эксперимент - Blog Posts

Компьютеры меняют способ создания искусства

Майя Акерман просто хотела написать песню.

Она пыталась годами - песня за песней. В конце концов, ей не понравилась ни одна из написанных ею мелодий. «У меня не было подарка, если хотите, - говорит она. «Все мелодии, которые приходили мне в голову, были настолько скучными, что я не мог представить, как тратить время на их исполнение».

  «Может, - подумала она, - может помочь компьютер». Компьютерные программы уже полезны для записи песен, которые придумывают люди. Акерман теперь задавался вопросом, может ли компьютер быть чем-то большим - партнером по написанию песен.

Это была вспышка вдохновения. «Я сразу поняла, что машина может подавать мне идеи», - говорит она. Это вдохновение привело к созданию ALYSIA. Эта компьютерная программа может создавать совершенно новые мелодии на основе текстов песен пользователя.

Что такое алгоритм?

Как ученый-компьютерщик в Университете Санта-Клары в Калифорнии, Акерман имеет большой опыт использования алгоритмов (AL-goh-rith-ums). Это пошаговые математические рецепты для решения задач и прогнозов. Алгоритмы полезны при программировании компьютеров. Также они могут быть полезны для повседневных задач. Серверы онлайн-фильмов и музыки используют алгоритмы для рекомендации фильмов и песен. Беспилотным автомобилям нужны алгоритмы для безопасной навигации по дорогам. Некоторые продуктовые магазины отслеживают свежесть продуктов с помощью алгоритмов, подключенных к камерам или датчикам,

Компьютерный портрет

Эта картина, Портрет Эдмонда Беллами, была создана арт-коллективом Obvious с использованием алгоритма искусственного интеллекта. Он был продан на аукционе произведений искусства за более чем 400 000 долларов.

Когда компьютер запускает программное обеспечение, он выполняет задачи, следуя алгоритмам, написанным в виде компьютерного кода. Компьютерные специалисты, такие как Акерман, анализируют, изучают и пишут алгоритмы для решения широкого круга задач. Некоторые из них используют алгоритмы в области искусственного интеллекта или ИИ. Эта новая технология учит компьютеры имитировать задачи или действия, которые обычно выполняются человеческим мозгом. В случае с ALYSIA это написание песен.

Акерман - не единственный, кто использует ИИ для написания песен. Некоторые программы строят всю оркестровую партитуру вокруг небольших фрагментов мелодии. Другие создают музыку для многих инструментов. AI также находит свое применение в других искусствах. Художники, скульпторы, хореографы танцев и фотографы нашли новые способы сотрудничества с алгоритмами ИИ.

И эти усилия окупаются. В октябре 2018 года арт-аукцион в Нью-Йорке стал первым, где были проданы работы, созданные искусственным интеллектом. Группа компьютерных ученых и художников из Франции использовала алгоритмы ИИ для создания работы. Этот портрет воображаемого человека произвел фурор: картину продали за 432 500 долларов.

Ахмед Эльгаммал руководит лабораторией компьютерных наук, специализирующейся на использовании ИИ для влияния на искусство. Это в Университете Рутгерса в Пискатауэй, штат Нью-Джерси. «ИИ - это творческий инструмент, который будет признан формой искусства», - говорит он. В конце концов, добавляет он, «это повлияет на способ создания искусства и на то, каким оно будет».

Виртуальная художественная школа

Художники и компьютерщики начали искать новые способы создания искусства с помощью компьютеров еще в 1950-х и 1960-х годах. Они построили роботизированные манипуляторы с компьютерным управлением, держащие карандаши или кисти. В 1970-х годах художник-абстракционист по имени Гарольд Коэн представил миру первую систему искусственного интеллекта под названием AARON. Спустя десятилетия Коэн добавил новые формы и фигуры к способностям ААРОНА. В его искусстве часто изображались растения или другие живые существа.

