人工智能在傳統音樂領域中的應用與探索

[摘 要]隨著科技迅猛發展，人工智能與傳統音樂的融合已是大勢所趨。目前已逐步應用于傳統音樂的旋律識別、智能作曲、虛擬演奏等各個方面，并取得了良好的成效，但背后也隱藏了一系列的觀念、技術和倫理問題。本文通過對已落地的人工智能應用做出探討和展望，希望引起人們更多的關注，提升該應用領域的社會知曉度，以此促進中國傳統音樂在信息時代穩健發展。

[關鍵詞]人工智能;AI;傳統音樂;創新

[中圖分類號]J605 [文獻標識碼]A [文章編號]1007-2233（2022）03-0191-04

[作者簡介]李 靚（1980— ），女，南京師范大學中北學院講師。（南京 210023）

隨著互聯網的普及，一項項以其為紐帶的技術發明正悄然走進大眾生活。近年來，大數據、云計算、人工智能等技術的興起加速了各行各業的發展，“互聯網+”“大數據+”“AI+”逐漸成為社會發展的新常態。在這種大背景下，科技與音樂的結合已是大勢所趨，傳統音樂的發展在這場變革中也迎來了新的契機。大數據、人工智能等技術與傳統音樂的融合發展，極大地創新了音樂傳播與普及的形式，使音樂傳播路徑從原始的、單向度的口耳相傳轉變為多維度、不受地域與時空限制的多元化傳播。人工智能在傳統音樂領域的應用為大眾帶來了全新的藝術體驗。

一、人工智能與傳統音樂的綜合效應

（一）人工智能的含義與特征

人工智能，即Artificial Intelligence（以下簡稱為AI），由麥卡錫于1956年的Dartmouth會議中首次提出。該項技術主要是以人的智能理論、方法、技術及應用系統為研究對象，研究并應用于模擬、延伸和擴展人類智能的一種新興科技[1]。其主要是以互聯網為紐帶，以大數據為基礎，應用于計算機、數學、心理學、哲學等人文社科類領域。其作用路徑是借助互聯網模擬人類的思維過程和行為，而這個模擬的過程又可以分為兩個路徑：一是結構的模擬，該行為主要是模仿人腦創造出可以擁有人類行為的機器，比如現今出現在各公共服務場所中的智能機器人，它可以以最快的速度識別問題并提供幫助;二是功能的模擬，主要是對人類思維的信息過程的模擬，如“AlphaGo”[2]戰勝國際象棋大師李世石。

目前AI主要應用于醫療、教育、智能交通、區塊鏈等，也就是說，“AI+”已經成為社會、經濟發展的新趨勢。就當下的發展境況來看，AI表現出以下兩大特征：1.智能化，即利用互聯網、大數據實現萬物互聯，大量釋放人力物力，為人類提供精準的服務，如無人駕駛汽車的出現打破了傳統的駕駛方式，在行駛過程中完全依靠計算機系統操作，大大降低事故的發生率;2.虛擬化，各種智能終端在互聯網的連接下構成虛擬的網絡空間，類似于“淘寶”這樣的虛擬購物商店早已顛覆了傳統的經營方式。

（二）人工智能與傳統音樂的融合

自五四新音樂文化出現以來，傳統音樂的發展逐漸陷入窘境，振興和發揚民族文化一直是人民的迫切追求，但由于地理、制度、資金等限制因素，導致傳統音樂的發展也出現了現代化危機。

伴隨著互聯網的普及，傳統音樂的傳承與發展似乎找到了新的契機。信息技術與音樂的結合最早可追溯到20世紀初期“電子音樂”的產生，這一革新徹底改變了音樂只能依附于人聲和樂器的傳統現狀。隨后，在科技的推動下，音樂又經歷了數字時代，主要體現在數字樂譜，還有以MIDI為代表的數字音序等技術方面。現今，AI與傳統音樂的融合為我們帶來了全新的音樂藝術體驗，并出現了“音樂人工智能”（Music AI）這一專業術語。2013年，杭州師范大學陳根方教授首次提出了“智能音樂學”這一名詞，意味著人工智能和音樂的結合在未來將會成為一個新的研究領域。2018年，中央音樂學院與印第安納大學聯合舉辦了“AI之夜——音樂人工智能伴奏系統音樂會”，展現了AI與二胡相結合的表演魅力，這是國內音樂院校第一次將AI運用于傳統音樂的創新性突破。2019年，中央音樂學院成立了音樂人工智能與音樂信息科技系，并開始招收該方向的博士研究生，大力培養音樂與科技交叉融合的復合型人才，更加表明AI在未來音樂發展中的重要性。

