智能設(shè)計(jì)與互動(dòng)藝術(shù)

邱偉誠(chéng)

自古以來(lái)，藝術(shù)就是人們表現(xiàn)思想的一種重要和普遍的文化形式。傳統(tǒng)上，人們把藝術(shù)分為了8個(gè)類(lèi)型：繪畫(huà)、雕塑、建筑、音樂(lè)、文學(xué)、舞蹈、戲劇和電影。隨著科技的發(fā)展，藝術(shù)家不滿足于傳統(tǒng)領(lǐng)域的藝術(shù)創(chuàng)作，將科技與藝術(shù)合而為一，用新的媒介進(jìn)行表達(dá)，這就是從20世紀(jì)60年代興起的科技藝術(shù)。

科技藝術(shù)不僅僅是將科技作為藝術(shù)的載體，它同時(shí)也改變了藝術(shù)創(chuàng)作的模式和思維。以往藝術(shù)活動(dòng)需要藝術(shù)家多年的艱苦練習(xí)，而科技藝術(shù)大幅度降低了藝術(shù)創(chuàng)作的門(mén)檻，藝術(shù)創(chuàng)作不再是藝術(shù)家的特權(quán)，而成為了每個(gè)人都可以創(chuàng)作的全民運(yùn)動(dòng)。藝術(shù)創(chuàng)作的空間更加多樣化，藝術(shù)的思維也更加多樣化：藝術(shù)作品不再是單純的展示，而是和觀眾進(jìn)行對(duì)話；觀眾的身份也在悄然發(fā)生變化。傳統(tǒng)藝術(shù)中，觀眾是藝術(shù)觀看者，而科技藝術(shù)模糊了觀眾的身份，他可以是觀看者，也可以是參與者，甚至是藝術(shù)的創(chuàng)作者。

而互動(dòng)藝術(shù)正是科技藝術(shù)的典型體現(xiàn)，通過(guò)觀眾與藝術(shù)品之間的互動(dòng)，它將傳統(tǒng)藝術(shù)的單向溝通轉(zhuǎn)變?yōu)橛^眾與作者之間的對(duì)話和交流。什么是互動(dòng)藝術(shù)呢？曾鈺娟博士基于控制論為互動(dòng)藝術(shù)提出了5條定義。

·創(chuàng)作者以科技作為創(chuàng)作的媒材，建立一個(gè)邀請(qǐng)互動(dòng)者參與的環(huán)境和裝置；

·互動(dòng)者主動(dòng)或被動(dòng)參與，并具備改變作品內(nèi)容結(jié)構(gòu)、形式與表現(xiàn)能力的藝術(shù)，作品有偶發(fā)、回饋、累加和自我衍化的能力；

·互動(dòng)者主動(dòng)或被動(dòng)參與，所改變的作品內(nèi)容，可能為一對(duì)一的反饋回應(yīng)，也可能是無(wú)預(yù)期結(jié)果的反應(yīng)；

·包含身體肢體動(dòng)作的高涉入?yún)⑴c，以及心理、感情、信息引發(fā)的非肢體直接觸碰的低涉入?yún)⑴c；

·參與者在互動(dòng)中，與作品心智交流并產(chǎn)生心領(lǐng)神會(huì)之感受，此感受并非僅是影像再現(xiàn)的刺激，而是在于互動(dòng)過(guò)程的涉入感。

通過(guò)上面的定義，我們對(duì)互動(dòng)藝術(shù)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)?；?dòng)藝術(shù)裝置是一種智能設(shè)計(jì)，它離不開(kāi)3個(gè)互動(dòng)裝置功能輸入、控制和輸出。傳感器能夠感測(cè)人的活動(dòng)，成為了很多互動(dòng)藝術(shù)裝置的輸入設(shè)備；輸出設(shè)備的選擇有聲、光、運(yùn)動(dòng)等；控制設(shè)備的選擇有很多，其中一種典型的設(shè)備就是Arduino了。Arduino操作靈活，具有能兼容多種傳感器和控制器、可采用免焊接形式等優(yōu)點(diǎn)，為眾多藝術(shù)家所青睞。而對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，Arduino也讓制作互動(dòng)藝術(shù)更加平民化。

