AI研究院 | 人工智能是如何通过算法进行舞步设计的？|163

【编者按：《AI研究院》由网易智能频道与杭州研究院共同打造，每日一篇，专注AI行业研究与深度分析，并提供技术应用交流。转载请联系我们获得授权，公号 smartman163）】

【网易智能讯 3月26日消息】“劲舞革命”是少数几款能让玩家玩到出汗的电脑游戏之一，而它在人工智能的帮助下越来越完美了。

这款游戏属于街机游戏。玩家们站在一个金属的方形垫子上，上面有上、下、左、右四个按键，你只要按照屏幕上的提示按正确的顺序踩出正确的箭头就可以了。每一版的劲舞革命都配套着一系列完整的曲目。它是这样播放的：

它会循环播放一首音乐，直到你厌倦了已经播放了一遍又一遍的旋律。但别忘了，现在你可以用机器学习来为任何歌曲或你喜欢的歌曲设计舞蹈模式。

本周，加州大学圣地亚哥分校的一组研究人员在arXiv上发表的一篇论文中描述了劲舞回旋。它是一种人工智能系统，可以用来生成任何想要的歌曲的舞步图。

劲舞革命(DDR)于1998年在日本首次出现，这种狂热很快蔓延到欧洲和美国。劲舞革命（DDR）是一个严肃的话题。今年2月，克里斯?奇客（Chris Chike）赢得了劲舞大赛世界冠军，她很擅长节奏按钮类游戏，她还擅长吉他英雄，一款弹奏类似于吉他形状的控制器的游戏。不过之后，奇客（Chike）宣布要暂时休息一段时间，因为他的右手食指因重复拉伤而失去了知觉。

像奇客（Chike）这样的劲舞舞者，甚至是你，都很可能在平时训练中用光了有限的舞步设计。幸运的是，有一些开源工具，比如StepMania，可以让劲舞爱好者们自己制作舞步图。

游戏玩家还可以自行设计舞步的难度，但是由于音乐版权的原因，这一点很难做到：玩家既需要不同水平舞步的模式数据，也需要记录一个相关副本。设计师们可能会被禁止发行拷贝的未经授权的音乐，导致他们的才华没法被大众所知。现在，游戏玩家们可以用自己最喜欢的热门歌曲，利用劲舞回旋人工智能来为自己设计出体面的舞步。

这些舞步没有经过开发者设计，玩的时候需要寻找源音乐。就拿你自己的音乐，用人工智能创造自己的舞步吧。现在已经有软件可以自动地根据一个给定的音乐文件生成一些舞步，但是，劲舞回旋的意义在于它是一个优秀的舞蹈设计师，几乎和人类设计师一样优秀。

以下是舞蹈回旋人工智能的运行方式。首先，像音高和节奏这些特征必须先从一个音频文件中提取出来，把它转换成声谱图，然后用张量把它表示出来(一个类似于矢量的数学形式)，之后再使用算法处理。

接下来，一种由卷积神经网络和循环神经网络组成的“舞步位置”算法，将原始音频处理成10毫秒单位长的片段。该论文的合著者、加州大学圣地亚哥分校的研究人员圣扎迦利利普顿（Zachary Lipton）解释说，这个算法可以计算出舞步应该放置的适当位置。

最后，“步骤选择”算法会把之前计算的每个舞步放置的时间列成表，并把它们映射到劲舞革命（DDR）游戏中的舞蹈动作。

（来源：Donahue et al）

劲舞革命的最初开发者也对其赞叹有加。

该系统包含两个不同的数据库，其中一个是由一个叫Fraxtil的劲舞革命爱好者创建的，它包含90首歌曲，每首歌分为5个难度级别。第二个数据库有好几位作者，其中有133首歌曲，不同难度的曲目列在不同的图表中，只有13首歌曲缺乏最难级别。

这两组数据都为研究人员提供了长达35小时的带有标注的音乐段子和35万个舞步。该舞蹈模式倾向于模仿音乐结构，难度越高的舞步是由更复杂的音乐模式产生的。

“多年来，我看到了许多自动生成舞步图的尝试，这是迄今为止最成功的一次。”我最欣赏的是它能分析出各种不同的乐器的音色，以及能在适当的时候选择合适的乐器。

这就是说，即使无视任何节奏或模式的错误，也能很容易辨别出哪些音乐片段是合成的。Fraxtil告诉The Register：“在舞步图中，有很多富有创造性的舞步设计，主要是选择性地重复使用和做对比，人工智能要么不能使用，要么不能高效地应用。”