人工智能驱动音乐教育变革之思①

王 欣（南京艺术学院 音乐学院，江苏 南京 210013）

引 言

自2016年以来，作为一款人工智能（Artificial Intelligence，缩写为AI）技术的阿尔法围棋（AlphaGo）相继打败人类围棋高手的李世石、柯洁等人，瞬即掀起新一轮热潮。2016年5月23日，科技部、工信部等多部委联合出台了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》[1]，明确提出建立围绕AI产业与服务等市场应用规模；2017年7月8日，国务院出台了《新一代人工智能发展规划》[2]，提出加快“智能教育”等方面的发展与创新应用；2018年8月31日，教育部印发《关于开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》[3]，明确提出加快实施智能教育，利用人工智能推动人才培养模式、教学方法改革等观念的转变，将是推进教育信息化由1.0迈向2.0的跨越。

近年来，国内音乐学界也积极展开了相关研究，主要聚焦于对“人工智能在音乐教育领域中的应用”等变革的现象介绍与分析，如陈怡雨的《人工智能及其在音乐教育中的应用》（硕士学位论文，2017）提出新科技助推音乐教育变革趋势的探索；许施婷的《在线音乐教育研究》（硕士学位论文，2021）论及科技已造成音乐教育变革的重大转型、挑战与机遇，为做好持续健康发展的在线音乐教育提供可行性建议；以及李伟的《音乐人工智能在音乐教育领域中的应用及研究》（2019），黄雅丽的《人工智能背景下提升练琴效率方法研究》（2021）等。另有一些研究，关注智能作曲、智能演奏与演唱等应用方面，如曾婷的《人工智能实现编曲生成的模型初探》（硕士学位论文，2020）以及韩宝强的《人工智能续创贝多芬〈第十交响曲〉带给我们的启示》（2022）等。

可见，音乐教育作为人工智能应用的重要领域之一，也因此向“音乐教育+AI”迈进。本文拟从AI发展并应用于音乐教育的现状，围绕音乐教育面临变革的机遇与挑战，试从科技视角、智能技术开启并驱动音乐教育变革的机遇、可能与路径四个方面进行探讨。

一、科技发展带来教育的反思

2020年突然而至的新冠疫情已造成世界的恐慌，一方面凸显出一贯傲慢下的“西方缺失”，即统治思维与冷战思维下的漠视、忽视与歧视，今日的西方可以说是“至暗时刻”；另一方面，中国社会的临危不乱与中国话语的建构与西方形成鲜明对比，中西高下立判。疫情不仅引起人类社会系统自我淘汰的升级变动，也加快了科技更迭创新的步伐。5G热力成像测温系统在的广泛应用、在线办公、在线教育、长视频、网游等，在这次疫情中大放光彩。纵观人类历次科技重大突破和应用，均会引起人类文明进程的巨大变革，而人类文明的每次历经动荡，都会加速推动人类社会的变革，每次工业革命的时间间隔愈来愈短，影响与意义却更为深远。

时下，智能技术已掀起科技突起和思维性转变，对当前乃至未来均带来深刻变化。且不说仅具有人工智能概念意义上的AlphaGo、AI创投、TEO的落地，接连突破了人们“心理阈值”，2017年美国《纽约客》封面上曾刊载一幅“人类成为人工智能时代乞讨者的漫画”[4]，更具警示意义。科技板块关注度爆表的商界、资本与社会各界，纷纷拉高了人工智能的期望值和潜在的价值，人工智能已在智能语音、智能视觉、数据挖掘等识别领域走进人们的视界。无论今日的人们是否愿意承认，人工智能正在代替我们的客服、司机、翻译、微创手术医生，甚至让人羡慕不已的作曲、演唱与演奏等职位。仅一个小小的二维码，已让现金付费成了累赘，更让高速收费员号啕不已；期待已久的无人驾驶汽车与“飞铁”①央视已公布的由中国航天科工集团研发的“时速四千公里”高速飞行列车，相当于“北京到上海只要20分钟”，该项目原理是利用超导磁悬浮技术和真空管道，实现的超音速“近地飞行”，未来将按三步走方案研发并实施。，已基本具备识别路况、自动规划路线等业务能力，仅因现实条件尚待进一步开放而未实现大规模的社会推广和使用，余下得或许只是时间问题而已。

