{"id":6792,"date":"2014-06-30T00:01:34","date_gmt":"2014-06-29T22:01:34","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=6792"},"modified":"2014-06-30T00:01:34","modified_gmt":"2014-06-29T22:01:34","slug":"le-test-de-turing-parker-un-ordinateur-peut-il-improviser-comme-charlie-parker","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2014\/06\/30\/le-test-de-turing-parker-un-ordinateur-peut-il-improviser-comme-charlie-parker\/","title":{"rendered":"Le test de Turing-Parker : un ordinateur peut-il improviser comme Charlie Parker ?"},"content":{"rendered":"

\"charlie<\/a>Il y a quelques semaines, il a beaucoup \u00e9t\u00e9 question du fameux \u00ab\u00a0test de Turing<\/strong>\u00a0\u00bb de l’intelligence artificielle, o\u00f9 un algorithme essaye de tromper un humain au cours d’une conversation, en se faisant passer pour un autre humain.<\/p>\n

Aujourd’hui je voudrais vous parler d’un autre domaine o\u00f9 les ordinateurs essayent de surpasser les humains : celui de l’improvisation musicale.<\/p>\n

Il y a pas mal d’ann\u00e9es – \u00e0 l’\u00e9poque o\u00f9 la musique occupait plus mes loisirs que la science – je jouais (entre autres) avec un excellent pianiste\/informaticien qui m’avait parl\u00e9 d’un algorithme capable d’imiter les improvisations de Charlie Parker.<\/p>\n

Aujourd’hui j’ai voulu creuser cette question [Benjamin, si tu me lis, merci pour l’inspiration !]<\/em><\/p>\n

L’improvisation en jazz<\/h3>\n

L’improvisation est une pratique inh\u00e9rente \u00e0 presque tous les styles musicaux. On la retrouve dans le rock, la pop, le blues mais aussi le classique o\u00f9 les grands compositeurs \u00e9taient \u00e9galement dit-on des improvisateurs de talent (Bach, Mozart,\u2026 notamment). Mais c’est dans le jazz que l’improvisation tient\u00a0probablement la place la plus importante<\/strong>.<\/p>\n

Rappelons comment tout cela fonctionne. Traditionnellement les morceaux de jazz sont toujours jou\u00e9s selon la m\u00eame structure. Le morceau est d\u00e9fini par une suite d’accords (\u00ab\u00a0la grille\u00a0\u00bb<\/strong>), sur laquelle est jou\u00e9e une m\u00e9lodie (\u00ab\u00a0le th\u00e8me\u00a0\u00bb<\/strong>). L’image ci-dessous montre les premi\u00e8res mesures du grand classique\u00a0Autumn Leaves<\/em> (Les feuilles mortes).<\/p>\n

\"autumn<\/a><\/p>\n

Les notes constituent\u00a0le th\u00e8me, et les lettres et symboles\u00a0au-dessus de chaque mesure repr\u00e9sentent les accords. Quand on joue le morceau, on commence g\u00e9n\u00e9ralement par exposer le th\u00e8me : l’un des instruments joue la m\u00e9lodie et les autres accompagnent en suivant les accords. Puis vient le temps des solos : on continue \u00e0 jouer la grille des accords, et les diff\u00e9rents instruments improvisent selon un tour pr\u00e9d\u00e9fini. On peut r\u00e9p\u00e9ter la grille autant de fois que n\u00e9cessaire, le temps que tout ceux qui le souhaitent puissent improviser. Et en g\u00e9n\u00e9ral\u00a0on rejoue le th\u00e8me pour conclure.<\/p>\n

Avec une telle structure, l’improvisation constitue le plus souvent plus de la moiti\u00e9 des morceaux de jazz<\/strong> !<\/p>\n

Qu’est-ce qu’improviser ?<\/h3>\n

L’improvisation peut se d\u00e9finir comme la cr\u00e9ation spontan\u00e9e de contenu musical nouveau. Mais attention, \u00e7a ne veut pas dire qu’on peut ou doit faire n’importe quoi ! Comme dans tous les arts, l’improvisation jazz suit des r\u00e8gles<\/strong>.<\/p>\n

Il existe tout d’abord des r\u00e8gles harmoniques<\/strong> : on ne peut pas jouer n’importe quelle note n’importe quand. Suivant le contexte (la tonalit\u00e9 du morceau, l’accord de la grille, etc.), certaines notes vont sonner mieux que d’autres, certaines vont cr\u00e9er des tensions, etc. De m\u00eame il y a des figures rythmiques r\u00e9currentes, et d’autres qui n’ont presque aucun sens.<\/p>\n

