人工智能在陶瓷設(shè)計(jì)與生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

李彩

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化的高科技融入到各行各業(yè)，并越發(fā)體現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。而屬于傳統(tǒng)行業(yè)的陶瓷制作也在應(yīng)用新的技術(shù)，比如將3D打印陶瓷技術(shù)應(yīng)用到陶瓷制作中去。但在陶瓷設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)方面卻還是傳統(tǒng)的人工方式，本篇文章主要研究與嘗試借助智能化的人機(jī)互動(dòng)云平臺(tái)進(jìn)行陶瓷設(shè)計(jì)與檢測(cè)等，比如在陶瓷設(shè)計(jì)初期使用眼動(dòng)儀能夠精確捕捉與測(cè)試者觀看陶瓷物體的主要關(guān)注點(diǎn)，精準(zhǔn)捕捉測(cè)試者觀看測(cè)試陶瓷目標(biāo)物體時(shí)的面部表情，記錄測(cè)試者的生理反應(yīng)，或者是測(cè)試者觀看測(cè)試陶瓷主體物時(shí)的血壓、興奮點(diǎn)等信息，這些陶瓷設(shè)計(jì)與檢測(cè)相關(guān)的信息都將會(huì)以可視化的圖片形式展現(xiàn)出來，以此用來作為陶瓷設(shè)計(jì)或者檢測(cè)的依據(jù)，幫助設(shè)計(jì)者或者企業(yè)快速確定設(shè)計(jì)方向進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，完成產(chǎn)品的檢測(cè)等工作。

關(guān)鍵詞：人工智能;陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì);人機(jī)互動(dòng);眼動(dòng)分析

1 智能化環(huán)境下陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)背景及其發(fā)展

傳統(tǒng)的陶瓷設(shè)計(jì)思路一般是基于情感、感觀、大環(huán)境的影響下進(jìn)行設(shè)計(jì)陶瓷，比如情感方面體現(xiàn)設(shè)計(jì)者想要表達(dá)某種確定的思想、情感而設(shè)計(jì)的;感官設(shè)計(jì)方面體現(xiàn)設(shè)計(jì)者仿生某個(gè)物體，運(yùn)用固定或者傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維;大環(huán)境的影響則是體現(xiàn)設(shè)計(jì)者表達(dá)環(huán)保，體現(xiàn)人與自然和諧，尊重自然，敬畏自然等主題。而智能化環(huán)境下的設(shè)計(jì)則是首先搜索到現(xiàn)代市場(chǎng)的主流、消費(fèi)者喜好，進(jìn)行有目的的陶瓷設(shè)計(jì)，借助眼動(dòng)儀、腦電波等多種設(shè)備能夠?qū)⑷说男畔⑦M(jìn)行多方面的，可視化地表現(xiàn)出來，人們對(duì)陶瓷的造型、裝飾、色彩等細(xì)微細(xì)節(jié)的感受與認(rèn)知進(jìn)行綜合檢測(cè)與提取，設(shè)計(jì)者通過這些可視化的信息進(jìn)行分析，從而精確設(shè)計(jì)出針對(duì)不同人群的陶瓷產(chǎn)品。

隨著智能化環(huán)境的深入與不斷探索，應(yīng)用與產(chǎn)品中的案例越來越廣泛，比如人的駕駛情況測(cè)試，室內(nèi)設(shè)計(jì)中室內(nèi)環(huán)境的布局與色彩設(shè)計(jì)，都能很好地用智能設(shè)備搜集到與客戶對(duì)整體設(shè)計(jì)的喜好、色彩設(shè)計(jì)的滿意度等等，都會(huì)以可視化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，并且在更多的領(lǐng)域應(yīng)用的越來越成熟。

2智能化技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

2.1多系統(tǒng)工具結(jié)合，測(cè)試范圍廣

現(xiàn)在越來越成熟的人機(jī)環(huán)境同步云平臺(tái)，可根據(jù)產(chǎn)品需要進(jìn)行有目的的，多范圍的，科學(xué)化地進(jìn)行測(cè)試并將數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比與綜合分析，即將人、機(jī)器、環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與綜合人機(jī)工效分析，尤其是對(duì)人機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)從人—信息系統(tǒng)，人—物理系統(tǒng)以及系統(tǒng)整體分別進(jìn)行人機(jī)交互評(píng)估以及人因與工效學(xué)的智能評(píng)價(jià)。

