以數據探秘土族盤繡的技藝傳承

黃鑫 李謙升

Through the collection of the data about brainwave， EMG， duration， thread usage and other aspects of Teacher Li and students， this articleemploys these data to help people understand the data secrets behind the succession of Tu Peoples Circled Embroidery from a master to disciples. In addition， it is expected to adopt a new way of data visualization to carry forward and spread this intangible cultural heritage.

一、土族盤繡的歷史傳承

土族獨具特色的盤繡技藝起源于中國唯一的土族自治縣——互助土族自治縣，這里地處青海省東北部、祁連山東南麓，為黃土高原與青藏高原交錯銜接地帶。土族，這個古老的民族世代在這里繁衍生息，使這里形成了獨特的人文景觀，而土族盤繡就是土族最有代表性的傳統文化之一。2006年5月20日，土族盤繡經國務院批準列入第一批國家級非物質文化遺產名錄。在公元四世紀，土族盤繡技藝就已誕生了?；ㄐ渖朗潜P繡技藝最集中的反映，是一種用紅黃藍白黑紫綠等七種色料的布或絲綢制作成套袖，縫于長衫上。由于土族女人喜歡穿五顏六色的花袖衫，所以，人們習慣稱她們為“穿彩虹衣衫的人”，土族之鄉也因此而得名“彩虹之鄉”。一千多年來，土族盤繡的傳承方式為口傳身教，以母女傳承為主，同時姊妹、妯娌、婆媳間也有傳承。對于土族婦女來說，刺繡是她一生中必修的課程。土族女人在出嫁前，首先會在娘家辦一個個人繡展，將自己繡制的衣服、佩飾、鞋襪等向娘家人一一展示，然后還要在婆家利用新婚慶典之機，向婆家人、親戚朋友們展示自己的繡品，并向婆家親人贈送自己親手繡制的物件。土族女人有了自己的兒女后，又會花費十幾年的時間，把刺繡技藝悉心傳授給女兒。數千年來，它已經形成了獨特的土族盤繡“氣質”。

二、師徒刺繡的數據采集

為了更好地探究土族盤繡的技藝傳承背后的數據規律，筆者設計了一個數據實驗：讓一名學員跟著盤繡技藝人學習盤繡，在20天的時間里，兩人每天都刺繡一個新圖案，通過采集20個圖案的刺繡數據來觀察新手與手藝人之間的異同。數據采集了老師和學員在刺繡過程中的刺繡視頻、刺繡圖案、使用的線長、絲線的盤扣數量、腦電波、右手臂肌電信號。

（1）腦電數據采集

現代科學研究表明，人腦工作時會產生自發性電生理活動，該活動可通過專用的腦電記錄儀以腦電波的形式表現出，筆者采用Mindwave Mobile設備對老師和學員的腦電波進行采集。在采集過程中要將設備戴在被試者的頭上，Mindwave Mobile利用放置在前額的一個傳感器和放置在耳部的參考電極觸點進行腦電波信號測量，通過這個設備筆者采集到了8個維度的數據以及Esense指數值（Esense指數值是ThinkGear對原始腦電波信號進行放大并過濾了環境噪音及肌肉組織運動產生的干擾，然后通過對處理后的信號應用Esenseblem算法進行計算得到的，用于表示專注度和放松度）。我們分別采集了老師和一位學員刺繡20個圖案的腦電波以及另一位學員30天刺繡的腦電波，通過分析學員和老師在刺繡時的專注度和放松度的變化找到刺繡學習的規律。

（2）肌電數據采集

利用MYO手環采集老師和兩位學員右手臂的表面肌電信號，MYO主要由8塊大小厚薄不一的生物電傳感器單元組成，每個傳感器又分為三個電極，可以測出佩戴者手勢變化時肌肉的生物電變化，除了8個傳感器，MYO內置三軸加速器、三軸陀螺儀，因此可以采集emg、加速度、陀螺儀和方向四個維度的數據。通過MYO采集的數據來分析學員和老師的肌肉手勢之間的刺繡差異。由于myo手環和Mindwave Mobile都是通過藍牙連接，因此我們用兩臺電腦采集，避免相互干擾，對于其中的設備中斷，我們會讓被采集者停下刺繡，將設備連接好之后再進行刺繡，以保證數據的準確性。

