人工智能在中國傳統(tǒng)紋樣保護與傳承中的應(yīng)用研究

張雨晴

【摘要】 在智能化的時代背景下，作為中國傳統(tǒng)文化之一的中國傳統(tǒng)紋樣的傳承受到廣泛關(guān)注，隨著科技實力不斷增強，將新技術(shù)使用到中國傳統(tǒng)紋樣的保護與傳承中，可以更好地弘揚我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。本文通過列舉人工智能技術(shù)在中國傳統(tǒng)紋樣傳承中的結(jié)合點，分析人工智能技術(shù)在不同方面為中國傳統(tǒng)紋樣帶來的新的發(fā)展破局，論證人工智能對中國傳統(tǒng)紋樣的創(chuàng)新不單顯現(xiàn)于形式上的改變，更重要的是人工智能與中國傳統(tǒng)紋樣的結(jié)合可以為未來的中國傳統(tǒng)紋樣的傳承提供更為多元化的發(fā)展途徑，促使中國傳統(tǒng)紋樣在新技術(shù)的影響下得到突破。

【關(guān)鍵詞】 人工智能;中國傳統(tǒng)紋樣;傳承

【中圖分類號】J522? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)識碼】A? ? ? ? ? ? 【文章編號】2096-8264（2022）17-0072-03

【DOI】10.20024/j.cnki.CN42-1911/I.2022.17.022

基金項目：本文為2020年度教育部人文社會科學(xué)研究項目“中國傳統(tǒng)紋樣在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用研究”成果之一（項目編號：20YJA760030）。

所謂紋樣（pattern）在中國紋樣詞典里被釋為用于裝飾器物表面的花紋。在絢麗多彩的紋樣中凝結(jié)著每個時代寶貴的審美情趣、價值取向、人文精神與民族內(nèi)涵，在我國乃至整個東方文化寶庫中所占據(jù)的地位是毋庸置疑的。文化的保護與繁榮是側(cè)面反映人類文明進程的重要根據(jù)之一，同時在全球文明屢屢交鋒的情況下，文化也成了綜合國力競爭、多元國家格局中文化發(fā)展制高點的重要因素。探討利用前沿的高新技術(shù)為中國傳統(tǒng)紋樣的保護與傳承保駕護航，有助于我國民眾建立文化自信，有助于打造文化軟實力，推動中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化賡續(xù)綿延，繁榮興盛。

一、智能化時代背景

以人工智能（Artificial Intelligence，AI）為代表的多種高新技術(shù)井噴式地增長大大促進了智能化時代的到來。1956年，約翰·麥卡錫（John McCarthy）于Dartmouth學(xué)會提出與空間技術(shù)、能源技術(shù)并稱為世界三大尖端技術(shù)的另一技術(shù)——人工智能[1]。約翰·麥卡錫對人工智能的定義是人工智能可用于制造智能機器而不受限于生物學(xué)上的條件[2]。人工智能的三個核心概念便是，數(shù)據(jù)、算法、算力，深度學(xué)習(xí)則是作為近十年來人工智能算法中最成功的研究方向[3]，其在人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域——計算機視覺中也收獲了驚人的效果[4]，在某些特定的視覺任務(wù)上已經(jīng)達到[5]甚至超過人類水平[6]。人工智能技術(shù)在有限的時間內(nèi)已發(fā)展成為國家技術(shù)重點發(fā)展方向，其席卷了計算機行業(yè)的同時，每時每刻都在滲透著人們的生活。隨著近年來學(xué)者們對人工智能的研究熱情日益高漲，人工智能的研究范圍從一開始的單一計算機領(lǐng)域內(nèi)已逐漸波及交通、醫(yī)療、制造業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)等等各大領(lǐng)域，更改了人們的認知視域及生活模式。

中國傳統(tǒng)紋樣的發(fā)展在一定程度上可以作為傳統(tǒng)文化之一，代表我們國家文化軟實力的一部分，與此同時科技創(chuàng)新勢不可擋，中國傳統(tǒng)文化與創(chuàng)新科技的跨界融合引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。如何讓中國傳統(tǒng)文化與科技齊頭并進，具體怎樣將前沿的人工智能技術(shù)與經(jīng)典的中國傳統(tǒng)紋樣有機交融，是值得人們展開研討的重要課題。