有鉴于此，当下社会亟需反思应试教育，应试教育有重塑的紧迫性和必要性。如何应对学生与日益聪明的机器协调技巧、协和发展，激励教育如何迎接新的变化。据研究机构（生涯规划师）统计：“世界五百强企业平均寿命是四十年，中小型企业则仅有十年。”[5]这将说明未来人的一生将会换好几个工种（专业），而今天的教育还只是要求仅做一个领域。更为重要的是，未来将有更多今日未知的行业领域，好比百年前的人们无法想象今日会有网络安全师、游戏编辑师、网红等职业。这就是说失业危机已成共识，甚至是定局并将带来社会危机。工业化流水线时代下的应试教育模式与轰轰烈烈的“素质教育”，已渐入尴尬之境，智能时代下的教育需顺势而行，否则避免不了被历史遗弃的命运。

二、AI开启音乐教育变革的机遇

如果说第一次工业革命释放了人类的体能，那么这一次将释放人类心脑的智能，人类数万年来的社会分工、构成和形态，都将被重新定义。在智能时代，由于机械性思维已打上工业时代的烙印，不再受用或将被替代，就像经验对于传统社会或工业时代是知识、财富的概括，是代际传递的文化内码，而对于智能时代则是思维灵活度在创新力和价值取向的束缚。工具的更新换代将加速时代的演进，而不同时代也对所需知识、人才以及价值观的认知有所不同。时下澳洲的一款“音乐小屋”运用智能技术，目的是为帮助乡村残障儿童实现自我作曲、自我演唱与演奏，并更好地融入社区，提供基础艺术教育设施和资源；美国女歌手Taryn Southern输入了一段主旋律，以及增添了速度、风格、情绪和乐器，经过系统加工、生成，最终订制成为专属的歌曲成品《Break Free》，而演唱者则是基于Amper Music公司的人工智能合成技术；乐识别软件Soundhound“聆听”歌曲的技术已成熟，通过“深度学习”，进一步深挖、诠释人类表演艺术家的技法和作曲家的创作意图、曲线以及灵感来源，甚至还有音乐评论家的思维模式，最终完好的诠释并解读出人类每一道风景线；《音乐创造力的计算机模型》一书描述了艾米莉②艾米莉・豪威尔（Emily Howell）是美国加州大学圣克鲁兹分校的音乐教授大卫・科普（David Cope）在20世纪90年代创建的一个计算机程序。生成的因果、工作原理和所有对艾米莉的探索，并认为所有的艺术创新都是对传统的重构，音乐创造力来自归纳、关联的过程——这样的计算过程实际上可以创造性地生成音乐。借助人工智能的这一技术“工具”，人类将会实现再次飞跃式发展，以未知的方式延续、发展我们熟知的音乐艺术，这本身就有意义。当智能化充分爆表之际，传统行业将彻底变革，各行各业均应当及早未雨绸缪，做好升级换代尤其是避免被淘汰的可能。

