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miércoles, 4 de noviembre de 2015

Cognición musical y composición II: Marvin Minsky y las narrativas musicales

Siguiendo la onda de los estudios cognitivos de la música, quisiera referirme un poco a las reflexiones de Marvin Minsky. Realizó estudios de matemáticas en la universidad de Harvard y en la de Princeton, pero su tesis de Phd consistió en la primera implantación física, real, de una red neuronal, SNARC ("Stochastic Neural Analog Reinforcement Calculator"). Para su fabricación Minsky empleó tubos de vacío y motores para obtener una red de cuarenta neuronas. Formaban parte del comité de su tesis John Tukey y el ilustre matemático John von Neumann, quien junto a Norbert Wiener y Claude Shannon recomendó la admisión de Minsky en el selecto grupo de Junior Fellows en Harvard. Así Marvin Minsky se convirtió en una de las principales voces de la Inteligencia Artificial americana.

Neurona de la red SNARK creada por Minsky en 1959

Minsky ha escrito sobre música desde un punto de vista cognitivo. Hay una entrevista realizada por Otto Laske, publicada en Understanding music with AI (Balaban, Ebcioglu and Laske (eds), 1992), donde Minsky expone ampliamente sus ideas acerca de cómo el cerebro procesa las obras musicales.


Para Minsky, una obra musical es una especie de narrativa.
AI isn't advanced enough yet, even to explain how we use language -- for example, to understand stories. That surely would be an obstacle  if it turned out that much of musical thinking involves those same mechanisms.
Suele entenderse por teoría de la música sólo sus aspectos sintácticos, una clasificación de acordes y secuencias. Minsky propone tomar la semántica de las teorías del lenguaje como modelo para una de la música, pese a las evidentes diferencias.
A syntax with no semantics whatever -- with virtually no ideas how the music conveys; its meanings, or whatever it is that makes us react.

The situation is a good deal better, in AI-based language theories, because we have the beginnings of theorie about the nature of "stories"  and how they affect us. For example, Wendy Lehnert developed a nice theory about the most usual sorts of constraints on the; structures of acceptable stories
To "understand" a story one needs a well-controlled agenda of concerns about conflicts among its elements.>
La narrativa musical difiere en gran medida de la literaria. Una de las diferencias principales entre ellas reposa en que la repetición y la redundancia juegan un papel esencial en la música:
[...] acceptable compositions  differs from acceptable stories  in permitting  far more  repetition.  In  works of music, there  is a lot  of redundancy, as shown  by the fact  that, in much of classical music, measures are of the same length, and there is a binary tree  structure: two phrases are repeated to  make what music theorists call  a period,  and two  periods repeat  to make  a musical sentence.

La repetición es un aspecto cognitivo esencial en la música. A través de ella se forman estructuras que el cerebro analiza y organiza en una jerarquía con forma de árbol. Luego nuestro aparato cognoscitivo extrae el significado a partir de las diferencias entre los nodos u hojas del árbol cuando ya son fácilmente reconocibles. La repetición es esencial para lograr que el oyente aprenda a reconocer las diferencias estructurales:
Why else would you  repeat something so many times except  either to lear it  by repetition,  or  to point  out to  the  listener certain  small differences between  sequences.
Una de las labores que debe lograr el tratamiento computacional de la expresión musical es realizar una descripción apropiada de las estructuras musicales. Aunque A Generative Theory of Tonal Music de  Lerdahl y Jackendoff, donde los autores desarrolla su gramática generativa de la música tonal, constituye el estudio mas avanzado en esta dirección, todavía, según Minsky, se queda en un plano muy abstracto, dejando de lado aspectos temporales esenciales.

En las teorías generativas de la música se dejan de lado las motivaciones e intenciones del compositor, la evolución temporal, los problemas que debe enfrentar. De estos aspectos y su relación con los estructurales es de donde surge la significación.
In a computation-based treatment of musical expression you would expect to see attempts to describe and explain such sorts of structure . . .  The so called "generative" approach purports to describe all choices open to a speaker or composer--but it also tries to abstract away the actual procedure, the temporal evolution of the compositional process. Consequently, it cannot even begin to describe the choices composers must  actually face--and we can understand that only by making models of the cognitive constraints that motivate an author or composer. I suspect that when we learn how to do that, many regularities that today are regarded as grammatical will be seen as results of how the composer's motivations interact with the knowledge-representation mechanisms shared by the composer and the listener.
Algo parecido ocurre en lógica, en el cálculo de deducción natural. Se trata de un sistema constituido por un conjunto bien estructurado de pares de reglas de inferencia y algunas instrucciones acerca del uso de suposiciones. Como en el ajedrez u otro juego de tablero, las reglas en este sistema lógico sólo especifican cuáles son los movimientos legales, los que están permitidos, pero no dicen cómo lograr el objetivo, cómo alcanzar la conclusión que hay que deducir ni tampoco, en el caso del juego, cómo ganar. En estos ámbitos se requieren estrategias y tácticas. Algo similar ocurre en la música. Podemos tener reglas sintácticas, pero además de esto necesitamos estrategias para su empleo efectivo en función de ciertas expectativas.