L’autre \u00e9l\u00e9ment qui fait que l’improvisation n’est pas juste al\u00e9atoire, c’est bien s\u00fbr le style du musicien<\/strong> ! Tous les musiciens de jazz ont leurs propres habitudes, leurs fa\u00e7ons de faire qui d\u00e9finissent un style. L\u00e0 o\u00f9 Miles Davis fera quelque chose d’a\u00e9r\u00e9 avec des notes longues, Charlie Parker essayera de caser un maximum de notes dans chaque mesure comme si sa vie en d\u00e9pendait [Disclaimer : en fait j’aime pas du tout Charlie Parker\u2026]<\/em><\/p>\n

Un des \u00e9l\u00e9ments du style, c’est aussi justement la capacit\u00e9 \u00e0 briser de temps en temps les r\u00e8gles harmoniques suppos\u00e9es d\u00e9finir \u00ab\u00a0ce qui sonne bien\u00a0\u00bb. (Pour les fans, on peut penser \u00e0 l’usage des accords M7b9 par Thelonious Monk par exemple).<\/p>\n

La notion de grammaire<\/h3>\n

Lors d’une improvisation, la t\u00e2che principale du musicien consiste essentiellement \u00e0 d\u00e9cider en permanence de quelle sera la prochaine note<\/strong>. Pour qu’un algorithme fasse de m\u00eame et que ce soit vraiment de l’improvisation, il faut qu’il fasse appel au hasard.<\/p>\n

Choisir la prochaine note, c’est principalement d\u00e9cider de sa hauteur et de sa dur\u00e9e. L’algorithme va donc devoir choisir au hasard parmi les hauteurs et les dur\u00e9es possibles. Il peut par exemple faire appel \u00e0 une loi de probabilit\u00e9<\/p>\n

Probabilit\u00e9(hauteur, dur\u00e9e)<\/span><\/em><\/p>\n

qui donnerait la fr\u00e9quence d’apparition de chaque type de note.<\/p>\n

Mais nous venons de voir qu’\u00e0 cause des r\u00e8gles harmoniques et des \u00e9l\u00e9ments de style, ce hasard ne peut pas \u00eatre n’importe quoi. Les choix possibles pour la prochaine note vont d\u00e9pendre de ce qui a d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 jou\u00e9, de l’accord sur lequel on est, de la position dans la mesure, etc.<\/strong> On peut capturer tout \u00e7a \u00e0 l’aide de la notion de probabilit\u00e9 conditionnelle, en modulant la probabilit\u00e9 de la prochaine note en fonction du contexte. Avec la notion habituelle o\u00f9 P(A |<\/span> B) d\u00e9signe la probabilit\u00e9 de A sachant B, on cherche donc \u00e0 d\u00e9finir<\/p>\n

Probabilit\u00e9(hauteur, dur\u00e9e\u00a0\u00a0 |\u00a0\u00a0 notes pr\u00e9c\u00e9dentes, accord, position, …)<\/span><\/em><\/p>\n

Choisir ces probabilit\u00e9s, c’est d\u00e9finir ce qu’on appelle une grammaire. On peut d\u00e9finir des grammaires assez simples qui encodent les r\u00e8gles harmoniques de base (du genre telle note est interdite, etc.). Mais on peut aussi essayer de choisir des probabilit\u00e9s qui refl\u00e8tent les styles des musiciens. Je vous l’ai dit, Charlie Parker va jouer beaucoup plus dense que Miles Davis, donc on peut s’attendre \u00e0 ce que les probabilit\u00e9s d’apparition des notes courtes soient tr\u00e8s diff\u00e9rentes pour les deux.<\/p>\n

Avec l’id\u00e9e de probabilit\u00e9 conditionnelle et de grammaire, on peut comprendre comment capturer les diff\u00e9rents styles des uns et des autres, et les faire imiter par un algorithme<\/strong>. Tout le probl\u00e8me, c’est qu’\u00e9crire une grammaire compl\u00e8te (c’est \u00e0 dire la liste des probabilit\u00e9s) pour un musicien donn\u00e9 est extr\u00eamement fastidieux !<\/p>\n

L’apprentissage des grammaires<\/h3>\n

Heureusement, il y a une solution. Depuis des d\u00e9cennies d\u00e9j\u00e0, il existe un format – le MIDI – permettant d’encoder la musique de mani\u00e8re simplifi\u00e9e pour qu’un ordinateur soit capable de la comprendre et de la traiter. Il est alors possible de collecter des improvisations des grands ma\u00eetres en format MIDI, et de les donner \u00e0 manger \u00e0 notre algorithme pour qu’il apprenne tout seul les grammaires de Parker, Davis, etc.<\/p>\n