有资料显示，冰岛的辉煌应是来自之前二三十年的教育革命[6]，就像第二次工业革命中心的德国，反超了第一次工业革命中心的英国。教育革命对我国同样意义重大，对于新中国成立时有80%的文盲而言，相较于今日已不可同日而语。历史经验告诉我们，在智能信息时代到来之际，应顺势并把握时机及早启动教育革命，至少要提前二十年布局，如同邓小平所说“要从娃娃做起”。2016年7月，中国国家领导人习近平主席正式批准，人工智能为中国经济转型赋能，与工业互联网、物联网并称为“新基建”；同年10月，美国发布的《为人工智能的未来做好准备》就明确指出：“全体公民准备接受人工智能教育。”[7]人工智能是一次技术革命，可以说，未来的二三十年，将是人工智能快速爆发的时代，人工智能必将引起并参与医疗、教育、文化、经济、金融、思想以及社会生活上的变革，机器人正从实验室走向生活，从边缘迈向主流，人工智能已成为各国角逐之地，也是衡量各国实力所在。

当下人工智能、区块链、智能识别、虚拟现实等新科技、新理念快速发展，随着工业化、城市化进程加剧，离婚率攀升、公民参与度下降、青少年缺乏父母管教、犯罪率持续上升等社会问题仍然存在，而这些问题真正的根源在教育。人工智能的到来已让教育如临大敌，甚至感到恐慌，站在风口浪尖的教育亟需路径转向。“风险在于，教育体系培养出的人比二流电脑强不了多少，因此如果教育的重点继续放在把显性知识传递给下一代上，我们就有麻烦了。”[8]教育的目标在迷茫中正迎来认知上的空前变化，尤其是新一代受教者应认识到，当机器智能替代人类近半数工作，当智能语音和智能翻译技术让母语交流已成现实，那么外语专业和语言培训将何去何从？据英国剑桥大学数据统计，教师、音乐家、艺术家被人工智能淘汰的概率低于10%，这说明人类思考力、审美判断力与创造力或将成为最后的堡垒。在2018年央视《开学第一课》中，郎朗就认为技术的完美模仿属于钢琴机器人Teo，而情感审美层面是机器无法企及的。①采自央视视频《开学第一课》（2017年9月4日）口述。也就是说，机器人演奏只能视为复制，而不能称为表演。一千个人心中就有一千个哈姆雷特，但众人眼中的Teo每场演奏还有区别吗？这也给时下仍在过度“重技”的音乐学习者敲响警钟，毕竟不能把人培养成机器。或者在未来，当人工智能拥有了脑神经的理解力之后，就有了“因人推乐”的智适应方略，那或许会释放人类音乐家。而今，未来已来，“育”见未来，疫情阵痛下的教育理应思索变革之路，方能完成劳动力转型，从容地面对失业危机。

三、AI驱动音乐教育变革的可能

抢占人工智能制高点的战略，首先就是为展开新一轮教育革命的提前布局，为未来培养智能信息时代“数字原住民”②数字原住民：是指在网络时代成长起来的一代人。著名教育游戏专家Marc Prensky于2001年首次提出“数字原住民”（Digital Natives）和“数字移民”（Digital Immigrants）概念，将那些在网络时代成长起来的一代人称作“数字原住民”。他们生活在一个被电脑、视频游戏、数字音乐播放器、摄影机、手机等数字科技包围的时代，并无时无刻不在使用信息技术进行信息交流和人际互动；而那些在网络时代之前成长起来的学习者则被称作“数字移民”。“数字移民”习惯文本阅读，而“数字原住民”则更倾向和习惯于屏幕阅读，他们强调更新速度和多重任务的重要性。，毕竟未来属于年轻一代。然而，反观当下，一边是高涨的科技革命，一边又是大数据、云计算、人工智能等科技人才的稀缺，相关领域的发展难以维系。在矛盾与冲突中，学科的融合与重组、宽泛与宏观的新学科设立迫在眉睫，比如音乐人工智能、网络与新媒体、数据科学与大数据技术、区块链技术分析等专业，急需发展。“人工智能赋能教育变革国际论坛”已连续三届在北京国家会议中心举行，论坛主要探讨了智能技术与教育深度融合的理论与实践开展，依托智能技术的优势并成为教育变革的内生动力，尤其是人工智能、5G将赋予未来教育价值保障的前沿性问题，旨在新时代构建新模式、拓展新视野、激发新活力。国家最新颁布的《教育信息化2.0行动计划》和《新一代人工智能发展规划》已明确指出需要加快科学技术的研发，促进并实现教育公平、智慧教育等的新目标，秉持人类命运共同体深化国际合作，大力推进教育智能化、教育数字化、教育云端化、知识图谱方向发展。

