creativity, Cambridge, MA: MIT Press 
  36. David Cope (1987), "Experiments in Music Intelligence." In Proceedings of the International Computer Music Conference, San Francisco: Computer Music Assn.
  37. “Computer composer honours Turing's centenary”. New Scientist. 5 июля 2012.
  38. Machado, Penousal, ed. (2008), The Art of Artificial Evolution: A Handbook on Evolutionary Art and Music, Natural Computing Series, Berlin: Springer Verlag, ISBN 978-3-540-72876-4, <https://books.google.com/books?id=ypdCBD6JrAsC> 
  39. Szegedy, Christian; Liu, Wei; Jia, Yangqing; Sermanet, Pierre; Reed, Scott E.; Anguelov, Dragomir; Erhan, Dumitru; Vanhoucke, Vincent; Rabinovich, Andrew (2015). “Going deeper with convolutions”. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, CVPR 2015, Boston, MA, USA, June 7–12, 2015. IEEE Computer Society. pp. 1—9. arXiv:1409.4842. DOI:10.1109/CVPR.2015.7298594. ISBN 978-1-4673-6964-0.
  40. Mordvintsev, Alexander; Olah, Christopher; Tyka, Mike DeepDream – a code example for visualizing Neural Networks. Google Research (2015). Архивировано 8 июля 2015 года.
  41. This algorithm can create a new Van Gogh or Picasso in just an hour (31 августа 2015). Архивировано 8 сентября 2015 года. Дата обращения: 3 сентября 2015.
  42. Helie, S.; Sun, R. (2010). “Incubation, insight, and creative problem solving: A unified theory and a connectionist model”. Psychological Review. 117 (3): 994—1024. CiteSeerX 10.1.1.405.2245. DOI:10.1037/a0019532. PMID 20658861.
  43. Tolk, Andreas. Truth, Trust, and Turing – Implications for Modeling and Simulation // Ontology, Epistemology, and Teleology for Modeling and Simulation. — 2013. — Vol. 44. — P. 1–26. — ISBN 978-3-642-31139-0. — doi:10.1007/978-3-642-31140-6_1.
  44. Chaitin, G. J. Algorithmic information theory. — Cambridge University Press, 1987.
  45. Computational Creativity Articles (Edited by Anna Longo). technophany.philosophyandtechnology.network. Дата обращения: 8 мая 2025. Архивировано 13 апреля 2025 года.
  46. Loi, Michele; Viganò, Eleonora & Plas, Lonneke van der (2020-07-23), The societal and ethical relevance of computational creativity, arΧiv:2007.11973 [cs.AI]. 
  47. Association for Computational Creativity.

Литература