音乐理论家与计算机科学家团队密切合作，将为我们呈现贝多芬生前未曾完成的第十交响曲。
贝多芬的天才贯穿着整个项目。插画：Circe Denyer
路德维希·冯·贝多芬于1827年去世时，距他完成第九交响曲已经过去三年时间了，这部作品被许多人誉为贝多芬的代表作。他已经开始创作第十部交响曲，但由于健康状况恶化，没有能够取得多大进展，只留下了一些乐谱草稿。
从那时起，贝多芬的乐迷和音乐理论家就一直对这部可能问世的作品抱持着好奇与惋惜。透过贝多芬留下的音符，我们得以窥见一部鸿篇巨制，尽管这个结果似乎永远无法实现。
现在，有一个由音乐史学家、音乐理论家、作曲家和计算机科学家组成的团队，贝多芬的设想借由他们的工作或将成为现实。我（指本文作者Ahmed Elgammal）主持了这个项目人工智能方面的工作，领导着创造型人工智能初创公司Playform AI的一批科学家，不仅让一台机器学习了贝多芬的全部作品，还教会了它贝多芬的创作过程。
经过两年多的努力，贝多芬第十交响曲的完整录音将于2021年10月9日发行，当天还会在德国波恩举行世界首演。
1817年前后，位于伦敦的皇家爱乐协会委托贝多芬谱写第九和第十交响曲。为管弦乐团写的交响曲通常包含四个乐章：第一乐章是快板，第二乐章是慢板，第三乐章是行板或快板，最后一个乐章又是快板。
贝多芬在1824年完成了第九交响曲，乐曲结尾是不朽的《欢乐颂》。
但说到第十交响曲，贝多芬只记下了一些音符和想法，除此之外并没有留下什么。
过去曾有过一些重写“贝十”乐章的尝试。最有名的是1988年音乐理论家巴里·库珀完成的第一和第二乐章，他将草稿中的250个小节组合到了一起，在他看来，这样写出的第一乐章是忠于贝多芬原意的。但是，贝多芬的草稿过于简略，交响乐专家根本无法还原更多内容了。
2019年初，卡拉扬研究所（位于奥地利萨尔茨堡）主任马蒂亚斯·罗德尔博士联系到了我。他解释说，他正在组建一个团队来完成贝多芬的第十交响曲，以庆祝这位作曲家的250岁生日。他了解到我的工作是关于AI生成艺术，他想知道AI是否能够帮助填补贝多芬留下的空白。
这个挑战很是艰巨。想要完成这个任务，人工智能需要做到一些它以前从未做过的事情。但我说我要试一试。罗德尔随后组建了一个团队，其中包括奥地利作曲家沃尔特·维尔兹瓦。维尔兹瓦因谱写英特尔标志性的广告曲而闻名，他的任务是将贝多芬留下的东西与AI写的东西结合起来，串连成一部新作品。计算音乐专家马克·戈塔姆领导的工作是转写贝多芬的草稿，还有处理他的全部音乐作品，这样才能用来训练人工智能。
团队中还有哈佛大学的音乐理论家罗伯特·莱文，他同时也是一位了不起的钢琴家。莱文此前补全过18世纪莫扎特和巴赫的一些不完整的作品。
2019年6月，我们聚集在哈佛大学的音乐图书馆，进行了为期两天的研讨会。开会的大房间里有钢琴，有黑板，还有记载着贝多芬大部分已知作品的一叠草稿本，我们讨论了如何将现存的片段变成一首完整的音乐，人工智能又要如何在解决问题的过程中发挥作用，同时新作还要忠于贝多芬的创作过程和创作意图。
房间里的音乐学者们希望了解AI过去生成过的音乐，我告诉他们人工智能如何成功地生成了巴赫风格的音乐。然而，那只是对输入的旋律进行了和声编配，使之听起来像是巴赫的作品。它与我们的需求——从有限的乐句中构建整部交响乐——还相距甚远。
同时，房间里的科学家们——包括我自己——想了解有哪些素材可供使用，专家又是如何设想用它们来完成整部作品的。
