人工智能在藝術設計中的應用范文

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摘要：隨著科技的飛速發展“人工智能”一詞慢慢被人們所熟知。人工智能通過理性的分析，將理性的事物公式化，運用科技的巨大力量逐漸在改變著世界；另一方面，在藝術設計領域人工智能正在不斷地學習人類的感性思維，慢慢占領人類的藝術世界。本文通過淺析藝術與人工智能的發展現狀，提出人工智能與藝術教育更好的結合理念，進一步促進藝術設計的發展。

關鍵詞：人工智能；藝術設計；人工智能與藝術教育；當代藝術創作背景

自從2016年AlphaGo打贏了人類世界的圍棋冠軍，社會上對人工智能技術的關注熱度日漸提升。在人類理性工作領域，人工智能正在顛覆性地改變著許多行業，很多機械化的工作已經被人工智能取代。；另一方面，人工智能也正在進入人類的感性的藝術領域，努力將藝術公式化（規范化），人工智能產品通過深度學習藝術家的筆觸，并依據一定的邏輯繼續創造藝術作品，再次讓經典藝術家“復活”，以此陶冶人類的情操。未來，機器可以代替人類完成很多事情，很多可以被公式化的人類職業都可以被人工智能取代，人類從腦力以及體力方面都可以最大化地解放出來。然而對于人工智能是否能夠最終取代藝術這塊領地，業界的說法不一。下文將通過探討人工智能在數字化時代中的應用，進一步分析探討人工智能與藝術設計之間的關系。

一、藝術設計的簡介與發展

（一）藝術設計的簡介

藝術設計是藝術家把自己的靈感、經驗和感覺通過藝術作品為媒介表達出來并且與大眾交流的一個過程。藝術創作有三個動機要素，包括對事物的認識、目標意圖和欲望沖動，三者之間是相互聯系不可分割的。在這個過程中，藝術家用我們的五種感官去表達某種情緒和感覺，可能是好感覺，也可能是壞的感覺，美妙的又或者骯臟的……藝術家會把自己對事物的認識、目標意圖和欲望沖動以及生活經驗、教育認知、生活環境、情感等因素融合到藝術作品中。不同人有著不同的生活經歷、不同程度的美感識別力。所以，藝術設計產物是隨機的、感性的，無法用理性的思維去衡量，更無法將其公式化。

（二）計算機對現代藝術設計的影響

在當代計算機科學的大力發展下，設計者可以借助大量的設計軟件將自己的靈感視覺化。相對于傳統的藝術創作所耗費長達幾個月甚至幾年的時間，計算機科學可以幫助設計師快速、高效地完成其創作，并且通過模具進行量產。例如，藝術家可以通過計算機建模，利用3D打印技術制造出人們所需要的產品；可以利用計算機中大量的色彩素材創作更加隨心所欲的作品，也可以通過計算網絡中海量的藝術設計資源，激發靈感，擴展藝術思維，把自己的思想與計算機科學有機的結合在一起實現設計創作。在作品呈現方面，隨著虛擬現實技術的日漸成熟，很多高校正在將虛擬現實技術應用到藝術設計類專業教學領域，虛擬現實可以較好地展現藝術與技術相結合的設計作品，通過虛擬環境的體驗與交流，有效地傳達設計作品所表達的設計理念，藝術家可以利用此項技術更加真實地將作品展現出來，使人們可以身臨其境，更加直觀地觀賞藝術的細節。

二、人工智能的發展

（一）人工智能的簡介

所謂人工智能簡單概括通過運用機器去實現所有目前必須借助人類智慧才能實現的任務。目前人工智能有強人工智能與弱人工智能之分。強人工智能就像科幻片里面那樣，機器可以和人類一樣與世界進行交流，可以自我學習與記憶、推理和解決問題。但由于技術的限制，計算機并不完全具備以上能力。所以就出現了所謂的弱人工智能，指的是只能解決特定領域問題的人工智能，很難在各個領域都達到領先水平。這就是專家們所說的“遷移學習”。通俗地說，遷徙學習就是舉一反三，機器可以將某方面的能力應用在其他領域。這一點人工智能還做不到。就像前文提到的AlphaGo，她已經在圍棋方面達到了人類的頂峰，但是其他方面并不能超越人類。

（二）人工智能的發展歷程

人工智能一詞在1955年達特茅斯學院舉辦的一次會議上由計算機專家約翰•麥卡錫第一次提出，至今已經有長達60年的歷史。期間經歷過兩起兩落，并且在2016年達到第三次高潮。1957第一款神經網絡Perceptron的發明，使得業界對于人工智能的關注度驟升，人工智能達到第一次高潮。在此之后長達十余年的時間里，計算機被廣泛應用于數學和自然語言領域，用來解決代數、幾何和英語問題。這讓很多研究學者看到了機器向人工智能發展的信心。1970年，人工智能面臨技術瓶頸，計算機沒能使機器完成大規模數據訓練和復雜任務，AI進入第一個低谷。第二次高潮是BP算法的提出，這種算法的出現使得大規模神經網絡的訓練成為可能。因為現實任務中所使用的神經網絡，只有在使用BP算法下才能進行訓練。BP算法由BP神經網絡中的輸入層、輸出層和若干個隱層構成。輸入信號經輸入層輸入，通過隱層計算由輸出層輸出，輸出值與標記值比較，若有誤差，將誤差反向由輸出層向輸入層傳播，在這個過程中，利用梯度下降算法對神經元權值進行調整。