人機(jī)環(huán)境同步云平臺(tái)采用主客觀結(jié)合多維度數(shù)據(jù)驗(yàn)證的方法，數(shù)據(jù)同步種類包含大腦認(rèn)知數(shù)據(jù)，視覺數(shù)據(jù)（視線交互與眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)）等一系列客觀量化數(shù)據(jù)。可根據(jù)研究需要選擇進(jìn)行有針對(duì)性的軟件，有目的地進(jìn)行測(cè)試分析，比如最常用的HRV?心率變異性分析軟件、EDA?皮膚電導(dǎo)分析軟件、EMG?肌電分析軟件、RESP?呼吸分析軟件、行為觀察分析軟件、面部表情分析軟件、VR眼動(dòng)分析軟件。同時(shí)研究人員需要做深入的研究和分析，平臺(tái)可提供數(shù)據(jù)后期分析的強(qiáng)大工具。

2.2數(shù)據(jù)同步分析與可視化表現(xiàn)

智能化平臺(tái)可將研究者所做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的圖片，通過觀看圖片測(cè)試信息，使研究更加直觀甚至高效，有利于研究數(shù)據(jù)的綜合分析。同時(shí)數(shù)據(jù)所有參數(shù)，特別是將抽象的心理反映，測(cè)試者個(gè)人喜好等同步采集、分析與統(tǒng)計(jì)。將所有人機(jī)環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)如眼動(dòng)、生理、行為等數(shù)據(jù)同步分析并實(shí)現(xiàn)交叉性驗(yàn)證統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步對(duì)多通道人機(jī)環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行融合分析，多方向的測(cè)試與數(shù)據(jù)分析是研究更加精準(zhǔn)、科學(xué)。

3智能化技術(shù)對(duì)陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)的影響

3.1智能化技術(shù)對(duì)陶瓷設(shè)計(jì)前期的影響

現(xiàn)在的陶瓷產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初需要進(jìn)行前期調(diào)研，那么調(diào)研就需要大量的調(diào)研工作，比如做大量調(diào)查問卷，調(diào)研不同陶瓷銷售點(diǎn)，如果想對(duì)調(diào)查對(duì)象問題進(jìn)行深入調(diào)研，需要找大量調(diào)研對(duì)象，花費(fèi)大量時(shí)間與經(jīng)歷進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)比分析。大多數(shù)的分析存在滯后性，也就是在調(diào)研的同時(shí)，每個(gè)測(cè)試者測(cè)試的時(shí)間，測(cè)試點(diǎn)的位置，心情都會(huì)影響研究效果。如果使用智能平臺(tái)完成前期的調(diào)研，采集信息將會(huì)更加準(zhǔn)確、全面，可視化，而且更便于系統(tǒng)分析。

