Komponists Eduardo Reks Miranda: Patlaban lielāko problēmu sagādā interfeiss

Svētdienas rītā "Klasikā" tiekamies ar festivāla "Komplementārās pretrunas" īpašo viesi - komponistu un vairāku nozīmīgu grāmatu autoru Eduardo Reku Mirandu (Eduardo Reck Miranda).

Miranda ir eksperts vairākās mūsdienu mūzikas pētniecības disciplīnās; viņa publikāciju vidū ir Quantum Computer Music: Foundations, Methods and Advanced Concepts, Handbook of Artificial Intelligence for Music: Foundations, Advanced Approaches, and Developments for Creativity.

Mirandas pašreizējie pētījumi ir vērsti uz kvantu skaņu un kompozīciju, kas ietver kvantu skaitļošanu. Šajā virzienā viņš sadarbojas ar vadošajiem pētniecības uzņēmumiem šajā jomā: Quantinuum un IBM. Viņa kompozīciju Qubism šovasar pirmatskaņoja "Londonas sinfonietta". 

Dāvis Eņģelis: Visupirms, Eduardo, paldies par atvēlēto laiku sarunai! Jūs rakstāt par mūziku un datoriem kopš 20. gs. 90. gadiem, ja ne senāk. Vai jūsu agrīnajās publikācijās ir kādas idejas vai impulsi, kas jums kā mūziķim un pētniekam ir aktuālas joprojām, ņemot vērā tehnoloģiju attīstību pēdējās desmitgadēs?

Eduardo Reks Miranda: Tas ir interesants jautājums. Par to allaž domāju. Tehnoloģijas attīstās tik strauji, ka tev nav laika domāt par sevis pausto ideju ilgmūžību. Kopš 90. gadiem noteikti esmu guvis vairākas mācības. Sevišķi mākslīgā intelekta (MI) laukā. Patlaban tas ir modes temats, politiķi runā par MI bīstamību, lielu korporāciju bosi brīdina par tā negatīvajām sekām uz sabiedrību, bet daudz mūziķi, mani ieskaitot, strādā ar MI jau 30 gadus, mums tas nav nekas jauns. Jauni varbūt ir atsevišķi algoritmi, kas no tiem dotās input informācijas mācās. Un šī informācija ir plašāk pieejama. Tonnas ar informāciju, ko apkopojušas lielas kompānijas, un kas šos algoritmus padara interesantus un ļoti jaudīgus. Tomēr no savas pieredzes varu teikt, ka šo algoritmu radošuma kapacitāte joprojām ir ļoti nabadzīga. Nedomāju, ka datori kādā brīdī aizstās mūziķus, tik tālu nenokļūsim.

Bet tiesa, es sāku karjeru, domājot par datorprogrammām, kas varētu pašas komponēt mūziku. Bet jo vairāk tam pievērsos, jo vairāk atskārtu, ka, patiesi, datori spēj ģenerēt skaņdarbus, bet tie nav diez cik labi no estētikas perspektīvas.

Jā, tā var būt funkcionāla mūzika, ko klausīties, telefona klausulē gaidot operatoru vai iespēlējot džinglus radio, tam patiešām komponisti īsti vairs nav vajadzīgi. Mācība, ko varam no tā visa paņemt – tehnoloģijas turpinās attīstīties, un tās uzlabos, papildinās mūsu radošumu, bet nekad to neaizstās. Mans vēstījums: mūziķi, komponisti, no tā nav jābaidās, tehnoloģijas ir šeit, lai mums palīdzētu. Man ir teorija: jo vairāk datori spēs paveikt to, ko atzīstam par pieņemamu, jo vairāk paši dosimies otrā virzienā, pārkāpsim noteikumus, izgudrosim aizvien jaunas skaņas, centīsimies izplest sava radošuma horizontus. Tādā punktā atrodamies jau šobrīd, un festivālā Rīgā varam vērot, kā komponisti izmanto tehnoloģijas ļoti radošos veidos, iespējams, veidos, par kādiem šo tehnoloģiju radītāji pat nav aizdomājušies.

Kā jau teicāt, komponisti izmanto MI savos darbos jau vairākas desmitgades, arī tiem, kas seko kognitīvo zinātņu attīstībai, mākslīgā intelekta straujā popularitāte nav nekas kliedzoši jauns vai sevišķs.

