基于人工智能的傳統(tǒng)民族紋樣創(chuàng)新設計研究

曾真　王杰

摘要：為探索信息時代傳統(tǒng)民族紋樣的創(chuàng)新設計路徑，以土家族織錦西蘭卡普為設計對象，利用人工智能將傳統(tǒng)紋樣與當代元素相融合，形成了既符合當下文化語境又具有多維延展可能性的創(chuàng)新設計結果。

關鍵詞：人工智能;西蘭卡普;傳統(tǒng)紋樣;創(chuàng)新設計

中圖分類號：J522 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2021）16-00-03

1 研究緣起

1.1 少數(shù)民族傳統(tǒng)文化面臨挑戰(zhàn)

中國在五千年的歷史長河中孕育了許許多多風格鮮明且迥異的少數(shù)民族文化與工藝，這些精湛的工藝技術與悠久的傳統(tǒng)文化也滋養(yǎng)了華夏文明。如今，國家針對少數(shù)民族傳統(tǒng)文化與手藝的保護傳承出臺了一系列政策予以支持。《中國的少數(shù)民族政策及其實踐》中指出，少數(shù)民族的傳統(tǒng)文化都將受到尊重和保護，在中國，各民族都可以自由保持和發(fā)展本民族的優(yōu)良文化[1]。在傳統(tǒng)文化的創(chuàng)新發(fā)展方面，當代中國社會所需要的文化形態(tài)必須與社會的經(jīng)濟制度、政治制度相適應……這就要求傳統(tǒng)文化通過創(chuàng)造性轉化與發(fā)展，創(chuàng)造出適應新時代社會主義的先進文化[2]。

但少數(shù)民族在信息化社會發(fā)展進程中難免受到全球化沖擊，其特色正不斷消融，再加上區(qū)域人口持續(xù)外流與少數(shù)民族人口文化結構改變，年輕一代對傳統(tǒng)文化與工藝的熱情下降，許多非遺手藝后繼無人，種種現(xiàn)實的原因迫使少數(shù)民族傳統(tǒng)文化特色逐漸流失，部分工藝甚至幾近失傳。少數(shù)民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與工藝的保護、傳承與創(chuàng)新發(fā)展刻不容緩。

1.2 處在十字路口的西蘭卡普

作為湘西地區(qū)少數(shù)民族土家族的傳統(tǒng)織錦，西蘭卡普的工藝技術作為傳統(tǒng)技藝類，于2006年被列入第一批中國非物質文化遺產(chǎn)。因其色彩夸張艷麗，紋樣抽象獨特，帶有濃郁的土家生活氣息，被視作是高度凝結土家族精神文化的象征。

西蘭卡普有著實用價值，其花紋亦有眾多象征意義，這種象征功能源于土家先民在刀耕火種的生產(chǎn)方式中形成的圖騰崇拜行為。聰明手巧的土家后人在傳承先民紋樣的基礎上對原始紋樣進行了提煉、演化，從而使紋樣擺脫其原始模糊的樣貌，有了更加明確的裝飾性特征，樸素而美好地傳遞出了土家族人對自然的崇拜和對生活的熱情。（見圖1）土家族的匠人在抽象的幾何圖案設計方面獨具天賦，并且將這一類型的藝術特性發(fā)揮和展現(xiàn)到了極致。他們可以將特定對象從自然事物中提取、轉化并升華為真正的藝術，使得這種紋樣在無須依附于自然對象本身的情況下仍然可以被辨識和認知，且充滿美感[3]。

西蘭卡普的工藝技術對傳承人的素質要求高，且學習時間長。在紋樣的創(chuàng)新上，土家族的能工巧匠們常常會受到主流審美的影響，將當代事物直接帶入，造成西蘭卡普紋樣抽象幾何特征的消失。如何以一種既能夠保留西蘭卡普傳統(tǒng)幾何風格基因，又能夠融入當下文化元素的方式進行新式紋樣設計成為一大難題，為土家傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新找到新的路徑與出口迫在眉睫。

1.3 人工智能驅動設計革新

隨著信息技術的飛速發(fā)展，計算機技術迅猛提升以及高效算法被開源使用，使得人工智能在數(shù)據(jù)學習、分析與判斷中展現(xiàn)出超凡的能力，并迅速滲透到生產(chǎn)生活的各個領域，深刻地改變著人們的學習方式，為各行各業(yè)的創(chuàng)新帶來了更多的可能性，人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時代正逐步到來。

