人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知與創(chuàng)新

王伶羽 胡潔

（1.上海交通大學(xué),上海 200240；2.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院,湖北 武漢 430000）

人工智能是在1956 年美國達(dá)特茅斯學(xué)院暑期論壇上首次提出[1]。經(jīng)歷了3 次浪潮，第一次浪潮的關(guān)鍵詞是“推理”，標(biāo)志是由阿瑟·塞繆爾的理論編寫的西洋跳棋程序于1962 年戰(zhàn)勝了美國的西洋跳棋大師[2]。第二次浪潮的關(guān)鍵詞是“認(rèn)知”，標(biāo)志是深藍(lán)在1997 年戰(zhàn)勝世界國際象棋冠軍卡斯帕羅夫[3]。第三次浪潮的關(guān)鍵詞是“創(chuàng)新”，標(biāo)志是Google 旗下的Deep Mind 公司研發(fā)的人工智能AlphaGo 于2016 年戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍李世石。2017 年7 月8 日，為了搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，中國國務(wù)院印發(fā)并實(shí)施了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[4]。

人工智能的第二次與第三次浪潮有力推動(dòng)了藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知與創(chuàng)新。人類的藝術(shù)創(chuàng)作從模仿開始，通過模仿來認(rèn)知藝術(shù)作品，進(jìn)而進(jìn)行創(chuàng)新的藝術(shù)創(chuàng)作。人工智能技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，不斷突破了人類的能力，不但可以做到認(rèn)知藝術(shù)作品，更能做到創(chuàng)作藝術(shù)作品。

1 藝術(shù)形態(tài)的構(gòu)成與認(rèn)知

1.1 藝術(shù)形態(tài)構(gòu)成要素

藝術(shù)形態(tài)指的是以人為創(chuàng)作主體，通過視覺“形”傳達(dá)創(chuàng)作者的意圖“態(tài)”，引發(fā)受眾心理“態(tài)”，以達(dá)到創(chuàng)作者目的（圖1）。

視覺“形”基本構(gòu)成要素：

內(nèi)容：人物、動(dòng)物、植物、食物、建筑等。

形式：二維、三維。

造型：點(diǎn)、線、面。

色彩：紅、黃、藍(lán)三原色。

構(gòu)圖：滿幅、三角、邊角、留白等。

1.2 藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知

視覺傳達(dá)構(gòu)成要素組合成一件完整的藝術(shù)作品，其核心功能為傳達(dá)創(chuàng)作者的“態(tài)”，一件成功的藝術(shù)作品，能準(zhǔn)確傳達(dá)創(chuàng)作者的“態(tài)”，建立起創(chuàng)作者與受眾之間的信息溝通。

創(chuàng)作者與受眾之間建立的“心理態(tài)”是通過創(chuàng)作者情感意圖，建立起與受眾之間的情感交流。常見表達(dá)載體：繪畫、雕塑等純藝類視覺表達(dá)作品。

1.2.1 《星空》的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知 以19 世紀(jì)末荷蘭印象派畫家梵高代表作品《星空》為例（圖2）。作品創(chuàng)作的時(shí)間背景是1889 年，當(dāng)時(shí)的梵高入住法國圣雷米精神病院，已經(jīng)處于精神崩潰的邊緣，于第二年也就是1890 年，梵高開槍自殺離開了這個(gè)世界。

《星空》展示的視覺“形”——內(nèi)容：星空、樹、房屋，當(dāng)時(shí)的梵高已經(jīng)入住法國圣雷米精神病醫(yī)院，所表現(xiàn)的對(duì)象都是在此醫(yī)院所看到的對(duì)象；形式：二維油畫，19 世紀(jì)末印象派美術(shù)的誕生，標(biāo)志著現(xiàn)代主義藝術(shù)開端；造型：線條的組合，這是梵高最有個(gè)人標(biāo)志的視覺“形”表現(xiàn)方式，用筆大膽有力，調(diào)條卷曲層疊成云，一圈又一圈的光暈，旋轉(zhuǎn)流動(dòng)；色彩：主色調(diào)藍(lán)與黃的對(duì)比色，飽和度極高、熾熱感人；構(gòu)圖：滿幅，整幅作品星空占超過60%的篇幅，給人以空間無限延伸的錯(cuò)覺。

