Данная статья связана с системами искусственного интеллекта, воспроизводящими процесс творчества. Зачастую поведение алгоритмов, в частности, строящих графические объекты, оказывается трудно предсказуемым. 

Если интерпретировать эти алгоритмы как системы автоматического доказательства, получающие следствия из определяемых посылок и правил вывода, мы будем вынуждены признать принципиальную невозможность выявления множества следствий или по крайней мере - трудоёмкость данного процесса, связанную с накоплением сложности при работе алгоритма.

Классически такие ситуации оцениваются как нежелательные, но дело обстоит совершенно иным образом, если речь идёт о генераторах псевдослучайных чисел или о системах искусственного творчества. Именно такой подход развивается основателем системы компьютерной математики Стивеном Вольфрамом, автором книги "A New Kind of Science", в которой "случайное" поведение программ представлено через разнообразные типы клеточных автоматов.

Мы не будем углубляться в соответствующую парадигму, а приведём описание и примеры работы ряда алгоритмов, создающих графические и звуковые объекты.

Случайные структуры

В данном типе алгоритмов уже используется встроенный в компьютер генератор псевдослучайных чисел. Работа программы начинается с размещения чёрного пикселя в центре рабочей области, после чего пиксели прорисовываются случайным образом вверху, внизу, слева и справа от их предыдущего положения.

Фракталоиды

В простейшем случае при их построении используется отдельный паттерн в виде прямоугольной области, пиксели которой частично окрашены в чёрный цвет. После этого осуществляется процесс мультипликации - каждый из окрашенных пискелей паттерна заменяется самим паттерном (неокрашенные пискели - пустой прямоугольной областью). При дальнейших итерациях пиксели исходного паттерна заменяются вновь полученным объектом.

Ниже приведена иллюстрация 3-мерного обобщения алгоритма (с рассмотрением вокселей и паттерна в прямоугольном параллелепипеде). Также возможно обобщение на цвета, если интерпретировать работу алгоритма через модулярное умножение.

Клеточные автоматы

Одной из графических интерпретаций работы клеточного автомата является совокупность правил, по которым данному пикселю присваивается цвет (белый, либо чёрный) в зависимости от цвета его непосредственных соседей сверху, снизу, слева и справа. Исходя из чёрного пикселя, расположенного в центре рабочей области, программа осуществляет поочерёдный просмотр всех пикселей, после чего переходит к новой итерации.

Иллюстрация 3‑мерного обобщения данного принципа выполнена методом проекций максимальной интенсивности (MIP) - при просмотре конечного объекта сверху, либо сбоку проекции на плоскость соответствует тем более глубокий оттенок серого, чем больше единиц (чёрных пикселей) располагается над текущей координатой.

Примеры графической интерпретации работы 3-мерного клеточного автомата (виды сбоку и сверху)

Модели естественных процессов

К данному классу относятся эвристические алгоритмы, моделирующие естественные процессы - интерференцию, завихрения, рост колонии бактерий (и др. биоморфные явления). Пожалуй, наиболее простой в этом ряду является модель роста кристалла. На первом шаге алгоритма рабочая область заполняется набором случайных чёрных пикселей (центры кристаллизации), на следующих шагах продолжается генерирование случайных пикселей с той лишь разницей, что отдельный новый пиксель окрашивается только тогда, когда в его непосредственной окрестности уже расположен окрашенный пиксель.

Фрактальная композиция

Как правило, партии музыкальных инструментов, не являющихся ведущими, строятся в соответствии с основной мелодией - общая продолжительность звучания дополнительных инструментов меньше длительности звучания основного инструмента, при этом, дополняя его, они образуют собственную мелодию.

Обратный принцип лежит в построении фрактальной мелодии - изначальная композиция является самой короткой и представляет, например, последовательное звучание четырёх нот (ABCD), включаемых в мелодию следующего инструмента (AXBYCZDW) и т.д. Данный принцип позволяет автоматизировать процесс написания музыки. Ниже приведён пример фрактальной композиции, созданной в FL Studio с использованием патча классических струнных инструментов.

В заключение стоит сказать о том, что и классические средства ИИ могут быть применены в творчестве. Так, в апреле 2016 специалисты из Microsoft посредством нейронных сетей и 3D‑принтера создали портрет, передающий стиль Ребрандта.