En una obra musical, como en una narración, se plantean problemas, tensiones, expectativas. El compositor emplea procedimientos cognitivos, donde la repetición es esencial, para que el oyente entre en un proceso de aprendizaje en el cual conoce cuál es la problemática planteada. Nada debe aparecer en la obra sin explicación, todo forma parte de los conflictos, un frecuente diferir de sus resoluciones y, finalmente, la conclusión a la que han de conducir las diversas situaciones.
[...] one must understand the semantics of tension-producing elements--at least in the forms that  resemble narrative. Each initial discord, be it melodic, rhythmic, harmonic, or whatever, can be seen as a problem to be later resolved. A lot of what a composer does is setting up expectations,  and then figuring out how to frustrate them. That gives the composer some problems to solve. The problems and their solutions are then like elements of a plot, and composition becomes a kind of story telling.
Laske lo explica bien: los tratados de composición, de contrapunto o armonía, están llenos de reglas, prohibiciones, restricciones. Pero se requiere más que esto; necesitamos decisiones de un orden estrictamente composicional para lograr una narración musical convincente.
When you look into a book on counterpoint, it will tell you, "having made a particular step, there  are only so many things you can do; "and," not following  up some step you've made is a mistake in terms of the rule system that adhered to in counterpoint." Whereas you were saying, following up some  compositional decision is required for being emotionally or story-wise convincing in one's music.
Y Minsky agrega que, debido a que las reglas no son suficientes para explicar lo que hace un compositor, posiblemente un modelo basado en argumentos y conflictos podría darnos una teoría compacta para resolver muchos problemas, es decir, una teoría mas eficiente desde el punto de vista de la composición y la audición musical
[...] you'd never get quite enough rules to tell composers what to do. However, I suspect that if we managed to build the right sort of model for musical plots and conflicts, we might end up  with a more compact theory that solves many more problems. A theory that takes account of both transmission and reception, of composing and listening.
Entonces, para Minsky, componer es como una variedad del acto de relatar, de echar un cuento y una obra musical es como una pseudo-historia. Para comprender esto es necesario una teoría del discurso musical. El núcleo de la inteligencia artificial es, según Minsky, encontrar cómo las maquinas pueden ser usadas para resolver problemas. Si podemos ver la música como una actividad dirigida a resolver problemas, entonces puede aprovecharse más de aquello que constituye el núcleo de la IA, el estudio de cómo resolver problemas.

Ya la IA ha realizado aportes, puesto que muchos avances en ciencia cognitiva y en el estudio de la mente sólo han sido posibles gracias a que el desarrollo de la computación permitió los conceptos necesarios.
[...] beginning with the 1950s, AI and computer science started to produce an  enormous quantity of new concepts. Just look at the lingo--a "stack," a "push down list," "default inheritance." In these fields, there emerged literally a thousand new ideas and terms for describing mental processes, whereas before, maybe there were a few dozen, in language. So, humanity was just not prepared to understand anything as complicated as the process of a thinking machine. Until it  had some  practice with it, due to the computer.

Minsky aspira que logremos hacer una máquina con capacidad para apreciar música y para emitir juicios de valor como lo hace un crítico lo cual, según él, requiere una base de conocimientos especial acerca de las emociones y pasiones humanas.
A machine that was really competent to listen to 19th century classical chamber music might well  need some knowledge-understanding of human social affairs -- about aggression and conciliation, sorrow and joy, and family, friendship and strangership. And of course there are other constraints  on how we use those instruments.
Para esto se necesita que las máquinas accedan a conocimiento de sentido común, otro problema importante que ha surgido en la IA.<
until our machines have access to commonsense knowledge, they'll never be able to understand stories -- or story-like music. One reason that AI has not gone very far in such domains is because researchers have been afraid to say: "I think emotions are simple enough that we make useful models of  them."
[...]
we need to know more about common sense reasoning, and the data structures that underlie it.  Because no computer in the world today yet knows the meaning of enough words to understand a story.
Una vía hacia el manejo del sentido común lo encontramos en la misma ciencia de la computación. Gracias a sus desarrollos, hoy somos capaces de producir las trazas empíricas de un proceso musical, al capturar las acciones que un compositor ha empleado para resolver un problema musical dado. Ahora podemos estudiar un proceso musical en términos de las acciones de que está compuesto. El sentido común nos dice que una forma musical deriva del proceso que la produce y, por lo tanto, la estructura de control de ese proceso está íntimamente ligada a la forma musical que surge de ella.