圖1 藝術(shù)形態(tài)構(gòu)成要素

圖2 《星空》的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知

圖3 《吶喊》的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知

《星空》所表現(xiàn)的心理“態(tài)”——通過作品線條的蜷曲、層疊組合，色彩的強(qiáng)烈對(duì)比與熾熱，構(gòu)圖的無限伸展，受眾的情緒已經(jīng)走入梵高的情感引導(dǎo)，可以感受到即便在精神問題嚴(yán)重困擾他的當(dāng)時(shí)，他仍然對(duì)生命有著無限熾熱的渴望，可是現(xiàn)實(shí)的困難讓他不知所措，最后以視覺的“形”表達(dá)他內(nèi)心真實(shí)純樸感人的“態(tài)”：壓抑、糾結(jié)、無奈。

1.2.2 《吶喊》的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知 以20 世紀(jì)挪威籍德國表現(xiàn)主義代表藝術(shù)家愛德華·蒙克的代表作品《吶喊》為例（圖3）。在愛德華·蒙克幼年時(shí)期，父母和兄弟姐妹接二連三地死去，死亡烙印在他的生命里，同時(shí)本人體弱多病，嚴(yán)重打擊了蒙克對(duì)生活對(duì)生命的認(rèn)識(shí)，長期情緒壓抑且悲觀。

《吶喊》所展示的視覺“形”——內(nèi)容：人物、天空、海水，內(nèi)容表現(xiàn)的地點(diǎn)為從厄克貝里山上俯視的奧斯陸峽灣；形式：二維木板畫，共有4 個(gè)版本，分別為蛋清木板畫、彩蠟?zāi)景瀹嫛⒉史勰景瀹嫛⒌扒迥景逵彤嫞辉煨停壕€條組合；線條粗曠有力，強(qiáng)烈的節(jié)奏感；色彩：紅藍(lán)為主色調(diào)，火山爆發(fā)把天空染成了血色，藍(lán)色的海水附著著壓抑的棕色，整個(gè)畫面色彩沉重壓抑；構(gòu)圖：滿幅的構(gòu)圖，背景海水的延伸感強(qiáng)烈。

《吶喊》所體現(xiàn)的心理“態(tài)”——通過作品的視覺“形”，可以看到血色映襯下的天空與深藍(lán)色海水、城市融為一體，似火又似血，廊橋上，棕色的人物正在吶喊尖叫，表情扭曲、痛苦，受眾正是在如此組合的視覺“形”之中，已經(jīng)感受到莫名的恐懼與戰(zhàn)栗，大自然中仿佛傳來一陣震撼宇宙的吶喊，最終映射出作者對(duì)生命“態(tài)”的認(rèn)識(shí)：痛苦、壓抑、恐懼。

綜上所述，作品中所有的視覺“形”都是為了傳達(dá)創(chuàng)作者的精神“態(tài)”，通過建立藝術(shù)作品的“形”與“態(tài)”的聯(lián)系，可以認(rèn)知藝術(shù)作品，這是進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作的基礎(chǔ)。

2 人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知

人類通過視覺與大腦來認(rèn)知藝術(shù)作品，建立起“形”和“態(tài)”之間的關(guān)系。人工智能也需要像人類一樣，通過機(jī)器學(xué)習(xí)，建立藝術(shù)形態(tài)的“形”和“態(tài)”之間的關(guān)系。

人的認(rèn)知是人腦通過外界輸入的信息，經(jīng)過腦神經(jīng)的加工轉(zhuǎn)換輸出的過程。人工智能在創(chuàng)新視覺設(shè)計(jì)形態(tài)中經(jīng)歷的第一階段：認(rèn)知。

人類的一生都在通過不斷地學(xué)習(xí)來提升上述解構(gòu)和認(rèn)知事物的能力。小的時(shí)候，看到一只貓，人們了解到它最淺層的一個(gè)語義，即它是一只貓。而隨著人們的不斷成長和學(xué)習(xí)，對(duì)于這只貓的語義理解也在不斷深化，逐步認(rèn)識(shí)到它的大小、形狀和顏色，認(rèn)識(shí)到它是否溫馴乖巧，認(rèn)識(shí)到它是否危險(xiǎn)、是否可以觸碰，這些語義信息是我們通過學(xué)習(xí)不斷地從淺層到深層構(gòu)建起來的，而隨著學(xué)習(xí)成果的累加，這些語義體系也在不斷深化[5]。因此，為了實(shí)現(xiàn)藝術(shù)形態(tài)的認(rèn)知，需要對(duì)藝術(shù)形態(tài)的內(nèi)容、形式、造型、色彩、構(gòu)圖進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

