人工智能技術下的設計教育

文／喻仲文，袁文婧（武漢理工大學 藝術與設計學院）

1956 年，在美國 達特茅 斯（Dartmouth）夏季討論會上，麥卡錫（Mc Carthy J）正式提 出人工智能（Artificial Intelligence）這一交叉學科的名稱，定義為制造智能機器的科學與工程，模擬人類某些智能行為的基本方法和技術，構造具有一定智能的人工系統，讓計算機去完成需要人的智力才能勝任的工作[1]。其中經歷了人工智能的孕育期（1956年以前）、人工智能的形成期（1956—1969年）、低潮時期（1966—1973年）、基于知識的系統（1969—1988年）、神經網絡的復興（1986年至今）和智能體的興起（1993年至今）幾個時期[1]，人工智能研究問題和解決問題的模式包括類人行為方法、類人思維方法、理性思維的方法和理性行為的方法。這種新技術的應運而生，涉及多個應用領域，改變了人們的生活形態與發展方式。

一、人工智能與設計教育的融合

1.1 人工智能與設計教育的融合

工業革命亟需通過變革教育來應對,倒逼人工智能與教育融合發展,同時,人工智能與教育融合發展也是教育行業自身發展的訴求。在人工智能的沖擊和影響下,教育領域正在經歷一場深層次變革,人工智能正在重塑教育的新形態[2]。人們經歷了從機器時代到人工智能時代的轉變，人工智能推動各個行業的轉型與發展，設計教育同樣需要作出相應的改變。教育以育人為本，為社會提供服務，是一種社會實踐活動。教育的發展受到科技發展水平、社會生產力以及社會形態的制約和影響。生產力的發展和社會轉型推動教育形態逐漸演變并與社會發展相適應[3]。單一的、標準化的教育模式已不能與當下時代的發展和大眾的教育需求相適應，將人工智能與教育交叉融合，重塑傳統的教育模式，規劃符合新時代要求的教育方案才能推動教育現代化的發展。

1.2 人工智能技術與設計教育的融合

目前我國大力鼓勵、支持和引導人工智能領域的發展，在教育方面加強學科建設，推廣人工智能教育的應用示范，頒布相關文件推動完善人工智能教育體系。2017年7月，中國國務院正式發布《新一代人工智能發展規劃》提出“發展智能教育，利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系”[4]。習近平總書記在向國際人工智能與教育大會致賀信中也提到：“中國高度重視人工智能對教育的深刻影響，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創新，充分發揮人工智能優勢”“深入探討人工智能快速發展條件下教育發展創新的思路和舉措，凝聚共識、深化合作、擴大共享，攜手推動構建人類命運共同體”。2018年4月，教育部印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》指出“要加快人工智能在教育領域的創新應用，利用智能技術支撐人才培養模式的創新、教學方法的改革、教育治理能力的提升”[5]。2019年3月，教育部公布了35所高校獲首批建設人工智能本科專業的資格。我國多個省市也設立人工智能教育實驗基地中學，開設Python編程課程并將其納入高考內容體系。國內26所高校開展人工智能專業，西安交通大學單獨成立人工智能學院，設置關于人工智能的基礎課程，例如人工智能核心、人工智能與社會、人工智能工具與平臺等本科課程。

在應用與實施上，“人工智能在從全員集體教育轉向根據個人技能水平進行個別指導教育的過程中的潛力非常大。”傳統且單一化的教育模式向人工智能與自適性教育相結合的模式轉變。NTT DATA（NTT DATA Technology Foresight《NTT 數據技 術展望》）曾提及人工智能與“自適應學習”的模式：“目前學校給每一個班的每位同學布置相同的作業，將來人工智能會掌握每個學生的錯誤模式，分析每個學生缺少哪些知識，布置不同的課題和作業，推進 ‘自適應學習’”[6]。人工智能作為混合智能的應用和交叉學科融合的探究模式，有別于傳統教師可能存在個人情感性與主觀性的行為，能更公正公平地批改學生課后作業，進行遠程教育。其他方面，人工智能可以更迅速地通知老師學生的異動情況，甚至及時識別欺凌、霸凌現象。與傳統模式相比，這種模式會針對學生的不同水平與能力優化課程配置，及時反饋和補充學習模式，利用數據挖掘來分析學生學習的行為和過程，更理性、智能化地因材施教來提高學習效果。