J’\u00e9cris \u00e7a comme si c’\u00e9tait facile, mais il s’agit d’outils algorithmiques qui peuvent \u00eatre assez complexes, et que l’on retrouve dans ce champ de recherche appel\u00e9 \u00ab\u00a0apprentissage automatique<\/strong>\u00a0\u00bb (machine learning<\/em>). H\u00e9rit\u00e9 des grandes heures de l’intelligence artificielle, ce domaine cherche \u00e0 cr\u00e9er des algorithmes capables de reconna\u00eetre des motifs r\u00e9currents dans des donn\u00e9es, et \u00e0 les apprendre pour pouvoir les restituer. Ces algorithmes (comme les plus connus : les r\u00e9seaux de neurones) sont aujourd’hui utilis\u00e9s partout : dans la d\u00e9tection des spams ou des fraudes, la reconnaissance des caract\u00e8res ou des visages, et bien s\u00fbr le ciblage de la pub sur Internet.<\/p>\n

En utilisant certains algorithmes d’apprentissage automatique sur les fichiers musicaux des grands jazzmen, on peut donc faire en sorte d’encoder leur style dans une grammaire<\/strong>, de mani\u00e8re \u00e0 ce qu’un programme informatique puisse ensuite improviser en se basant sur cette grammaire.<\/p>\n

Est-ce que \u00e7a marche ?<\/h3>\n

Si vous voulez vous rendre compte du r\u00e9sultat, vous pouvez vous tourner vers le logiciel Impro-Visor<\/a>, cr\u00e9\u00e9 par Robert Keller de l’Universit\u00e9 de Harvey Mudd College. Il ne s’agit pas de la seule tentative, loin de l\u00e0, mais celui-ci est l\u00e9ger et plut\u00f4t simple \u00e0 utiliser. Et en plus il est libre !<\/p>\n

Impro-Visor est d\u00e9j\u00e0 \u00ab\u00a0pr\u00e9-charg\u00e9\u00a0\u00bb avec des grammaires de plusieurs jazzmen connus. Je me suis amus\u00e9 \u00e0 consid\u00e9rer la grille de Blue Bossa (un autre classique du genre), et \u00e0 lui demander d’improviser \u00ab\u00a0\u00e0 la Miles Davis\u00a0\u00bb puis \u00ab\u00a0\u00e0 la Charlie Parker\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Ci-dessous, vous voyez les partitions obtenues. M\u00eame si vous ne lisez pas la musique, vous vous rendez compte que les styles sont diff\u00e9rents, notamment la densit\u00e9 des notes.<\/p>\n

\"Blue<\/a>\"Blue<\/a>Comment est le r\u00e9sultat, artistiquement parlant ? Clairement meilleur qu’un pi\u00e8tre improvisateur comme moi, mais loin du niveau des grands !<\/strong> Mais apr\u00e8s tout mon avis \u00e0 moi ne vaut pas grand chose, alors Keller et ses collaborateurs ont fait une exp\u00e9rience un peu mieux contr\u00f4l\u00e9e [1].<\/p>\n

Ils ont consid\u00e9r\u00e9 trois trompettistes (Freddie Hubbard, Clifford Brown et Miles Davis) et ont fait \u00e9couter \u00e0 un panel de 20 personnes des vrais morceaux, et des improvisations r\u00e9alis\u00e9es selon les 3 grammaires correspondantes. Les sujets devaient essayer de faire correspondre chaque improvisation \u00ab\u00a0informatique\u00a0\u00bb avec une improvisation \u00ab\u00a0r\u00e9elle\u00a0\u00bb des ma\u00eetres. Et 85% d’entre eux ont correctement identifi\u00e9 les imitations des 3 jazzmen !<\/strong><\/p>\n

Attention toutefois il ne s’agissait pas d’un v\u00e9ritable test \u00e0 l’aveugle, puisqu’il \u00e9tait facile de diff\u00e9rencier le vrai musicien de son imitation informatique.<\/p>\n

D’apr\u00e8s les auteurs, la principale faille des improvisations algorithmiques \u00e9tait notamment le manque de construction globale des solos<\/strong>. Si vous aimez la musique, vous savez qu’une belle improvisation est aussi beaucoup une affaire de gestion des tensions et de l’\u00e9motion sur l’ensemble du solo, et \u00e7a un ordinateur a encore du mal ! Mais on peut imaginer que des progr\u00e8s soient faits dans les prochaines ann\u00e9es.<\/p>\n

Ainsi le vrai test serait de pouvoir tromper un jury de musiciens professionnels pour qu’ils ne sachent pas s’ils \u00e9coutent une vraie improvisation de Parker ou un imitation par un algorithme. Une sorte de test de Turing-Parker, donc !<\/strong> Mais paradoxalement j’ai l’impression que \u00e7a int\u00e9resse moins les gens que le test de Turing !<\/p>\n

Pour votre peine, je vous mets ma version pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e de Blue Bossa, par Michel Camilo<\/p>\n

[youtube=https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=-0mNSP1452o]<\/p>\n

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