再以傳統音樂中古琴演奏的記存方式為例。早先，古人為了保存古琴的彈奏指法、弦序和音位發明了減字譜，但令人惋惜的是大部分樂譜早已消失在歷史的洪流中。上海音樂學院趙維平教授在一次采訪中透露，他們正聯合華為團隊研究如何用AI來解讀這些“天書”，重構古曲。這一過程需要電腦程序員將減字譜的記譜規律編寫成程序，再用智能設備拍下譜例，并智能翻譯成簡譜收錄數據庫中。隨后，通過云計算等技術手段在服務器上訓練神經網絡模型，進行減字譜的深度學習，使得AI具備識別減字譜的音高規律的能力，這一操作就是在現代社會借助于AI還傳統音樂以本來面目。

二、人工智能在傳統音樂領域中的實際應用

近30年來，隨著信息技術不斷的創新突破，在傳統音樂領域中的應用也開始逐漸豐富，其中比較突出的是在旋律識別、智能作曲、樂器仿真與虛擬演奏這幾個方面的應用。由于前面已介紹過圖像識別古琴樂譜功能，故不再贅述。

（一）旋律識別

自古以來各種特征的音樂旋律片段不計其數，如果想從保存下來的旋律中查找一首曲目相當困難，但是人類運用自己的智慧不斷尋找解決措施。至今“旋律識別”功能共經歷了三個階段：一是人類自我識別階段，這需要識別者具有大量的音樂旋律儲備，顯然困難較大;二是音頻文件輸入識別，這一操作必須通過計算機來完成，操作者需要具備熟練的計算機操作技能，此外也要求給定音頻文件格式完全匹配;三是借助于AI技術實現的智能識別，這一功能建立在智能設備的語音識別功能基礎上，不僅拓寬了傳統音樂的檢索方式，更縮短了檢索時間。與傳統的給定音頻文件的檢索方式相似，智能識別要求設備首先要儲存大量的音高、旋律、節奏等音樂的基本構成要素，還需要人聲和器樂聲的錄入，在設備內部形成一個音樂數據資源庫，再運用計算機算法進行分類形成旋律特征庫，并為每一種音色、每一段旋律編制特征碼。相比較于給定音頻文件的檢索方式，AI智能識別不需要再進行繁瑣的格式轉換和文件輸入等步驟，可直接根據播放的音樂旋律進行識別。當智能設備接收到某一段旋律信號時，會運用計算機算法進行篩選、識別，判定該旋律片段是否存在于設備的現存音樂數據資源庫中，然后將符合資源庫中的音高、節奏等信號提取出來，與現存的旋律進行匹配，最終得出答案。該項功能不光能通過旋律片段識別出樂曲的名稱，還能運用互聯網、大數據等手段，全面地呈現出該樂曲的相關信息，如作曲家、表演家及創作背景等。

（二）智能作曲

無論是農作間即興哼唱的小曲還是作曲家譜寫的樂曲，“作曲”始終是人類所特有的一項高級思維活動，而計算機的出現打破了這一傳統現狀，它也能夠勝任人所專屬的“作曲”的工作。20世紀50年代中期就曾提出了計算機作曲，由于當時的網絡和技術并不成熟，最早被稱為“算法作曲”。隨著人工智能技術的不斷進步，AI與算法作曲的結合形成了今天的AI作曲。這一應用的優勢表現在傳統音樂領域的傳承、傳播和創新中，它同智能機器人“AlphaGo”一樣都運用了“深度學習”的原理，都是賦予機器思考的能力。這種顛覆性的作曲方式借助海量的歌曲、歌詞、曲調等音樂元素，在計算機內部形成神經網絡，再根據用戶的需求自動編配和聲，最終輸出私人定制的音樂作品。

AI作曲功能不僅能簡化作曲的繁雜性，還能提升傳統音樂創作的普遍性。2016年，盧森堡的一家AI音樂制作初創公司發布了由AI作曲家Aiva創作的中國音樂專輯《艾媧》，這也是AI作曲領域創作的第一部中國音樂風格的專輯，該專輯的主題源于中國神話故事“女媧補天”，共有《創世之初》《黑龍》《人類史源》《補天》《人類社會》《五彩神石》《四極天柱》《天地》這8首單曲。所有單曲基本運用了中國的五聲調式，并大量地融入了二胡、古箏、笛子、嗩吶等民族樂器，充滿了濃郁的中國特色。《艾媧》專輯的誕生標志著中國傳統音樂的發展步入一個新的時代，這是人類借助AI的力量以多元化、現代化的方式傳遞民族文化的創新性突破。