I, for instance, have given composers a problem using a particular program for computer-aided  composition, and  then have generated a protocol (as Herbert Simon would call it) that documents the actions carried out by composers using  the program. It is not a verbal protocol, however; it's an action protocol, one might say, that simply documents what operators a composer has chosen in working on a particular task over a period of time ...

[...] They have to shape a piece by applying some operators to the material given them ...

[...] As a result, you get a kind of "action protocol" that you can then try to understand in its control structure, and relate what you find to what you know about the structure of the "work" composed  during the session.>

[...] you could look over the protocol, and maybe find things that you never otherwise find.

[...] For the first time in musical history, we are able to produce empirical traces of a musical process, and we can study such a process in terms of the actions it is made up of. I tend to believe that a musical form derives from the process that produced it, and would think that the control structure of the process is intimately linked to the form that emerges.
Esta posibilidad abierta por la computación, la de establecer las trazas del proceso que subyace a una obra musical, es, como veremos, el núcleo de la música algorítmica, desde el punto de vista del análisis o de la composición. Tenemos entonces una propuesta que consiste en un estudio centrado en la cognición musical dirigido a una ampliación de la teoría tradicional, exclusivamente sintáctica, que permitiría una semántica de las obras musicales basada en una concepción narrativa controlada por razonamientos en términos de conflictos, espectativas y resoluciones. Veremos que esta idea, la de una necesaria ampliación de la teoría tradicional de la música a partir del estudio cognitivo de los procesos musicales, también la encontraremos en otros investigadores de la cognición musical posteriares a Marvin Minsky. El punto es considerar los aspectos cognitivos que entran en juego durante la composición y audición de una obra musical y anexarlos para extender la teoría tradicional.

Por ejemplo, en su ensayo Music, Mind, and Meaning", Minsky realiza un estudio breve de la Sinfonía No. 5 de Beethoven. Ahí explica lo que ya hemos mencionado de la importancia de la repetición en música. Su tesis (que también presenta en la entrevista que comentamos es más o menos la siguiente: la audición de una obra musical es un proceso de aprendizaje, comprender una obra es el proceso de construcción de su cognición; para ello, el compositor emplea una serie de recursos que permiten a los diversos expertos que constituyen nuestras facultades cognitivas tomar las riendas de un proceso de libre disfrute de lo que se escucha. Tenemos entonces que, a partir de una teoría de la cognición musical, podemos desarrollar procedimientos de composición musical. Esa es la idea.

Este proyecto, el de una ampliación de la teoría musical a través de un estudio de la cognición musical, lo encontramos desarolado después de Minsky, por ejemplo, en una obra relativamente reciente: Conceptualizing Music. Cognitive structure, theory and analysis, de Lawrence M. Zbikowski (2002).


Como Minsky, Zbikowski plantea explorar c>ómo capacidades cognitivas básicas, generales, im>plicadas en la comprensión del mundo cotidiano, están involucradas en la comprensión de una obra musical. Estas capacidades se emplean en una aproximación donde la música se presenta bajo un enfoque retorico, constituida por tropos recurrentes.
Drawing on the same body of research from the brain sciences and mind sciences that shaped studies in music cognition, it explores how basic cognitive capacities are specified for  understanding music . . it is based on the assumption that musical understanding relies not on  specialized capacities unique to the processing of patterned sound but on the specialized use of general capacities that humans use to structure their understanding of the everyday world. The  methodology,  in consequence, relies . . . on using a broad and quite extensive body of research to  interpret recurrent tropes of musical understanding. These tropes involve such things as the importance to musical understanding of relatively small and compact musical phenomena like “motives,” “themes,” and “chords”; the use of terms grounded innonmusical domains — terms like— to characterize musical events; and the reliance on patterns of logical inference to reason about music.

El fin del texto es precisamente el que hemos apuntado: una teoría de la música nueva, distinta a lo que corrientemente entendemos por ello: gramática o sintaxis musical. La idea es indagar en cómo se alcanza la comprensión de una obra musical a través de la aplicación de una serie de recursos estrictamente cognitivos.


Referencias:

Lerdahl, Fred  and Ray Jackendoff  (1983) A  Generative Theory  of Tonal Music.  Cambridge, Mit Press. Hay versión en español: Teoría Generativa de la Música Tonal. Madird: Ediciones Akal, 2003.

Minsky, Marvin & Otto Laske: "Foreword: A Conversation with Marvin Minsky", en Balaban, Ebcioglu and Laske (eds.) 1992: Understanding music with AI. Perspectives on Music Cognition. Cambridge: The MIT Press.

Minsky, Marvin: "Music, Mind, and Meaning". Computer Music Journal, Fall 1981, Vol. 5, Number 3.

Nota:
Marvin Minsky (Nueva York, 9 de agosto de 1927) falleció el domingo 24 de enero del 2016 por la noche en Boston (EEUU) a causa de una hemorragia cerebral. Tenía 88 años.

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