人工智能找你切磋書(shū)法

當(dāng)人工智能遇上傳統(tǒng)書(shū)法教學(xué)，會(huì)碰撞出怎樣的火花？是用電子屏幕代替宣紙的無(wú)紙書(shū)法課？或是機(jī)器人寫(xiě)書(shū)法做示范？都不是！華東師大通信與電子工程學(xué)院微電子“菁英班”本科生劉杭、王茜、顧俊杰研發(fā)的書(shū)法教學(xué)智能系統(tǒng)，集合了圖像處理技術(shù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)于一體，為智能書(shū)法學(xué)習(xí)、書(shū)法等級(jí)考試訓(xùn)練提供了一套完整的解決方案。系統(tǒng)利用智能書(shū)法提取技術(shù)，打破以往書(shū)法教學(xué)軟件脫離紙筆書(shū)寫(xiě)的弊端，將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于毛筆字跡的書(shū)法評(píng)價(jià)，真正實(shí)現(xiàn)了人工智能與藝術(shù)的結(jié)合；利用智能機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了智能書(shū)寫(xiě)臺(tái)的移動(dòng)與升降，打破了傳統(tǒng)書(shū)寫(xiě)臺(tái)不可移動(dòng)的限制，幫助行動(dòng)不便人士進(jìn)行書(shū)法學(xué)習(xí)。近日，該系統(tǒng)榮獲“2019（第12屆）中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽”人工智能組一等獎(jiǎng)。目前，該團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)1項(xiàng)軟件著作權(quán)、5項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、6項(xiàng)實(shí)用新型專利，并拿到申請(qǐng)?zhí)?，部分專利已授?quán)。

納入5種字體

據(jù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉杭介紹，他自幼練習(xí)書(shū)法，大一下學(xué)期還選修了學(xué)校的書(shū)法課?！拔覀冇?jì)劃組隊(duì)參與比賽，卻還沒(méi)確定選題。當(dāng)時(shí)我一邊臨習(xí)《顏勤禮碑》，一邊和大家開(kāi)線上會(huì)議，突然就有了靈感：利用圖像處理技術(shù)識(shí)別出書(shū)寫(xiě)字跡的好壞，并進(jìn)行指導(dǎo)，把這種功能整合成系統(tǒng)，便實(shí)現(xiàn)了書(shū)法的智能教學(xué)。”為了積累足夠多的書(shū)法字跡數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)網(wǎng)絡(luò)字庫(kù)獲取了幾千張名家名帖及搜集手寫(xiě)字跡。此外，通過(guò)拍攝搜集了5000多張正確執(zhí)筆姿勢(shì)圖片，5000多張錯(cuò)誤執(zhí)筆姿勢(shì)圖片。劉杭說(shuō)，在這套系統(tǒng)中納入行、草、隸、篆、楷5種字體，使用者可以根據(jù)自身喜好選擇合適的書(shū)法字體以及書(shū)寫(xiě)風(fēng)格。系統(tǒng)利用基于向量誤差的書(shū)寫(xiě)評(píng)析模型，通過(guò)書(shū)法字跡智能提取、智能書(shū)法評(píng)分、智能書(shū)寫(xiě)指導(dǎo)等過(guò)程，將單字書(shū)法中書(shū)寫(xiě)失誤部位用紅色標(biāo)記，將書(shū)寫(xiě)準(zhǔn)確部位用綠色標(biāo)記，最終實(shí)現(xiàn)有效指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)者進(jìn)一步改進(jìn)與學(xué)習(xí)的目的。另外，劉杭還解釋說(shuō)，在設(shè)計(jì)智能教學(xué)系統(tǒng)時(shí)，還可以運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)書(shū)寫(xiě)者字跡墨色的變化、線條的運(yùn)動(dòng)節(jié)奏以及結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性進(jìn)行精確檢測(cè)?！疤貏e是通過(guò)和原帖進(jìn)行比對(duì)，給出相應(yīng)的書(shū)寫(xiě)評(píng)分和深度解析?！彼M(jìn)一步舉例說(shuō)：“您寫(xiě)的書(shū)法，比例合適，用筆輕重合適，寫(xiě)得很棒，綜合得分為：87分，請(qǐng)看右圖，紅色區(qū)域需要注意?！毕到y(tǒng)的評(píng)分及指導(dǎo)表達(dá)很“接地氣”，根據(jù)書(shū)寫(xiě)字跡的特征分析情況，給出相應(yīng)的書(shū)寫(xiě)建議。他強(qiáng)調(diào)，這一過(guò)程實(shí)際上是為書(shū)法學(xué)習(xí)者提供可參考的書(shū)寫(xiě)建議及分析，以引導(dǎo)書(shū)寫(xiě)者反思書(shū)寫(xiě)方式，提升書(shū)寫(xiě)水平。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的另一個(gè)亮點(diǎn)是智能書(shū)寫(xiě)臺(tái)。將機(jī)器人技術(shù)與人工智能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能書(shū)寫(xiě)臺(tái)的移動(dòng)以及書(shū)寫(xiě)臺(tái)面的升降，造福行動(dòng)不便人士。

