DTU-forsker bag matematisk model, der kan finde følelserne i musikken

Kan man lave en gør mig glad-knap, der automatisk finder musik, der bringer lytteren i godt humør?

Med brug af principperne for matematisk modellering af kognitive systemer og erfaring fra musik­psykologi er det ikke en helt umulig tanke, mener civilingeniør Jens Madsen, der om to måneder skal forsvare sin ph.d.-afhandling ‘Predicting the emotions expressed in music’, der er gennemført ved DTU Compute.

Gør mig glad-knappen er dog ikke en del af hans ph.d.-projekt, der mere kan beskrives som et første tilløb til en tjeneste, der automatisk kan finde frem til musik, der udtrykker bestemte følelser.

»Ønsker jeg at høre glad musik, kan jeg måske finde det ved at taste ‘pop fra 1960’erne eller 1970’erne’ eller ‘Beach Boys’ eller ‘Abba’ ind i en søgetjeneste. Men var det ikke nemmere, hvis musikken kom automatisk frem?« spørger Jens Madsen og tilføjer:

Intelligente løsninger

»Som ingeniører vil vi gerne udvikle intelligente løsninger, der automatisk udfører ting, folk enten bruger lang tid på eller ikke lykkes med, eksempelvis fordi der er meget musik at vælge imellem.«

Det simple spørgsmål om gør mig glad-knappen, som var udgangspunktet for hans projekt, fik Jens Madsen til at tænke dybere over, hvorfor vi i det hele taget hører musik, hvilke sindsstemninger der kan udtrykkes gennem musik, og hvordan musik mere generelt kan bruges til at regulere følelser og stress.

Jens Madsen pointerer, at mennesker i alle tider og alle kulturer har frembragt og lyttet til musik:

»Musik må have en funktion,« som han siger.

Det dybere spørgsmål er derfor, hvorfor vi lytter til musik, og hvad vi får ud af det.

Musik regulerer følelserne

Jens Madsen forklarer, at mange, som han selv, bruger musik til at regulere deres følelser for at komme i en bestemt tilstand. Flere psykologiske forsøg viser, at dette er muligt.

I sin uddannelse har Jens Madsen fokuseret på de tekniske aspekter af akustik, kodning, digital signalbehandling og modellering. I sit ph.d.-projekt har han måttet inddrage musikvidenskab, psykologi og beslægtede områder for at beskrive, hvordan musik kan påvirke følelser og lave et system, der kan klassificere de følelser, musikken udtrykker.

Jens Madsen forklarer, at alle mennesker stort set er enige om, at et bestemt musikstykke udtrykker glæde, tristhed, aggressivitet og lignende følelser. I hvert fald så længe personerne har nogenlunde samme kulturelle baggrund.

»Det kan dog være meget forskelligt, hvordan den enkelte person reagerer på et bestemt musikstykke. En glad sang kan måske bringe minder frem om den gang, kæresten slog op,« siger han.

Så man kan ikke sige, at en glad sang automatisk også gør lytteren glad, og for at afgrænse opgaven har Jens Madsen i sit projekt udelukkende set på de følelser, musikken udtrykker.

For at lave en matematisk beskrivelse af følelser, bliver man dog nødt til at sætte følelser i system. I stedet for at bruge termerne glæde, tristhed, aggressivitet etc. kan man bruge modeller fra psykologiens verden, hvor følelser bliver placeret i et koordinatsystem, hvis akser kaldes valens og arousal.

Inden for psykologien udtrykker begrebet valens det attraktive ved en bestemt hændelse eller situation. Det bruges også til at karakterisere bestemte følelser: Glæde har en meget høj positiv valens, mens tristhed har en negativ valens.

Ud over valens kan følelser også karakteriseres på en skala for opstemthed – arousal er den mere korrekte fagterm – hvor træthed og energi ligger i modsatte ender.

»70-80 pct. af vores følelser kan på denne måde plottes i et koordinatsystem,« siger Jens Madsen.

Parvise eksempler

Når det drejer sig om at karakterisere det følelsesmæssigt udtryk i et bestemt musikstykke, har Jens Madsen bedt en række forsøgspersoner sammenligne musikeksempler parvis. Det kan være et spørgsmål som, hvilket musikstykke af to der udtrykker mest glæde, aggressivitet, melankoli eller lignende.

Det er hans erfaring, at denne parvise sammenligning er mere brugbar, end hvis man eksempelvis beder forsøgspersoner karakterisere et enkelt musikstykke på en skala fra 1 til 10 for, hvor glad musikken er.

Den matematiske opgave har været at finde en måde at karakterisere musikken på, som giver samme resultat som den, forsøgspersoner finder frem til ved at lytte til musikken, og Jens Madsens analyse er baseret på opdeling af musikken i en række små tidsintervaller.

På et klaver er en oktav beskrevet med 12 toner (syv hvide og fem sorte tangenter). På samme måde kan Jens Madsens analyse af musikken være en 12-dimensional vektor, men også dynamik, klangfarve, tonalitet og rytme indgår. Med velkendte teknikker fra digital signalbehandling kan man derefter analysere disse små intervaller og få en matematisk beskrivelse af musikken.

Den helt store opgave er at lave en forbindelse fra den matematiske beskrivelse af musikken til det følelsesmæssige kort beskrevet ved valens og opstemthed, og her kommer principperne fra maskinlæring, kunstig intelligens og kognitive systemer ind.

Blandt musikere er hans projekt blevet mødt med både interesse og afvisning:

»Flere har den holdning, at det må jeg længere ud på landet med. Nogle afviser helt mit udgangspunkt om, at musik har til formål at styre følelser. ‘Hvad bilder du dig ind?’ kan være reaktionen. Andre er mere åbne og synes, det er rigtig spændende,« siger Jens Madsen.

Han fortæller, at han også blandt sine DTU-kolleger i starten blev mødt med en del skepsis, som nu er overvundet.

Fremtidens playlister?

Jens Madsen spiller ikke selv musik, men han lytter til meget musik og meget forskellig musik, for musik har den fordel i forhold til mange andre kunstneriske indtryk, at man kan få dem, samtidig med at man gør noget andet.

»Skal jeg udføre en triviel kodningsopgave, hører jeg gerne musik for at gøre det mere interessant. Andre vil bruge musik i forbindelse med støvsugning, bilvask eller andre trivielle opgaver. Skal jeg slappe af, hører jeg en anden type musik,« siger han.

Han er helt opmærksom på, at alle ikke har samme forhold til musik, som han selv – og mere eller mindre ukritisk altid har P3 kørende i baggrunden. Men hvis ikke disse mennesker selv vil regulere deres følelser gennem musik, kan det være, at de alligevel kommer til at mærke effekten, når radioens playlister måske engang i fremtiden bliver styret af den form for forskning, som Jens Madsen nu har taget hul på.