Podcast mit Eduardo Miranda, Komponist und Professor für Musik

Mein heutiger Gast ist Eduardo Miranda, Komponist und Professor für Musik an der Universität von Plymouth. Wir sprechen darüber, was Quantenmusik ist, wie Quantencomputer beim Komponieren und Aufführen von Musik helfen, wie ich meine Geige in eine Stradivari verwandeln kann, und vieles mehr.

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Yuval: Hallo, Eduardo, und danke, dass Sie heute bei mir sind.

Eduardo: Hallo. Es ist mir eine Freude, hier zu sein. Ich danke Ihnen für diese Gelegenheit.

Yuval: Wer sind Sie und was machen Sie?

Eduardo: Okay. Nun, manchmal stelle ich mich als Komponist mit Informatikhintergrund vor und ein anderes Mal als Informatiker mit musikalischem Hintergrund. Ich habe beide Themen an der Universität und auf postgradualer Ebene studiert. Und ich habe beruflich in beiden Lagern gearbeitet. Die meiste Zeit an der Schnittstelle von Kunst und Wissenschaft. Derzeit bin ich Professor für Computermusik an der Universität von Plymouth im Vereinigten Königreich.

Yuval: Meine erste Begegnung mit Computermusik war, als ich ein Kind war, ich ging ins Computer Science Museum oder Computermuseum in Boston. Dort gab es eine Ausstellung von Ray Kurzweil, es war ein automatischer Begleiter. Man konnte also Geige spielen und der Klavierpart folgte automatisch. Aber ich glaube nicht, dass das genau das ist, woran Sie arbeiten. Übrigens, wenn es ein solches Produkt gäbe, würde ich es sofort kaufen. Erzählen Sie mir etwas über Ihre Arbeit. Was komponieren Sie? Was ist Quantenmusik?

Eduardo: Okay. Ich befinde mich an der Schnittstelle zwischen Musik und Computer, seit ich an der Uni angefangen habe, das zu studieren. Wahrscheinlich, weil ich kein sehr begabter Musiker bin, habe ich angefangen, Computer zu benutzen, um Klänge für mich zu erzeugen. So habe ich in den letzten 30 Jahren Maschinen programmiert, die Klänge synthetisieren und mir helfen, Ideen für Kompositionen zu entwickeln. Und diese Beziehung zwischen Komponisten und Computern besteht schon lange. Seit den 1950er Jahren nutzen Komponisten den Computer, um zu komponieren. Und ich denke, es ist eine natürliche Entwicklung, dass Komponisten unweigerlich damit beginnen werden, die Möglichkeiten des Quantencomputers auch für die musikalische Komposition und andere musikalische Aufgaben zu erforschen.

In den letzten drei Jahren habe ich mich also intensiv mit Quantencomputern beschäftigt, was für einen Autodidakten nicht einfach ist. Es ist eine völlig andere Denkweise als die klassische Programmierung. Aber ich habe es schließlich geschafft. Und im Moment erforsche ich, wie Quantencomputing-Ideen meine Kreativität nutzen können, und ich hoffe, dass ich in der Lage sein werde, diese Gedanken so zu formalisieren, dass ich meine Entdeckungen an andere Kollegen und Musiker weitergeben kann, die vielleicht auch daran interessiert sind, dies zu erforschen. Also, ja,. Das ist also im Grunde das, was ich im Moment mache.

Yuval: Und was komponiert der Quantencomputer? Ist es die Melodie? Ist es die Begleitung? Ist es der exakte Klang oder die Harmonik? Welcher Teil wird von einem Computer und welcher Teil von einem Menschen gemacht?

Eduardo: Okay. Das ist eine vielschichtige Frage. Es gibt viele Möglichkeiten, sie zu beantworten. Meine Antwort ist das, was ich tue. Ich habe mich schon immer dafür interessiert, Maschinen so zu programmieren, dass sie Material für mich produzieren, mit dem ich komponieren kann. Bei diesen Materialien kann es sich entweder um synthetische Klänge handeln, die ich dann ins Studio mitnehme und mit den Klängen arbeite, um bestimmte musikalische Ideen zu verwirklichen und so weiter. Das ist es, was die Komponisten der so genannten elektroakustischen Musik machen; das sind rein elektronisch komponierte Klänge in der Musik.