特別是圖像領域的人工智能技術正不斷迭代、分支且進行大眾開源，為設計領域帶來了更多前沿的創(chuàng)作方式，其中最具代表性的人工智能視覺算法有對抗式生成網(wǎng)絡技術、風格遷移技術等等。人工智能技術可以實現(xiàn)逼真的數(shù)字圖像合成、大批量圖像特征提取與融合、圖像之間的風格遷移等，能夠在圖片識別分類、色彩提取、線稿上色、版面編排等設計環(huán)節(jié)以超越人類的力量，做到游刃有余，完成設計師的部分工作，且能夠帶來意料之外的驚喜。2016年“雙11”期間，阿里公司自主研發(fā)的人工智能設計平臺“魯班”，在一夜之間排版產(chǎn)出了共計1.7億張商品廣告橫幅，并進行了大數(shù)據(jù)精準投放，使商品的點擊率提升了100%[4]，“魯班”的成功及其秒產(chǎn)8000張橫幅海報的超凡效率、精準的分析定制投放與令人驚奇的排版能力，在設計領域引起了廣泛的關注和討論，如此龐大的數(shù)目即使讓100位熟練的設計師徒手完成，也需連續(xù)作圖300年以上。此外，計算過程中的種種不確定性為設計師與創(chuàng)作者們拓寬了創(chuàng)意空間。在人工智能設計項目“椅子項目”中，設計團隊根據(jù)人工智能在學習了500多個椅子數(shù)據(jù)之后生成的椅子圖像，再創(chuàng)作出了4把造型獨特的椅子。在這個過程中，人工智能是創(chuàng)作者，而設計師更像是協(xié)助者與決策者，傳統(tǒng)的設計方式發(fā)生了改變。

2 基于人工智能的傳統(tǒng)文化創(chuàng)新

2.1 在傳承中創(chuàng)造適應當下的新價值

優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化與工藝需要被保護與傳承，但一成不變的繼承反而使得其發(fā)展與創(chuàng)新受到限制。誠然，在學習傳統(tǒng)文化與技藝時應以尊重傳統(tǒng)風格特色為前提，但事物在發(fā)展過程中需要以創(chuàng)新為驅動力。傳統(tǒng)文化必須在傳承中創(chuàng)作適應當下的新價值才會被現(xiàn)代社會接受，才能夠更好地融入現(xiàn)代生活。故步自封的守舊之道并非文化發(fā)展之道。現(xiàn)代社會的優(yōu)秀文化、創(chuàng)意元素或優(yōu)良價值觀可以與傳統(tǒng)文化互相碰撞交融，賦予傳統(tǒng)文化新的內(nèi)涵，在豐富其形式、增強其趣味性的同時，也能夠讓其適應當下社會文化需求，讓年輕一代更加樂于接受優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化。新時代的中國，傳統(tǒng)文化的傳承發(fā)展亟待注入新鮮血液，而人工智能技術恰恰為傳統(tǒng)文化的新生提供了更多新的機遇[5]。

2.2 人工智能與傳統(tǒng)文化創(chuàng)新融合

將AI強大的數(shù)據(jù)分析與處理能力與華夏優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的保護、傳承、創(chuàng)新與弘揚相結合，已成為數(shù)字人文發(fā)展的一大趨勢。其中最值得關注的一種方式是傳統(tǒng)的視覺圖像，如器物外形照片、織錦花紋、傳統(tǒng)繪畫與文字數(shù)據(jù)經(jīng)過人工智能訓練建立風格模型，同時融入現(xiàn)代元素、形式或風格，通過算法生成設計結果，這不僅提高了設計的效率，也賦予了傳統(tǒng)文化新的內(nèi)涵。如谷歌開發(fā)者大會藝術與文化項目中展示的將人工智能與傳統(tǒng)中國瓷器相結合的“舞智窯變”項目，通過對參與者身體姿勢與服飾花紋的識別，實時合成出專屬于自己的精美瓷器。通過人工智能技術讓甲骨文“活”過來的項目“智繪甲骨”，人工智能對參與者手繪的簡筆畫進行評判，生成對應的動態(tài)甲骨文。同時，利用人工智能充當手影裁判的“智玩皮影”，讓人們重拾童年時玩手影的樂趣。

