人工智能技術(shù)下的設(shè)計教育

文／喻仲文，袁文婧（武漢理工大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計學(xué)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(xué)科的名稱，定義為制造智能機器的科學(xué)與工程，模擬人類某些智能行為的基本方法和技術(shù)，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，讓計算機去完成需要人的智力才能勝任的工作[1]。其中經(jīng)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(tǒng)（1969—1988年）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)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(shù)的應(yīng)運而生，涉及多個應(yīng)用領(lǐng)域，改變了人們的生活形態(tài)與發(fā)展方式。

一、人工智能與設(shè)計教育的融合

1.1 人工智能與設(shè)計教育的融合

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

1.2 人工智能技術(shù)與設(shè)計教育的融合

目前我國大力鼓勵、支持和引導(dǎo)人工智能領(lǐng)域的發(fā)展，在教育方面加強學(xué)科建設(shè)，推廣人工智能教育的應(yīng)用示范，頒布相關(guān)文件推動完善人工智能教育體系。2017年7月，中國國務(wù)院正式發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出“發(fā)展智能教育，利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系”[4]。習(xí)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(chuàng)新，充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢”“深入探討人工智能快速發(fā)展條件下教育發(fā)展創(chuàng)新的思路和舉措，凝聚共識、深化合作、擴大共享，攜手推動構(gòu)建人類命運共同體”。2018年4月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》指出“要加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，利用智能技術(shù)支撐人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新、教學(xué)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(shè)人工智能本科專業(yè)的資格。我國多個省市也設(shè)立人工智能教育實驗基地中學(xué)，開設(shè)Python編程課程并將其納入高考內(nèi)容體系。國內(nèi)26所高校開展人工智能專業(yè)，西安交通大學(xué)單獨成立人工智能學(xué)院，設(shè)置關(guān)于人工智能的基礎(chǔ)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(yīng)用與實施上，“人工智能在從全員集體教育轉(zhuǎn)向根據(jù)個人技能水平進行個別指導(dǎo)教育的過程中的潛力非常大。”傳統(tǒng)且單一化的教育模式向人工智能與自適性教育相結(jié)合的模式轉(zhuǎn)變。NTT DATA（NTT DATA Technology Foresight《NTT 數(shù)據(jù)技 術(shù)展望》）曾提及人工智能與“自適應(yīng)學(xué)習(xí)”的模式：“目前學(xué)校給每一個班的每位同學(xué)布置相同的作業(yè)，將來人工智能會掌握每個學(xué)生的錯誤模式，分析每個學(xué)生缺少哪些知識，布置不同的課題和作業(yè)，推進 ‘自適應(yīng)學(xué)習(xí)’”[6]。人工智能作為混合智能的應(yīng)用和交叉學(xué)科融合的探究模式，有別于傳統(tǒng)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(xué)生課后作業(yè)，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(xué)生的異動情況，甚至及時識別欺凌、霸凌現(xiàn)象。與傳統(tǒng)模式相比，這種模式會針對學(xué)生的不同水平與能力優(yōu)化課程配置，及時反饋和補充學(xué)習(xí)模式，利用數(shù)據(jù)挖掘來分析學(xué)生學(xué)習(xí)的行為和過程，更理性、智能化地因材施教來提高學(xué)習(xí)效果。

人工智能也是一種技術(shù)和工具，在技術(shù)本身的創(chuàng)新及人們利用方式的創(chuàng)新作用下，它完全能夠創(chuàng)造出新奇獨特的藝術(shù)，就像當今的數(shù)碼技術(shù)已經(jīng)創(chuàng)造出了令人嘆為觀止的藝術(shù)效果一樣。人工智能強大的學(xué)習(xí)能力，將會使其跨越物質(zhì)世界和精神世界、宏觀世界與微觀世界的界限，通過數(shù)字代碼融合各種數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)造出前所未有的藝術(shù)形式。微軟研究院與清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院聯(lián)合提出了一個可計算的自動布局模型，通過對設(shè)計數(shù)據(jù)整合，分析其視覺空間排列、色彩和諧度等，并結(jié)合設(shè)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(xué)習(xí)人類不同時期、不同地域、不同風(fēng)格的藝術(shù)作品，還可以學(xué)習(xí)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(shù)字為中介，學(xué)習(xí)數(shù)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(xué)習(xí)能力，還將擁有強大的“感知”能力，在此背景下，它創(chuàng)造出震撼人類視聽感官的藝術(shù)作品就是不難理解的。增強性的人工智能藝術(shù)是將人工智能的工具性同藝術(shù)家的創(chuàng)新性相結(jié)合的產(chǎn)物。在藝術(shù)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(shù)手段表達出來，當然，人們也可以利用計算機軟件編輯技術(shù)去表達、修正、渲染圖像，以達到預(yù)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(shù)家大量的體力勞動和腦力勞動。而人工智能卻能通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練不同的數(shù)據(jù)，創(chuàng)作出人工難以實現(xiàn)的、令人驚嘆的藝術(shù)效果,從工具的角度說，它極大地增強了人的藝術(shù)表達能力。這類人工智能藝術(shù)通常是在“原作”的基礎(chǔ)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(chuàng)作的作品，很明顯是在原圖的基礎(chǔ)上，增強為立體派和印象派的風(fēng)格。圖2（b）則是學(xué)習(xí)、訓(xùn)練了梵高、蒙克等表現(xiàn)主義畫家的作品，通過人工智能增強了原圖的風(fēng)格化表達方式。

