【開心時刻】回憶和孩子一起參加Science Fair活動

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Science Fair曆史可以追溯到1928年，以及1964年在西雅圖舉行了首屆國際science fair -題記

照片1 Science Fair; 照片2 女兒聽診; 照片3 ISEF紀念章

高中第二年，女兒說要報名參加學校組織的Science Fair（科學博覽會）活動，問我怎麽辦？這是一次難得的和孩子互動機會，求之不得。但不曾想到一聲“沒有問題”注定了孩子的未來人生之路。

之前，對Science Fair活動已有所聞。有一個同事的孩子因獲得International Science and Engineering Fair（ISEF）大獎，被MIT錄取，對高中生來說，搞蛋白晶體結構，難度超出想象，這孩子拚的是哈佛媽。我想說的是，美國本土家長推娃一點不含糊。再比如，另一個同事推孩子的音樂，最後申請大學時，花錢讓孩子去當地專業音樂錄音室（studio）精心錄製了一張CD音質的大提琴Solo作品，作為大學申請的補充材料，孩子被康乃爾大學和卡內基梅隆大學建築設計專業錄取，不得不說音樂和建築學關係密切，推在點上。不奇怪，有建築係的專家學者就把自己的學生帶到了音樂廳，一邊聽著古典音樂，一邊讓學生把自己的想法畫出來，不無道理，因為建築就是凝固的音樂。但是，別人的經驗好像難以如法炮製，選什麽課題讓俺有點頭疼。

中學為家長們推薦了一位可敬的退休工程師誌願者，他熱情邀請大家到他家，介紹以前如何幫助學生，從他的家庭作坊走到國際大獎的經曆聽起來很有吸引力，他希望從感興趣的學生中挑選一兩個。女兒可能多問了他一些問題，他覺得她是合適人選之一，更可能看中了孩子的認真專注的態度，咱也相信“態度決定一切”，不是美國作家齊格·齊格勒（Zig Ziglar)曾經說過：“Your attitude, not your aptitude, will determine your altitude.”（你的態度而不是天資將決定你成就的高度），在“天資“和“態度“二選一，“態度”總為上。熱情的工程師主動相約在我的辦公室見了一麵，交流了他的機械工程課題詳細想法，俺感覺不太適合女孩子，且和自己對孩子未來方向的想法有些偏差，另外多少有點不放心讓孩子去陌生人家，婉言拒絕了他的盛情邀請。後來證明，工程師有實力，且慧眼識人。

那麽，自己給孩子想一個吧。心裏已經有個大概，第一，不要太難、太高大上；第二，一定要和醫學有點關係。沒有目標，貴在參與，但希望孩子認真記錄過程，有始有終。

不久，自然想到了心電圖（ECG），這也許和孩子小時候喜歡的那一套精美玩具聽診器有關。希望她嚐試把心電圖（ECG）轉變成“音樂”，聽起來很神奇，孩子興致很高。第一階段從一些基本函數和各種ECG圖形特點入手，建立數學模型，然後了解周期信號頻率分析方法，包括學習數學軟件包的使用等。孩子做得不錯，有模有樣，順利完成了第一階段的“理論”任務後，首次參賽，就獲得地區數學類第一名，初饞甜頭。

隨後，孩子的物理老師加入課題第二階段，也獲得學校一些經費資助，幾個同學一起搭建了一個真正的ECG裝置實體。同時，學校資助她和另外一個獲獎的孩子代表學校，在一位老師帶領下，參加了一次在新澤西一所大學舉辦的本科生科研論文交流活動，女兒做為高中生在大會上作了項目階段性進展性展示，引起大家的很大興趣（注：不知道學校如何獲得有關信息的，非常感激給予這樣的機會）。從紐約時代廣場回來後，她信心滿滿，在隨後一次更大範圍的Science Fair中，認為拿第一穩穩的，精益求精上有些怠慢，結果失去大獎1000刀，嚐到了“千刀萬剮”的滋味，這不是一件壞事。

“心跳音樂”之路仍在繼續，目標更遠、更高。

有一天，孩子回家，興高采烈地分享示波器記錄的首張ECG圖，看起來像那麽回事，但自己感覺細節有點不對。於是，讓孩子把裝置帶回家看一看，注意到孩子們用了一個集成塊叫Arduino，可能沒有搞清楚模擬和數字信號的不同，以及之間轉換問題，因此電路設計有點問題，首張“ECG圖”其實就是有點周期性的噪音，有點邪門，心跳如噪音還了得。俺不熟Arduino，但覺得很好玩，於是，一邊找書看一邊教孩子給Arduino編簡單程序，完成ECG信號到聲音的轉換，以及數據輸出等，另外發現Arduino缺一個必要的直流電壓源。電路經過改進後，和孩子一起用電腦成功記錄下第一個真正的心電圖數據，來自俺在跑步機上手足四個電極信號，裝置上的小喇叭發出了逐漸加快變強的ECG聲音（Tempo) ，美妙的旋律，可謂開心時刻，High Five！