人工智能也是一種技術和工具，在技術本身的創新及人們利用方式的創新作用下，它完全能夠創造出新奇獨特的藝術，就像當今的數碼技術已經創造出了令人嘆為觀止的藝術效果一樣。人工智能強大的學習能力，將會使其跨越物質世界和精神世界、宏觀世界與微觀世界的界限，通過數字代碼融合各種數據庫，創造出前所未有的藝術形式。微軟研究院與清華大學美術學院聯合提出了一個可計算的自動布局模型，通過對設計數據整合，分析其視覺空間排列、色彩和諧度等，并結合設計原則、認知方式等生成新的符合人類感官舒適度的頁面布局（見圖1）[7]。

圖1 該原型自動生成雜志圖文的過程

人工智能不僅可以學習人類不同時期、不同地域、不同風格的藝術作品，還可以學習人類肉眼看不到的微觀世界的圖像特征，以及宇宙深處的景觀，它甚至可以以數字為中介，學習數字化、圖像化的人類心臟的跳動、情緒的波動、腦電波的變化等。也就是說，人工智能不僅擁有強大的學習能力，還將擁有強大的“感知”能力，在此背景下，它創造出震撼人類視聽感官的藝術作品就是不難理解的。增強性的人工智能藝術是將人工智能的工具性同藝術家的創新性相結合的產物。在藝術家的世界里，很多奇妙的感受、形象甚至思想很難通過已有的技術手段表達出來，當然，人們也可以利用計算機軟件編輯技術去表達、修正、渲染圖像，以達到預期的審美效果，如眾多的科幻場景，都是通過計算機軟件的增強能力達到的。但這個過程同樣充滿艱辛，它需要消耗藝術家大量的體力勞動和腦力勞動。而人工智能卻能通過學習和訓練不同的數據，創作出人工難以實現的、令人驚嘆的藝術效果,從工具的角度說，它極大地增強了人的藝術表達能力。這類人工智能藝術通常是在“原作”的基礎上進行增強，使生成出來的作品充滿不可思議的視覺效果。圖2（a）是由谷 歌DeepDeam創作的作品，很明顯是在原圖的基礎上，增強為立體派和印象派的風格。圖2（b）則是學習、訓練了梵高、蒙克等表現主義畫家的作品，通過人工智能增強了原圖的風格化表達方式。

圖2 DeepDream 項目作品

二、人工智能對設計教育的沖擊

2.1 課程體系的沖擊

傳統的課程體系和教育方式以相對單一、老舊的方式運行。在科技高速發展的當下，學生固化的思維模式、教師程式化的教學過程、個別教師應接不暇的教學范圍等，這些過去授予的課程模式顯然已跟不上時代的步伐，缺乏人工智能領域的涉及和智能化的多元研究。課程體系上應添加人工智能課程，加強對人工智能技術的學習。同時這也說明需要引進熟練掌握人工智能方面專業知識與技術的教師，才能更好地針對不同學生的專業素養，培養專業的設計人才。

西安交通大學人工智能學院在本科課程“自主無人系統實驗”的設置中就以多智能體與人機混合智能的方法進行教學。該課程綜合應用3D計算機圖形學、虛擬現實與增強現實等理論和技術方法，要求學生手動實踐來解決實際問題和溝通協作的能力。其中實驗內容包括機器人導航技術實驗、自主無人系統實驗、虛擬現實與仿真實驗、腦信號處理實驗，為的是能更好地了解與掌握無人駕駛汽車多傳感器環境感知方法的設計與控制執行的設計。在課程體系中加入人工智能課程，著重強調學生對人工智能專業知識的理解和銜接，將知識點應用到各個綜合的設計領域中去。而與之相對的，在藝術人才的培養方面，過去那種單調性、重復性的色彩、素描、速寫等課程訓練應相對減少，增加多學科融合、調動學生創意和發散思維的新時代學科課程。

2.2 教學方式的沖擊

2018年12月,重慶市舉辦的以“智創教育、賦能未來”為主題的未來學校博覽會上,集中展出了智慧黑板、教學檢測系統、智能閱卷系統、教師教學資源平臺等教育技術和教學裝備,這些新技術裝備的出現正悄然改變著以往的教學理念與模式[8]。未來的教育,要從面向知識體系的傳授,轉向面向核心素養的培養,學生的創造能力、審美能力、協作能力、知識的情境化、社會化運用能力是人類教師所應關注的核心和重點。人機協同既可以實現群體班級的規模化支持,也可以實現適應每個個體發展的個性化教學。在教學方式上，教師應采取人機協作的教育方式，注重教師與智能設備的合作、互動，借助智能化模式來共同完成設計教育。例如學習資源和學科教學教具方面，可充分利用人工智能資源、信息采集、虛擬仿真系統等的自主模式，結合教師個人教育的情感監督來完成教學。通過這些智能教具，能更便捷地輔助教師，構建更有效率的教學平臺，改變傳統的教育方式和方法。