二、 人工智能在中國傳統(tǒng)紋樣保護中的應(yīng)用

在中國傳統(tǒng)紋樣保護方面，數(shù)據(jù)的采集與分類尤為重要，利用人工智能技術(shù)可以極大提高紋樣采集與分類效率。在這些大量煩瑣的、重復(fù)性極高的工作中，便是人工智能技術(shù)的舞臺，首當(dāng)其沖的便是人工智能深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

（一）利用人工智能技術(shù)打造中國傳統(tǒng)紋樣采集的強勁引擎

中國傳統(tǒng)紋樣的特征之一便是其形式與意義的浩繁復(fù)雜，根據(jù)不同的分類方法，紋樣有著多種表現(xiàn)價值，如根據(jù)構(gòu)成分類方法，可分為單獨紋樣、適合紋樣、二方連續(xù)、四方連續(xù)紋樣等等;根據(jù)紋樣所依附的器物分類方法，可分為陶瓷紋樣、印染織繡紋樣、建筑裝飾紋樣等等;根據(jù)寓意分類方法，可分為吉祥紋樣、如意紋樣、富貴紋樣等等[7]。而傳統(tǒng)的圖像識別方法主要是通過提取像素級的低級特征，紋樣識別的準(zhǔn)確率，在人為圖像預(yù)處理這一淺層次結(jié)構(gòu)模型中大大降低[8]。除了識別精度不理想之外，依靠人為行動構(gòu)建數(shù)字化紋樣庫，該行動采集速度也是有待提升的。人工智能技術(shù)隨著深度學(xué)習(xí)的興起，圖片識別、模式識別領(lǐng)域進入了一個全新的階段，人工智能的深度學(xué)習(xí)技術(shù)被廣泛用于植物識別、植物疾病治療、人臉識別、交通、醫(yī)療疾病輔助識別等多個領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中大放異彩，在其他領(lǐng)域的成功應(yīng)用對人工智能在中國傳統(tǒng)紋樣中的運用借鑒，澆筑了堅實的基礎(chǔ)。人工智能的深度學(xué)習(xí)可以對中國傳統(tǒng)紋樣進行數(shù)據(jù)分析和特征提取，并生成相對應(yīng)的數(shù)據(jù)集。在這一應(yīng)用中，已有學(xué)者進行了先行的探索，如以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主要方式，對陶瓷紋樣、對苗族刺繡紋樣、壯族紋樣、傳統(tǒng)民族服飾紋樣進行識別，并取得良好的成效。人工智能在民間采集中國傳統(tǒng)紋樣的過程中，一方面盡可能地保留紋樣原始形態(tài)，另一方面提升了在民間采集紋樣的效率，很好地發(fā)揮了人工智能的優(yōu)勢。

（二）利用人工智能技術(shù)澆筑中國傳統(tǒng)紋樣分類的堅實基礎(chǔ)

中國傳統(tǒng)紋樣數(shù)據(jù)繁博，形式多元，在時間軸縱觀，有著多個時代變遷而來的不同時代風(fēng)格紋樣;從空間、民族跨度而言因為地理位置的不同均有著不同的表達形式;從形式而言，它們所依附的載體、傳達的意涵也各不相同。中國傳統(tǒng)紋樣如此繽紛瑰麗，而當(dāng)前我國的中國傳統(tǒng)紋樣素材庫大部分都處于分散的、沒有被組織的狀態(tài)，絕大部分紋樣都使用書籍記載，現(xiàn)在大部分人的行為方式都是采用電子資源，紋樣的存儲形式相對時代的發(fā)展難免落后。按照民族、地區(qū)、風(fēng)格、器物等對中國傳統(tǒng)紋樣進行分類，對于更好地保護中國傳統(tǒng)紋樣具有重大意義。傳統(tǒng)的圖像分類方法主要是依賴于視覺特征、局部不變特征提取及分類器選擇，這些特征雖然具有一定的普適性，但針對性不強、分類精度不高，且面對較為復(fù)雜的圖像時，尋找圖像的人工特征也絕非易事[9]。利用傳統(tǒng)的圖像分類方式對紛繁復(fù)雜的傳統(tǒng)紋樣進行分類，對人力、時間、效率方面都是極大的挑戰(zhàn)。人工智能的分類應(yīng)用依賴于已有數(shù)據(jù)集的建立，當(dāng)已有大量的傳統(tǒng)紋樣數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)集時，人工智能的深度學(xué)習(xí)技術(shù)便會從已有的數(shù)據(jù)集提取并分析多重紋樣特征，當(dāng)識別數(shù)據(jù)集以外的紋樣時，自動從已歸納的紋樣特征中進行比較，紋樣的分類便得以輕而易舉地實現(xiàn)。

