Descubriendo la intuición musical con inteligencia artificial – The Scientist Next Door

Ilustración de la musicalidad del cerebro y de la red neuronal artificial (desarrollada por investigadores con DALL·E3 AI en base al contenido del artículo)
Ilustración de la musicalidad del cerebro y de la red neuronal artificial (desarrollada por investigadores con DALL·E3 AI en base al contenido del artículo)

La música es un elemento cultural universal y se le llama lenguaje universal. ¿Cómo se puede compartir parcialmente un «instinto musical» entre diferentes culturas a pesar de las diferencias ambientales?

El equipo de investigación del Prof. Houng Jeong del Departamento de Física del KAIST utilizó un modelo de red neuronal artificial para identificar el principio detrás de la aparición de la intuición musical en el cerebro humano sin un aprendizaje especial.

Los académicos existentes han intentado identificar la universalidad y diversidad de la música en todas las culturas y comprender cómo surge esta similitud. Un estudio publicado en la revista científica mundial 'Science' en 2019 encontró que todas las culturas étnicamente diversas crean música y utilizan tipos similares de ritmos y melodías. Además, los neurocientíficos han descubierto que existe un área específica en la corteza auditiva de nuestro cerebro que se encarga de procesar la información musical.

Utilizando una red neuronal artificial, el equipo de investigación demostró que las funciones cognitivas musicales se desarrollan espontáneamente al aprender información acústica sobre la naturaleza sin conocer la música en sí. El equipo de investigación utilizó un gran volumen de datos de audio (AudioSet) proporcionados por Google para entrenar una red neuronal artificial para reconocer diferentes datos de audio. Curiosamente, el equipo descubrió que las neuronas (unidades del sistema nervioso) que respondían selectivamente a la música ocurrían en el modelo de red. En otras palabras, las neuronas se generan espontáneamente y muestran poca respuesta a diversos sonidos, como el habla humana, los sonidos de los animales, los sonidos ambientales y los sonidos mecánicos, pero una alta respuesta a diversas músicas, como la música instrumental y la música vocal.

Diferencia entre música y no música en el espacio latente de una red neuronal artificial, aprendió a reconocer sonidos naturales sin música.  Fuente: KAIST
Diferencia entre música y no música en el espacio latente de una red neuronal artificial, aprendió a reconocer sonidos naturales sin música. Fuente: KAIST

Estas neuronas de la red neuronal artificial mostraron propiedades de respuesta similares a las de las neuronas en la región de procesamiento de información musical del cerebro real. Por ejemplo, las neuronas artificiales mostraron respuestas reducidas a sonidos de la música temporalmente fragmentados y reorganizados. Esto significa que las neuronas selectivas de la música que aparecen espontáneamente codifican la estructura temporal de la música. Esta característica no se limita a un género musical específico, sino que es común a cada uno de los 25 géneros diferentes, incluida la música clásica, pop, rock, jazz y electrónica.

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Incluso se ha demostrado que suprimir la actividad de las neuronas selectivas de música en la red puede reducir significativamente la precisión del reconocimiento de otros sonidos naturales. En otras palabras, la función de procesamiento de información musical ayuda a procesar otros sonidos naturales, por lo que la «musicalidad» es un instinto desarrollado por la adaptación evolutiva para procesar sonidos naturales.

El profesor Jeong Ha-woong, quien dirigió la investigación, dijo: «Estos resultados forman una base común para el procesamiento de información musical en varias culturas y sugieren que la presión evolutiva para el procesamiento de información de sonido natural puede haber contribuido», y agregó: «Al igual que el sonido artificial. La musicalidad puede haber contribuido.» «Esperamos que pueda utilizarse como modelo bruto para la creación musical de IA, la musicoterapia y la investigación sobre el reconocimiento musical», explicó, explicando la importancia de la investigación. Sin embargo, añadió una limitación del estudio: «Cabe señalar que el estudio actual no considera el proceso de desarrollo a través del aprendizaje musical y es una discusión sobre el procesamiento de información musical básica en las primeras etapas del desarrollo».

Los resultados de la investigación se han publicado en la revista académica internacional 'Nature Communications'.

Tesis: Aparición espontánea de la detección de música básica en redes neuronales profundas

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