Aplicação de algoritmos evolucionários à extracção de padrões musicais

Dissertação apresentada à Universidade de Coimbra para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática, área científica de Inteligância Artificial, orientada por Fernando Amílcar Bandeira Cardoso.A extracção de padrões é um problema que se coloca em várias áreas como, por exemplo, a biologia molecular ou a área financeira, e que pode ser considerado, do ponto de vista da inteligência artificial, como uma forma de aprendizagem não supervisionada. No domínio musical, o problema pode ser definido, informalmente, da seguinte forma: dada uma peça musical (ou várias), identificar as partes dessa peça que se repitam, aproximadamente ou não, e que possuam um significado relevante no contexto dessa peça. O objectivo deste trabalho consistiu em estudar a viabilidade da aplicação de algoritmos evolucionários ao problema da extracção de padrões musicais. Para levar a cabo o estudo proposto desenvolvemos duas abordagens utilizando dois tipos diferentes de algoritmos evolucionários: a programação genética e os algoritmos genéticos. Em cada uma das abordagens o objectivo é essencialmente o mesmo: encontrar uma segmentação de uma peça que permita identificar os padrões mais importantes nela existentes. Devido às características de cada um dos algoritmos, a representação utilizada para os indivíduos é diferente. Assim, enquanto que na abordagem baseada em programação genética cada indivíduo é um programa que produz como resultado uma determinada peça, constituindo ao mesmo tempo uma descrição da sua estrutura de segmentos, na abordagem baseada em algoritmos genéticos cada indivíduo consiste numa sequência de símbolos que representa uma hipótese de segmentação da peça a analisar. Embora as funções de avaliação utilizadas nas duas abordagens também sejam diferentes, ambas beneficiam os indivíduos que apresentem o conjunto dos padrões mais importantes existentes na peça. Para ambas as abordagens foi também desenvolvido um método que permite realizar uma segunda segmentação de uma peça a partir dos segmentos identificados na primeira segmentação. Os resultados experimentais obtidos com a abordagem baseada em programação genética que desenvolvemos permitem-nos verificar que esta abordagem apresenta bastantes dificuldades na resolução deste tipo de problemas. Pelo contrário, a abordagem baseada em algoritmos genéticos permitiu obter resultados que nos levam a considerar que a aplicação desta abordagem a este tipo de problemas é viável