有多個學(xué)者采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對紋樣等進行分類，其分類準(zhǔn)確率均達到80%以上，甚至高達99. 61%。如孫謙等人[10]基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)提出Faster R - CNN網(wǎng)絡(luò)對106張紋樣進行分類測試，其結(jié)果平均準(zhǔn)確率優(yōu)于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，高達88.2%。賈小軍、葉利華等人[11]提出基于改進的CifarNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對4242張藍印花布紋樣進行分類測試的平均準(zhǔn)確率接近百分百，而分類測試時間僅花費28.1分鐘。在中國傳統(tǒng)紋樣的數(shù)字化建設(shè)中，運用人工智能技術(shù)介入中國傳統(tǒng)紋樣的分類，呈現(xiàn)出高效、科學(xué)等多方面的優(yōu)勢。

三、人工智能在中國傳統(tǒng)紋樣傳承中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)不僅在中國傳統(tǒng)紋樣的保護的場景中可得到發(fā)揮，此外，在中國傳統(tǒng)紋樣的傳承中，人工智能技術(shù)也不甘示弱。在中國傳統(tǒng)紋樣的傳承中，可以利用人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引領(lǐng)人機協(xié)同設(shè)計，拓寬中國傳統(tǒng)紋樣的傳播形式，還原紋樣中文化意涵表達的準(zhǔn)確性。

（一）利用人工智能技術(shù)拉緊中國傳統(tǒng)紋樣設(shè)計的協(xié)同紐帶

創(chuàng)意設(shè)計領(lǐng)域曾被認為是人工智能無法介入的領(lǐng)域，人們認為計算機并不具備主觀思考能力，我國確實現(xiàn)處于弱人工智能時代，人工智能還不具備自主意識，但人工智能的深度學(xué)習(xí)能力可以通過經(jīng)驗總結(jié)迸發(fā)“創(chuàng)造力”。

區(qū)別于人工設(shè)計，人工智能技術(shù)基于數(shù)據(jù)集，進行訓(xùn)練，便能生成同種風(fēng)格的紋樣。有學(xué)者花10個月的時間收集和整理了52908張敦煌的圖像并將這些圖像分為佛像、舞蹈、人物、動物、建筑和裝飾圖案六大類，訓(xùn)練生成式對抗網(wǎng)絡(luò)，建立數(shù)據(jù)集，并通過生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集及技術(shù)基礎(chǔ)上，智能生成敦煌風(fēng)格的圖像，成功地利用人工智能技術(shù)，將敦煌元素應(yīng)用到現(xiàn)代服飾中。[12]還有學(xué)者提出在非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的設(shè)計過程中，使用生成式對抗網(wǎng)絡(luò)進行深度學(xué)習(xí)的圖像處理，生成紋樣樣本，同時也可基于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)將一類風(fēng)格紋樣轉(zhuǎn)化為另一類特定的風(fēng)格紋樣[13]。

除此之外，2017年6月，美國的羅格思大學(xué)（Rutgers university）于生成式對抗網(wǎng)絡(luò)的根基上創(chuàng)造了一個前所未有的創(chuàng)造性對抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Creative Adversarial Networks，CAN）[14]，這個網(wǎng)絡(luò)對比生成式對抗網(wǎng)絡(luò)，增添了大量的不確定性，生成式對抗網(wǎng)絡(luò)只能生成已有的風(fēng)格，而創(chuàng)造性對抗網(wǎng)絡(luò)可以生成前所未有的藝術(shù)風(fēng)格。

