Samstag, 04. Dezember 2021

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Neuronales NetzwerkNeue Bach-Choräle aus dem Computer

An Johann Sebastian Bachs Werk haben sich viele aufgerieben: Schon seine Schüler konnten keine vergleichbaren Stücke mehr komponieren. Ein neuronales Netzwerk schreibt nun erstaunlich gute Bach-Choräle. Bach-Fugen bleiben allerdings für den Computer auch weiterhin ein Buch mit sieben Siegeln.

Von Maximilian Schönherr | 16.01.2017

Das 1746 von Elias Gottlob Haußmann gefertigte Gemälde von Johann Sebastian Bach (1685-1750) ist nach Aussage des Bachhauses Eisenach das einzige überlieferte Bildnis des Barockmusikers, für das der Meister persönlich Modell gesessen haben soll
Johann Sebastian Bach: Seine Fugen bleiben vom Computer bisher unerreicht. (picture alliance /dpa / Bachhaus Eisenach)
Musik: DeepBach Choral
Das ist das Ergebnis einer mehrjährigen Forschung: ein Choral aus vier Stimmen, hoch, mittel, tiefer und ganz tief. Vorgegeben ist die höchste Stimme; ein Computerprogramm erzeugt die drei anderen Stimmen. Und zwar nicht irgendwie, sondern im Stil Johann Sebastian Bachs.
"Das Besondere daran ist, dass wir dem Programm keine Regeln vorgeben, wie man sie an der Musikhochschule lernt, etwa über Harmonien oder den Kontrapunkt. Die Maschine lernt das selbst, und zwar durch Daten, die wir ihr geben, in diesem Fall etwa 300 Choräle von Bach."
Francois Pachet, Ingenieur, Computerwissenschaftler und Musiker, Gründer des Musikforschungsinstituts bei Sony CSL in Paris. Barocke Choralkantaten waren schon vor 30 Jahren ein Thema für die IT, weil sie relativ einfach gestrickt und kurz sind. Damals setzten sich Programmierer hin und schrieben Regel für Regel in die Software hinein, bis zu 300 Charakteristika für Bachchoräle – und trotzdem kam nur maschinell klingende Einfallslosigkeit heraus. Der Niedergang der einst hoch gehaltenen Musikinformatik in Deutschland hat mit diesen Enttäuschungen zu tun.
Technik erlaubt selbst lernende Systeme
Seit etwa zehn Jahren sind PCs und vor allem Grafikkarten so leistungsfähig, dass man anfing, alle Regeln zu vergessen und über selbst lernende Systeme nachzudenken. Die klangen schon sehr nach Bach, enthielten aber Fehler:
Musikbeispiel: Bach Choral mit MaxEnt
Hier zum Beispiel arbeitet ein Verfahren, das die Tonverhältnisse als Energiezustände begreift und ein Maximum der Entropie ermittelt.
Als Krönung dieser reichhaltigen neuronalen Netzgeschichte der Bachkomposition gilt der Choral mit DeepBach, einem neuronalen Netz, das nichts von Strukturen und Entropie weiß, sondern nur zugehört und sich seine eigenen Regeln ausgedacht hat:
Musikbeispiel: Bach Choral mit DeepBach
Die Trainingsphase, in der sich die Software die Noten Hunderter von Chorälen eines Komponisten ansieht, kann ewig dauern. Das Lernen der Maschine endet quasi nie. Je nachdem, wann man abbricht, kommen dann mehr oder weniger spannende Varianten heraus.
Sehr gute Ergebnisse aus dem Computer
Bachexperten wie Musiklaien konnten mehrheitlich nicht mehr unterscheiden, ob hier Bach oder die Maschine komponiert hat. Hören wir einmal die Grundmelodie von "Wer nur den lieben Gott lässt walten", Bachwerkeverzeichnis BWV434, von einer Orgel gespielt an:
Musikbeispiel: Bach Choral Sopranmelodie
Die Maschine erfindet nun zu dieser Melodie die Begleitakkorde. Bach ging ebenso vor. Während Bach so anfängt:
Musikbeispiel: Bach Choral Original
Fängt DeepBach so an:
Musikbeispiel: Bach Choral mit DeepBach
Oder, viel verspielter, so:
Musikbeispiel: Bach Choral mit DeepBach
Konzentrieren wir uns auf eine Stimme, zum Beispiel die zweite - Bach:
Musikbeispiel: Bach Choral, zweite Stimme
DeepBach:
Musikbeispiel: DeepBach, zweite Stimme
Weil DeepBach ja keine Regel über Dur- und Moll-Akorde beigebracht bekommt, sind Dissonanzen durchaus möglich, wie hier:
Musikbeispiel: DeepBach, Dissonanz
Francois Pachet: "Wir können alle mögliche Musik in das System füttern. Es kommt allerdings an seine Grenzen, wenn es um höhere Strukturen geht."
Bach-Fugen kann der Computer nicht komponieren
Mit einer übersichtlich kurzen Melodie kann das neuronale Netz kreativ klingende weitere Stimmen erfinden; das haben wir gehört. Aber wenn es darum geht, diese Komposition weiterzutreiben, etwa die Bassstimme in den Bariton zu überführen und dort die Melodie zu variieren, wie Bach das laufend tat, scheitert die künstliche Intelligenz. Deswegen sind Bach-Fugen – im Unterschied zu den viel einfacheren Chorälen – nach wie vor ein Buch mit sieben Siegeln für selbstlernende Systeme. Fugen automatisch zu komponieren, ist laut Francois Pachet keine Frage der Rechenzeit, sondern eine des Prinzips. Er vergleicht es mit der Suche nach Primzahlen:
"Geben Sie dem neuronalen Netz viele Zahlenmengen, unter denen sich auch Primzahlen befinden. Es wird sie nicht als etwas Besonderes erkennen, weil Primzahlen zu tiefsinnig sind."
Eins scheint sicher: So gut komponierten nur die wenigsten von Bachs Schülern.
Musik: DeepBach Choral