A música e a matemática são muito mais próximas do que a maioria das pessoas imagina. Os matemáticos sempre estão em busca de padrões nos seus cálculos e a música é totalmente relacionada com a criação de padrões sonoros agradáveis.

A relação dessas duas disciplinas foi descoberta na Antiguidade Clássica. Até agora, elas têm evoluído em conjunto e sido responsáveis por algumas das mais belas criações da humanidade, mas em um futuro próximo elas podem até mesmo ir além.

Física, matemática e escalas musicais

Quando ouvimos música, supomos que estamos ouvindo uma coleção de notas, mas o que nossos cérebros estão realmente processando são as ondas sonoras. É a frequência dessas ondas que diz ao nosso cérebro qual tom ou nota está sendo tocada.

Entender as ondas sonoras, particularmente a diferença entre notas de oitava, requer um pouco de matemática e física.  

Por exemplo, se uma onda completa uma oscilação em 1 segundo, ela tem uma frequência de 1Hz, se forem 10, ela tem uma frequência de 10Hz e assim por diante.

Cada uma das notas tem sua respectiva frequência e quando uma delas é tocada, as ondas sonoras viajam de um instrumento ou amplificador e reverberam pelo ar até chegar aos nossos ouvidos.

Se uma frequência é multiplicada por 2, a nota continua idêntica, mas sua oitava aumenta. Da mesma forma que é possível aumentar uma oitava ao multiplicar, é possível diminuir uma oitava ao dividir.

Se a nota “Lá”, cuja frequência é 440Hz, for multiplicada ou dividida por 2, a nota resultante também será uma nota “Lá”, só que uma oitava acima (mais aguda) ou abaixo (mais grave) dependendo da operação realizada.

Na Grécia Antiga, o famoso filósofo grego Pitágoras (sim, o mesmo do famoso teorema de Pitágoras), realizou diversos experimentos com cordas que acabaram sendo a base para divisões e subdivisões que seria utilizada para a reprodução de escalas de músicas.

Diversos povos possuem escalas musicais diferentes para suas músicas. A música oriental utiliza predominantemente uma escala com cinco notas (Dó, Sol, Ré, Lá e Mi). Já a música ocidental utiliza uma escala com sete notas (Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá e Si).

Determinadas notas ou intervalos soam mais ou menos agradáveis quando tocados juntos. Cada nota tem uma frequência única, mas quando combinadas, nem todas essas frequências soarão bem.

Os intervalos que fazem um acorde de som bonito tendem a ter ondas sonoras que reverberam em padrões semelhantes.

Frações fáceis entre intervalos, como ½ e 3/2, são mais agradáveis, enquanto frações mais abstratas resultam em sons mais dissonantes. É por esse motivo que as notas da escala pentatônica costumam soar tão bem quando tocadas juntas, e são as mais utilizadas em improvisações.

A inteligência artificial permite a música ir além

Conforme o uso das escalas demonstra, ainda que as notas eventualmente escolhidas sejam diferentes e variem de uma maneira impressionante (afinal, as mesmas notas do rap e do rock também são as da música clássica), a música pode ser composta de sons que mudam de formas razoavelmente previsíveis por meio de cálculos.

Essa linearidade faz com que seja possível desenvolver programas de inteligência artificial que auxiliam na produção ou até mesmo criam novas músicas.

Para entender como eles funcionam, podemos voltar nossa atenção para o poker.

Este esporte mental tem muitas estratégias diferentes e todas elas levam em consideração matemática, a probabilidade e as cartas para descobrir qual seria a melhor jogada possível.

A inteligência artificial (IA) trabalha da mesma forma e usa matemática, um enorme banco de dados e as escalas musicais, para tentar descobrir qual a melhor maneira de criar uma música.

Por mais que a tecnologia ainda esteja no começo, já existem diversos programas em atividade que permitem vislumbrar um futuro promissor. O famoso software Watson, da IBM, é um dos principais e recentemente foi utilizado pela youtuber Taryn Southern para criar seu álbum de estreia, I AM AI.

O Watson Beat estuda padrões entre teclas e ritmos em clipes de 20 segundos de músicas existentes e depois traduz suas descobertas em novas faixas. Depois disso, os artistas podem usar o aplicativo de código aberto para colocar seus próprios instrumentos e vocais em cima da música criada pela IA.

O Artificial Intelligence Virtual Artist (Artista Virtual de Inteligência Artificial, em tradução livre), também conhecido como AIVA, é outro programa que promete grandes avanços no meio.

Desenvolvido pelo cientista da computação Pierre Barreau, o software vasculha obras de compositores como Bach, Beethoven e Mozart e usa os princípios da teoria musical para fazer previsões e gerar modelos musicais.

Depois de ter ouvido uma grande quantidade de música e criado seus próprios modelos, ele reconfigura tudo isso em uma peça original e organiza novas partituras que podem ser utilizadas como foram feitas ou aprimoradas pelos músicos.

Essas inovações são apenas o primeiro passo da evolução da música. Atualmente, esse campo ainda é de nicho, mas à medida que essa tecnologia evoluiu, é possível afirmar que ela será adotada pela maioria dos principais artistas e grandes produtores musicais.

A relação da música com a matemática começou com a criação das escalas de notas e chegou até a inteligência artificial. Não é possível saber tudo que o futuro reserva, mas essa bem-sucedida dupla definitivamente ainda tem um longo caminho a percorrer.

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