在中國傳統(tǒng)紋樣的智能設(shè)計過程中，人工智能的介入能大大提高設(shè)計師的效率，為設(shè)計師帶來更大的便利，激發(fā)設(shè)計師的創(chuàng)作靈感，但在這個過程中，設(shè)計師的主觀能動性也尤為重要。只有當(dāng)設(shè)計師與人工智能技術(shù)協(xié)同設(shè)計，才能更好地設(shè)計出具有中國傳統(tǒng)文化的紋樣;只有當(dāng)設(shè)計師將自己放置于人機協(xié)同設(shè)計的主體地位時，人工智能才能更好地驅(qū)動中國傳統(tǒng)紋樣傳承。

（二）利用人工智能技術(shù)拓寬中國傳統(tǒng)紋樣傳播的陽光大道

在發(fā)展十分迅猛的智能化時代，信息傳播的方式也有了重大的革命性變化，從單一的紙媒到五花八門的傳播媒介，技術(shù)使各種信息的快速傳播成為可能，且承擔(dān)著更為重大的使命與責(zé)任。在信息琳瑯滿目的時候，中國傳統(tǒng)紋樣如何“以生動形象的方式呈現(xiàn)”“更讓年輕人青睞”變得尤為重要。人工智能技術(shù)可以有效對大眾的既有數(shù)據(jù)進行深度分析，使用數(shù)據(jù)優(yōu)化中國傳統(tǒng)紋樣的傳播策略。當(dāng)其作為“電子機器人”時，個性的塑造、互動的體驗可以降低大眾獲取信息的門檻，激活大眾對于傳統(tǒng)紋樣傳播的參與度。從情感上拉近中國傳統(tǒng)紋樣與大眾的距離，讓紋樣不再局限于器物表面、或靜態(tài)的形式，讓紋樣“活”起來。除了其傳播形式的多元化，人工智能在信息傳播的準(zhǔn)確性、文化梳理的邏輯性有著極強的優(yōu)勢，在大量的原始數(shù)據(jù)與資料中，人工智能技術(shù)能快速串聯(lián)非結(jié)構(gòu)化的知識與數(shù)據(jù)，還能根據(jù)環(huán)境變化和受眾需求改變已有的知識輸出方式[15]。

四、結(jié)論

在中國傳統(tǒng)紋樣的保護與傳承中，人工智能的應(yīng)用，不僅能為中國傳統(tǒng)紋樣的保護提供有力的智能技術(shù)支持，更為中國傳統(tǒng)紋樣的傳播提供了更為多元化的形式，對中國傳統(tǒng)紋樣的傳承建設(shè)應(yīng)用方面進程而言，具有不可估量的歷史意義。人工智能在日常生活中已經(jīng)逐漸滲透并被接納，但其在中國傳統(tǒng)紋樣的保護與傳承路徑中還沒有被完全應(yīng)用，從科技與傳統(tǒng)文化的融合來看，人工智能在中國傳統(tǒng)紋樣中的創(chuàng)新實踐可謂是扮演者先行者的角色，具有無法比擬的科技與人文價值。本文分析了人工智能技術(shù)與中國傳統(tǒng)紋樣的交叉融合，分析了通過人工智能技術(shù)對中國傳統(tǒng)紋樣進行采集、分類、設(shè)計、傳播，可以更好地在傳統(tǒng)領(lǐng)域中發(fā)揮人工智能的創(chuàng)造性，闡述了人工智能在傳統(tǒng)文化領(lǐng)域發(fā)展的潛能。雖然在發(fā)展的同時，也伴隨著一些不足之處，但總體而言，人工智能的介入為中國傳統(tǒng)紋樣帶來了新的發(fā)展方向，促進中國傳統(tǒng)紋樣的發(fā)展，加快中國傳統(tǒng)紋樣的弘揚速度。期待有更多的學(xué)者關(guān)注到這一領(lǐng)域，使人工智能技術(shù)可以更廣普地應(yīng)用到文化保護中，更好地為中國傳統(tǒng)文化的發(fā)展賦能，為提升中國文化軟實力添磚加瓦。

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