Jā, tā ir. Savā karjerā esmu saskāries ar vairākām problēmām. Pirmā – kā mēs definējam mākslīgo intelektu. Manuprāt, patlaban šī definīcija ir nedaudz sašķobīta. Jo esam pieraduši definēt MI, to vienādojot ar specifiskiem algoritmiem, kas balstīti neirālo tīklu un ātrmācīšanās procesos, tādiem algoritmiem, kas darbina, piemēram, ChatGPT. Bet patiesībā MI ietver daudz plašāku nozaru spektru, daudzas no tām vēl nav pietiekami labi attīstītas, bet manā izpratnē tieši tām ir potenciāls kaut ko būtiski mainīt.

Kur tad mēs esam patlaban – mums ir melnā kaste, kas lielā datu apjomā atrod līdzības, paternus. Bet mēs nezinām, kā šī melnā kaste darbojas. Mēs lielā mērā spējam paskaidrot savas rīcības, kā nonākam pie slēdzieniem. Mūsu rīcībā ir loģika, kurai sekojam savos kognitīvajos procesos.

Turpetim mašīnām tas īsti labi nepadodas. Ja MI kādudien spēs ņemt vērā no cilvēka kognitīvajiem procesiem izrietošo loģiku – pieļauju, ka tāds laiks pienāks –, loģiku, vai, piemēram, cilvēku muzikalitāti, tad jau paliks interesanti.  

Vietnē Youtube redzēju video, tas publicēts pirms 7 gadiem, kur jūs stāstāt par biodatoriem, tur redzama performance, jūs esat uz skatuves, spēlējat klavieres, un savā ziņā veidojat interakciju ar ierīci, ko laikam var saukt par bioprocesoru, kas savukārt spēj iekustināt klavieru stīgas ar speciāli novietotiem magnētiem. Ko tādu redzēju pirmoreiz. Tajā video jūs vairākkārt minat vārdu `radošums`, arī `interakcija`. Kā jūs saprotat šos vārdus kontekstā ar biodatoriem, un kas ar šo jomu noticis pēdējo gadu laikā? Vai tā pārklājas ar jūsu interesi par kvantu datoriem?

Viena no pirmajām lietām, ko atskārtu, strādājot ar mākslīgo intelektu –tā ir programmatūra, algoritmi. Tu izveido modeļus, kurus liec mašīnai iedarbināt. Manā ieskatā problēma ir tā, ka mūsdienu datori savā ziņā joprojām balstās uz tehnoloģijām, ko izstrādājām 20. gs. 40. gados. Milzu istabas apjoma datori kļuvuši mazāki un mazāki, mums ir mikroprocesori, bet veids, kādā datori darbojas, nav mainījies kopš datoru izgudrošanas. Digitāli slēdži, kas vai nu ieslēdzas, vai izslēdzas, veidojot bināru sistēmu. Jā, ir bijuši arī analogie datori, kuros mainīgie lielumi ir nevis vieninieki un nulles, bet grūtāk definējamas vienības. Man vienmēr paticis eksperimentēt ar datortehniku. Man likās interesanti: vai ir iespējams radīt citādu datorarhitektūru un mākslīgā intelekta modeļus padarīt interesantākus? Tā no nācu pie bioskaitļošanas. Te jābilst, ka esmu mūziķis, ne biologs. Toreiz paņēmu citu cilvēku izgudroto, uzdevums bija likt bioprocesoriem darboties ar skaņu. Un tas nebūt nav viegli izdarāms.

Lai arī nevar teikt, ka biodatori būtu devuši kādu progresu attiecībā pret digitālo skaitļošanu, tajā, ko toreiz paveicu, tomēr bija kaut kas interesants. Piemēram: tā vietā, lai uz digitālām ierīcēm modelētu bioprocesus, kāpēc gan neizmanot pašu bioloģiju? Tāds bija mans atspēriena punkts. Mēs savam bioprocesoram kā input informāciju devām elektrību, un mērījām strāvas stiprumu. Bioprocesora radītās izmaiņas strāvas stipruma lasījumos interpretējām kā inteliģentu informācijas apstrādi. Savā ziņā to dara ik viena dzīva radība: mums ir sensori, kas nolasa apkārtējās vides izmaiņas, un šo stimulu iespaidā mēs attiecīgi reaģējam. Vairāk vai mazāk es centos to pašu panākt mūzikā. Radīju mūzikas instrumentu, kas klavieru radītās skaņas konvertē sprieguma lasījumos, kurus reģistrē –kā es to nosaucu – biodators. Šī bioorganisma dotā output informācija ir strāvas izmaiņas, kuras mēs izmērām, un atkal pārkonvertējam atpakaļ skaniskā informācijā. Sanāk, ka bioorganisms reaģē uz tevis spēlētajām skaņām. Mēs pat nonācām pie tā, ka spējām kontrolēt, cik lielas bioprocesora veiktās izmaiņas vēlamies saklausīt dotajā skaņas materiālā.