Художник по имени Гарольд Коэн использовал компьютерную программу для рисования AARON, чтобы создать эту картину, изображающую мужчину и женщину, в 1996 году.

МУЗЕЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИСТОРИИ

Недавний эксперимент, проведенный группой Эльгаммала из Рутгерса, теперь показывает, что алгоритмы могут создавать произведения, которые можно рассматривать как изящное искусство. В рамках этого исследования 18 человек просмотрели сотни изображений. На каждом изображении была картина или другое произведение изобразительного искусства. Некоторые были созданы людьми. Остальное создал алгоритм ИИ. Каждый участник оценил изображения по таким аспектам, как их «новизна» и «сложность». Последний вопрос: это произведение искусства создал человек или ИИ?

Эльгаммал и его сотрудники предполагали, что искусство, созданное людьми, будет иметь более высокий рейтинг в таких категориях, как новизна и сложность. Но они ошибались. Новобранцы, которых они приглашали для рецензирования работ, часто считали искусство, созданное искусственным интеллектом, лучше, чем произведения людей. И участники пришли к выводу, что большую часть искусства искусственного интеллекта создали художники-люди.

Как провести эксперимент с попкорном

Новое исследование показало, что попкорн готовится в духовке при температуре 180 ° C (356 ° F). Здесь я описываю, как я пытался это подтвердить.

Эта статья - одна из серии экспериментов, призванных научить студентов тому, как делается наука, от создания гипотез до разработки эксперимента и анализа результатов со статистикой. Вы можете повторить описанные здесь шаги и сравнить свои результаты - или использовать это как вдохновение для разработки собственного эксперимента.

Попкорн - одно из моих любимых блюд. Мне нравится его скрипучий хруст и вкус масла и соли. Когда я кладу свою кукурузу на плиту, я думаю о том, чтобы расслабиться с книгой или посмотреть веселый фильм. 

   Ученые хотели определить, при какой температуре взрываются зерна. Затем они предложили остальным провести тесты, чтобы подтвердить свои выводы. Я принял вызов, но решил использовать плиту. И - предупреждение о спойлере - у меня  другой результат! Но это не значит, что их выводы ошибочны. И я объясню почему.Я решил поставить на плиту белые и желтые зерна кукурузы. Я предположил, что из-за того, что мои белые ядра меньше, они лопнут раньше, чем желтые. Я отмерил по грамму каждого. Вы можете видеть, что в одном грамме больше белых ядер, то есть каждое из них меньше желтых.Исследователи обнаружили, что в духовке кукуруза лопается при температуре 180 ° C (356 ° F). При такой температуре вода внутри твердых зерен превращается в пар. Когда этот пар расширяется, внутри ядра увеличивается давление. В конце концов, это заставляет прочную внешнюю стенку кукурузы разорваться. 

  Исследователи подсчитали, что ядра должны лопаться при одинаковой температуре независимо от размера.Многое зависит от того, используют плиту или микроволновую печь. Это могло иметь значение.Когда кукуруза лежит на противне в стандартной духовке, жар обволакивает зерно со всех сторон. В кастрюле на плите дно кастрюли (которое соприкасается с пламенем или электрической  горелкой) будет намного горячее, чем воздух над ним. Поскольку меньшее ядро будет иметь большую площадь поверхности, большая его часть может соприкоснуться с дном горшка. И это может означать, что он нагревается и хлопает быстрее.Это была моя собственная гипотеза - идея, которую я мог проверить. В моем продуктовом магазине ядра белого попкорна обычно были меньше желтых. Итак, я предположил, что эти белые ядра должны появиться первыми.  

Что я сделал

Я собрал свое оборудование: плиту, весы, кастрюлю, растительное масло, таймер, инфракрасный термометр и, конечно же, немного попкорна.  Инфракрасный термометр измеряет тепло или тепловое излучение, исходящее от поверхности. (Инфракрасные термометры легко найти и использовать. Я купил свой менее чем за 20 долларов.) Просто наведите устройство на поверхность (у меня есть хороший лазер, чтобы помочь), и его экран покажет вам температуру поверхности, на которую он указывает . Это отличный способ измерить температуру, не рискуя обжечь пальцы.