（3）其他數據采集

除了腦電波和肌電的采集外，我們還采集了在刺繡過程中老師和學員的刺繡視頻、刺繡的圖案、使用的線長、絲線的盤扣數量。具體方法是在刺繡之前會做一系列的準備工作，當她們將線準備好后就要對線進行測量長度，因為盤繡獨特的技藝因此線長的記錄還要分為單股線和3股線，當她們更換線要減去剩余的線長再增加新的線；刺繡開始時我們便開始計時和錄像，將刺繡的過程拍攝下來作為視頻數據，同時也會記錄下每個人的刺繡時長；當刺繡結束后會計算刺繡的扣數。通過刺繡所用的線長、時長、刺繡的扣數了解這個人的刺繡水平和刺繡狀態。

三、師徒數據可視化對比研究

腦電數據可視化對比

我們將收集的師徒腦電數據通過Esense的專利算法測量師徒當前的專注度和放松度。1到100之間的特定值表示用戶的專注和放松程度。我們將兩個數據緯度通過折線圖的形式來進行分析，并利用極坐標將其可視化，橙色數值用于描述受試者的專注程度，藍色數值用于描述受試者的放松程度（相當于冥想狀態），紫色為專注度和放松度的重疊部分。

為了進一步比較兩者整體放松度和專注度我們通過腦電波的5個區間值對數據進行對比。eSense指數數值在1-20為“低值區”；20-40為“較低值區”；受試者腦電數值在以上兩個區間會表現出不同程度的不適、躁動等。40-60處于一般范圍；在一般范圍內，類似于常規無線電波測量技術中確定的"基線"。60-80為“較高值區”；受試者腦電數值會略高于正常水平，80-100為“高值區”。受試者腦電數值在以上區間會處于非常集中或放松的狀態。

通過腦電圖和分區圖可以看出老師刺繡經驗豐富在刺繡過程中更為放松，而學員在刺繡過程中緊張度更高，等有一定經驗后刺繡過程才會比較放松。在同樣遇到線打結的情況時老師和學員都比較專注，但是學員相比較會更加地專注。

（1）肌電數據可視化對比

在處理肌電龐大的數據時，我們先使用方差公式計算8組數據的方差值，用于表示在該時間點肌肉活動的劇烈程度。為了便于觀察肌電的數據變化，我們通過取樣平均的方法將原始密度的數據處理成50秒一次，最后得到了學員和老師在一次刺繡過程中的肌電曲線，通過曲線的波幅和波長可以明顯地看出每個圖案的難易程度以及學員與老師的差別。

（2）其他數據可視化對比

我們將師徒刺繡過程中使用的線長、盤扣數量、時長通過柱狀圖來可視化，可以明顯看出學徒比老師使用的線要長，尤其是單股線，因為學徒在刺繡過程中單股線容易發生纏繞打結的情況，需要剪斷重新開始，而老師能很好地避免這種情況。另外老師作品的扣數比較均勻，學徒刺繡的扣數大小不均勻導致扣數時多時少。

（3）非遺數據平臺設計

我們將實驗成果制作成關于盤繡傳承的數據可視化網頁。網頁分為三個部分：第一部分為土族刺繡的歷史文化介紹；第二部分為師徒刺繡數據對比；第三部分為無刺繡經驗的人30天數據變化。通過這樣三部分來傳達土族盤繡的歷史淵源、傳承習俗和盤繡技藝背后的數據秘密。在整個數據可視化的設計中遵循三個原則：（1）數據準確性，確保我們的數據可視化能夠反映數據的客觀性和真實性，不因為美觀而犧牲數據的客觀性。通過向觀者傳達真實可靠的數據可視化設計，來建立觀者對我們可視化網頁的信任。（2）保證數據可視化圖形美觀且簡約。在非遺網站的可視化設計中去除不相關的信息或幾乎不需要的信息，任何不相關的信息都會讓原本重要的信息更難被用戶察覺。我們網站整體采用暗色系，降低飽和度，讓用戶把更多的關注放在可視化圖表和我們要敘述的故事上。（3）提高非遺數據可視化的傳播度。我們在做可視化設計之前想過很多的形式，像海報、視頻等等，但是在互聯網發展的今天，人們在互聯網上停留的時間最長，且最容易大范圍地傳播，所以我們最后確定了網頁設計的形式，將傳統的土族刺繡與數據和互聯網結合，更好地推廣和發展土族刺繡。

四、總結

我們的實踐證明通過設備采集刺繡過程中的數據是可行且有效的，利用數據可視化網頁的形式也有利于非遺技藝更廣范圍的傳播。不足之處是在目前的實驗中我們只獲得了一位專業盤繡手藝人和2位新手的數據，可能在數據對比上會出現一定的偏差，在未來我們需要采集更多的數據進行分析比對，希望可以通過這些數據更為準確地發現盤繡傳承的規律。

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