人工智能也需要和人類一樣，通過機(jī)器學(xué)習(xí)來認(rèn)知這個(gè)世界。人工智能從生命機(jī)理中獲得靈感，能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型從圖像中識(shí)別出事物，并基于訓(xùn)練好的模型進(jìn)行圖像的識(shí)別與認(rèn)知（圖4）。

2016 年，Google Deep Dream(GDD)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，訓(xùn)練計(jì)算機(jī)識(shí)別圖像，并進(jìn)一步生成藝術(shù)化圖像。通過深度學(xué)習(xí)，人工智能能夠?qū)崿F(xiàn)高效地將視覺“形”中內(nèi)容、形式、造型、色彩、構(gòu)圖各要素提取出來，其速度和準(zhǔn)確性是人類無法企及的（圖5）。

人工智能通過深度學(xué)習(xí)能夠在紛繁的圖片內(nèi)容中歸類整理分辨出視覺“形”中的各要素，實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺領(lǐng)域的認(rèn)知，這是人工智能在后期創(chuàng)作出創(chuàng)新視覺形態(tài)的關(guān)鍵性發(fā)展。

圖4 基于人工智能的貓的認(rèn)知[6]

圖5 人工智能解構(gòu)了圖像背后的語義信息[7]

圖6 城市一角的寫實(shí)攝影作品[9]

3 人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)形態(tài)的創(chuàng)新

畫家的成長體現(xiàn)了從模仿到創(chuàng)新的過程。生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練也是從模仿到創(chuàng)新。使用了超過8 萬幅15－20 世紀(jì)的西方繪畫，對(duì)算法進(jìn)行訓(xùn)練。

人工智能驅(qū)動(dòng)視覺形態(tài)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，科學(xué)家不遺余力地生成計(jì)算機(jī)對(duì)視覺“形”的認(rèn)知能力，通過對(duì)視覺“形”的認(rèn)知，進(jìn)而提升人工智能的創(chuàng)新視覺生成模式。

2014 年，Goodfellow 等提出 GAN(Generative Adversarial Networks) 生成式對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)模式，GAN 的基本思想源自博弈論的二人零和博弈，由一個(gè)生成器和一個(gè)判別器構(gòu)成，通過對(duì)抗學(xué)習(xí)的方式來訓(xùn)練，目的是估測數(shù)據(jù)樣本的潛在分布并生成新的數(shù)據(jù)樣本。

2017 年，在GAN 的發(fā)展下研發(fā)了CAN 程序(創(chuàng)意對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)，Creative Adversarial Networks)。通過修改網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)，使其盡可能地偏離已經(jīng)確立的風(fēng)格，同時(shí)又盡量保持在藝術(shù)品范圍之內(nèi)，從而創(chuàng)造出創(chuàng)意的圖形。這種程序，使得計(jì)算機(jī)不再是簡單地復(fù)制模仿對(duì)象，而是通過模仿人類創(chuàng)造性活動(dòng)，一定程度上能夠獨(dú)立創(chuàng)造出有風(fēng)格的藝術(shù)品[8]。

以圖6 所示的城市一角的寫實(shí)攝影作品為例，通過融合不同風(fēng)格的繪畫作品，展示人工智能驅(qū)動(dòng)的形態(tài)創(chuàng)新。這種融合創(chuàng)新實(shí)質(zhì)上是一個(gè)藝術(shù)作品的“態(tài)”（風(fēng)格）與另一個(gè)藝術(shù)作品的“形”（內(nèi)容）的融合。

圖7 為融合梵高《星空》元素，形成后印象主義風(fēng)格的創(chuàng)新作品。通過人工智能算法融合梵高《星空》視覺元素中的風(fēng)格，該案例的特點(diǎn)是其最具特征的線條與色彩，在融合風(fēng)格生成創(chuàng)新藝術(shù)作品過程中，線條方面，算法汲取了《星空》線條卷曲、層疊的云朵造型；色彩方面，同樣以《星空》中高飽和度的藍(lán)黃對(duì)比運(yùn)用，使作品在視覺形態(tài)傳達(dá)中，呈現(xiàn)出梵高所代表的后印象主義風(fēng)格的情感性。

