人工智能在藝術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與突破

徐雙雙　丁偉　貝典徽

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展“人工智能”一詞慢慢被人們所熟知。人工智能通過理性的分析，將理性的事物公式化，運(yùn)用科技的巨大力量逐漸在改變著世界；另—方面，在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域人工智能正在不斷地學(xué)習(xí)人類的感性思維，慢慢占領(lǐng)人類的藝術(shù)世界。本文通過淺析藝術(shù)與人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀，提出人工智能與藝術(shù)教育更好的結(jié)合理念，進(jìn)一步促進(jìn)藝術(shù)設(shè)計(jì)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能 藝術(shù)設(shè)計(jì) 人工智能與藝術(shù)教育 當(dāng)代藝術(shù)創(chuàng)作

中圖分類號(hào)：J05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2018）06-0104-02

背景

自從2016年AlphaGo打贏了人類世界的圍棋冠軍，社會(huì)上對(duì)人工智能技術(shù)的關(guān)注熱度日漸提升。在人類理性工作領(lǐng)域，人工智能正在顛覆性地改變著許多行業(yè)，很多機(jī)械化的工作已經(jīng)被人工智能取代。另一方面，人工智能也正在進(jìn)入人類的感性的藝術(shù)領(lǐng)域，努力將藝術(shù)公式化（規(guī)范化），人工智能產(chǎn)品通過深度學(xué)習(xí)藝術(shù)家的筆觸，并依據(jù)一定的邏輯繼續(xù)創(chuàng)造藝術(shù)作品，再次讓經(jīng)典藝術(shù)家“復(fù)活”，以此陶冶人類的情操。未來，機(jī)器可以代替人類完成很多事情，很多可以被公式化的人類職業(yè)都可以被人工智能取代，人類從腦力以及體力方面都可以最大化地解放出來。然而對(duì)于人工智能是否能夠最終取代藝術(shù)這塊領(lǐng)地，業(yè)界的說法不一。下文將通過探討人工智能在數(shù)字化時(shí)代中的應(yīng)用，進(jìn)一步分析探討人工智能與藝術(shù)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

一、藝術(shù)設(shè)計(jì)的簡介與發(fā)展

（一）藝術(shù)設(shè)計(jì)的簡介

藝術(shù)設(shè)計(jì)是藝術(shù)家把自己的靈感、經(jīng)驗(yàn)和感覺通過藝術(shù)作品為媒介表達(dá)出來并且與大眾交流的一個(gè)過程。藝術(shù)創(chuàng)作有三個(gè)動(dòng)機(jī)要素，包括對(duì)事物的認(rèn)識(shí)、目標(biāo)意圖和欲望沖動(dòng)，三者之間是相互聯(lián)系不可分割的。在這個(gè)過程中，藝術(shù)家用我們的五種感官去表達(dá)某種情緒和感覺，可能是好感覺，也可能是壞的感覺，美妙的又或者骯臟的……藝術(shù)家會(huì)把自己對(duì)事物的認(rèn)識(shí)、目標(biāo)意圖和欲望沖動(dòng)以及生活經(jīng)驗(yàn)、教育認(rèn)知、生活環(huán)境、情感等因素融合到藝術(shù)作品中。不同人有著不同的生活經(jīng)歷、不同程度的美感識(shí)別力。所以，藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)物是隨機(jī)的、感性的，無法用理性的思維去衡量，更無法將其公式化。

