官方网站-首页

【导语】中国科学院院士管晓宏团队研究发现，语言节奏、音乐旋律中藏着相同“数学规律”，这一规律不仅解释了“何为悦耳旋律”，还可优化AI大模型训练数据，提升内容生成自然度，为通用人工智能发展提供新方向。

你知道吗？不管是人们说话的节奏、用词习惯，还是歌曲的旋律变化，都藏着一种相同的“数学规律”。掌握这种规律，能让人工智能（AI）写文章更通顺、创作音乐更动听，为(wèi)大(dà)模(mó)型(xíng)技(jì)术(shù)发(fā)展(zhǎn)提(tí)供(gōng)新(xīn)方(fāng)向(xiàng)。

中(zhōng)国(guó)科(kē)学院院士、西安交通大学教授管晓宏介绍，这种“数学规律”在自然界和工程领域很常见，比如城市人口分布、网络节点连接等都遵循类似规则。他带领团队花了多年时间，分析了大量音乐作品——从巴赫、贝多芬的古典乐曲，到周杰伦等歌手的流行音乐，发现不管是哪种风格、哪个时代的音乐，旋律的起伏变化都符合这一规律。

“这不是巧合，而是音乐本身的数学特性决定的。”管晓宏用通俗的语言解释，团队通过研究总结出音乐旋律的三个关键特点：一是不同音高之间的间隔分布相对稳定；二是旋律的走向像“平滑的曲线”，不会突然出现特(tè)别(bié)突(tū)兀(wù)的(de)跳(tiào)跃；三是旋律会追求“多样性”，避免长时间重复单一节奏或音高。基于这些特点，团队建立了数学模型，最终证实：好听的音乐，其旋律变化都能通过这种规律来解释，这也回答了“为什么大家觉得某些音乐更悦耳”的问题。

更让人意外的是，这种规律在语言领域同样适用。管晓宏举例说，人们日常说话时，句子的长短节奏、常用词汇的出现频率，甚至文章的段落安排，都能找到这一规律的影子。而当前AI大模型的性能提升，也和训练数据量增长遵循类似规律。“这就意味着，我们可以用这种规律优化大模型的训练数据。”他表示，比如筛选(xuǎn)更(gèng)符(fú)合(hé)语(yǔ)言(yán)规(guī)律(lǜ)的(de)文本(běn)数(shù)据(jù)，或(huò)按(àn)照(zhào)音(yīn)乐(lè)规(guī)律(lǜ)调(diào)整(zhěng)AI作(zuò)曲(qū)的(de)参(cān)数(shù)，就(jiù)能(néng)让(ràng)AI生(shēng)成(chéng)的(de)内(nèi)容(róng)更(gèng)贴(tiē)近(jìn)人(rén)类(lèi)习(xí)惯(guàn)，自(zì)然(rán)度(dù)大(dà)幅(fú)提(tí)升(shēng)。

针(zhēn)对(duì)“为(wèi)什(shén)么(me)人(rén)们(men)能感觉到旋律好听”，管晓宏还提出一个猜想：符合这种规律的旋律，更容易让人产生愉悦感。目前，他的团队正联合清华大学脑科学研究团队、中央音乐学院音乐人工智能团队，通(tōng)过(guò)脑(nǎo)机(jī)测量等实验方法验证这一想法。如果得到证实，不仅能帮AI更好地“理解”人类的音乐喜好，还能为AI音乐治疗、情感陪伴等新应用提供科学依据。

值得一提的是，管晓宏还是中央音乐学院音乐人工智能和信息科技团队成员，既懂科学又懂艺术。他表示，这次的研究成果恰恰说明，科学思维和艺术创作是相互促进的。“语言和音乐看似是两种不同的表达形式，底层却藏着相同的规律。”他认为，未来通过深挖这种跨领域的共性规律，能让AI大模型既具备“理性的技术能力”，又拥有“感性的艺术感知”，为通用人工智能发展开辟新赛道。

作者：宋雅娟

审核：管晓宏 中国科学院院士、西安交通大学教授