Trīs, piecus gadus atpakaļ iepazinos ar sasniegumiem kvantu skaitļošanā. Biju pazīstams ar teoriju, bet tikai ap 2018. vai 2019. gadu sākās eksperimenti, kuros kvantu datorus varēja pārbaudīt praksē.

Ar to sāka nodarboties vairākas iestādes, un man kļuva skaidrs, ka tas ir tas, ko jau pirms gadiem desmit vēlējos atrast – jauna veida aparatūru, kas pieiet skaitļošanai no citas puses. Kvantu dators nav digitāla ierīce, kas balstīta binārajos slēdžos. Tie darbojas subatomiskajā  līmenī, kur informācijas vienība vienā un tajā pašā laikā var būt vairākas dažādas vienības. To ir grūti aptvert un izskaidrot. Kvantu datorā viens informācijas daudzums, kas aizņem noteiktu vietu, var būt vairākas lietas vienlaikus. Un tas ir fantastiski. Man ir tāds sapnis: uzrakstīt skaņdarbu, kas tiktu reprezentēts kā kvantu stāvoklis kvantu datorā, un ikreiz to klausoties, tas izskanētu citādāk. Jo ik reizi dators skaņdarbā ierakstītās vērtības var nolasīt citādi.

Tāda kā kvantu aleatorika?

Jā, bet citā līmenī. Iedomājieties, ka jums ir informācija, kuru noglabājat datu mākonī. Bet ikreiz, kad šo informāciju apskatāt, jūs iegūstat tikai vienu tās aspektu, vienu šķautni. Ja šī informācija ir skaņdarbs, tad, ikreiz to atskaņojot, dzirdēsim citādu rezultātu. Kaut ko līdzīgu es rādu Rīgā, telpiskās skaņas festivālā. Man vēl nav kvantu datora, kas man dotu šīs dažādās kompozīcijas versijas – kad tie kļūs jaudīgāki un pieejamāki, sapnis varētu īstenoties – bet esmu uzmodelējis programmu, šāda skaņdarba reprezentāciju, kas dod 16 dažādas mana nelielā darba versijas. Atkarībā no tā, kurā brīdī atnāksiet paklausīties, dzirdēsiet citu darba variantu. Izmaiņas nenotiek tajā pat mirklī, to jau ir paveicis kvantu algoritms. Bet tas ir virziens, kurā dodos. Lūk, vēl viens jauns veids, kā radoši izpausties. Tam pamatā ir tas, ko jau ir darījis Džons Keidžs, metot kauliņus vai darbojoties ar  I Ching, ķīniešu Pārmaiņu grāmatu. Bet tagad mums ir datori, kas to paceļ jaunā līmenī.

Jaunos līmeņos.

Jā, tieši tā.

Ko tad darīt jaunam komponistam, kurš, piemēram, patlaban studē un vēlas padziļināti darboties ar kvantu datoriem? Vai viņam braukt apmaiņas programmā uz kādu konkrētu institūtu, kur pieejamas kvantu mašīnas? Vai arī ir iespējams šo to paveikt savā klēpjdatorā?

Viss attīstās ļoti strauji. Pirms diviem trim gadiem bija tikai pāris kompānijas, kas darbināja kvantu datorus. Man paveicās satikt cilvēkus, kas ar to nodarbojās, un kam interesēja mūzika un māksla, un viņi deva man iespēju tik klāt šīm mašīnām. Protams, iemācīties, kā tie darbojas, bija vēl viens izaicinājums. Pamatu apgūšana man prasīja divus gadus.

