（华南理工大学老年大学、华南理工大学国家移动超声探测工程技术研究中心）
弹琴眼看、手动、耳听、脚踩，可通过激发脑部主要区域的活力，从而预防脑疾病，深受老年人的喜欢。但学习弹琴存在认谱难、学费贵、课时长等诸多难点。为此，我们发明了音乐声手谱与零基础健脑钢琴体系。体系主要包括如下内容:
1、声手谱，从音乐的底层逻辑出发，采用:数字、边框、延长线来表征音乐要素，一看就懂，且表现力不亚于五线谱；
2、人工智能译谱系统，能将任意曲谱译成声手谱；
3音符带，不同音符对应的琴键一目了然，左右移动即可变调；
4、随身智能教练一琴侣，能清晰指引左右手音符弹奏的时刻、力度、以及变调、变速等；
5、声手谱学堂视频号，15 集微视频教学课程，平均每集不到3 分钟，全部免费，碎片化学习，效率更高。
1、全新的记谱方式和音符带，让学习弹钢琴变得非常容易上手，通过多年老年大学公益教学实践表明零基础两天可上手，半年能弹五级难度曲目。相比传统老年教育更容易让老年人接受，效率也得到了提升；
2、声手谱学堂视频号，随身智能教练-琴侣，可实现自主练习，配合人工智能译谱系统，方便个性化定制；
3、整个课程体系适合线上自学，线下集中教学，同时还可以实现随时入学，同班不同学习进度，相比传统老年大学课程更加灵活。
老年教育是一种提高老年人文化水平的一种新兴的教育方式，老年人通过老年教育来提高自己的知识文化水平，培养自身的兴趣爱好，满足求知、求健、求乐的需求。我国老年人数量正在逐年增加，预计在2035年我国60岁以上老年人口占比会超过30%，可见老年教育是社会管理、社会教育体系中的重要组成部分，同时也迎来了新的挑战。
随着互联网，人工智能的快速发展，老年教育也希望能通过互联网、多信息化手段，让老年人能够更加便捷的学习知识。
一、音乐声手谱与零基础健脑钢琴体系
基于音乐的脑康复手段已成为国内外前沿研究方向。2019年美国哈佛大学音乐实验室，在线发布了音乐IQ测试题，探索人类如何创造和感知音乐；2021年在北京举行的世界音乐人工智能大会上，中央音乐学院与清华大学宣布共建“音乐与脑科学实验室”，研究音乐的生物学基础和神经机理，开发基于脑科学和定量分析的音乐治疗和康复技术。
随着社会的不断进步，人们对健康生活的美好程度要求越来越高。脑机能的健康状况严重影响着人们的幸福感，保持脑健康包括延缓高龄人士脑衰退、维持中青年人脑活力、促进幼少儿脑发育等方面。以高龄人士为例，阿尔茨海默症（Alzheimer disease，简称AD，俗称老年痴呆）是杀手疾病，难以治愈，只能预防。许多案例表明，老年人不动脑或过度积极用脑都容易患AD，也就是说，适度用脑是预防AD的关键。
对于普通大众而言，如何用简单易行的手段科学地对大脑进行适度激发，使之维持在健康的状态。研究表明弹钢琴是理想的健脑活动。针对我国的健康养老、乡村文化振兴及大众美育需求，国家移动超声探测工程技术研究中心（以下简称“中心”）融合乐理、人工智能及生命健康开展研究，发明了一种音乐声手谱与零基础健脑钢琴体系，形成了10多项核心发明专利。希望可以在脑疾病预防上起到一定作用，为我国老年教育做出一定的贡献。
1、体系简介
研究表明弹钢琴可以有助于保持脑部健康。大数据揭示弹琴能预防脑疾病，因为弹琴眼看、手动、耳听、脚踩，能激发脑部的主要区域；并且是坐着弹，100多岁的老人都能应对。但是由于钢琴贵，认谱难、弹不准，因此对于普通大众而言，学琴太复杂。
为此，我们首创颠覆性的“声手谱”体系，零基础两天可上手弹琴，半年能弹五级难度曲目。为预防脑疾病、文化养老提供了可行的手段。
现代主流记谱方法-五线谱，靠五根线和符号，来表征多达88个琴键的音高及不同时长，里面有众多的记谱规则，这对于非专业人士来说，是极高的门槛。
(1)声手谱
声手谱（如图1）从音乐的底层逻辑出发，揭示了音乐及乐谱的物理与信息论本质；用数字框及其高低排列来表示不同音高。用左侧及右侧加点表示不同八度，用左边框、右边框及延长线表示时长，音符下方为指法，用红色标记弹奏所需的手指 。音乐要素一目了然，表现力不亚于五线谱。
(2)声手谱琴侣
为了与传统记谱法无缝连接，我们研发了人工智能系统-“声手谱琴侣”人工智能陪练器（如图2），具有多种功能：有声播放功能，可以帮助学员把准曲目的音高、时值、节奏等；变速播放功能，能够适应不同熟练程度的练习者，初学者可由慢到快，循序渐进；变调播放功能，能够根据喜好改变调式播放；指法示意图和手指动画，能够清晰指示指法；还有左右手还可分别练习的功能；录音评估功能，能录制并播放弹奏音频，便于与示范曲对比，从而评判弹奏准确度；联网功能，云后台可根据学员需求推送指定曲目到陪练器。零基础学员入门后，可在智能弹琴陪练器的辅助下，更好地把握弹琴音乐要素，克服学琴难点，快速获得提高。
