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在数据科学中
分析音乐的发展
预测音乐的未来

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#亚大的研究
堀元教授
经营学院数据科学系
2025.08.01
在我们的系列文章“如果没意思,就不是学术!”中,我们介绍了亚细亚大学教职员工的研究内容和趣闻轶事。第15期的嘉宾是经营学院数据科学系的堀元教授
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学习为当前AI奠定基础的研究先驱

我的专长是“数学工程”。 简单来说,就是把现实世界中的各种现象和问题作为数学模型,用数学方法来阐明的学科。 这种数学工程也是现代数据科学的基础,现在已经成为我们工作和日常生活中不可或缺的一部分的AI(人工智能)也是基于数学工程发展起来的。 在大学期间,我在人工智能研究的全球先驱 Shunichi Amari 教授(名誉教授东京大学)的教研馆下学习。 2024年诺贝尔物理学奖授予加拿大多伦多大学的杰弗里·辛顿和美国普林斯顿大学的约翰·霍普菲尔德,以表彰他们对人工智能发展的奉献。 然而,包括我在内的许多了解安玛利教授在该领域成就的研究人员不禁认为,“安玛利教授没有被列入获奖者名单,这很奇怪。 早在 Hinton 先生和 Hopfield 先生之前,Amari 博士就发表了自 1960 年代后期以来成为当前人工智能理论基础的论文。 然而,当时计算机的算力较低,同时也是AI研究的“冬季时代”,其开创性的研究成果并没有受到太多关注。 时隔很长一段时间,可以说是辛顿先生等人“重新发现”并发展了天马里博士的研究成果,这种重新发现导致了目前人工智能的兴起。 我在天利教授的指导下从事数学工程研究,完成博士研究生院后,在天利教授的推荐下,我成为理化学研究所与人工智能研究密切相关的脑科学领域的研究人员。 我现在在数据科学系的同事东条聪教授也是Amari教研馆的前辈,我们也和他有很深的渊源,因为我们也有“音乐”这个研究对象。

作为业余爱好的“音乐”最终导致了自动歌词系统的开发

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作为一名数理工程和脑科学的研究员,我为什么选择“音乐”作为我的研究课题? 首先,数学工程和数据科学是分析世界上一切事物的研究领域。 自然,“音乐”也属于这一类。 还有一点,我自己从十几岁起就是音乐爱好者,对乐队活动和电脑音乐充满热情。 小学高年级时,他被充分利用合成器和电脑的YMO(黄魔管弦乐团)的音乐所震撼,在初中时开始了乐队活动。 当我上大学时,我不仅崇拜乐队,还崇拜YMO的坂本龙一,并从事电脑音乐制作工作。 此外,当我还是一名研究生院学生时,我的爱好越来越大,我开始在一家唱片公司从事编曲工作。 记得那时候,我在大学教研馆和唱片公司的录音室之间来回奔波,忙得连睡都睡不着。 尽管如此,“研究”和“音乐”在当时是两回事。 几年后,当我在某个会议上遇到自动作曲系统“Orpheus”的开发者嵯峨山茂树教授(名誉教授东京大学)时,我成为亚细亚大学的教员,两人建立了联系。 嵯峨山教授希望《俄耳甫斯》不仅要有自动作曲功能,还要有自动作词功能,所以他让我研究一下。 实现自动歌词创作所需的是所谓的“自然语言处理(NLP)”,这是一种允许计算机理解人类语言并与之交流的技术。 利用这项在亚细亚大学教给学生的技术,......应该创建一个自动歌词书写系统。 之后,我设法向世界推出的J-pop自动作词系统成为热门话题,就在2015年红白歌唱大战之前,我受邀与嵯峨山先生一起出现在NHK的特别节目中。 该节目还给了他们预测“2020年代流行歌曲的流行词”的任务,“我们”、“地方”、“一切”这三个词是使用一种名为word2vec的方法推导出的,这在当时是前沿的。 其实,我自己也曾一度忘记过这个预言。 最近,一位观看节目视频的学生问我:“你的预测成真了吗?”,所以当我再次查找时,我有点松了一口气,因为“我们”和“一切”在King Gnu和米津健二使用的词语的顶部(笑)。


分析人们在数据科学中创造的音乐的演变和未来

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自开发“Orpheus”自动歌词系统以来的十年间,人工智能取得了长足的进步。2022年,我参与了博报堂的一个项目,利用新开发的自动歌词系统,运用人工智能创作“Hind Songs”(频率歌曲),反映每个年代热门歌曲中出现的高频词。然而,像ChatGPT这样的生成式人工智能如今让任何人都能获得类似的结果。因此,我目前正与我的同事,亚细亚大学的东条教授一起,进行一项雄心勃勃的研究,利用数据科学预测音乐的演变和未来。在过去的几百年里,音乐以复杂的方式演变和多样化,从古典音乐发展到爵士乐、流行音乐、摇滚乐、电子音乐、说唱和嘻哈音乐。我们正在运用数学工程和数据科学来分析这一复杂的过程。我们希望不仅关注音乐创作者,还关注听众和粉丝等受众的变化,从而描绘出“音乐的未来”,以确定未来哪些音乐会流行。东条教授认为,从面向特权阶层的古典音乐到爵士乐和流行音乐的转折点,是法国作曲家克劳德·德彪西,他创作了《月光》。未来,迈尔斯·戴维斯、查克·贝里和披头士乐队也可能被视为重要的转折点。本研究被选入支持原创性和开拓性研究的“日本科学研究补助金”(KAKENHI)。如果本研究成果能够为加强日本在海外的软实力提供哪怕是一点点帮助,我都会非常高兴。

你想用数据科学做什么?

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在数据科学系,我使用Python(一种也用于人工智能开发的编程语言)教授数据科学的基础知识。我还教授许多课程,让学生体验使用音乐和视频制作软件进行实际创作的乐趣。数学工程和数据科学不仅分析语言和音乐,还分析世界上各种各样的事物,包括医学、体育和艺术。数据科学和人工智能仅仅是工具,研究的动力来自于使用它们来确定他们想要创造、分析和预测什么。在我的教研馆里,我优先考虑学生的好奇心和兴趣,鼓励他们追求他们认为具有挑战性的研究主题。然而,许多3年级学生学生在教研馆的第一年仍然不确定他们的研究方向。我支持这些学生,并鼓励他们花一年时间与教研馆同事一起寻找研究课题。我相信,我的研讨会将运用数学工程和数据科学技术,并设定明确的研究目标,为一些非常独特的研究提供潜力。有些学生立志在数据科学领域创业,而数据科学系的前身——数据科学辅修专业的一些毕业生也已经创办了公司,活跃在世界各地。我们欢迎任何想做点什么或分析数据科学的人。当然,我们也欢迎音乐爱好者。我很想听听您关于当今年轻一代喜欢的音乐和潮流的看法。
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