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DEEP LEARNING JP
[DL Papers]
http://deeplearning.jp/
“A Hierarchical Latent Vector Model for Learning
Long-Term Structure in Music (ICML2018)”
Naoki Nonaka
2018/10/24 2
書誌情報
• 会議:ICML 2018
• 著者:Adam Robertsら(Google Brain)
• 引⽤:13件(2018/10/24時点)
• 著者実装:
https://github.com/tensorflow/magenta/tree/master/magenta/models/music_vae
(図表は紹介する論⽂中のものを使⽤)
2018/10/25 3
背景
深層⽣成モデルの創作活動への応⽤を考える
求められること
1.潜在空間での補間ができること
2.ベクトルによる算術ができること
2018/10/25 4
背景
https://www.youtube.com/watch?v=G5JT16flZwM
2018/10/25 5
背景
深層⽣成モデルの創作活動への応⽤を考える
⼀つの潜在変数zからサンプリングできるVAEに注⽬
時系列データに対する適⽤を考える
2018/10/25 6
背景
問題点:短い時系列ではできたが⻑い系列ではうまくいかなかった
解決策:階層的なDecoderを⽤いる
(⾳楽データによる検証)
モデルに求められること
1.系列のモデル化ができること
2.潜在空間での補間ができること
3.ベクトルによる算術ができること
2018/10/25 7
関連研究
• Encoder-DecoderモデルによるVAE
• その他
• DecoderにRNNを使うモデル
• Wavenet
• 確率的な遷移を扱うモデル
Bowman, Samuel R., et al. "Generating
sentences from a continuous space."
arXiv preprint arXiv:1511.06349 (2015).
2018/10/24 8
Model
• Bidirectional Encoder
• Hierarchical Decoder
2018/10/25 9
Model
• Bidirectional Encoder
Bidirectional LSTMを⽤いて,
潜在変数zを得る
2018/10/25 10
Model
• Hierarchical Decoder
2018/10/25 11
Model
• Hierarchical Decoder
⼊⼒系列xがU個の重複のない
部分配列に分割できると考える
(各部分配列は同⼀の数からなる)
潜在変数zからU個のembedding
vector cを得る
2018/10/25 12
Model
• Hierarchical Decoder
1. cをDecoder(RNN)の
初期状態として与える
2. cと⼀つ前の出⼒を⼊⼒
として,RNNに与え,
出⼒を得る
3. 部分配列の⻑さ分の出⼒
を得る
2018/10/25 13
Model
• Hierarchical Decoder
系列全体の⽣成が終了するまで,
cから部分配列を⽣成することを
繰り返す
2018/10/25 14
Model
• Hierarchical Decoder
系列全体の⽣成が終了するまで,
cから部分配列を⽣成することを
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Model
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• Hierarchical Decoder
2018/10/25 16
Data
Web上から150万件のMIDIファイルを収集し,条件に合致するデータを抽出
• 2-bar melody
• 16-bar melody
• 2-bar drum
• 16-bar drum
• 16-bar Trio (Melody, Bass, Drum)
2018/10/24 17
検証
• (短い系列での確認)
• 再構成誤差の⽐較
• 補間実験
• 属性ベクトルの評価
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2018/10/24 18
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2018/10/26 19
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2018/10/26 20
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2-bar: 差は⼩さい (3 – 6%)
16-bar: 差が⼤きい (27 – 32%)
-> Flat decoderで,Posterior Collapseが起きている
c
2018/10/26 21
Hierarchical decoder
Teacher-ForcingとSamplingの差が改善(5 – 11%)
2018/10/26 22
Trioにおいても,同様の傾向(FlatよりHierarchicalで差が⼩さくなる)
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2018/10/24 23
• 滑らかに遷移するか
• Semanticに意味があるか
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2018/10/26 24
• 滑らかに遷移するか
• Semanticに意味があるか
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⾔語モデルでの損失の相対値
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2018/10/26 25
• 滑らかに遷移するか
• Semanticに意味があるか
を補間により検証
Hamming距離の推移
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の2つで検証
HierarchicalはFlatと⽐較してDataに近い推移
-> より滑らかに推移している
2018/10/26 26
• 滑らかに遷移するか
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Hamming距離の推移
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2018/10/26 27
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2018/10/26 28
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2018/10/24 29
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選択された回数を⽐較(全部で192回)
2018/10/24 30
結論
• Decoderを階層化したことにより,
– ⻑い系列をモデル化できるようになった
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• 階層化したモデルで,定量的・定性的に質の⾼い⾳楽を
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2018/10/24 31

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