Затем я отвесил один грамм белой кукурузы и еще один грамм желтой. Затем я посчитал, сколько ядер было в каждом грамме.

  Важно многократно проводить этапы эксперимента, даже такого простого, как этот. Если вы сделаете это только один раз, вы никогда не узнаете, были ли различия, которые вы видели между тестовыми группами (здесь белая и желтая кукуруза), случайны. Мне нужно провести измерения достаточное количество раз, чтобы убедиться, что я не утверждаю, что мой эксперимент не сработал, хотя это действительно так. (Я также хочу убедиться, что не утверждаю, что мой эксперимент сработал, хотя на самом деле это не так.) Я сверился с диаграммой (в частности, с таблицей 2 в этой ссылке), чтобы узнать, сколько раз мне нужно будет запустить эксперимент. чтобы найти разницу между ядрами, если она действительно существует. В таблице предлагалось взвесить каждый вид кукурузы 26 раз.

 Я не был готов потратить столько времени на короткое обучение. Итак, я провел предварительный эксперимент - короткое испытание. Он мог сказать мне, сработает ли моя идея после дополнительных испытаний. Я взвесил пять разных случайных граммов кукурузы. Я посчитал, сколько ядер было в каждом грамме. Исходя из этого, я мог определить, сколько в среднем весило каждое ядро. Каждое желтое ядро весило около одной шестой грамма. Белые были около десятой грамма.

   С инфракрасным термометром в руке я наливаю столовую ложку оливкового масла на дно кастрюли комнатной температуры. Затем я поместил одно ядро белого попкорна и одно желтое в центр этого горшка. Я постарался разместить их очень близко друг к другу. Я хотел убедиться, что они получат одинаковое тепло. Я поставил конфорку на средне-высокий уровень и направил термометр в центр кастрюли. Дождавшись появления ядер, я измерял и записывал температуру каждые 15 секунд. Наконец, я записал время взрыва каждого ядра.

  После этого я вымыл посуду, убедился, что горшок полностью остыл, и начал все сначала. Снова и снова, всего пять раз. Для каждого цвета кукурузы я суммировал пять моментов появления. Затем я разделил сумму на пять, чтобы получить среднее значение - число, которое представляет собой среднее время появления кукурузы для каждого набора (цвета). Затем я сравнил среднее время, необходимое для лопания желтого и белого ядер.

Этот график показывает задержку всплывающего окна - или сколько времени в среднем требовалось кукурузе, чтобы взорваться. Похоже, что белая кукуруза (правая полоса) может лопнуть быстрее, чем желтая кукуруза (левая полоса), но пока я не проведу эксперимент еще 21 раз, я не могу быть уверен.

Может показаться, что желтой кукурузе (в желтой полосе справа) понадобилось больше времени, чтобы взорваться, чем белой кукурузе. Но пока есть вероятность, что обнаруженная мною разница возникла случайно. Поэтому, если я не проведу эти тесты еще 21 раз, я не могу с уверенностью сказать, что меньшие ядра появляются быстрее, чем большие.

   Но посмотрите на график ниже. Температура отображается в нижней строке. Он показывает, что и желтые, и белые ядра лопаются, когда температура поверхности горшка превышает 225 ° C. Это намного выше 180 ° C, о которых ученые сообщили в своем эксперименте.

Поэтому кастрюля на плите должна быть горячее духовки, чтобы кукуруза лопнула. Вполне возможно, что ядра еще должны достичь внутренней температуры 180 ° C, чтобы взорваться. Но поскольку горшок находится на открытом воздухе, он должен нагреться, прежде чем внутренняя часть каждого ядра достигнет 180 ° C.