設(shè)計(jì)方案從磨墨轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芩惴?/p>

劉杭坦言，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，與團(tuán)隊(duì)的“跨界”指導(dǎo)老師密不可分。從比賽選題到方案設(shè)計(jì)再到賽前準(zhǔn)備，通信與電子工程學(xué)院田應(yīng)洪及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院朱晴婷兩位老師運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和對(duì)人工智能應(yīng)用方面的見(jiàn)解，為智能算法的研發(fā)提供了有力的技術(shù)指導(dǎo)，并給出了建議。在決賽答辯之前，通信與電子工程學(xué)院石艷玲教授對(duì)答辯過(guò)程進(jìn)行悉心指導(dǎo)，為比賽的順利進(jìn)行提供了有力保障。此外，書(shū)法教育研究者的意見(jiàn)同樣寶貴。在整體方案設(shè)計(jì)初始階段，系統(tǒng)雛形為幫助書(shū)寫(xiě)者自動(dòng)磨墨、洗筆、自動(dòng)升降的自動(dòng)化鎮(zhèn)尺。只要使用者預(yù)約，系統(tǒng)便如同“小書(shū)童”般可以提前磨好墨汁，準(zhǔn)備好紙筆。華東師大美術(shù)學(xué)院崔樹(shù)強(qiáng)副教授建議系統(tǒng)有所側(cè)重。他認(rèn)為對(duì)于學(xué)書(shū)法的人來(lái)說(shuō)，智能書(shū)法教學(xué)的實(shí)現(xiàn)意義最大。于是，劉杭團(tuán)隊(duì)調(diào)整了方案，把工作重心放在了智能算法的設(shè)計(jì)上。在智能算法設(shè)計(jì)的后期，美術(shù)學(xué)院鄭文老師、顧琴老師建議將書(shū)法分析的部分以直觀的方式表現(xiàn)出來(lái)，有效指導(dǎo)書(shū)寫(xiě)者進(jìn)行自我糾錯(cuò)。同時(shí)，指出硬筆書(shū)法更側(cè)重于結(jié)構(gòu)，如果將智能教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于硬筆書(shū)法將會(huì)更有市場(chǎng)，并建議將書(shū)法教學(xué)與書(shū)法等級(jí)考試進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

人工智能是否能理解審美

在劉杭看來(lái)，書(shū)法作品不僅僅是線條和結(jié)構(gòu)，它的呈現(xiàn)與書(shū)寫(xiě)者的情感、經(jīng)歷密不可分。所以智能教學(xué)系統(tǒng)更應(yīng)該是具有敏銳眼光的“伴讀書(shū)童”，幫助書(shū)寫(xiě)者觀察、分析、比對(duì)，迫使書(shū)寫(xiě)者進(jìn)行思考和自我糾錯(cuò)?！跋Ｍ梢赃M(jìn)入書(shū)法老師的工作室，和書(shū)法專業(yè)的同學(xué)一同研討書(shū)法理論，將書(shū)法藝術(shù)的純粹性、人類對(duì)藝術(shù)的敏感性與計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像敏捷的洞察力進(jìn)行結(jié)合。”談及未來(lái)的打算，劉杭表示將人工智能在深度書(shū)法解析方面的應(yīng)用繼續(xù)深入下去，向科研學(xué)術(shù)或產(chǎn)品商業(yè)化方面繼續(xù)發(fā)展，以此挖掘出人工智能和書(shū)法藝術(shù)結(jié)合的更大價(jià)值。

人工智能距離藝術(shù)還有多遠(yuǎn)

過(guò)去兩年，在人工智能的風(fēng)潮下，人們相繼看到了谷歌DeepDream項(xiàng)目作的畫(huà)、小冰寫(xiě)的詩(shī)、聽(tīng)到了Magenta項(xiàng)目創(chuàng)作的流行歌。藝術(shù)，這塊傳統(tǒng)上被認(rèn)為是人類智慧金字塔尖的領(lǐng)域也要被AI占領(lǐng)了嗎？技術(shù)與藝術(shù)一向被視為光譜的兩端。技術(shù)意味著可量化、可復(fù)現(xiàn)、可批量產(chǎn)出，藝術(shù)則截然相反。南加州大學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)中心主任劉燕教授認(rèn)為藝術(shù)本身的創(chuàng)造性很難被取代，但人工智能的可解釋性、可遷移性、可靠性非常重要。如果將可解釋性人工智能應(yīng)用到藝術(shù)領(lǐng)域，可以提升人對(duì)藝術(shù)的理解，比如什么樣的藝術(shù)能夠產(chǎn)生美感、如何創(chuàng)造美的藝術(shù)，甚至影響對(duì)藝術(shù)品的評(píng)價(jià)和估價(jià)等。這種幫助可能首先在藝術(shù)品鑒賞方面實(shí)現(xiàn)，北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長(zhǎng)王蘊(yùn)紅認(rèn)為，“人工智能能夠做到‘見(jiàn)多識(shí)廣’和‘是非分明’。”人工智能見(jiàn)得足夠多，就能鑒別出藝術(shù)品的真?zhèn)?。但她也表達(dá)了自己對(duì)人工智能介入藝術(shù)的更大的憂慮。她指出：“人工智能用大概率訓(xùn)練的方法能否帶來(lái)藝術(shù)這種小概率事件的發(fā)生；‘原創(chuàng)’是什么；我們又該如何避免過(guò)度訓(xùn)練，從而產(chǎn)生大量的‘藝術(shù)工人’。”