(3)音符定位带
根据琴键构造原理，发明音符定位带（如图3），放在琴键后面，不同音符对应的琴键一目了然；更奇妙的是：左右移动即可变调，秒懂各音调的琴键定位。
(4)声手谱健脑钢琴
为了使大众都能拥有一台好琴，我们创新设计了声手谱健脑琴（如图4）。
声手谱健脑琴基于超声测量钢琴的声场分布，建立数学模型，用小功率器件阵列逼近声场，音质好，成本底；首创模块化多轴传动琴键，易于大规模生产，具有逼真的机械钢琴手感。健脑琴还采用超声定向传声弹奏模式，可随时练琴，且不戴耳机、不滋扰他人。同时内置人声合成器，不止能弹琴，还能真人声教唱。
(5)“脑机能测量与锻炼”实验平台
探索音乐对大脑机能的影响，需要积累大量的原始数据。为此，我们搭建了“脑机能测量与锻炼”实验平台（如图5），具有低成本、高舒适、高效率、易操作等优点。原创技术包括：基于声光电非接触测量法的脑机能评估、纯国产器件搭建端计算数据采集硬件系统、国产多CPU嵌入式操作系统软件、“云边端”架构大数据系统等。
(6)微视频课程
声手谱和健脑琴做成了15个微视频课程（如图6），平均每节课不超过3分钟，一节一个小知识点，未来将采用特定场景AI技术，建立“元直播间”，24小时全球多语种滚动播出。
(7)声手谱学堂
经过近3年老年大学、在读大学生线下课程，各大社交平台（抖音、B站、小红书等）线上直播的经验，我们搭建了声手谱学堂视频号（如图7）。视频号的教学短视频全部免费，可随时观看学习。
工程中心还获批广东省教育厅的继续教育质量提升工程示范性继续教育基地，如图8。
2、弥补老年教育的缺陷
(1)健脑琴易普及，易更新换代。健脑琴全套系统及软硬件自主研发，纯国产器件实现，基于通用型材搭建琴身，造琴成本低，且组装容易，方便进行功能裁剪，美观实惠的健脑琴适合在不同经济水平的城市、乡村普及，容易让老年人买得起，“摸得着”。
(2)易学易练，引发老年人能够对学习内容产生兴趣，使得老人更爱参与到学习中。音乐声手谱采用极易辨识的图形来标记音符的音高、时长、节奏及指法等要素；基于钢琴琴弦的排列规律发明的音符定位带，放置于钢琴之上，可以灵活移动，音阶变调及对应琴键一目了然。基于声手谱及音符定位带相结合弹奏钢琴的方式，一看就懂，易唱好记，易培养兴趣爱好，可唱可弹，简单的弹奏方式，配合可随时免费观看的15集短视频，让老人能够边学边练，提高老人的动手实践能力，一方面能增加学习的有效性，另一方面能够提高老人的专注力，使得老人的思维更加灵活。
(3)一定程度解决老年教育师资力量薄弱、老年教育内容陈旧问题。声手谱和健脑琴体系制作了15集短视频，加之用现代AI技术，建立“元直播间”，随时抓取弹幕，学员有问题可随时提问，得到及时的解决，可以逐步解决城市、乡村师资力量不平衡不充分的问题。使得学员对专业指导的需求大大降低，可在家自学，也可在社区进行集中学习讨论，可在一定程度上提高养老教育的实际成效。
(4)微课程模式，老年人可以选择碎片的时间进行学习，每节课3分钟，非常灵活方便，也不需要久坐，对老年人的身体不会造成负担。微课程不仅可线上观看，更适合线下集中学习，微视频课程短，每集只有3分钟，观看课程后直接弹琴，学、练结合，大大提高上课效率。同时，还可以实现随时入学，同班不同学习进度。线下学习可以活跃课堂气氛，调动学员的学习积极性。
3、实践效果
为检验声手谱弹琴的可行性，我们以华南理工大学老年大学为试点，推动开设了多个声手谱钢琴培训班义务授课（如图9），免费为老年大学、在职教职工、在读大学生讲授声手谱学琴，已培训6期，其中，本科生最快一刻钟、几名零基础80多岁学员一个月就能上手弹琴。
此外，为了提高学习效率，我们还创建了一个免费的线上“声手谱学琴微信群”，提供声手谱学琴短视频课件，服务位于世界各地的学员。其中，一位陌生的留美学者辗转发来信息，她毕业后在美国从事临床脑部音乐治疗，主要在精神疾病医院、孤独症儿童医院、心理疾病治疗和研究中心、特殊教育中心、老年病治疗中心等进行，看到声手谱的教学后十分激动，认为声手谱不仅适用于大众预防老年病，还可用于临床音乐治疗的领域，帮助特殊人群在相对轻松的音乐氛围中提高生活自理的能力、融入社会的能力以及表达内心的能力等，从而有平等机会追求美好生活。
二、总结
综上，我们自主研发的音乐声手谱与零基础健脑琴体系，课程灵活，钢琴美观实惠，可以逐步解决师资力量不平衡不充分的问题，适合文化养老的推广；体系的微视频课程体系适合线上和线下结合的授课方式，从多维度解决了现在老年远程教育的主要问题。从过去几年的实践效果来看，音乐声手谱与零基础健脑琴体系对于老年教育提供了更多的途径。
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