Endel AI音景技术背后的科学原理

近期，Endel发布了针对Alexa的更新版简化技能，包含由Grimes献声的"分子机制"音景，包含原创人声、音乐和旁白。

Endel由六人团队于2018年创立，现在是一家拥有30名员工的公司，专注于创建考虑个人即时条件的个性化人工智能音景。它通过评估个人当前状态并从其声音引擎组件生成适当的音景来实现这一目标。这个过程源于关于声音对人体和心灵影响的科学原理。

个性化声音的上下文信号

昼夜节律是其中之一。每个人的身体都有一个自然的日常节奏——一个内部时钟。科学家观察昼夜节律已有一段时间，2017年诺贝尔奖授予了三位美国人，以表彰他们发现了控制昼夜节律的分子机制。

我们使用这些普遍节律作为声音个性化的基线。每个人的昼夜节律图会根据居住地和睡眠习惯而有所不同。我们还使用用户位置和时间等信号来估计自然光水平以进行进一步个性化。

除了昼夜节律，我们还使用超昼夜节律，这是一个调节认知状态、情绪和能量水平的休息-活动周期。它由大约110分钟的能量水平循环组成。

精心策划的钢琴或古典吉他播放列表可能在一天中的某些时刻让某些人感到放松，但这些放松方式无法根据个人因素进行调整。相反，我们的应用程序或技能为每个听众创建个性化的昼夜节律图，通过声音瞄准用户期望的情绪。

在Alexa的情况下，我们使用本地信息，如时间、天气和自然光照射量，通过这些我们知道昼夜节律阶段。Alexa客户必须首先与我们创建账户才能使用该技能。

使用我们的iOS应用程序，健康数据也是创建个性化声音的关键信号。使用个人的心率作为实时输入指标是音景个性化的重要工具之一。

心率数据与生理调节

如果用户同意访问，我们可以使用佩戴健身追踪器或智能手表的人的实时心率数据。通过访问心率数据，我们可以识别延长的峰值并调整BPM，试图将心率恢复到静息水平。

BPM不是我们用来调节人类生理的唯一工具。Luciano Bernardi的一项研究观察了渐强和渐弱如何影响我们的生理。Bernardi发现，具有一系列渐强的音乐通常会导致血压、心率和呼吸增加；而具有渐弱的选段通常具有相反的效果。

另一项研究观察了暴露于不同风格"放松"音乐时对心率变异性的影响，发现"新时代"音乐诱导心率变异性从较高频率向较低频率转变，与听众的音乐偏好无关。这些和其他研究表明，音乐不仅可以唤起情感，还可以影响心血管功能。

音乐理论与声音设计

对于音乐创作，我们首先使用五声音阶，因为它在现代音乐中很受欢迎。

听众可能还会注意到AI驱动的音景通常非常简单。使用不太复杂的音调、旋律和运动有助于减轻我们大脑的负担。我们从两个音调频率的简单比率开始，如八度(2:1)或纯五度(3:2)，因为这些对大脑很愉悦。

我们也尝试以其他方式减少大脑疲劳。虽然复杂的歌曲结构和独特的旋律可能听起来不错，但它们迫使我们的大脑更努力地理解它们。这种听觉体验在听众中产生警觉性。

我们采用模型来确定哪些声音最适合放松，哪些最适合警觉和专注。放松最好通过柔和的音调、缓慢的和弦变化和简单的结构来促进。我们的大脑不断分析声音，细节越少，分配给该任务的注意力就越少。这有助于更快、更长时间地促进放松。

我们发现最 calming 的声音也与我们的生物学有关。追溯到1960年代的Lee Salk研究表明，暴露于72 bpm心率和85db声音的婴儿明显更快乐。他们哭得更少，体重增加更容易。研究继续显示较低频率和低音如何具有 calming 效果。

音景技术的未来发展

为了通过时间和音调有效个性化声音，我们基于上述科学原理构建了音景。为了验证并将我们基于研究的音景推向更深层次，我们咨询了许多专家。

例如，在弄清楚Endel对人们有多大帮助的初始阶段，我们联系了《心流》一书的作者Mihaly Csikszentmihalyi。Csikszentmihalyi在写书时设计了自己的调查方法，以弄清楚人们是否处于"心流"状态——一种有利于生产力的专注心理状态。我们调整了Csikszentmihalyi的调查，使其在应用程序内具有交互性。不断询问听众的感受、存在状态和情绪，以提高声音的有效性。

睡眠科学家Roy Raymann在帮助我们创建自然促进睡眠的音景方面发挥了重要作用。最新的进展包括合并入睡期。为此，每晚大约在同一时间播放相同的叮当声或声音，以触发身体进入休息阶段。

我们使用宽带噪声，即来自宽频率范围的声音，因为宽带声音管理也显示可以减少入睡延迟。在睡眠周期进一步深入时，Endel加入自然声音，如波浪，模拟人类呼吸，因为听到类似呼吸的声音可以帮助人们入睡。

我们还与德国最大的科学机构合作，研究彩色噪声在工作环境中的集中注意力的效果，并且我们正在与一家脑波分析公司合作进行验证实验。该研究将监测听Endel、流行流媒体音乐播放列表和沉默的参与者的大脑活动，比较实现心流状态的有效性。

作为一个团队，我们正在迅速发展，以纳入最新数据来帮助听众实现目标。一个例子：我们目前正在探索声音掩蔽，这将导致在不同环境中新的聆听方式。但基于实时听众数据的其他类型声音和场景也在开发中。

我们适应每个个体的独特能力和创造性的多学科方法是我们的魔法药剂。融入平台的科学原理和研究使Endel如此强大。