Tagad daudz kas ir mainījies, klāt nākušas vairākas jaunas kompānijas, dažas no tām ļoti labi finansētas, ir vairākas visiem pieejams programmēšanas valodas, piemēram, domāju, ka vairums komponistu, kas ņem talkā algoritmus, vismaz zināmā līmenī ir apguvuši Python valodu un citus brīvpieejas (open-source) resursus.

Ja tu šo to dari ar mūzikas tehnoloģijām, strādā ar PD, Max programmām, vai varbūt pārzini mazliet Python valodu, tad tev jau ir iespējams šo to iemēģināt. Pirms mēneša Berlīnē aizvadījām otro starptautisko konferenci par šo tematu. Cilvēki lasīja referātus un rādīja savus eksperimentus. Kaut kas jau notiek. Viens no lielākajiem izaicinājumiem ir saprast kvantu skaitļošanas teoriju. Tā ir pilnīgi cita veida domāšana. Man šķiet, tas bija Džons Keidžs, kurš teica: es nekomponēju, bet sagatavoju apstākļus, lai kompozīcija varētu notikt. Tā daudz maz varētu raksturot mūsu nodarbošanos ar kvantu datoriem. Mēs nerakstām algoritmus, kas ģenerē skaņdarbus, bet gan vidi, kurai piemīt noteikts varbūtīgums, neparedzamība un areāli –tas viss summējas tajā, ko tu vēlētos dzirdēt, bet rezultāts var vai arī var nebūt tas, ko gaidīji. Lai darbotos ar kvantu datoru kubitiem iepretim digitālo datoru bitiem, vajag laiku, lai pie tā pierastu. Jau tagad ir pieejamas labas instrukcijas par darbošanos ar kvantu datoriem. Es pats pērngad rediģēju grāmatu „Quantum Computer Music” – Kvantu datoru mūzika. Tajā mūziķi var iepazīties ar kvantu skaitļošanu, savukārt kvantu datoriķi var iepazīties ar mūziku. Manuprāt ir svarīgi, lai kvantu zinātnieki saprastu, ko mūzika spēj un nespēj. Tā ir caurviju tēma ne vien kvantu, bet arī mūzikas tehnoloģijās –bieži vien cilvēki, kas šīs tenhnoloģijas izstrādājuši, par mūziku neko daudz nezina. Viņu piedāvātie mūzikas piemēri bieži vien ir ļoti klasiski: modernizēsim Bahu, modernizēsim Mocartu. Nav pamata uzkavēties trīs gadsimtus senā pagātnē ar to zināšanu bagāžu par laikmetīgo mūziku, kāda mums ir patlaban. Tāpēc ir svarīgi, lai zinātnieki un inženieri iemācītos un izprastu, cik daudzpusīga ir mūslaiku mūzika. Iespējams, tas ļaus mums labāk saprasties. Ar kvantu datoriem ir iespējams strādāt jau tagad, un, domāju, komponistiem draudzīgs, pazīstams nošu pieraksta veids šādās mašīnās ir tikai laika jautājums. Bet ir labi atrasties inovāciju zenītā. Ja vēlies atšķirties no citiem, tad tagad ir īstais brīdis.

No jūsu stāstītā var nojaust vienu vai pat vairākus skatupunktus uz to, kā kvantu skaitļošana varētu mainīt priekšstatus par mūzikas kompozīciju. Bet vai kvantu datori varētu kaut kā mainīt to, kā mēs klausāmies mūziku, plašākā nozīmē – to, kā mēs domājam par psihoakustiku?

Jā, tas ir ļoti interesanti.

Patlaban liekas – nav tik lielas nozīmēs tam, cik ātri vai pārnēsājami kvantu datori varētu kļūt. Lielāku problēmu sagādā interfeiss. Ir jāsaskaras ar kaitinošām tā saucamajām pudeļkakla problēmām. Joprojām skaņa jākonvertē no analogā uz digitālo, un tad uz kvantu formātu.

Domāju, ka pārejai no digitālās skaņas uz kvantu skaņu ir jāpazūd. Es vēlētos ieraudzīt, kā darbojas kvantu mikrofons, kas skaņu reprezentē kā kubitus, nevis digitālu informāciju. Tas pats ar austiņām vai skandām. Viens no problēmas stūrakmeņiem –mums joprojām nav kvantu atmiņas, kurā glabāt informāciju. Kad atrisināsim šīs interfeisa problēmas, domāju, ka tad sāksies jauna ēra tajā, kā saprotam cilvēka kognīciju un percepciju. Ja mūsu rīcībā būs kubiti, kas reprezentē skaņu, vai cilvēka prātu, tas pavērs durvis kaut kam tādam, ko es tagad pat neesmu spējīgs iztēloties.