疫情反复之下，世界各国真实地看到在线教学实践种种的不足，各层面（国家、区域、学校）纷纷加大教育信息化建设的投入，尤其是应急机制、资源统筹和教育平台建设等方面，且已卓有成效，后疫情时代的网络建设与平台优化、师资与组织教学的变革趋势不可逆转。2019年中央音乐学院开启首届“音乐人工智能”博士专业方向招生，引发业内外不小的震撼。中央音乐学院作为国内顶尖的音乐院校，率先打破学科藩篱，开启向科学领域进军的“跨界”（跨学科、跨专业的交叉学科）以及学科团队建设与人才培养的创新，并获国家大力支持，此“跨界”之举具有划时代意义。中央音乐学院首开具有交叉学科性质的“音乐人工智能”专业，前瞻性和可操作范围极广。崭新的智能时代正以巨大的影响力，加速推动着人类各项领域向纵深处挺进，教育也不例外。

人工智能技术垂直应用于音乐领域，需具备一定的物理声学、数理应用与程序精算能力，其研究范围也涵盖音乐分析与音乐创作、音乐的演唱与演奏、音乐考古与民族音乐、音乐教育教学与音乐智能理论的应用研究等。音乐多科目下所需智能技术（声音合成、信号处理等）大同小异，应依一定兴趣选择力所能及的音乐具象领域作为突破点，结合海量的音乐理论、人工智能等信息，再引入多学科、多领域的知识，力求在智能科技世界奉献的一道精神食粮。

在智能时代，一方面，当传统社会形态发生深刻变化，教育必然要做出相应改变。教育需找准未来的坐标并推动教育的理念、目标、方法、模式、内容随之改变。另一方面，教育的变革最终是回归人性本质，人类也将从简单获取知识技能而谋生的育人目标，向培养协作力、创造力和批判性思维的教育回归。无论转向何方，对学校都不应只是学生的学习之地，还应是学生的成长之地。在日趋成熟的智能化潮流的裹挟下，我们大可不必担心会学校教育被替代或消亡，而应看到其存在分化或弱化的可能，这是一个价值增量或减量的问题。

为适应这场不可避免的教育变革，台湾中研院资讯科学研究所已研发出一款自动采谱的音乐资讯检索人工智能，主要是“多重音高侦测（MPE：multipitch estimation）”“和弦辨识（chord recognition）”技术，有着音乐资讯检索的“同声翻译”。鉴于人类特有的默记曲调、熟背歌曲的能力，“多重音高侦测”智能技术通过克服重重障碍，已研发出可以对播放乐曲的“打谱”。也就是说，该技术已可以自己演唱或演奏的录制，并即时“采谱”的智组织学习，从而释放出音乐创作者的时间和精力，尤其是这项技术可以应用于民族音乐学、传统音乐等研究领域的采谱，甚至还可以捕捉一些民间口传心授、灵感（即兴）创作的乐曲，以方便留存供后期研究。作为承载普及文化主阵地的学校，运用人工智能将更有助于学生理解和学习，尤其是将演奏、演唱流动的乐曲视觉化（打成谱），在音乐中同时兼具听觉与视觉上双重体验关联，增强了音乐认知，既有助于音乐教育教学的体验感与直观性，也增加了音乐学习的趣味性。更重要的是，智能机器人将释放师生在音乐“感觉”表达上的缺失，扩展了有效能动性。教育更应秉持面向“未来范式”的发展理念，依托E平台云端的教育创新设计，在重塑中催生“线上课堂”“未来教室”、智慧教育等多种新型教育形态，连同教育环境也充满智能感知设备（如智慧校园、智慧课堂等技术使得学生出入校园、教室如同“打卡”，练琴、上课学情分析报告将会推送并登记造册）。环境与教学的数据化必将促使教育数据化、人格化，校园、教室不只是教学的固态场所，还应是充满人类文明发展的智慧之地、有温度的人性之地。