三、人工智能對設計教育的影響

3.1 就業需求的變化

在設計教育的目標中，以培養設計和輔助設計的復合型人才為主；而人工智能技術引發的科技變革也影響著設計類受教育者的就業需求，這是對設計師從業者的挑戰和機遇。

在人工智能時代，重復性、程式化的操作或多或少地會被取代，僅靠簡易的機械化練習便可完成的工作終將會被時代的洪流湮沒。新興技術將會淘汰大量的傳統勞動力，擴大新型勞動力的需求。當下知識密集型人才大量涌出，社會模式也漸漸轉向為速度、效率型取勝，速度比以往任何時候都重要。眾所熟知的典型案例便是阿里巴巴公司開發的“鹿班”，它是一位“設計師”，也是一名人工智能輔助工具。在2016年“雙十一”期間，“鹿班”完成了1.7億張海報的制作，下一年則升級完成4億張海報，這均是人類設計師僅憑手動操作而無法比擬的效率。此外，阿里巴巴公司還設計了短視頻生成機器人Allwood，同樣屬于人類憑經驗和直覺無法達到的創造速度水平。可以說，人工智能不過是迄今為止最為高級的工具，它就像人們廣泛使用的計算機軟件photoshop或其他仿真軟件一樣，是人手的延伸，使人從復雜艱辛的體力勞動中解放出來。人工智能不僅解放人的雙手，同時在一定程度上解放、增強人的感覺器官和大腦，使人類可以嘗試更多的可能性，獲得更強大的力量和手段去跨越手工技巧的障礙，獲得不可思議的藝術效果以及審美感受。

這種類型的人工智能工具極大地減輕了設計師的工作量與壓力，使設計工作變得更加輕松。同時，專業、高效化工具的使用能提升整個設計過程的專業性，以便設計師獲得更多的創意和靈感去進行新的設計。但以上也從另一個方面說明了：無論是繁瑣的還是簡單的工作，只要是機械性的重復勞動都可以被人工智能工具所替代，設計師的自身價值效應會大大降低，更依賴于人工智能技術的運用和輔助。教育者應竭力培養受教育者作為設計師終身學習、與時俱進的學習觀念，通過學習新技術、新內容來掌握更多的設計技能。并且長期聚焦最新的實時發展動態來拓展思維和視野，完成更符合時代標準的設計作品，學會跨界思考、多學科的融合與交流，將經驗轉換為更多的價值來創造價值。

3.2 設計教育的轉向

事實上，我們整個教育制度是在工業革命之后建立的，旨在培育工廠工作者，執行人工操作工作和重復性質的工作，我們的教育制度自那時起，至今并未充分更新符合時代需求。相較于人工智能的成長速度，作為生物的進化速度過于緩慢，未來的工作與創新將是比以往更不熟悉的領域，與工業革命比是不同類別，新紀元將創造出無法想象和理解的新研究與創新領域。當然，由于人工智能無法超越其作為技術和工具的本質，其本身存在的缺陷性，即倫理、法律和安全方面的問題，都需要進一步優化和升級。不管人工智能藝術如何發展，它終究是人類智慧的結晶，是人類利用工具創造的產物，人依然是人工智能藝術創作的真正主體，人在藝術審美、生活經驗、自我情感和意識、想象力與創造中的優勢，是人工智能暫時無法超越的。

面對新興技術革命的一系列挑戰，絕大多數單一且機械的工作都會被自動化取代，這就相應地需要人們更賦創造力、加倍努力并有效地去完成效益和價值。在人工智能的熱潮下，一部分產業悄然崛起，一部分領域飛速發展，一部分工作被迫取代，一項新技術的問世必然會引發無數個新領域與新職業的誕生，技術更新將不斷出現，消失的職業也隨之增多。新技術創造出的新工作需要與之相匹配的教育程度和接受程度、靈活的變通能力、知識和創新精神，原始標準化的受教育模式已經受限，必須進行教育制度的調整才能跟上技術進步的速度，改變設計教育生態。

四、結語

在未來的設計教育中，對于學生人工智能專業知識的持續開發和培養非常重要，這樣即使人工智能的熱潮結束了，所學習到的知識與技術并不會衰退。教育的目的是培養能獨立思考、解決問題，全面發展的個體，而設計教育中不僅需要為社會培養專門的藝術設計人才，也需要學生學會應對大環境下新挑戰、機遇，運用新技術來增強就業競爭力。將知識賦予更多價值，不斷融合全新的觀念來創造價值，就不會被社會與時代的發展所淘汰。鼓勵學生掌握更多的設計技能來提高綜合素質，學習人工智能技術并應用到綜合領域中去，加強跨學科的融會貫通，進行創新、思考與設計。