Und ich programmiere auch Maschinen, um musikalisches Material zu erzeugen, das als MIDI-Daten gespeichert werden kann, was eine Form der Codierung von Musik ist, die ich dann in Musikeditoren hochladen kann, um diese Partituren zu sehen, und dann kann ich mit diesen Partituren arbeiten, um meine Musik zu gestalten. Da Computer von Natur aus Generatoren und Verarbeiter von Daten sind, besteht die Kunst des Komponierens mit Computern darin, Ideen in Daten in einem Format zu übersetzen, das Computer für einen verarbeiten können, und dann die Ergebnisse dieser Verarbeitung wieder in eine Form der musikalischen Darstellung zu übersetzen, mit der man arbeiten kann.

Im Grunde genommen produzieren Computer also Muster und Daten für mich, die ich dann in musikalische Formen übersetze, die ich dann mit ins Studio nehmen kann, an meinen Arbeitsplatz in meinem Büro und so weiter, um sie zu musikalischen Kompositionen zu verarbeiten. Ich bin nicht so sehr von der Idee angetan, Computer als Ersatz für menschliche Kreativität einzusetzen. Die künstliche Intelligenz kann wunderbare Dinge tun, wie z. B. Pastiches bekannter Komponisten komponieren usw. Aber ich bin mehr daran interessiert, Computer einzusetzen, um die Kreativität zu nutzen, um Ideen und Materialien zu entwickeln, die manuell wahrscheinlich nicht möglich gewesen wären. Und ich denke, das ist das Wunderbare an der Technologie und an der Ära, in der wir uns befinden, vor allem jetzt, wo die [Quantencomputer]-Technologie auf dem Vormarsch ist.

Yuval: Welchen Platz nimmt die Quantenphysik ein? Das meiste von dem, was Sie bisher gesagt haben, ließe sich meiner Meinung nach auch auf einem klassischen Computer realisieren. Ignorieren wir mal die Anzahl der benötigten Qubits und so weiter, aber was den Algorithmus angeht, wenn ich eine Zustandsmaschine bauen möchte, die sagt: Do Re Mi Fa So La Si, was ist die nächste Note, ist es ein Do oder ist es etwas anderes, könnte ich sie wahrscheinlich klassisch bauen. Wo kommt die Quantentheorie ins Spiel?

Eduardo: Richtig. Sie haben absolut Recht. Genau darum geht es in meiner Forschung. Was steckt in den Quantenalgorithmen, in der Quanten-Denkweise, das eine andere Art, Dinge zu tun, ermöglichen könnte? Im Moment versuche ich herauszufinden, ob ich die klassischen Methoden auf den Quantenbereich ausweiten kann. Ich möchte lernen, ich lerne, ich befinde mich gerade in einem Lernprozess, in dem ich mit sehr traditionellen Methoden zur Erzeugung von Musik mit Hilfe von Maschinen experimentiere, aber diese Prozesse in Quantenprozesse übersetze.

Ich habe eine Reihe von Dingen gelernt, zum Beispiel, dass es bei klassischen Algorithmen für maschinelles Lernen von Musik Engpässe gibt, die das Lernen sehr langsam machen. Wenn man musikalische Vokabeln, musikalische Stile oder Methoden zur Erzeugung von Musik lernen will, indem man sich anschaut, wie Menschen das tun, brauchen klassische Maschinen dafür sehr lange. Es ist also nicht möglich, mit Computern an Ort und Stelle in einer Echtzeit-Aufführungssituation zu arbeiten. Man müsste die Maschinen vorher darauf trainieren.

Aber ich beginne zu begreifen, dass wir vielleicht, wenn wir hybride Maschinen haben, bei denen eine Form der Quantenverarbeitung diese Lernaufgabe beschleunigen kann, in der Lage sein könnten, mit der Maschine auf viel raffiniertere Weise zu interagieren. Anstatt zu lernen, wie wir es im Moment tun, haben wir zum Beispiel eine Maschine, die einen einzelnen Musiker beobachtet und mit ihm auf der Bühne interagiert. Wir haben vielleicht eine Situation, in der ein Orchester von einer Maschine beobachtet wird. Und diese Maschine erzeugt dann Antworten auf dieser Ebene, auf der Ebene der Orchesterkomposition.