四、AI驱动音乐教育变革的路径

在教育的这场变革中，教师作为启迪智慧的“创意”价值仍不可替代，也必将从低附加值的重复劳动中释放出来。教师不仅是精准化知识的传授者、个性化需求的服务者、订制化学习的咨询者，还应是学生健全心智性格的开启者、引导者，更是人类进步的时代规划者、设计者。台湾中研院的教师们作为研发者，主导打造的这款“多重音高侦测”智能技术，仅针对有完整曲谱资料和音响形态标准化的欧洲古典音乐作品。面对“三无”（无曲谱、无音响、无固定完整作品）的民间音乐作品，只能依靠人力意志的研判与取舍，因此研发团队的主观意识起到绝对作用。尤其“采谱”稳定性较难把握，因为音乐易受太多关键因素的影响，不仅仅只是音高、音量、音强和音色，还有乐器制造、环境和人为创作等，而最难把握的莫过于大量复杂的歌剧、交响乐。在实际操作中，可以说人工智能自动采谱困难重重。正是在困难中成长、发展壮大的人工智能赋能了教育，释放而不是替代了人性化的那部分价值，这样既提高了教育的教与学效率，也优化了师资水平。未来在拥有更加广阔的智能信息化教学环境里，教师也许只需一个动作即可投屏，利用终端设备投送所需的课件、图库、视频等内容的知识信息；也许只制作一个微课，学生便在任何地方的云端进行不限次的学习、互动与交流，教师随时可精准讲解并进行指导，师生收获的不仅是科技带来新奇的体验与知识的拓宽，而是教育的观念与模式上的扩容，最终达到效率与质量上的提升。

同样，这场教育变革，将一改学生并未大把时间和精力花在真正学习上的状况。未来智能信息时代，在诸多技术的交互推进下，“以深度学习为代表的人工智能的幽灵，走出了互联网的身体”。[9]未来将出现智慧学伴、智慧组织学习、人机协同和集体智能样态，语音和图像搜索将成为文字搜索的补充选项，从而实现知识关联的自动生成、自动推送、自动打分、自动点评的智能化。因此，每位学生学习掌握情况与建议报告都将一览无余，而因材施教、个性化教学终将激发学生学习的求知欲，“育人”的人类规划师也会成就满满。2017年11月，台湾辅仁大学上演了一场科技音乐会《日新·乐译》，借助科技的力量，即时演唱演奏即时呈现惟妙惟肖的乐谱动画故事。现场正式运用了“多重音高侦测”采谱技术，实现了对各种音乐声响的转化，除了对乐器的音色、合唱的声部等基音的采谱，还侦测出合音的泛音及其音高成分位置，而这一点即使是已经过专业训练，往往也很难感知到。正由于能精准测出每一个音高，“多重音高侦测”极大地增强了视觉与听觉的关联，提升了对音乐基本要素的认知，它用科技语言阐释音乐，给人以震撼与遐想。音乐人工智能技术将揭露并清晰记录音乐天才是怎样成长的，包括向仰慕已久的知名音乐家学习，在关键点比如揉弦、颤音等把握上清晰可见，这种由技术转化成的阅读符号更容易去理解与临摹学习。“多重音高侦测”实验[10]仅以小提琴演奏的一个音（do）和各种不同情绪表达的视觉诠释，即可辨别其中的端倪，智能技术将极大地助力民族音乐学、音乐教育等学科更好、更快地发展，也将预示未来可能的音乐学习模式。智能技术让音乐学习不仅简单、轻松、快捷，学习成本也相应降低，而乐趣却扩大很多。科技开启了音乐学习的新思维模式，增进了音乐学习效率，还原出学习音乐的趣味性。该项目还运用了人机协同与增强现实、认知科学与脑科学，在语音识别和图像识别技术推进下的即时呈现，对智能批改、智能搜题、智能链接的自动推送建议、情况和方法大有裨益。