（三）樂器仿真與虛擬演奏

由于認知、接受水平有限，人們無法同時精通所有樂器，但是AI可以通過樂器仿真和虛擬技術幫我們實現演奏各種傳統樂器的夢想。這要借助于樂器仿真技術，其實該技術并不是近幾年才出現，只是由于當時的智能設備還并未全面普及，所以獲得這一技術體驗的人大部分都是電子音樂研究者。而如今，只要我們擁有具備支持這項技術的智能設備，就可以獲得任意傳統樂器的演奏體驗，但是演奏方式卻截然不同。我們將這種人機交互的新型演奏方式稱為“虛擬演奏”，即演奏者并非需要手持真實的樂器，而是在樂器仿真系統中首先選定需要演奏的樂器，再通過智能設備的智能屏幕、高清攝像頭、紅外感應器等技術來識別演奏者的手勢、肢體等信號產生音樂，比早先更先進的是，機器已不再需要通過數據手套來獲得手勢信息，而是直接識別感應。由于傳統樂器的演奏方式不盡相同，比如弦樂器有撥弦、拉弦之分，所以計算機需要設置不同的檢測點來識別動作信息。對于在樂器仿真系統中選定的不是很熟悉、甚至并不會演奏選定樂器的體驗者無需擔心，AI會提示演奏動作，也可以根據所識別的樂音自動編配和聲，達到演奏真實樂器的體驗。但“虛擬演奏”并不適用于傳統樂器的真實演奏實踐中，因為它無法實現樂器演奏中“琴人合一”的高深境界。當然這并不代表這種軟件毫無開發價值，它在傳統音樂的傳播中有著重要的作用，此外也節省了樂器制作的成本和購買成本。

三、“人工智能+傳統音樂”將面臨的挑戰

任何一項新技術的興起，必將會對現有的社會體系造成一定的影響，AI的出現也不例外。著名的物理學家霍金曾經說過：“人工智能的全面發展可能意味著人類的終結。”這說明人類在享受AI帶來的便利的同時，也在恐懼著它對人類生存的威脅。從AI在各領域的運用角度來看，這項新技術尚處于發展初期并未完全成熟，在實際運用中依然存在許多問題待我們去挖掘、研究。

（一）技術瓶頸

習近平總書記在中科院第十七次院士大會上曾說過：“科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。”雖然科技確實解決了現實生活中的不少難題，但在傳統音樂領域依然還有很大的進步空間。

目前，AI技術在傳統音樂領域中的應用存在三大瓶頸：1.音色失真問題。在傳統聲樂和器樂的傳播中音色的失真問題較為嚴重，盡管當下已經出現了像“洛天依”[3]這樣的虛擬歌手，但是歌手的聲音在經過電子設備處理后無法與真聲完全相似，而且這些虛擬歌手在表演民族民間歌曲時并不能像傳統藝人那樣表演得淋漓盡致，因為它沒有民間的生活體驗更沒有田野采風的經歷，它主要是模仿，而音樂這門聽覺藝術會因為音色的差異直接影響到情感的表達和欣賞者的聽覺體驗。2.音樂延遲問題。傳統情況下，發聲體振動產生的樂音會第一時間通過空氣傳播到人的耳朵里，而當下的“AI+傳統音樂”的所有應用還并不能完全脫離互聯網，因此傳播中必然會受到網速的影響而有所延遲。3.技術應用不全面。由于技術的限制，目前僅開發了前面提及的幾項基本應用，在保證這些應用基本成熟的基礎上能否延伸開發出更先進的產品供音樂愛好者們體驗，是研究工作者未來的使命。當然，技術的局限不應成為傳統音樂創新路上的絆腳石。近年來，我國的人工智能市場規模正逐年擴大，為避免專業人才短缺，我國正在擴大該領域的培養規模，相信不久的將來這些難題會逐一被攻破。

（二）倫理道德困境

在這個社會群體中，任何事物的存在都必須符合社會行為規范和道德原則，AI為我們帶來行業轉機的同時也隱藏了一些道德問題：AI替代了大量勞動力，但被替代的工作人員該何去何從？既然AI可以批量作曲，那么是否還需要培養作曲家？當我們想要聆聽和研究傳統音樂時，AI可以以最快的速度提供精準的服務，那么還需不需要跋山涉水去尋求傳統藝人的幫助？這些問題值得我們深思。清華大學胡曉林教授曾在2018年音樂人工智能（Music+AI）發展大會上提到，AI作曲只是通過大數據深度學習在計算機內部形成模型，再根據給定的音樂資源模擬人類自動創作出相似風格的音樂作品，而人類作曲是作曲家所有經驗和情感的表達，AI是無法企及的，但是在未來的音樂作品創作過程中AI可以協助人類，共同創作。隨著“AI+傳統音樂”的應用逐漸被開發，傳統音樂也開始走上了商業化道路，帶來了更多的利益之爭：如版權歸屬問題之爭，音樂版權到底是歸音樂資源的原創者、軟件開發公司還是軟件使用者，這都是我們需要界定的問題。

