[發明專利]新型馬爾可夫序列生成器和生成馬爾可夫序列的新方法

無效

• 申請號: 201010227509.1
• 申請日: 2010-07-12
• 公開（公告）號: CN101950377A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 法蘭克斯·帕徹特;皮埃爾·羅伊
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: G06N7/00
• 分類號: G06N7/00;G10H1/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬;南霆

技術領域

本發明涉及馬爾可夫序列生成領域，即，涉及生成包括至少一部分具有馬爾可夫性質的序列的方法和設備。更具體地，本發明與一種新型馬爾可夫序列生成器和生成方法相關，其具有生成包括馬爾可夫性質可控的序列部分的能力。

背景技術

存在多個利用馬爾可夫序列生成器的應用用以生成序列：通常，這些應用尋找可對過程進行建模的馬爾可夫序列(例如，建模機會對策(gameof?chance)中可能出現的結果序列，建模出現在自然世界中的過程，等)，其他應用針對創作新作品——例如，新的歌曲、新的文字作品等——尤其是用于用戶娛樂方面。在后者的應用中，通常需要創作過程至少在某受限程度上是交互式的。

回想與馬爾可夫序列相關的基本特征是有益的。馬爾可夫序列(或馬爾可夫鏈)是條目的序列，其中，在序列中位置靠前的條目對序列中位置靠后的條目沒有影響。在階數(order)為1的馬爾可夫序列中，序列中的下一個條目只取決于在該條目之前的條目和定義了從一個條目轉變到另一條目的各自概率的概率集?？烧J為序列中的每個條目代表“系統狀態”，并且該概率分布定義了從一種系統狀態轉變到另一系統狀態的概率。例如，在蛇爬梯子的游戲中，由玩家的游戲片所占據的方塊的序列是階數為1的馬爾可夫序列。每輪中，序列中的下一方塊僅由當前方塊和擲骰子的不同概率所確定。

馬爾可夫序列的“階數”決定當生成序列中的下一條目時應當考慮序列中的多少個在前條目。例如，考慮到目前為止已生成字母表ABCEDDEG的字母序列的馬爾可夫序列生成器。當決定該序列的下一個字母時，階數為1的馬爾可夫序列生成器僅考慮序列中的最后一個條目(即，“G”)，階數為2的馬爾可夫序列生成器將考慮序列中的最后兩個條目(即，子序列“EG”)，階數為3的馬爾可夫序列生成器將考慮序列中的最后3個條目(即，子序列“DEG”)，并以此類推。為了說明方便，此處應用“前導(preamble)”來說明當決定在序列中的下一位置放入何條目時，馬爾可夫序列生成器所考慮的條目或子序列。因此，在上述示例中，階數為1、2、3的馬爾可夫生成器分別利用了前導“G”、“EG”和“DEG”。在每種情況下，馬爾可夫序列生成器通過在理論上可能作為下一個的可能候選條目中進行隨機抽簽來確定下一條目，其中考慮了每個候選條目跟隨在所關心的前導之后的各自的概率。

可以形成一部分序列的條目域以及從一個條目轉變到另一條目的概率取決于馬爾可夫序列生成器正在使用的應用。通常，候選條目的域基本上是常數，而與選擇條目的序列位置無關。另外，域中的條目可以是不同類型的元素和/或具有同一通用類型但具有不同性質的元素：例如，在一種情形中，將要生成的序列是音樂音符的序列，域中的條目可以是具有不同音調、音長、不同節拍性質、不同幅度等以及其不同組合(即，不同角度)的音符。

在一些情形中，從序列中一個條目轉變到另一條目的概率由明確規則所確定：例如，在馬爾可夫序列建模在蛇爬梯子游戲期間由游戲片所占據的方塊序列的情形中，從給定方塊到具體其他方塊的轉換概率取決于擲骰子會將游戲片轉移到其他方塊上的概率。但是，在多種應用中，特別是在馬爾可夫序列生成器被意欲用于自動創作新作品的應用中，所允許的轉換和與其相關聯的概率通常從包括與全部或部分將要生成的類型的作品相關的序列或子序列的訓練數據庫中得來。在此情形下，配置馬爾可夫序列生成器使得其應用僅與已在訓練數據庫中的序列/子序列中發生的轉換有關的轉換概率。

馬爾可夫鏈文本生成器經常被用于生成輸入文本的模擬(例如，有具體詩人的風格的輸入詩歌的模擬)。在此情形下，輸出序列需要遵從文本語言所遵從的句法規則以及模仿此具體輸入文本的風格趨勢。這通過分析輸入文本和控制馬爾可夫鏈生成器來獲得，使得在生成文本中的給定字到字轉換的概率可以基于輸入文本中的同樣的字到字轉換的概率。以同樣的方式，當需要以具體作曲家的風格生成旋律時，可利用由該作曲家創作的樂節作為馬爾可夫序列生成器的訓練數據庫，在生成的旋律中，音符到音符的轉換得自于基于與訓練數據庫中相應音符到音符的轉換的概率的隨機抽簽。

傳統的馬爾可夫序列生成器基于增量，使用上述隨機抽簽的方式來逐項構建序列。這是“低成本”的方式，即，使得以少的計算開銷來生成輸出序列的方式。但是，傳統馬爾可夫序列生成器不允許用戶控制所生成的馬爾可夫序列的性質。