圖2 DeepDream 項目作品

二、人工智能對設(shè)計教育的沖擊

2.1 課程體系的沖擊

傳統(tǒng)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(fā)展的當下，學(xué)生固化的思維模式、教師程式化的教學(xué)過程、個別教師應(yīng)接不暇的教學(xué)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(lǐng)域的涉及和智能化的多元研究。課程體系上應(yīng)添加人工智能課程，加強對人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)。同時這也說明需要引進熟練掌握人工智能方面專業(yè)知識與技術(shù)的教師，才能更好地針對不同學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)專業(yè)的設(shè)計人才。

西安交通大學(xué)人工智能學(xué)院在本科課程“自主無人系統(tǒng)實驗”的設(shè)置中就以多智能體與人機混合智能的方法進行教學(xué)。該課程綜合應(yīng)用3D計算機圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實等理論和技術(shù)方法，要求學(xué)生手動實踐來解決實際問題和溝通協(xié)作的能力。其中實驗內(nèi)容包括機器人導(dǎo)航技術(shù)實驗、自主無人系統(tǒng)實驗、虛擬現(xiàn)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(huán)境感知方法的設(shè)計與控制執(zhí)行的設(shè)計。在課程體系中加入人工智能課程，著重強調(diào)學(xué)生對人工智能專業(yè)知識的理解和銜接，將知識點應(yīng)用到各個綜合的設(shè)計領(lǐng)域中去。而與之相對的，在藝術(shù)人才的培養(yǎng)方面，過去那種單調(diào)性、重復(fù)性的色彩、素描、速寫等課程訓(xùn)練應(yīng)相對減少，增加多學(xué)科融合、調(diào)動學(xué)生創(chuàng)意和發(fā)散思維的新時代學(xué)科課程。

2.2 教學(xué)方式的沖擊

2018年12月,重慶市舉辦的以“智創(chuàng)教育、賦能未來”為主題的未來學(xué)校博覽會上,集中展出了智慧黑板、教學(xué)檢測系統(tǒng)、智能閱卷系統(tǒng)、教師教學(xué)資源平臺等教育技術(shù)和教學(xué)裝備,這些新技術(shù)裝備的出現(xiàn)正悄然改變著以往的教學(xué)理念與模式[8]。未來的教育,要從面向知識體系的傳授,轉(zhuǎn)向面向核心素養(yǎng)的培養(yǎng),學(xué)生的創(chuàng)造能力、審美能力、協(xié)作能力、知識的情境化、社會化運用能力是人類教師所應(yīng)關(guān)注的核心和重點。人機協(xié)同既可以實現(xiàn)群體班級的規(guī)模化支持,也可以實現(xiàn)適應(yīng)每個個體發(fā)展的個性化教學(xué)。在教學(xué)方式上，教師應(yīng)采取人機協(xié)作的教育方式，注重教師與智能設(shè)備的合作、互動，借助智能化模式來共同完成設(shè)計教育。例如學(xué)習(xí)資源和學(xué)科教學(xué)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(tǒng)等的自主模式，結(jié)合教師個人教育的情感監(jiān)督來完成教學(xué)。通過這些智能教具，能更便捷地輔助教師，構(gòu)建更有效率的教學(xué)平臺，改變傳統(tǒng)的教育方式和方法。

三、人工智能對設(shè)計教育的影響

3.1 就業(yè)需求的變化

在設(shè)計教育的目標中，以培養(yǎng)設(shè)計和輔助設(shè)計的復(fù)合型人才為主；而人工智能技術(shù)引發(fā)的科技變革也影響著設(shè)計類受教育者的就業(yè)需求，這是對設(shè)計師從業(yè)者的挑戰(zhàn)和機遇。