智能化測(cè)試平臺(tái)運(yùn)用在不同造型陶瓷產(chǎn)品的嘗試研究，觀察不同測(cè)試者對(duì)關(guān)注點(diǎn)數(shù)據(jù)。圖一是針對(duì)這個(gè)背景我們將進(jìn)行調(diào)研與測(cè)試，測(cè)試的其中一個(gè)方向是花瓶裝飾圖案喜好，不同的觀察者在短時(shí)間內(nèi)觀察花瓶，VR眼動(dòng)分析軟件將會(huì)搜集到觀察者的看到花瓶的點(diǎn)的位置，然后將觀察者觀看的每個(gè)點(diǎn)地觀看前后順序、觀看時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注并以圖片形式展現(xiàn)出來，比如這個(gè)花瓶裝飾圖案看到30個(gè)點(diǎn)，那么第一個(gè)點(diǎn)就是觀看者第一個(gè)注意到的地方，圖案的大小也顯示出觀看者關(guān)注的時(shí)間長短，數(shù)字圓圈越大表示觀看的時(shí)間越長。同理，VR眼動(dòng)分析軟件以類似的方法搜集花瓶的造型、設(shè)計(jì)感、制作質(zhì)量等等。那么VR眼動(dòng)分析軟件在搜集觀察者關(guān)注信息的同時(shí)存在一個(gè)問題，在關(guān)注的順序與時(shí)間上能快速搜集與記錄下來，如何知道觀察者是否喜歡這個(gè)產(chǎn)品呢，這里就用到了面部表情分析軟件，觀察者在觀察時(shí)的喜怒哀樂表情都會(huì)被搜集與記錄下來，如圖二 面目表情分析圖，智能化設(shè)備會(huì)將觀察者的五官變化用多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行記錄下來，這樣能快速準(zhǔn)確記錄每次面部變化。最后人機(jī)環(huán)境同步云平臺(tái)，將以上人、機(jī)器、環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與綜合人機(jī)工效分析，最后以圖片可視化的形式展現(xiàn)出來作為設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)研究的數(shù)據(jù)。

3.2智能化技術(shù)對(duì)陶瓷制作過程的影響

陶瓷產(chǎn)品大多需要制作出實(shí)物經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)才能確定是否符合設(shè)計(jì)人群的需求，這就說明需要人力、物力、財(cái)力等各方面的付出，才能實(shí)現(xiàn)陶瓷成品走向市場(chǎng)。而這里我們借助人機(jī)環(huán)機(jī)云平臺(tái)的進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，可以省去中間的制作產(chǎn)品所消耗的人力、物力、財(cái)力。在制作產(chǎn)品是我們只需要將設(shè)計(jì)的陶瓷產(chǎn)品制作成虛擬3D立體造型，觀察者可以直觀地看到產(chǎn)品的造型、色彩、設(shè)計(jì)等各方面，猶如VR眼動(dòng)分析陶瓷花瓶一樣，用3D立體造型來代替實(shí)物的陶瓷花瓶，將觀察者的色彩、設(shè)計(jì)、造型喜好進(jìn)行搜集與記錄下來，通過一定數(shù)量的測(cè)試與搜集數(shù)據(jù)來確定產(chǎn)品是否適合相應(yīng)人群，能否進(jìn)行批量化生產(chǎn)，這也就達(dá)到了我們的最終目的。

3.3智能化技術(shù)對(duì)陶瓷成品檢驗(yàn)的影響

陶瓷產(chǎn)品不僅在前期設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用，在后期陶瓷成品中具有很大的應(yīng)用空間，產(chǎn)品的檢驗(yàn)時(shí)候可以使用智能檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到產(chǎn)品的是否光滑、畫面制作流暢等方面，在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

4 結(jié)語

本論文主要介紹了智能化對(duì)陶瓷設(shè)計(jì)與研究的發(fā)展情況與應(yīng)用，主要應(yīng)用了人機(jī)云平臺(tái)中的VR眼動(dòng)分析軟件與面部表情分析軟件進(jìn)行陶瓷設(shè)計(jì)與研究。但是對(duì)于陶瓷在智能化環(huán)境下的研究還需要進(jìn)一步在深化與拓展，包括更多的智能化軟件，例如HRV?心率變異性分析軟件、EMG?肌電分析軟件、RESP?呼吸分析軟件、行為觀察分析軟件將進(jìn)一步在陶瓷方面的應(yīng)用，最終能夠?qū)崿F(xiàn)高效陶瓷設(shè)計(jì)與制作、檢測(cè)工作，希望能夠推動(dòng)智能化在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]吉克阿木. 價(jià)值鏈視角下人工智能技術(shù)在建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)管理中的應(yīng)用[J]. 福建質(zhì)量管理， 2020 （9）：51-52.

[2]藍(lán)天旺. 陶瓷工業(yè)節(jié)能、智能技術(shù)分析及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 佛山陶瓷， 2019，029（2）：35-39.

[3]楊紅利. 陶瓷配方專家系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 陜西科技大學(xué)，2012.

唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 063200