Die Dinge können also komplexer werden, und man kann in viel kürzerer Zeit viel größere Datenmengen verarbeiten. Und ich denke, das ist aus Sicht der musikalischen Aufführung und Komposition spannend. Das ist also nur einer der Aspekte, bei denen man sich fragen kann: "Was ist der Vorteil von Quanten gegenüber der klassischen Technik?" Aber um ganz ehrlich zu sein, denke ich nicht nur an die Vorteile, sondern auch an eine andere Herangehensweise, eine andere Art des Komponierens. Und das ist es, was mich an meiner Forschung so begeistert.

Yuval: Ich finde es faszinierend, dass viele der Quantenbegriffe musikalische Analogien haben. Wenn man zum Beispiel an Überlagerung denkt, ist das die Harmonik in der Musik. Wenn man über Interferenz nachdenkt, könnte das der Grund dafür sein, dass es schlecht klingt, wenn ich C und Cis gleichzeitig spiele.

Eduardo: Richtig.

Yuval: Also, ich denke, die Grundlage ist vorhanden.

Eduardo: Ja, wenn man an die Wellenfunktion denkt. Für einen Musiker ist es ganz natürlich, sich einen Klang als eine Wellenfunktion vorzustellen, bei der viele Komponenten mit unterschiedlichen Amplituden die Klangfarbe formen. Eine Klangfarbe ist also ein Quantenzustand, den man sich vorstellen kann.

Yuval: Was ist die gewünschte Ausgabe? Wird der Quantencomputer Noten und Partituren erzeugen, die ein Orchester oder eine Gruppe spielen kann? Oder ist es wirklich nur ein Klang, der entweder allein oder zusammen mit einem menschlichen Interpreten gespielt werden kann?

Eduardo: Ich denke, beides sind gültige Wege, um sie zu erforschen. Ich bin Komponist und habe mit zeitgenössischer klassischer Musik gearbeitet und für Orchester komponiert. Ich interessiere mich also für den Orchesterbereich, insbesondere für den Einsatz von Maschinen, die mir bei der Orchestrierung helfen. Sie sollen mir helfen, die richtige Kombination von Instrumenten in einem Orchester zu finden, die mir bestimmte Klangfarben, bestimmte Effekte usw. verleihen.

Das geht zurück auf das, was wir gerade kurz über die Vorstellung von Klangfarbe als Wellenfunktion gesprochen haben. Wenn ich also der Maschine einen Sound geben kann und dann sage: "Maschine, bitte gib mir die Orchestrierung, die mir einen Sound gibt, der so klingt", dann wäre das eine wunderbare Sache, und das sind die Dinge, die ich mir anschaue. Aber die Idee, dass man Computer als Musikinstrumente, als Synthesizer einsetzen kann, ist auch sehr attraktiv. Und ich glaube, dass es ein großes Potenzial für eine Art Quantenmusikinstrumente gibt, die man in Echtzeit spielen kann. Ich denke, es liegt an uns, davon zu träumen und diese Dinge zu bauen, welche Art von Klängen sie erzeugen können oder werden.

Yuval: Wenn man über die Bearbeitung für Orchester nachdenkt, ist eines der berühmten Stücke Bilder einer Ausstellung. Mussorgsky hat den Klavierauszug, und Ravel hat es dann orchestriert. Sie denken, dass wir eines Tages eine computergenerierte Orchestrierung der Bilder der Ausstellung sehen werden.

Eduardo: Ja. Daran habe ich keinen Zweifel, nein. Das kann man heute mit klassischem Computing erreichen. Aber ich denke, das Problem ist, dass es so viele Kombinationen gibt, dass ein Mensch ewig brauchen würde, um all diese Kombinationen durchzugehen und die zu finden, die geeignet sind, die funktionieren würden. Selbst um herauszufinden, dass eine Flöte keinen zu tiefen Ton spielen kann oder eine Geige bestimmte Intervalle nicht spielen kann, die für einen Spieler unmöglich sind. Dies sind also die Arten von Wissen, über die die traditionelle klassische KI nicht verfügt, weil es zu viele Informationen sind, die in das System eingegeben werden müssen. Wenn wir hingegen über eine unbegrenzte Verarbeitungsleistung verfügen, können wir all diese Informationen in ein System einspeisen, und das System kann diese Art von Dingen auf eine viel optimiertere Weise für Sie erledigen.