圖8 為融合蒙克《吶喊》元素，形成表現(xiàn)主義風(fēng)格。《吶喊》中讓人印象最為深刻的是畫面前端站立的恐懼緊張，作吶喊狀的人物以及人物背后在火山爆發(fā)后海天融合，血色延綿扭曲的場景。人工智能在圖像形態(tài)選擇時(shí)，因原圖無人物出現(xiàn)，所以汲取了背景中海天延綿扭曲血色，造型中也汲取了《吶喊》原作中粗放且具有強(qiáng)烈的節(jié)奏感的線條，使整幅作品在“態(tài)”的傳遞中呈現(xiàn)出與《吶喊》一般的壓抑、緊張的氣氛。

學(xué)生是小組合作教學(xué)的主體，但教師更要積極發(fā)揮自身引導(dǎo)的作用，確保小組合作教學(xué)的順利開展。小組合作教學(xué)完全需要學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，這很容易導(dǎo)致課堂秩序混亂，學(xué)生討論內(nèi)容偏離教學(xué)知識(shí)，使教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的效果。因此，教師在教學(xué)中清楚自己的定位，在遇到有難度的教學(xué)問題時(shí)及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，開闊學(xué)生的思路，使學(xué)生能形成新的知識(shí)見解，促使小組合作的有效開展，提高學(xué)生小組合作的學(xué)習(xí)效率。

圖9 為融合畢加索《坐著的裸女》元素，形成立體主義風(fēng)格，融合康定斯基《構(gòu)圖7》元素，形成抽象主義風(fēng)格，以及融和透納《運(yùn)輸船遇難》元素，形成早期印象派風(fēng)格的3 幅藝術(shù)創(chuàng)新作品。根據(jù)對(duì)藝術(shù)愛好者、專家們進(jìn)行的雙盲測試，結(jié)果顯示CAN 程序所創(chuàng)作的繪畫能夠成功騙過人們，也就是它們順利通過了圖靈測試，計(jì)算機(jī)似乎真的在視覺藝術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了智能化[9]。

以上3 個(gè)案例有共同點(diǎn)，都是風(fēng)格和內(nèi)容的融合創(chuàng)新，從藝術(shù)的角度，都是從線條、色彩等要素進(jìn)行風(fēng)格提取；不同點(diǎn)是3 個(gè)藝術(shù)作品的風(fēng)格是不一樣的，這也從另一個(gè)角度展示了人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)作品創(chuàng)新具有普適性。

通過上述人工智能創(chuàng)新設(shè)計(jì)形態(tài)生成，不難發(fā)現(xiàn)，人工智能在藝術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)一直沿著對(duì)視覺“形”的認(rèn)知和創(chuàng)新的道路。

2015 年阿里巴巴開始研發(fā)的VI 視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)創(chuàng)作者“態(tài)”賦予視覺“形”的人工智能系統(tǒng)——鹿班。系統(tǒng)的整體框架有3 個(gè)核心單元。第一核心單元，從過去海量的設(shè)計(jì)稿中利用深度學(xué)習(xí)提煉出設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第二核心單元是行動(dòng)器。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)鹿班會(huì)在原油設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，從一個(gè)海量的設(shè)計(jì)素材庫里索引，匹配和替換其中的元素，然后經(jīng)過大量的計(jì)算跟迭代，最后生成一張新的圖片。這其實(shí)就是強(qiáng)化學(xué)習(xí)的過程，就是在一個(gè)受限的空間和范圍內(nèi)去不斷嘗試，通過內(nèi)部或外部提供的反饋，得出一個(gè)最優(yōu)的結(jié)果。第三個(gè)核心單元就是評(píng)估。因?yàn)槁拱鄷?huì)得到非常多的結(jié)果，需要一個(gè)評(píng)判的機(jī)制來鑒定這些結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。目前評(píng)估問題系統(tǒng)還未達(dá)到很好的解決能力，如何讓人工智能具有審美能力，也是鹿班工程師們接下來需要研究的技術(shù)難題。

