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:
- Решение ново и полезно (для индивидуума или общества).
- Для получения решения пришлось отвергнуть ранее принятые идеи.
- Решение появилось в результате сильной мотивации и настойчивости.
- 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
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
Литература
- Обзор искусственного творчества Архивировано 25 марта 2008.
- Cohen, H. «the further exploits of AARON, Painter» Архивировано 19 апреля 2008., SEHR, т. 4, № 2, 1995