接下來(lái)，我們以輸入設(shè)備為維度，用豐富的案例認(rèn)識(shí)智能設(shè)計(jì)在交互藝術(shù)中的應(yīng)用。

壓電陶瓷傳感器

壓電陶瓷傳感器是一種在交互藝術(shù)中常用的傳感器，當(dāng)觀眾觸摸展品時(shí)，展品就像突然有了生命一般與觀眾進(jìn)行互動(dòng)。

壓電陶瓷傳感器是一種可以將機(jī)械能與電能互相轉(zhuǎn)換的傳感器。它由具有壓電效應(yīng)的功能陶瓷材料制成。一旦受到擠壓、敲擊等外力作用，壓電陶瓷片會(huì)產(chǎn)生形變，形變會(huì)引起陶瓷內(nèi)部的正負(fù)電荷中心位移，電荷重新分布，使得陶瓷表面帶電。電荷的重新分布產(chǎn)生電信號(hào)，傳輸?shù)紸rduino主控板，主控板根據(jù)程序讓互動(dòng)裝置作出響應(yīng)。這樣觀眾就能獲得一次與有生命展品的交互體驗(yàn)了。

瑞典藝術(shù)家Trieuvy Luu的交互藝術(shù)作品“The Piezo”就是一個(gè)用壓電陶瓷傳感器制作的交互藝術(shù)案例。這個(gè)作品思考了我們生活空間和音樂(lè)的關(guān)系，戴上它，我們觸摸的一切東西都變成了動(dòng)人的音樂(lè)。

“The Piezo”的外觀看上去就像連著幾根電線和控制板的普通手套，藝術(shù)家將壓電陶瓷傳感器藏在食指的下方，并將手機(jī)的揚(yáng)聲器作為輸出設(shè)備。藝術(shù)家還在手套上安裝了彎曲傳感器和滑動(dòng)傳感器，用于調(diào)聲。當(dāng)藝術(shù)家戴著手套觸摸草地、布料、木頭、金屬等物品時(shí)，壓電傳感器發(fā)生不同程度的形變，輸出不同的電信號(hào)?？刂破鲗㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成美妙的音樂(lè)，由手機(jī)揚(yáng)聲器播出。

壓電陶瓷傳感器的另外一種用法就是制成壓電陶瓷發(fā)聲元件，將輸入設(shè)備與輸出設(shè)備合二為一。將多個(gè)壓電陶瓷緊密排列并通電，就能發(fā)出各種聲音。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積輕巧，在生活中應(yīng)用廣泛，麥克風(fēng)、發(fā)聲小玩具、發(fā)音電子表、電子儀器等，都有壓電陶瓷發(fā)聲元件。

著名互動(dòng)藝術(shù)家王福瑞的作品“移動(dòng)的聲林”，就是利用壓電陶瓷發(fā)聲元件制作的一個(gè)互動(dòng)藝術(shù)裝置。這個(gè)裝置由1000根細(xì)線組成一片巨大的森林，在細(xì)線的森林中，點(diǎn)綴著如滿天繁星般的LED燈。壓電陶瓷發(fā)聲元件就藏在繩子上，走進(jìn)展品，穿梭在森林之中，碰觸到的壓電陶瓷發(fā)聲元件發(fā)出各種響聲，同時(shí)，身旁的LED燈也隨之閃爍，一場(chǎng)美妙的聲光電盛宴就在你身邊上演。藝術(shù)家將自己的體驗(yàn)和思考融入作品中，通過(guò)互動(dòng)裝置模糊了展品和觀眾之間的距離，營(yíng)造出一種共感的情景。

觸摸傳感器

另一種接觸式傳感器是觸摸傳感器，它也常被用于交互藝術(shù)的創(chuàng)作中?，F(xiàn)代生活中觸摸傳感器可以說(shuō)非常常見(jiàn)，手機(jī)、電腦等幾乎所有觸屏設(shè)備都用到了觸摸式傳感器。觸摸傳感器分為2種：電阻式和電容式。目前電阻式傳感器比較少見(jiàn)，我們最常接觸到的是電容式觸摸傳感器。電容式觸摸傳感器一旦受到人體接觸，傳感器的電容發(fā)生變化，當(dāng)這種改變超過(guò)一定閾值時(shí)，傳感器就將其識(shí)別為一次觸摸，并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)給控制器?？刂破鹘邮盏叫盘?hào)之后，根據(jù)程序做出相應(yīng)動(dòng)作。藝術(shù)家用觸摸傳感器制作出各種美麗交互藝術(shù)裝置。

Snaxn Macs是一個(gè)擅長(zhǎng)用Arduino進(jìn)行交互藝術(shù)創(chuàng)作的團(tuán)隊(duì)，他們的代表作品“Crystalline Highlands”是一個(gè)基于觸摸傳感器設(shè)計(jì)的交互藝術(shù)案例。這個(gè)作品由一個(gè)擺滿了各種毛絨材料的石膏造景桌面和投影屏幕、揚(yáng)聲器組成，當(dāng)觀眾撫摸造景桌面的毛絨球時(shí)，屏幕就會(huì)投影出繽紛多彩的圖案，周?chē)膿P(yáng)聲器也會(huì)發(fā)出幽長(zhǎng)的聲音，通過(guò)不同媒介與觸摸傳感器的結(jié)合，使觀眾宛如置身于未知星球中。