（二）計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)的影響

在當(dāng)代計(jì)算機(jī)科學(xué)的大力發(fā)展下，設(shè)計(jì)者可以借助大量的設(shè)計(jì)軟件將自己的靈感視覺化。相對(duì)于傳統(tǒng)的藝術(shù)創(chuàng)作所耗費(fèi)長達(dá)幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間，計(jì)算機(jī)科學(xué)可以幫助設(shè)計(jì)師快速、高效地完成其創(chuàng)作，并且通過模具進(jìn)行量產(chǎn)。例如，藝術(shù)家可以通過計(jì)算機(jī)建模，利用3D打印技術(shù)制造出人們所需要的產(chǎn)品；可以利用計(jì)算機(jī)中大量的色彩素材創(chuàng)作更加隨心所欲的作品，也可以通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中海量的藝術(shù)設(shè)計(jì)資源，激發(fā)靈感，擴(kuò)展藝術(shù)思維，把自己的思想與計(jì)算機(jī)科學(xué)有機(jī)的結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)作。在作品呈現(xiàn)方面，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日漸成熟，很多高校正在將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到藝術(shù)設(shè)計(jì)類專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)可以較好地展現(xiàn)藝術(shù)與技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)作品，通過虛擬環(huán)境的體驗(yàn)與交流，有效地傳達(dá)設(shè)計(jì)作品所表達(dá)的設(shè)計(jì)理念，藝術(shù)家可以利用此項(xiàng)技術(shù)更加真實(shí)地將作品展現(xiàn)出來，使人們可以身臨其境，更加直觀地觀賞藝術(shù)的細(xì)節(jié)。

二、人工智能的發(fā)展

（一）人工智能的簡介

所謂人工智能簡單概括通過運(yùn)用機(jī)器去實(shí)現(xiàn)所有目前必須借助人類智慧才能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。目前人工智能有強(qiáng)人工智能與弱人工智能之分。強(qiáng)人工智能就像科幻片里面那樣，機(jī)器可以和人類一樣與世界進(jìn)行交流，可以自我學(xué)習(xí)與記憶、推理和解決問題。但由于技術(shù)的限制，計(jì)算機(jī)并不完全具備以上能力。所以就出現(xiàn)了所謂的弱人工智能，指的是只能解決特定領(lǐng)域問題的人工智能，很難在各個(gè)領(lǐng)域都達(dá)到領(lǐng)先水平。這就是專家們所說的“遷移學(xué)習(xí)”。通俗地說，遷徙學(xué)習(xí)就是舉一反三，機(jī)器可以將某方面的能力應(yīng)用在其他領(lǐng)域。這一點(diǎn)人工智能還做不到。就像前文提到的AlphaGo，她已經(jīng)在圍棋方面達(dá)到了人類的頂峰，但是其他方面并不能超越人類。

（二）人工智能的發(fā)展歷程

人工智能一詞在1955年達(dá)特茅斯學(xué)院舉辦的一次會(huì)議上由計(jì)算機(jī)專家約翰.麥卡錫第一次提出，至今已經(jīng)有長達(dá)60年的歷史。期間經(jīng)歷過兩起兩落，并且在2016年達(dá)到第三次高潮。1957第一款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Perceptron的發(fā)明，使得業(yè)界對(duì)于人工智能的關(guān)注度驟升，人工智能達(dá)到第一次高潮。在此之后長達(dá)十余年的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)被廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)和自然語言領(lǐng)域，用來解決代數(shù)、幾何和英語問題。這讓很多研究學(xué)者看到了機(jī)器向人工智能發(fā)展的信心。1970年，人工智能面臨技術(shù)瓶頸，計(jì)算機(jī)沒能使機(jī)器完成大規(guī)模數(shù)據(jù)訓(xùn)練和復(fù)雜任務(wù)，AI進(jìn)入第一個(gè)低谷。第二次高潮是BP算法的提出，這種算法的出現(xiàn)使得大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練成為可能。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)任務(wù)中所使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只有在使用BP算法下才能進(jìn)行訓(xùn)練。BP算法由BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的輸入層、輸出層和若干個(gè)隱層構(gòu)成。輸入信號(hào)經(jīng)輸入層輸入，通過隱層計(jì)算由輸出層輸出，輸出值與標(biāo)記值比較，若有誤差，將誤差反向由輸出層向輸入層傳播，在這個(gè)過程中，利用梯度下降算法對(duì)神經(jīng)元權(quán)值進(jìn)行調(diào)整。