3 西蘭卡普紋樣創(chuàng)新設計

3.1 設計概念

西蘭卡普記錄著土家族的歷史與文化，在數(shù)字化時代，西蘭卡普紋樣需要以新的方式被傳承與創(chuàng)新，人們可以利用“人工智能+設計創(chuàng)意”的創(chuàng)作模式設計出新的符合當下社會生活需求的西蘭卡普紋樣。將傳統(tǒng)的圖案之美融入當下的數(shù)字生活中，使符號背后的堅韌、勇敢、樂觀的民族精神能夠以數(shù)字化的形式繼續(xù)引導現(xiàn)代生活。基于這種創(chuàng)作模式，土家族西蘭卡普傳承者在創(chuàng)作新的紋樣時，可以利用AI輔助設計出既更加貼近傳統(tǒng)西蘭卡普幾何造型風格又面向現(xiàn)代社會生活的新式紋樣，達到保護、傳承與發(fā)展西蘭卡普紋樣的目的。

3.2 設計過程

第一，建立數(shù)據(jù)集。傳統(tǒng)的西蘭卡普紋樣數(shù)量眾多，由于其中包含一些主觀創(chuàng)造的紋樣，缺失了傳統(tǒng)的土家特色，因此選擇從現(xiàn)有的專門記載西蘭卡普傳統(tǒng)圖案的《湘西土家織錦矢量圖典》[6]中收集數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的本真性。筆者將不同的西蘭卡普被面紋樣進行了收集與分類，共采集數(shù)據(jù)圖樣373類。這373類按類型分，包含梭羅樹、雙白梅等植物類紋樣，大蛇花、螃蟹花、貓腳花等動物類紋樣，椅子花、背簍花等器物類紋樣，壽字格、獅子滾繡球等吉祥類紋樣，滿天星、巖墻花等天象地理類紋樣，八勾紋、十二勾花等勾紋類紋樣。按照圖案的排列規(guī)律，這些紋樣又可以分成四大類：平鋪類、軸對稱類、折線類、組合圖案類。

一方面，筆者將圖典中的被面紋樣單獨抽離整理為256*256像素，72dpi的607個元素。由于在測試過程中發(fā)現(xiàn)顏色會影響機器的判斷，于是又將合集中風格鮮明的元素進行白底黑色的處理。最后整理得出710個帶有明顯西蘭卡普傳統(tǒng)幾何特色且無語義的黑白元素圖樣。（見圖2）另一方面，筆者選擇了40類白底黑色的現(xiàn)代圖標作為風格遷移內(nèi)容對象，每一類選擇了100個。圖標數(shù)據(jù)集中含有傳統(tǒng)西蘭卡普紋樣中不曾存在過的現(xiàn)代元素，如飛機、汽車、手機等圖樣，以增加生成結果的現(xiàn)代特征與多樣性。

第二，風格遷移。在風格遷移階段使用的算法工具是源于谷歌發(fā)起的機器學習項目，這種算法基于張量流（TensorFlow），被稱為“快速任意風格遷移”算法。該項目訓練的模型網(wǎng)絡用途是對不同畫風的繪畫之間進行風格的遷移模仿，技術團隊引入了一種全新的算法，將約8000張傳統(tǒng)繪畫以及約6000張材質紋理作為數(shù)據(jù)集讓機器學習，最終構建出了一個十分靈活的風格遷移網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡能夠快速地進行不同風格畫作間的風格轉變，對于照片等非繪畫類圖片也可以實現(xiàn)風格的轉移。算法的作者在其論文中指出“風格遷移以兩個部分構成，一個是內(nèi)容圖片，另一個是風格圖片。通常內(nèi)容圖片會是照片，而風格圖片則為風格強烈的繪畫”[7]。該作者在風格遷移之間增加了可以控制風格強弱的滑塊，以及四類預訓練的模型網(wǎng)絡，這就允許使用者通過調節(jié)參數(shù)與組合預訓練模型網(wǎng)絡靈活地控制風格圖片對內(nèi)容圖片的影響程度，從而獲得更多的可能性。