2016 年阿里用鹿班系統(tǒng)制作投放了4.1 億張海報(bào)廣告，相當(dāng)于200 位設(shè)計(jì)師不吃不喝做200 年的工作量。人工智能創(chuàng)新視覺設(shè)計(jì)對(duì)創(chuàng)作者“態(tài)”的準(zhǔn)確表達(dá)，已經(jīng)為阿里產(chǎn)生了不可估量的價(jià)值，但與此同時(shí)，也使阿里VI 設(shè)計(jì)師們陷入深深的憂慮中[10]。

4 人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)形態(tài)創(chuàng)新的思考

2018 年10 月，佳士得紐約拍賣會(huì)拍出了一幅由人工智能創(chuàng)作出的畫作《貝拉米伯爵》（圖10），該畫作拍出了43.25 萬美元（約合人民幣300.98 萬元）的驚人價(jià)格，而其右下角的一串神秘公式正是其作者的簽名——生成這幅畫作的GAN 所使用的損失函數(shù)。

當(dāng)人工智能創(chuàng)新視覺設(shè)計(jì)可以準(zhǔn)確表達(dá)出創(chuàng)造者“態(tài)”，充當(dāng)VI 設(shè)計(jì)師時(shí)；當(dāng)人工智能所生成的作品可以進(jìn)入拍賣市場，并以實(shí)際價(jià)格成交時(shí)，人們不禁開始懷疑，是否還需要原創(chuàng)藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師？人工智能的“態(tài)”是否真的可以達(dá)到藝術(shù)家的水平？

首先，應(yīng)該肯定藝術(shù)家的原創(chuàng)價(jià)值。在人工智能創(chuàng)新視覺的發(fā)展過程中，“認(rèn)知”是前期所要掌握的基本信息儲(chǔ)存，再根據(jù)儲(chǔ)存信息的提煉進(jìn)行“創(chuàng)新”。試想如果沒有原創(chuàng)藝術(shù)家的藝術(shù)原創(chuàng)，人工智能“認(rèn)知”模式該如何開啟，以圖7－9 為例，沒有梵高、畢加索、蒙克所代表的各類藝術(shù)流派，人工智能如何實(shí)現(xiàn)對(duì)原圖的風(fēng)格改造？所以必須正視藝術(shù)家原創(chuàng)性的珍貴與價(jià)值。

圖7 融合《星空》風(fēng)格后的藝術(shù)創(chuàng)新作品[9]

圖8 融合《吶喊》風(fēng)格后的藝術(shù)創(chuàng)新作品[9]

圖9 人工智能驅(qū)動(dòng)的藝術(shù)創(chuàng)新的案例[9]

圖10 人工智能畫作《貝拉米伯爵》[11]

其次，對(duì)藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師提出了更高的要求。以鹿班系統(tǒng)為例，所生成的海報(bào)基本可以達(dá)到有兩年工作經(jīng)驗(yàn)的VI 設(shè)計(jì)師水平，但是系統(tǒng)性的、高水平的視覺形態(tài)設(shè)計(jì)，仍然需要設(shè)計(jì)們的巧思。同時(shí)鹿班系統(tǒng)的第3 個(gè)核心單元——人工智能的評(píng)估能力，一直是技術(shù)人員無法完全克服的難題。人類的審美能力是一個(gè)相對(duì)抽象的概念，人類且需要長期的訓(xùn)練、學(xué)習(xí)甚至于天賦所給予，更何況讓計(jì)算機(jī)完成這樣不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)[12]。所以在人工智能技術(shù)高速發(fā)展的今天，設(shè)計(jì)師只有不斷提高自身的業(yè)務(wù)能力、審美水平、鑒賞能力以及綜合素質(zhì)，才能在當(dāng)下乃至未來依然領(lǐng)跑于行業(yè)，不可取代。

5 結(jié)語

人類已經(jīng)進(jìn)入科學(xué)融合藝術(shù)的時(shí)代，人工智能對(duì)藝術(shù)形態(tài)從“認(rèn)知”到“創(chuàng)新”，大大提高了藝術(shù)生產(chǎn)力，人們?cè)谙硎苋斯ぶ悄茉谒囆g(shù)生產(chǎn)力中成果的同時(shí)，一樣需要肯定藝術(shù)家、設(shè)計(jì)師原創(chuàng)作品的價(jià)值。科學(xué)與視覺形態(tài)的完美融合代表著時(shí)代的進(jìn)步，鼓勵(lì)兩者的協(xié)作發(fā)展，為社會(huì)及人類發(fā)展帶來高效、便捷視覺形態(tài)生產(chǎn)力。