很多年以後，發現有“好事者”製作一個視頻（見下麵YouTube 2020”），把一些經典流行音樂歌曲和ECG聯係起來，想法很獨特有趣，至少讓外行比較容易記住一些ECG的特征。

https://youtu.be/3kz-oVJ0U8I

接下來，在參加International Science and Engineering Fair（ISEF）地區的選拔賽中，孩子的努力得到回報，拿下醫學類別第一，同時獲得區域兩個大獎中的一個。值得一提的是，另外一名佼佼者就是那位退休工程師指導的學生，最後，兩孩子代表地區會師舊金山。雖然舊金山之行沒有獲得ISEF的任何獎項，但遇到了很多來自故鄉的同胞和其他國家的同齡人，彼此交換了紀念章，參觀了伯克利分校等地方，還主動和一位諾貝爾化學獎得主合影留念。

後來，俺驚奇地發現，2017年Smithsonian 雜誌網站以標題“Turning Irregular Heartbeats Into Music”介紹了倫敦瑪麗女王大學的一位數字媒體教授和她的學生在做同樣的事情，而且，2021年歐洲心髒雜誌（European Heart Journal）發表一篇題為“Putting (One's) Heart into Music”論文，探討了音樂和心髒心律的關係，如貝多芬的一些音樂作品和他的心率不齊（失常）之間的蛛絲馬跡。可見，仍有人繼續這個神奇的課題，即音樂和心跳之間的關係，如音樂和建築關係一樣，和我們的心跳息息相關。

女兒至今仍然津津樂道這個小小的高中項目，它不可思議地一直暗中助她從高中進入了心儀大學，一所我們沒有想到的大學；再披荊斬棘，非常幸運脫穎而出，義無反顧地走上了學醫之路。孩子也多次不無遺憾地說她應該繼續這個的課題，她在大學時的同係的一位教授願意為她開放實驗室並提供指導和經費上的幫助，但我建議她沒有必要再繼續了，注意力應該集中在當時所參加的心血管微成像CT技術及藥物靶向有關課題上，告訴她，有一天，你可能有機會用自己的手觸及病人的心髒，治病救人，不是比ECG更近了一步嗎？

或許和您有共同的感受，音樂、繪畫及攝影賦予了一種不同於文字的細微表達和想象延伸。當聆聽來自Buckethead的電吉他音樂專輯《Healing Inside Outside Every Side》並注意到專輯封麵的獨特設計（音樂視頻見下），被兩者吸引住，簡簡單單的一圓和一手，圓讓我聯想到心髒，但伸出的手是左手還是右手，或手心向上或向下？意思可能有些不一樣，設計者要表達什麽？或許音樂專輯已經給出答案。不由得記起當年父親帶著小小的我到遊泳館，當第一次爬上高高的跳水台，本能地環視遊泳館，尋找著什麽，看到父親在向我微微招手，如一道光影劃過，看不清是手心還是手背，於是，讓有些猶豫不決的我一躍入水，下墜中那一陣心裏拔涼和前額觸水時的撞擊疼痛，仍記憶猶新，不知道跳台有多高，前麵的一位成年勇（泳）者肚皮觸水產生的巨大響聲回蕩在空曠的遊泳館裏，時間仿佛凝固了…。後來，和自己孩子的互動時，可能無形中傳遞了同樣的東西，自己沒有意識到，但可以肯定，孩子一定感受到了，如當年站在跳水台的自己。以後，俺才完全真正理解父親讓我看見是他的手心手背啊！

09/23/2022

《Fireflies》by Buckethead

https://youtu.be/x00lKWqSAnA

The Dream That Dreamt

https://youtu.be/eQeMty5ZehY

《Ordinary Days》(2021)

https://youtu.be/s6Fkx1VWAW8

《Grand Adventure》 (2020)

https://youtu.be/bRg-OaVBP2Y

音樂說明：

1）上麵《Fireflies》是Buckethead的電吉他音樂專輯《Healing Inside Outside Every Side》中的一首曲子。一篇網文對“螢火蟲”注解非常好，文摘如下：“螢火蟲提醒我們，生活裏最重要的常常是那些看起來不起眼的簡單事情。它們促使我們暫時放慢生活的腳步，暫時接地氣，欣賞一下自己周圍的風景。” 其實，星壇就是一道特別的風景線。

from https://www.wellandgood.com/firefly-meaning/

2）在歌手JJ Heller網站上，可以了解她的其他歌曲。https://www.jjheller.com/home-1

上麵歌曲名《Grand Adventure 》可能來自2016年Alastair Humphreys 寫的一本同名探尋自然的書《Grand Adventures》（宏探險）（沒有讀過，不過很感興趣），此書相對作者自己早期的另外一本書《Microadventures》（微探險），定義為“據於家庭環境的一種簡單、短時間的“探險”，百分百清新我們的日常生活”。宏探險則定義為“麵對生活的巨大改變，提升職業競爭力，增強自我個性，欣賞探險帶來的快樂”。