Yuval: Das verbindet also das maschinelle Quantenlernen mit der Fähigkeit zu sagen: "So hat es Berlioz gemacht, oder so würde Brahms diese Orchestrierung machen..."

Eduardo: Richtig.

Yuval: ... Sorry, ich gehe zurück zur klassischen Periode, aber, und dann sagen, "Ich möchte eine Orchestrierung im Stil dieser Person."

Eduardo: Richtig. Ich denke, das ist die nächste Grenze für computergestützte Komposition. Im Moment haben wir nur Tonhöhengeneratoren, richtig? Ein Computer erzeugt also Noten, die oft auf einem Klavier gespielt werden, oder synthetisiert sie für ein Klavier, und dann geht der Komponist hin und orchestriert das und macht die Arrangements und so weiter. Aber ich denke, jetzt können wir anfangen, über die nächste Stufe nachzudenken. Jetzt können wir auch Klangfarben und Kombinationen generieren und vielleicht sogar eine Art Katalog von emotionalen Dingen erstellen, die man mit der Musik erreichen möchte.

Als Musiker wissen Sie vielleicht, dass Berlioz eine Abhandlung über die Orchestrierung geschrieben hat, in der er den Komponisten sagt: "Wenn Sie wollen, dass eine Melodie glücklich klingt, kombinieren Sie diese und jene Instrumente. Wenn sie aggressiv klingen soll, kombiniert man solche und solche Instrumente." Er schrieb also ein Rezept für Komponisten, um bestimmte Stimmungen zu erreichen, natürlich mit den Mitteln der damaligen Zeit. Aber diese Art von Dingen können jetzt automatisiert werden, und ich denke, dass die Quantencomputer uns in die Lage versetzen werden, diese Automatisierungen immer weiter zu verfeinern. Das ist jedenfalls mein Wunsch.

Yuval: Verzeihen Sie mir meine Unkenntnis, aber wurde ein Stück eines Quantencomputers schon einmal von einer professionellen Gruppe aufgeführt oder aufgenommen? Gibt es Aufnahmen, bei denen die Musik von einem Quantencomputer komponiert wurde?

Eduardo: Na ja, eigentlich schon. Ich habe das auf einer eher experimentellen Ebene gemacht. Ich habe ein Stück komponiert, das ich Zeno genannt habe. Das ist für eine Bassklarinette und elektronische Klänge. Ich habe also die Bassklarinettenstimme geschrieben, der Interpret spielt die Noten und so weiter. Dann hört mein Laptop die Noten ab und stellt sie so dar, dass ich sie als Zustände kodieren kann, in einem Array von Qubits. Und dann schicke ich das an eine Quantenmaschine über die Cloud. Ich messe die Qubits mit einigen Quantenalgorithmen, die ich entworfen habe, und erhalte die Ergebnisse zurück. Und diese Ergebnisse werden dann in Klänge umgewandelt, die zusammen mit der Bassklarinette gespielt werden. Natürlich muss ich die Verzögerungen bei der Übertragung und Umwandlung und so weiter berücksichtigen, aber das ist alles Teil der Komposition. Ich habe also eine Aufnahme davon, die den Hörern dieser Podcasts zur Verfügung stehen wird.