同时，教育的这场路径转向也加大教学的智能测试变革，通过对试卷、图片、视频的扫描以及数据采集，并进行认知智能的自动评阅，同样也对课堂行为、作业和考试等数据，进行字符识别、感知识别和模式识别，即时分析并汇成测评结果以及建议的个性化学习包，回馈给每一位学生。因此，数据化与自动化评阅让教师和学生从重复中解放出来。以机器智能评测为主、人工评测为辅，以测促学，有针对性教学，人类可以通过人机仿真找出问题甚至纠正错误，从而获得更大的提高。据悉，培生教育（Pearson）已发布《An Argument for AI in Education》报告[11]，乐器辅导教学完全可以形成数据化，无论是物理课堂（线上），还是虚拟课堂（线下），采用人工智能可对音乐学习情况产生的数据信息进行收集、监测与指导，甚至一些意想不到的情况（包括课上情绪变化）均有体现与反馈。使用智能技术可以为音乐学习、教学和技能培养提供助力，云存储的每一条记录信息均是有价值的数据，记录并曝光无形的音乐，再现仅属于人的“感觉”之美，为音乐学习提供了一个安全保障和后期深度研究、学习的依据，因此，智能技术变革并赋能音乐教育体系是大势所趋。

有必要指出，“微课”已成为课程未来发展的趋势，一方面平衡了区域、城乡教育差异，还释放了家长的陪伴与监督，另一方面还可以有效地做到个性化教学，循环播放课程弥补在校课堂固定值之外，调动了学生学习的积极性，有利于解决知识的难点和疑点。对学生而言，新奇感是最大的力量源泉，知识获取的直接性、便捷性和有效性，展播中适时的表扬、点赞和动画推送，可激发出学生的学习热情。对教师而言，微课制作既是一种崭新的挑战，也是反思自我教学的方法、思路、内容和技能的过程检验，更是对新领域的学习和认知过程，是用自媒体、流媒体形式完成一节课、一个知识点、一个实验、一首作品的完整表演过程。

结 语

我国向来重视教育，在这次疫情中，基于大数据、深度学习和强大运算能力的人工智能，已大显身手。健康码、在线教育、在线办公、微信、支付宝点对点的各种硬核科技的广泛应用，背后是中国科技视界跨越式的发展。世界智能变化的规律性问题实际上是大数据思维，大数据可为智能时代发挥突出作用。然而，对于智能信息时代即将带来的无处不在、万物互联和爆发式增长的数据，如何做到有效筛选并精准地应用与渗透到各领域是个难题。

人工智能扩充了个人的大脑，更扩容了人类的大脑，即便时下的智能机器人可以识谱、作曲、演唱与演奏，就像意大利钢琴手Teo和微软虚拟歌手小冰那样，通过高度算法达到与人类区别无几，但人工智能毕竟是冰冷的机器人，而人类丰富的情感、智慧、想象力和创造力是机器永远无法企及的。

科技的力量或许可以完胜人类教师，那也只是教育的那份传授知识的“教”，但教育的本质更为重要的还在于“育”的部分，因此当下人类大可不必感到恐慌，人工智能本质上就是人类改造世界的工具，认知这个“工具”的价值很重要，需要思考的是如何开发并利用人工智能的价值“服务”，而不是担忧与恐惧其价值的“取代”问题。当然，对于人工智能保持应有的压力和紧迫感完全是必要的，但目前更为迫切思考的是，真正的教育到底是什么？如何为适应未来而培育人才？这才具有当代价值。