三、人工智能的應(yīng)用

（一）人工智能在科技中的應(yīng)用

近年來，人工智能技術(shù)正在應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域有微軟的Watson，無人駕駛汽車有特斯拉、谷歌、蘋果，生活個(gè)人助手的應(yīng)用有谷歌Home、亞馬遜的Echo。下面從大家常見的語音識(shí)別領(lǐng)域和人臉識(shí)別領(lǐng)域進(jìn)行簡述。

微軟小冰，手機(jī)上最喜聞樂見的人工智能助理之一，可以幫助人們解決各種問題，整理用戶數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的習(xí)慣推薦適合用戶的生活方式。像小冰這樣的人工智能助理應(yīng)用其實(shí)已經(jīng)有很多，2011年蘋果開發(fā)的智能搜索語音助理Siri；百度在2015年開發(fā)的個(gè)人搜索和智能聊天功能的度蜜；科大訊飛研發(fā)的語音識(shí)別應(yīng)用訊飛語記應(yīng)用等。但是機(jī)器必定是機(jī)器，在回答問題的時(shí)候總是表現(xiàn)出不偏不倚的態(tài)度，并不會(huì)像人類一樣具有說話的“智慧”。

其次，人工智能在人臉識(shí)別方面的應(yīng)用也涵蓋生活的方方面面，公司門禁、設(shè)備登錄、機(jī)場登機(jī)、公共區(qū)域的監(jiān)控等。近日，蘋果公司推出的新型手機(jī)iphoneX，就可以應(yīng)用人臉識(shí)別一鍵解鎖和購物，給我們的生活帶來了極大的便利。

（二）人工智能在藝術(shù)中的應(yīng)用

人工智能在藝術(shù)中最有影響力的創(chuàng)新便是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展。卷積神經(jīng)一般應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域，如Facebook的自動(dòng)標(biāo)注算法、Google（谷歌）的圖片搜索、Amazon（亞馬遜）的產(chǎn)品推介服務(wù)、Pinterest的主頁個(gè)性化信息流中都應(yīng)用到了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。下面通過幾個(gè)案例來具體分析人工智能在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用：

1.Google的“藝術(shù)家機(jī)器人”

谷歌的DeepDream是一款可以識(shí)別、分類和整理圖像的人工智能程序。通過輸入數(shù)以百萬計(jì)的藝術(shù)家創(chuàng)作風(fēng)格，作為學(xué)習(xí)的樣本，然后通過每一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)逐步提升對(duì)藝術(shù)創(chuàng)作風(fēng)格的認(rèn)識(shí)，直到最后可以自動(dòng)合成具有藝術(shù)家風(fēng)格的圖片。

2.藝術(shù)修圖神器Prisma

Prisma是一款將藝術(shù)與修圖相結(jié)合的app，這款A(yù)pp運(yùn)用人工智能技術(shù)，深度學(xué)習(xí)個(gè)各個(gè)流派藝術(shù)大師的筆觸，將用戶上傳的照片重新詮釋，生成一副具有藝術(shù)氣息的照片。此軟件的使用方法與其他普通軟件的流程大致相同，首先需要打開軟件、拍照或者上傳已有照片、然后選擇名畫筆觸，例如梵高，莫奈，畢加索的筆觸等、最后APP根據(jù)上傳的照片以及選擇的藝術(shù)家風(fēng)格重新生成一張帶“藝術(shù)感”的新照片。不同的是由于此APP包括人工智能算法，處理速度相對(duì)于普通軟件相對(duì)較慢。Prisma一共包括三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，左右兩邊的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別學(xué)習(xí)藝術(shù)家風(fēng)格以及分析處理原圖片的風(fēng)格，中間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則吸收兩邊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理結(jié)果，進(jìn)一步加工處理，模仿人類的腦神經(jīng)元，學(xué)習(xí)外界施加的藝術(shù)家刺激，不斷修正算法里的參數(shù)，使其輸出結(jié)果越來越接近藝術(shù)家的風(fēng)格。合成一副全新的具有藝術(shù)氣息的照片。