这项任务最终具体化了。我们需要用到贝多芬的全部作品，包括已完成的乐曲和零星的音符，再加上第十交响曲现存的草稿，来创作出一部贝多芬本人可能写出的作品。
这是一个巨大的挑战。我们那时还没有这样一台机器，可以直接把草稿交给它，按下按钮，它就能自动生成一部交响曲。当时的大多数人工智能续写乐曲的长度都超不过几秒钟。
我们需要向前推动创造型AI的边界，方式就是交给它贝多芬的创作过程——贝多芬如何将几个小节的音乐煞费苦心地发展成激动人心的交响曲、四重奏和奏鸣曲。
随着项目向前推进，人的任务和机器的任务都取得了进展。维尔兹瓦、戈塔姆、莱文和罗德尔破译和转录了第十交响曲的草稿，试图理解贝多芬的意图。他们以贝多芬已完成的交响曲为参考，试图拼凑出草稿中的难题——哪个片段应该属于哪个乐章中的哪个部分。
比如说，他们必须确定某个片段是否表示回旋曲的起点，回旋曲是交响乐中非常活泼的部分，通常出现在第三乐章；或者是决定某一行乐句是否是赋格的基础——赋格指的是呼应主题的不同声部交织形成的旋律。
在人工智能方面，也就是我这边，则需要努力完成一系列十分具有挑战性的任务。首先，最根本的是，我们需要弄清楚如何利用一个短乐句，甚至只是一个主题，发展出更长、更复杂的音乐结构，就像贝多芬本人创作时那样。例如，机器需要学习贝多芬如何用简单的四个音构成的主题创作出了整部第五交响曲。接下来，由于乐句的延续也需要遵循一定的音乐形式，无论是回旋曲、三重奏还是赋格曲，AI需要学习贝多芬发展这些形式的过程。
待办清单越来越长：我们必须教会AI如何处理一条旋律线并为其编配和声；AI需要学习如何将两个部分的音乐衔接起来；我们还意识到，AI得学会创作尾声，也就是将一首曲子的某个部分推向高潮的片段。
最后，我们有了完整的作品，AI还要学会配器，为交响乐团中的不同乐器分配不同的乐段。
——它必须以贝多芬的方式完成这些任务。
2019年11月，团队再次会面，这次是在波恩的贝多芬故居博物馆，也就是贝多芬出生和成长的地方。
这次会议将决定AI能否完成这个项目。我们将AI基于“贝十”草稿生成的乐谱打印了出来，在博物馆的一间小音乐厅里，一位钢琴家在一群记者、音乐学者和贝多芬专家面前演奏了这首曲子。
我们向观众提出了挑战，要他们判断贝多芬创作的乐句在哪里结束，AI生成的乐句从哪里开始。他们没能做到。
几天后的一次新闻发布会上，一组弦乐四重奏演奏了AI生成的一篇乐谱，只有那些非常了解“贝十”草稿的人才听得出AI生成的部分是何时出现的。
这些测试的成功表明，我们行驶在正确的轨道上。但这些音乐只有几分钟，还有更多的工作需要完成。
在处理每一个音符时，贝多芬的才华都时刻督促着我们要做得更好。随着项目的发展，人工智能也在随之发展。后来的18个月里，我们谱写并编配了两个完整的乐章，每个乐章都超过20分钟。
我们预计到这项工作会招致一些反对——有人会说，艺术应该是人工智能的禁区，AI无法复制人类的创作过程。然而，当涉及到艺术话题，我认为AI并不是一种替代，而是一项工具，为艺术家的自我表达提供了新方式。
如果没有人类历史学家和音乐家的专业知识，这个项目是不可能完成的。我们为了实现这个目标付出了大量的工作，还有创意。
有一次，团队中的一位音乐专家说，AI就像是一个热切勤奋的音乐系学生，每天都在练习，努力学习，一天比一天进步。现在，这个学生从贝多芬手中接过了指挥棒，已经做好了准备，要向全世界展示第十交响曲。
本文作者Ahmed Elgammal系罗格斯大学教授，艺术与人工智能实验室主任。
（翻译：都述文）