在人工智能時代，重復(fù)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(xí)便可完成的工作終將會被時代的洪流湮沒。新興技術(shù)將會淘汰大量的傳統(tǒng)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(zhuǎn)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(fā)的“鹿班”，它是一位“設(shè)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(shè)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(shè)計了短視頻生成機器人Allwood，同樣屬于人類憑經(jīng)驗和直覺無法達到的創(chuàng)造速度水平?？梢哉f，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(fù)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(shù)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(shè)計師的工作量與壓力，使設(shè)計工作變得更加輕松。同時，專業(yè)、高效化工具的使用能提升整個設(shè)計過程的專業(yè)性，以便設(shè)計師獲得更多的創(chuàng)意和靈感去進行新的設(shè)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(fù)勞動都可以被人工智能工具所替代，設(shè)計師的自身價值效應(yīng)會大大降低，更依賴于人工智能技術(shù)的運用和輔助。教育者應(yīng)竭力培養(yǎng)受教育者作為設(shè)計師終身學(xué)習(xí)、與時俱進的學(xué)習(xí)觀念，通過學(xué)習(xí)新技術(shù)、新內(nèi)容來掌握更多的設(shè)計技能。并且長期聚焦最新的實時發(fā)展動態(tài)來拓展思維和視野，完成更符合時代標準的設(shè)計作品，學(xué)會跨界思考、多學(xué)科的融合與交流，將經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為更多的價值來創(chuàng)造價值。

3.2 設(shè)計教育的轉(zhuǎn)向

事實上，我們整個教育制度是在工業(yè)革命之后建立的，旨在培育工廠工作者，執(zhí)行人工操作工作和重復(fù)性質(zhì)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(chuàng)新將是比以往更不熟悉的領(lǐng)域，與工業(yè)革命比是不同類別，新紀元將創(chuàng)造出無法想象和理解的新研究與創(chuàng)新領(lǐng)域。當然，由于人工智能無法超越其作為技術(shù)和工具的本質(zhì)，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(yōu)化和升級。不管人工智能藝術(shù)如何發(fā)展，它終究是人類智慧的結(jié)晶，是人類利用工具創(chuàng)造的產(chǎn)物，人依然是人工智能藝術(shù)創(chuàng)作的真正主體，人在藝術(shù)審美、生活經(jīng)驗、自我情感和意識、想象力與創(chuàng)造中的優(yōu)勢，是人工智能暫時無法超越的。

面對新興技術(shù)革命的一系列挑戰(zhàn)，絕大多數(shù)單一且機械的工作都會被自動化取代，這就相應(yīng)地需要人們更賦創(chuàng)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(chǎn)業(yè)悄然崛起，一部分領(lǐng)域飛速發(fā)展，一部分工作被迫取代，一項新技術(shù)的問世必然會引發(fā)無數(shù)個新領(lǐng)域與新職業(yè)的誕生，技術(shù)更新將不斷出現(xiàn)，消失的職業(yè)也隨之增多。新技術(shù)創(chuàng)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(chuàng)新精神，原始標準化的受教育模式已經(jīng)受限，必須進行教育制度的調(diào)整才能跟上技術(shù)進步的速度，改變設(shè)計教育生態(tài)。

四、結(jié)語

在未來的設(shè)計教育中，對于學(xué)生人工智能專業(yè)知識的持續(xù)開發(fā)和培養(yǎng)非常重要，這樣即使人工智能的熱潮結(jié)束了，所學(xué)習(xí)到的知識與技術(shù)并不會衰退。教育的目的是培養(yǎng)能獨立思考、解決問題，全面發(fā)展的個體，而設(shè)計教育中不僅需要為社會培養(yǎng)專門的藝術(shù)設(shè)計人才，也需要學(xué)生學(xué)會應(yīng)對大環(huán)境下新挑戰(zhàn)、機遇，運用新技術(shù)來增強就業(yè)競爭力。將知識賦予更多價值，不斷融合全新的觀念來創(chuàng)造價值，就不會被社會與時代的發(fā)展所淘汰。鼓勵學(xué)生掌握更多的設(shè)計技能來提高綜合素質(zhì)，學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)并應(yīng)用到綜合領(lǐng)域中去，加強跨學(xué)科的融會貫通，進行創(chuàng)新、思考與設(shè)計。