接觸式傳感器拉近了觀眾和交互藝術(shù)裝置之間的距離，觸碰之間，觀眾渾然成為展品的一部分。與之相對(duì)的，使用非接觸式傳感器的交互藝術(shù)作品，展現(xiàn)出的是另一種觀眾與藝術(shù)之間的關(guān)系。接下來(lái)讓我們認(rèn)識(shí)藝術(shù)家是怎樣用紅外傳感器、超聲波傳感器、環(huán)境光線傳感器、聲音傳感器制作互動(dòng)藝術(shù)裝置，展現(xiàn)自己的思考的。

紅外傳感器

紅外傳感器是一種生活中非常常見(jiàn)的傳感器，如全自動(dòng)感應(yīng)沖便器、紅外報(bào)警器、自動(dòng)門(mén)、全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭等設(shè)施上都能找到紅外傳感器。與其他傳感器不同，紅外傳感器能夠很好地識(shí)別人體所發(fā)出的電磁輻射，受到其他物體的干擾較小。所以，在交互藝術(shù)中運(yùn)用紅外傳感器，能夠讓裝置更好地分辨是否在與人進(jìn)行互動(dòng)。

美國(guó)著名設(shè)計(jì)公司Patten Studio制作的交互藝術(shù)裝置“Lift”，就是一個(gè)用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)交互的例子。Lift看上去就像一根飄在空中的含羞草，在彎曲的主軸上安裝著24個(gè)白色的塑料葉瓣，葉瓣的背面暗藏著紅外傳感器；可變形的金屬導(dǎo)線連接著主軸和葉片，控制著每一對(duì)葉瓣的高度。把Lift單獨(dú)或成組地懸掛在半空，葉瓣輕輕擺動(dòng)，仿佛微風(fēng)吹過(guò)一般。當(dāng)觀眾從Lift下方走過(guò)的時(shí)候，紅外傳感器感測(cè)到人體，主軸便會(huì)自動(dòng)加熱，連接著葉瓣的金屬導(dǎo)線受熱收縮，將葉瓣輕輕拉起；觀眾遠(yuǎn)離裝置之后，金屬導(dǎo)線自然冷卻，葉瓣也就慢慢降下來(lái)。通過(guò)這個(gè)制作，藝術(shù)家完成了一次自然生命與科技制造的生命之間的對(duì)話，引發(fā)觀眾的思考。

超聲波傳感器

超聲波傳感器是一種能夠反應(yīng)物體與障礙物之間距離的傳感器。它由聲波發(fā)射器和接收器組成，聲波發(fā)射器以疏密形式發(fā)送超聲波，一旦超聲波遇到障礙物就會(huì)反射回來(lái)，被接收器所接收。通過(guò)計(jì)算聲波發(fā)射和接收的時(shí)間，超聲波傳感器能夠很好地測(cè)量物體之間的距離。藝術(shù)家能用它表達(dá)對(duì)“距離”這個(gè)主題的思考。

捷克藝術(shù)家Juraj Kotian設(shè)計(jì)的作品“Reflection of the Age”就是用超聲波傳感器表達(dá)人與財(cái)富之間關(guān)系的互動(dòng)藝術(shù)裝置。裝置由Arduino Mega板驅(qū)動(dòng)，它的正面是一排排整齊的白球，白球的背后安裝了舵機(jī)，可以控制球的運(yùn)動(dòng)。裝置正中央安裝了2個(gè)超聲波傳感器，感測(cè)觀眾與作品的距離。當(dāng)觀眾雙手靠近互動(dòng)藝術(shù)裝置時(shí)，舵機(jī)控制白球向觀眾靠攏，仿佛就要與觀眾進(jìn)行接觸。當(dāng)觀眾馬上就要觸碰到白球時(shí)，它突然就收回去了，任觀眾再怎么揮舞也不再有反應(yīng)。

這個(gè)作品的副標(biāo)題是“貪婪：人類(lèi)對(duì)財(cái)富的過(guò)度索求”，暗示了人與財(cái)富之間的關(guān)系，一旦超越了一定的界限，你所獲得的財(cái)富將離你遠(yuǎn)去。