Pēdējos 20 gadus savā institūtā Plimutas Universitātē daudz darba esam veltījuši smadzeņu datorinterfeisiem. Esam izstrādājuši ierīces, kas cilvēkiem ar smagām traumām un ļoti ierobežotu motoriku dod iespēju radīt mūziku. Ja tu nespēj pakustināt rokas, bet dators spēj nolasīt impulsus no tavām smadzenēm, pat ja tas ir ļoti vienkārši, bet tu spēj kontrolēt sintezatoru vai oscilatoru, tad tavā rīcībā ir ar prātu kontrolējams mūzikas instruments. Esam izstrādājuši smadzeņu datorinterfeisus vairākiem pacientiem, un es vēlos šo jomu sasaistīt ar kvantu datoriem. Ievadīt saskenētus datus par smadzeņu aktivitāti kvantu datorā, kas ar saviem algoritmiem tālāk varētu apstrādāt šo informāciju. Domāju, arī te var pavērties neiedomājamas iespējas. Patlaban jau notiek pētījumi šajā virzienā. Mūzikai un cilvēka kognīcijai šīs ir lieliskas ziņas, jo mūzika ir tā cilvēka kognitīvā puse, kuru mēs vēl īsti neizprotam. Mēs diezgan labi saprotam valodu, ķermeņa motoriku, navigēšanu, bet mūziku – ne tik ļoti. Domāju, mēs varēsim labāk saprast, kā mēs uztveram, pieredzam un radām mūziku. Kā komponistam man gribas šīs zināšanas pārvērst rīkos, kurus varu izmantot savā studijā un radīt lielisku mūziku.

Savā ziņā jūs nupat atbildējāt uz manu pēdējo jautājumu. 2018. gadā izdevniecība Springer (tā pati, kas izdevusi jūsu rediģēto grāmatu par kvantu datoriem), laida klajā sistemātiskās muzikoloģijas rokasgrāmatu. Vai  domājat, ka rokasgrāmatas nākamajā laidienā atsevišķa sadaļa būs veltīta kvantu datoriem?

Pavisam noteikti. Tam agrāk vai vēlāk vienkārši jānotiek. Kad kvantu datori kļūs jaudīgāki un pieejamāki, kognitīvie zinātnieki tos sāks izmantot. Tikai laika jautājums, kad tie pavērs jaunas iespējas neirozinātniekiem.

Patlaban šur tur notiek filozofiskas debates – vai cilvēka smadzenes ir veidotas pēc kvantu principiem un tādā garā, bet tas mani neinteresē. Es vēlos pieredzēt šīs tehnoloģijas praktisko pusi.

Eksperimentos balstītus pierādījumus, kas apliecina tehnoloģijas pielietojamību. Tas ir virziens, kurā dodos, lai arī ceļš vēl ir tāls.

Savas grāmatas pirmajās rindkopās rakstāt, ka tehnoloģijas jau tagad ir visuresošas tajā, kā mūslaiku cilvēks pieredz mūziku.

Tieši tā. Vēl pirms 40 gadiem mums nebija nekā no tā, ko šodien uzskatām par pašsaprotamu. Spotify, Itunes, pieeja masīvām datubāzēm… mums taču bija lentas, kasetes un diski. Nav šaubu, ka mūsdienās ikviens mūzikas aspekts paģērē tehnoloģijas. Protams, ir akustiskie koncerti, bet studijas ar vislabāko audioaparatūru iet tehnoloģijām līdzi, un vēl jārēķinās ar izplatīšanas un komercializācijas aspektiem. Un tas viss pateicoties datoriem. Varbūt tas, kas tagad ir citādāk, nekā agrāk – mēs ļoti labi apgūstam tehnoloģijas, protam programmēt. Tāpēc mums būs daudz vieglāk spert nākamo soli. Nav jāgaida, kamēr lielās kompānijas mums pasniegs gatavas programmas, mēs to visu varam darīt jau tagad.