四、將人工智能更好地應(yīng)用到藝術(shù)教育中

當(dāng)代教育中教師利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡稱CAI），學(xué)校配備的多媒體教室，可以把知識(shí)更加形象、生動(dòng)地向?qū)W生展現(xiàn)出來。例如教師可以利用多媒體技術(shù)將上課內(nèi)容形象生動(dòng)地展現(xiàn)出來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)生“真正”地置身于偉大藝術(shù)家的作品之中，打破了時(shí)間、地點(diǎn)的限制；3D打印技術(shù)學(xué)生可以將腦海中的構(gòu)思進(jìn)行建模，通過打印真實(shí)地將自己的想象再現(xiàn)。傳統(tǒng)的CAI雖然進(jìn)一步提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與積極性，但是并不能充分地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不能因人而異，也不能保證學(xué)生積極地參與到老師的教學(xué)中來。因此如果希望學(xué)生能夠更加積極主動(dòng)地參與到教師的教學(xué)中來，并且可以通過人機(jī)交互收集個(gè)體的學(xué)習(xí)狀況并給予不同的指導(dǎo)，所以許多專家提出了新的教學(xué)理念：人工智能與多媒體技術(shù)的結(jié)合（簡稱ICIA）。據(jù)調(diào)查，美國將人工智能應(yīng)用在教學(xué)中的案例已經(jīng)比比皆是，具體包括：通過調(diào)研分析為大學(xué)教師以及學(xué)生提供自適應(yīng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)；與教材的互動(dòng)，根據(jù)學(xué)生對(duì)隨機(jī)測(cè)試的回答改變課程內(nèi)容；根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化需求制定智能教科書；通過圖像分析對(duì)界面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，更大地提升用戶體驗(yàn)等。這些課程起到了事半功倍的效果，加快了學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸取進(jìn)度。

對(duì)于藝術(shù)類學(xué)生，要想創(chuàng)作出更好的作品，必須具有超人的創(chuàng)造力與想象力，這些都需要人生閱歷與經(jīng)驗(yàn)的支持。將人工智能應(yīng)用到藝術(shù)教育中，可以釋放學(xué)生的想象空間，考試不再局限于卷面，學(xué)生通過與計(jì)算機(jī)的自由對(duì)話來進(jìn)行“考試”，計(jì)算機(jī)可以從對(duì)話中來進(jìn)行評(píng)分；將人工智能應(yīng)用到藝術(shù)教育中，人工智能可以將藝術(shù)知識(shí)進(jìn)行加工、分類以及整理，可以根據(jù)學(xué)生的習(xí)慣將知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的劃分，幫助學(xué)生建立屬于自己的藝術(shù)知識(shí)庫，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，進(jìn)一步減輕學(xué)生的體力勞動(dòng)以及工作任務(wù)，使其在極少的時(shí)間內(nèi)獲得更多的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而創(chuàng)作更好的藝術(shù)作品。

結(jié)語

經(jīng)過以上的案例分析不難看出，人工智能在藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域雖然取得了一定的成就，但是這些發(fā)展領(lǐng)域都是理性的，可以公式化的，僅僅是模擬人的意識(shí)、思維，并不能像人類的大腦一樣產(chǎn)生設(shè)計(jì)靈感。人的審美并不完全是先天的遺傳，也包括后天大量的積累。所以藝術(shù)的發(fā)展需要借助人工智能技術(shù)與教學(xué)更好地結(jié)合，不斷提高學(xué)生的審美。使人工智能在影響人的理性思維的同時(shí)，漸漸進(jìn)入到感性思維領(lǐng)域，形成共同促進(jìn)、共同發(fā)展的有機(jī)整體，樹立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，進(jìn)一步促進(jìn)藝術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。