面對AI技術使用背后的繁雜問題，我們首先應當從源頭出發提高科學家的社會責任感與法律意識，避免開發威脅人類社會安全的技術產品。此外，政府應聯合技術部門共同建立相關管理機構，建立合理的歸責機制，明確責任的歸屬問題，以及預測與遏制AI在今后發展中將面臨的問題。

四、對“人工智能+傳統音樂”發展前景的展望

縱觀幾千年的歷史文明，社會總是在不斷地變化和進步中前行，傳統音樂的發展亦是如此。AI作為新時代技術革命的產物，為傳統音樂的傳播提供了新的思路和方法。未來已來，傳統音樂要想實現可持續發展必須順應時代，就目前的發展境況看來，AI和傳統音樂的結合將會有全新的、更廣闊的發展前景，但是我們也必須從多方面去努力。

（一）加大宣傳力度

目前，我們對于AI的認知程度還不是很深，特別是偏遠地區的居住民們還沒有意識到這一革命性的變化。如果想要推動AI在傳統音樂領域中的發展，當務之急還是要擴大信息的推廣，提升社會知曉度。首先，政府及相關部門需要投入大量的宣傳工作，借助于各大媒體和社交平臺，推廣AI的信息和應用，讓人們意識到人工智能時代的到來。其次，藝術院校應該重視這一方向的信息宣講工作，比如開設專題講座，邀請技術團隊共同開展音樂會或者大量投入AI設備的使用，畢竟青少年對于新興技術具有濃烈的興趣和迅速的掌握能力。2019年，中央音樂學院首招“音樂人工智能與音樂信息科技”專業的博士生，正式成立“音樂智能”方向的學科，也說明了我們試圖邁向這一交叉研究領域的決心。若想真正實現宣傳的意義還應該加強學科建設與交流，盡管20世紀末各大音樂院校都紛紛成立了“音樂工程系”，著重研究科技在音樂方面的應用，但側重點依然偏向于“電子音樂”的研究領域，多促進藝術生與人工智能專業的學生交流，也是拓寬認知領域的有效方法。

（二）擴展應用領域

技術的革新日新月異，不久的將來，AI會逐漸滲透到傳統音樂發展的每個角落。除本文重點介紹的幾個應用領域外，還有更多可以挖掘的應用價值，比如傳統音樂的可視化。音樂作為一種聽覺藝術，一直是通過聽覺感受刺激欣賞者的情感從而獲得審美體驗的，而AI可以借助屏幕畫面、影像等媒介實現音樂的可視化。最基礎的可視化應用便是根據旋律線條和節奏強弱智能輸出的音頻波動線，這一功能讓欣賞者在聆聽的同時也能直觀感受，特別是應用于沒有音樂基礎知識的人群，更有利于理解音樂。更先進的可視化應用是運用AI結合虛擬現實等技術，營造與音樂背景相關的三維虛擬畫面，將欣賞者置身于虛擬傳統音樂境遇中，享受“身臨其境”的藝術體驗。除此之外，AI在傳統音樂保護方面的應用也指日可待。由于傳統音樂有著深厚的歷史，部分文化的流失在所難免。利用AI保護傳統音樂體現在樂譜和表演兩個方面，我們可以將比較古老的樂譜進行影像化保存，以防在館藏過程中受物理條件影響而毀壞，在此基礎上可建立數字云資源庫，實現隨時隨地的資源共享。在表演方面，可以利用類似于虛擬歌姬這樣的角色來傳承傳統音樂表演技藝，避免技藝的流失。總之，我們應該大膽地拓寬“AI+傳統音樂”應用領域，采用最新穎的方式促進傳統音樂的傳播和傳承，以此獲得更高的關注度。

結 語

科技與藝術的結合已經成為不可阻擋的趨勢，“AI+傳統音樂”也已逐漸滲透到演唱、演奏、創作等多個方面，盡管還有許多問題有待完善，但音樂工作者們仍看到了中國傳統音樂創新路徑中的新契機，我們滿懷期待有更多的應用被開發并投入使用。讓我們秉持積極的態度，在國家政府的重視及社會群體的關懷下，依靠科技和學術的力量，努力去建設新的生態文明，使中國傳統音樂借助于AI有更廣闊的發展前景。

注釋：

[1]https：//baike.baidu.com/item/人工智能/9180？fr=aladdin.

[2]AlphaGo：2016年，由谷歌團隊開發的第一個打敗人類職業圍棋選手的人工智能機器人。

[3]洛天依：國內首位登上主流電視媒體并實現盈利的虛擬歌手，形象首次公布于2012年。

（責任編輯：劉露心）