Und im Moment arbeite ich an einem großen Stück [Multiverse Symphony], in dem ich das gesamte Arsenal an Algorithmen und Experimenten, die ich entwickelt habe, zusammenführe, ein Stück für ein Orchester von 10 Musikern. Einige der Instrumente werden mit einem Computer auf der Bühne verbunden sein, der an eine Quantenmaschine angeschlossen ist, die auch das von ihnen gespielte Material in ein Format umwandelt, das für die Fütterung von Quantenalgorithmen geeignet ist, die die Klänge und die Musik verarbeiten und während des Konzerts in Echtzeit Antworten erzeugen werden. Es handelt sich also um ein großes Orchesterstück, das, wie ich glaube, vielleicht das erste dieser Art ist. Ich bin immer vorsichtig zu sagen, "das ist das erste", aber es könnte ein einzigartiges, sagen wir mal, Musikstück sein, bei dem ich die vielen Dinge, die ich entwickelt habe, in die Praxis umsetze.

Yuval: Es klingt genau wie bei einem professionellen Musiker oder einem professionellen Sportler. Es erfordert eine Menge Arbeit und Mühe, damit es mühelos klingt.

Eduardo: Ich habe daran gearbeitet, ich würde sagen, dass diese Komposition in den letzten drei Jahren entstanden ist, seit 2018, 19, als ich begann, mich mit Quantencomputing zu beschäftigen. Ich habe wahrscheinlich unbewusst angefangen, darüber nachzudenken, wie ich Quantencomputing in die Praxis umsetzen kann, in eine Komposition, eine echte Komposition. Und ich glaube, jetzt ist der Zeitpunkt gekommen, an dem diese Komposition gemacht werden muss. Und ich habe vor zwei Monaten angefangen, sie zu schreiben. Ich habe also schon zwei Seiten, aber es ist eine Menge Arbeit. Aber das ist die Freude daran, ich denke, das ist es, was ein Komponist tut.

Yuval: Auf jeden Fall, und da wir uns dem Ende unseres Gesprächs nähern, wollte ich Sie noch etwas zu Klangfarbe, Tonhöhe und so weiter fragen. Glauben Sie, dass ein Quantencomputer zum Beispiel dazu beitragen kann, dass meine Geige wie eine Stradivari klingt, dass er die Zusammensetzung des Tons verändern kann, so dass sie wie ein hochwertigeres Instrument klingt?

Eduardo: Das ist eine interessante Frage. Ich denke, es hängt davon ab, ob man es schafft, ein Modell der Stradivari zu bauen, indem man die physikalische Modellierung verwendet. Es ist eine Praxis, die von vielen Musikern angewandt wird, physikalische Modelle dieses oder jenes Instruments zu entwickeln und so weiter. Wenn man die detaillierten Parameter des akustischen Verhaltens einer Stradivari einstellt und dann eine alte, billige Geige einsteckt, kann das System den Klang auf der Stelle verändern. Ich denke, theoretisch ist das möglich.

Aber ich glaube nicht, dass es ein Computerproblem ist. Ich denke, es ist ein Problem der Modellierung. Wenn man das Modell hat und das Modell realistisch genug ist, um die sehr feinen, detaillierten Ergebnisse zu liefern, die beispielsweise eine billige Geige von einer Stradivari unterscheiden, dann muss man einen Weg finden, es zu implementieren. Und weil Quantencomputer vielleicht schneller, zuverlässiger oder irgendwie besser für diese Art der Modellierung geeignet sind, dann vielleicht ja.

Yuval: Ich würde mich auch mit einer Guarneri zufrieden geben, es muss keine Stradivari sein.

Eduardo: Ja. Ich glaube, du solltest die Stradivari lieber selbst haben.

Yuval: Ich wünschte, ich könnte es mir leisten.

Eduardo: Es ist billiger als ein Quantencomputer.

Yuval: Im Moment schon, aber wir werden sehen.

Eduardo: Im Moment, ja. Ja, natürlich.

Yuval: Eduardo, wie kann man mit dir in Kontakt treten, um mehr über deine Arbeit zu erfahren?

Eduardo: Nun, Sie können mich bei Google suchen, wahrscheinlich finden Sie mich dort, aber meine E-Mail-Adresse lautet eduardo.miranda@plymouth.ac.uk. Das ist die Adresse meiner Universität. Und es ist sehr wahrscheinlich, dass ich sie lesen werde.

Yuval: Eduardo, vielen Dank, dass du heute bei mir bist.

Eduardo: Vielen Dank, es war mir ein Vergnügen, mit Ihnen zu sprechen. Ich danke Ihnen.