在對單個圖案進行風格遷移時，筆者先將收集的黑白現(xiàn)代圖標作為內(nèi)容圖片，將同樣經(jīng)過黑白處理的西蘭卡普元素圖片作為風格圖像，兩兩隨機組合，通過風格遷移技術改變內(nèi)容圖片中黑白線性圖標的形態(tài)，以此進行批量風格遷移。計算結束后，筆者對批量轉換的結果進行篩選，挑選出既帶有現(xiàn)代圖案語義又被附著強烈傳統(tǒng)西蘭卡普幾何風格的圖案。經(jīng)過篩選，每一類留下20～50個清晰的黑白圖案，接著將采集到的373類彩色西蘭卡普數(shù)據(jù)與其進行風格遷移計算，西蘭卡普彩色圖案的色彩與形態(tài)更進一步地融入生成的黑白卡普圖像中。

3.3 設計結果

經(jīng)過人工整理數(shù)據(jù)、按需調參、機器批量生成、人工篩選，設計師與人工智能共同完成了40類西蘭卡普紋樣的創(chuàng)新設計。（見圖3）這些由人工智能創(chuàng)作出的圖案既有著西蘭卡普獨特的審美風格，又有能夠體現(xiàn)現(xiàn)代社會的元素。這種獨特的紋樣能夠自然地將土家族傳統(tǒng)之美融入現(xiàn)代社會生活中，在界面設計、視頻設計、文創(chuàng)產(chǎn)品設計以及服飾紋樣設計等應用方向上展現(xiàn)出有別于傳統(tǒng)西蘭卡普紋樣的優(yōu)勢，為傳承與創(chuàng)新土家族文化貢獻了力量。

3.4 設計反思

在風格遷移計算的過程中，數(shù)據(jù)集的數(shù)量與質量對設計結果的品質至關重要。數(shù)量巨大但種類龐雜的數(shù)據(jù)集，由于數(shù)據(jù)特征不夠集中，會對機器學習產(chǎn)生干擾，需要對其進行合理分類;特征鮮明但是數(shù)量不夠大的數(shù)據(jù)集，由于數(shù)據(jù)特征能量微弱，不能滿足機器學習的需求，需要增加同類數(shù)據(jù)量。因此，建立結構化的優(yōu)質數(shù)據(jù)集是實現(xiàn)高品質設計的關鍵。

4 結語

在藝術與科學大融合的背景下，人工智能賦能傳統(tǒng)文化創(chuàng)新設計，使文化精髓能夠以一種數(shù)字化的、保留本真的、面向未來的方式傳承下去。運用人工智能技術完成的西蘭卡普紋樣創(chuàng)新設計實驗，證明基于人工智能的傳統(tǒng)民族紋樣創(chuàng)新設計途徑具有可行性。這并不只是試驗性的設計嘗試，此次設計嘗試能夠預見在未來設計師與人工智能的合作愈加緊密，基于人工智能的傳統(tǒng)民族紋樣創(chuàng)新設計會成為一種具有推廣價值的設計方式，為少數(shù)民族傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新貢獻力量。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國國務院新聞辦公室.中國的少數(shù)民族政策及其實踐[J].中華人民共和國國務院公報，2000（3）：30-48.

[2] 陳先達.中國傳統(tǒng)文化的創(chuàng)造性轉化和發(fā)展[J].前線，2017（2）：35.

[3] 賴小靜.西蘭卡普圖案傳承與實踐創(chuàng)新研究[J].包裝工程，2017，38（2）：202.

[4] 黃亞鷹，胡月.各向異性：人工智能挑戰(zhàn)下的設計教學模式創(chuàng)新[J].湖南包裝，2019，34（5）：125.

[5] 舒坤堯.人工智能在傳承創(chuàng)新傳統(tǒng)文化中的作用[J].人民論壇，2019（28）：44-45.

[6] 賀景衛(wèi).湘西土家織錦矢量圖典[M].長沙：湖南師范大學出版社，2017：36-293.

[7] 戈爾納茲·吉亞西，李洪雷，曼朱納斯·庫德勒，等.探索實時的、任意神經(jīng)藝術風格化網(wǎng)絡的結構[Z/OL]. arxiv，https：//arxiv.org/abs/1705.06830，2021-09-03.

作者簡介：曾真（1981—），女，四川廣安人，博士在讀，副教授，研究方向：智能設計、交互設計、信息設計。

王杰（1999—），男，福建福州人，碩士在讀，研究方向：信息與交互設計。

基金項目：本論文為2018年重慶市社會科學規(guī)劃項目“大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略下‘設計+人工智能的交叉融合研究”成果，項目編號：2018QNYS65;2020年重慶市教育委員會科技項目“人機智能協(xié)同設計機制與應用研究”成果，項目編號：KJQN202001003