三、人工智能的應用

（一）人工智能在科技中的應用

近年來，人工智能技術正在應用到越來越多的領域，醫療領域有微軟的Watson，無人駕駛汽車有特斯拉、谷歌、蘋果，生活個人助手的應用有谷歌Home、亞馬遜的Echo。下面從大家常見的語音識別領域和人臉識別領域進行簡述。微軟小冰，手機上最喜聞樂見的人工智能助理之一，可以幫助人們解決各種問題，整理用戶數據，根據用戶的習慣推薦適合用戶的生活方式。像小冰這樣的人工智能助理應用其實已經有很多，2011年蘋果開發的智能搜索語音助理Siri；百度在2015年開發的個人搜索和智能聊天功能的度蜜；科大訊飛研發的語音識別應用訊飛語記應用等。但是機器必定是機器，在回答問題的時候總是表現出不偏不倚的態度，并不會像人類一樣具有說話的“智慧”。其次，人工智能在人臉識別方面的應用也涵蓋生活的方方面面，公司門禁、設備登錄、機場登機、公共區域的監控等。近日，蘋果公司推出的新型手機iphoneX，就可以應用人臉識別一鍵解鎖和購物，給我們的生活帶來了極大的便利。

（二）人工智能在藝術中的應用

人工智能在藝術中最有影響力的創新便是卷積神經網絡的應用與發展。卷積神經一般應用于圖像處理領域，如Facebook的自動標注算法、Google（谷歌）的圖片搜索、Amazon（亞馬遜）的產品推介服務、Pinterest的主頁個性化信息流中都應用到了神經網絡。下面通過幾個案例來具體分析人工智能在設計領域中的具體應用：1.Google的“藝術家機器人”谷歌的DeepDream是一款可以識別、分類和整理圖像的人工智能程序。通過輸入數以百萬計的藝術家創作風格，作為學習的樣本，然后通過每一層神經網絡的學習逐步提升對藝術創作風格的認識，直到最后可以自動合成具有藝術家風格的圖片。2.藝術修圖神器PrismaPrisma是一款將藝術與修圖相結合的app，這款App運用人工智能技術，深度學習個各個流派藝術大師的筆觸，將用戶上傳的照片重新詮釋，生成一副具有藝術氣息的照片。此軟件的使用方法與其他普通軟件的流程大致相同，首先需要打開軟件、拍照或者上傳已有照片、然后選擇名畫筆觸，例如梵高，莫奈，畢加索的筆觸等、最后APP根據上傳的照片以及選擇的藝術家風格重新生成一張帶“藝術感”的新照片。不同的是由于此APP包括人工智能算法，處理速度相對于普通軟件相對較慢。Prisma一共包括三層人工神經網絡，左右兩邊的神經網絡分別學習藝術家風格以及分析處理原圖片的風格，中間的神經網絡則吸收兩邊神經網絡的處理結果，進一步加工處理，模仿人類的腦神經元，學習外界施加的藝術家刺激，不斷修正算法里的參數，使其輸出結果越來越接近藝術家的風格。合成一副全新的具有藝術氣息的照片。

四、將人工智能更好地應用到藝術教育中

當代教育中教師利用計算機輔助教學(ComputerAidedInstruction，簡稱CAI)，學校配備的多媒體教室，可以把知識更加形象、生動地向學生展現出來。例如教師可以利用多媒體技術將上課內容形象生動地展現出來，虛擬現實技術可以讓學生“真正”地置身于偉大藝術家的作品之中，打破了時間、地點的限制；3D打印技術學生可以將腦海中的構思進行建模，通過打印真實地將自己的想象再現。傳統的CAI雖然進一步提高了學生的學習效率與積極性，但是并不能充分地了解學生的學習情況，不能因人而異，也不能保證學生積極地參與到老師的教學中來。因此如果希望學生能夠更加積極主動地參與到教師的教學中來，并且可以通過人機交互收集個體的學習狀況并給予不同的指導，所以許多專家提出了新的教學理念：人工智能與多媒體技術的結合（簡稱ICIA）。據調查，美國將人工智能應用在教學中的案例已經比比皆是，具體包括：通過調研分析為大學教師以及學生提供自適應的學習系統；與教材的互動，根據學生對隨機測試的回答改變課程內容；根據學生的個性化需求制定智能教科書；通過圖像分析對界面進行合理的設計，更大地提升用戶體驗等。這些課程起到了事半功倍的效果，加快了學生對知識的吸取進度。對于藝術類學生，要想創作出更好的作品，必須具有超人的創造力與想象力，這些都需要人生閱歷與經驗的支持。將人工智能應用到藝術教育中，可以釋放學生的想象空間，考試不再局限于卷面，學生通過與計算機的自由對話來進行“考試”，計算機可以從對話中來進行評分；將人工智能應用到藝術教育中，人工智能可以將藝術知識進行加工、分類以及整理，可以根據學生的習慣將知識進行系統的劃分，幫助學生建立屬于自己的藝術知識庫，提高學生的學習效率，進一步減輕學生的體力勞動以及工作任務，使其在極少的時間內獲得更多的實踐與經驗，進而創作更好的藝術作品。

結語

經過以上的案例分析不難看出，人工智能在藝術設計領域雖然取得了一定的成就，但是這些發展領域都是理性的，可以公式化的，僅僅是模擬人的意識、思維，并不能像人類的大腦一樣產生設計靈感。人的審美并不完全是先天的遺傳，也包括后天大量的積累。所以藝術的發展需要借助人工智能技術與教學更好地結合，不斷提高學生的審美。使人工智能在影響人的理性思維的同時，漸漸進入到感性思維領域，形成共同促進、共同發展的有機整體，樹立創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，進一步促進藝術設計產業的發展。

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作者：徐雙雙；丁偉；貝典徽 單位：華東理工大學