環(huán)境光線傳感器

環(huán)境光線傳感器是一種能感測(cè)環(huán)境光照強(qiáng)度變化的傳感器，在智能手機(jī)、智能家居等領(lǐng)域皆有廣泛應(yīng)用。環(huán)境光線傳感器的核心元件為光敏電阻，它的阻值大小隨著光線變化而變化，亮度增加時(shí)，阻值降低；亮度降低時(shí)，阻值增大。傳感器通過(guò)對(duì)光敏電阻阻值的測(cè)量，即可判斷出周?chē)h(huán)境光的強(qiáng)弱，并輸出模擬信號(hào)。

“Constellaction”是波蘭設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)panGenerator為哥白尼科學(xué)中心設(shè)計(jì)的一款互動(dòng)藝術(shù)裝置。它由若干個(gè)半透明的三棱錐形塑料組成，每個(gè)三棱錐都內(nèi)置了環(huán)境光線傳感器、LED燈和控制器，一旦感測(cè)到環(huán)境光的強(qiáng)度超過(guò)了閾值，LED燈便會(huì)快速發(fā)光。黑夜降臨時(shí)，藝術(shù)家將400個(gè)三棱錐按一定的形狀排列在一起，用手電筒“點(diǎn)亮”1個(gè)三棱錐，周?chē)娜忮F感測(cè)到了環(huán)境亮度的變化，就會(huì)一個(gè)接一個(gè)地亮起來(lái)。鏈?zhǔn)叫?yīng)形成了光線的多米諾骨牌效果，400個(gè)三棱錐匯成了星光燦爛的海洋。

這個(gè)在哥白尼科學(xué)中心的互動(dòng)藝術(shù)裝置不僅是藝術(shù)的展現(xiàn)，更是科學(xué)的表達(dá)。藝術(shù)家從鳥(niǎo)類(lèi)行為得到啟發(fā)，將種群生活的個(gè)體抽象為一個(gè)個(gè)三棱錐，一旦某個(gè)個(gè)體受到來(lái)自外界的刺激，它能夠用一個(gè)簡(jiǎn)單的模式將信號(hào)迅速傳遍整個(gè)群體，從而展現(xiàn)出一種集群行為。

聲音傳感器

聲音傳感器是一種常見(jiàn)的傳感器。它內(nèi)置了駐極體薄膜，通過(guò)測(cè)量駐極體的電容變化檢測(cè)聲音的大小。當(dāng)外界的聲音傳入傳感器話筒時(shí)，聲波的振動(dòng)會(huì)引起駐極體薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容發(fā)生變化。電容變化量經(jīng)過(guò)放大后以模擬信號(hào)的形式向外輸出。生活中常見(jiàn)的聲控?zé)簟Ⅺ溈孙L(fēng)等電器都內(nèi)置了聲音傳感器，而藝術(shù)家把聲音變成了動(dòng)力之源。

2010年上海世博會(huì)德國(guó)“動(dòng)力之源”展廳懸掛著1個(gè)直徑3米、重1.2噸的巨型金屬球，金屬球的表面布滿了40萬(wàn)個(gè)LED燈，并用聲音傳感器作為巨型金屬球的動(dòng)力控制，這便是由德國(guó)設(shè)計(jì)公司Milla&Partner;設(shè)計(jì)、斯圖加特大學(xué)研發(fā)的巨型互動(dòng)藝術(shù)裝置“和諧都市之球”（The Sphere of Balancity）。在展覽中，兩位主持人鼓勵(lì)觀眾熱情歡呼，金屬球就像鐘擺一樣開(kāi)始搖擺，觀眾的歡呼聲越高，金屬球的搖擺幅度就越大，LED顯示的效果就越精彩。當(dāng)主持人讓全場(chǎng)停止歡呼時(shí)，巨大的金屬球變成了地球的模樣，一顆種子在地球上生根發(fā)芽，仿佛在告訴人們?nèi)伺c自然的和諧相處便是動(dòng)力之源。

設(shè)計(jì)師將城市、能源、環(huán)境、工業(yè)等一系列思考都融入到互動(dòng)藝術(shù)裝置中，世博會(huì)的游客對(duì)德國(guó)館的“動(dòng)力之源”展廳留下了極其深刻的印象，并給予了高度評(píng)價(jià)。后來(lái)，“和諧都市之球”更是獲得了4個(gè)頂級(jí)國(guó)際設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)介紹了7個(gè)用智能設(shè)計(jì)制作互動(dòng)藝術(shù)的案例：不同的傳感器、不同的輸出裝置和不同的控制邏輯，可以產(chǎn)生無(wú)數(shù)種組合方式。盡管上面有些例子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，我們可能無(wú)法做到，但藝術(shù)設(shè)計(jì)不是炫技，而是思想的表達(dá)。只要有思想，我們同樣可以用Arduino和其他配套的軟硬件表達(dá)我們的看法。