以算法為創新驅動的時代演繹
——以數字藝術與設計為例

成朝暉 Cheng Chaohui

1.teamLab，《涂鴉自然 高山深谷》（Graffiti Nature-Mountains and Valleys）在紙上描繪出多樣性的各種生物通過數字生成“活化”起來

2.阿里云官網采用GPU技術在網頁端實時渲染的圖形

3.阿里云官網采用GPU技術在網頁端實時渲染的變化圖形

科技與媒介迅猛發展，使得設計藝術打破原有技術屏障與界限，優化設計創意表達的新方式與新路徑，賦予設計瑰麗而絢爛的視覺語言。眾多的藝術家與設計師的作品證明，以算法為創新驅動的時代已然到來。

算法設計源自計算機的圖形學，是當代藝術和設計創意的一種形式。算法是通過計算機編程的數字語言而生成的繪畫藝術或設計創意。無論是靜態的視覺圖形或圖像，還是動態以及可交互的視覺圖像，通過編程語言構建算法思維進行藝術創意而實現新視覺形式，可以創造千萬種新的可能性。設計作品由藝術家或設計師利用計算機軟件的程序創建，包括數據、音樂語言等，呈現的未必以設計作品或最終產品為目標，也有創意過程圖及基本圖形和圖像概念，通過計算機生成得到無法復制、獨特的數字化結果。算法的新創意方式和表現發展路徑研究并不僅僅拘泥于視覺設計語言的維度。在計算機中，是一個有限制的指令序列，每個指令序列代表一個或多個操作，每一個操作都具備特定的指向與功能。可以說，算法是對問題解決方案的準確、清晰、完整的描述，是解決一系列問題的明確指令。該算法代表了用精確而系統的數據解決問題的策略和方法。算法本質是一個類似人腦神經系統的處理事務的流程系，與生活中的事務處理流程與方式近似。因此，以算法為驅動拓寬了藝術表現和設計創意的新路徑，對于設計者，這何嘗不是一場基于計算機創新設計的思辨和挑戰？

一、人類探索未來，我們預見未來

人類的新生活方式，元宇宙在云計算、數字孿生、擴展現實（XR）、區塊鏈等新技術下呈現無處不在的全球網絡，一方面，將不同區域間的文化與時空差異打破，人類活動超越國家、民族和地域的局限和障礙；另一方面，由于元宇宙在云計算、數字孿生、擴展現實（XR）、區塊鏈等技術下同時將網絡硬件的終端和用戶囊括為一個廣度覆蓋、可持續的虛擬與現實混合的網絡系統，從設計數字化、設計工程化、設計產業化等方面也充斥著人類新世界的沉浸與創造，同時激發新時代藝術與設計探討的熱點，引發人類向多樣世界進行深度發問：人類與科技兩者結合碰撞且相互關聯，世界會呈現怎樣的奇觀？

2021年11月，中國美術學院設計藝術學院的“設計藝術周”就是以“Meta-元”作為主題。當然，我們并非單純指向“元”宇宙的“元”設計。在中文文化語境中：元，是一種精神狀態，《爾雅·釋詁》中注：“元者，氣之始也”，表達的是“人文之元，肇自太極”的萬物發展之始；元，亦是作為一種重要范疇，是求索萬物的最小系統單元的萬物本源。無論“之始”還是“本源”，元所指向的都是事物本體之核心。在英文語義里：Meta-，是一種changed（變化）；亦是一種beyond（超越）。無論“changed”還是“beyond”，Meta-所表征的都是事物升維的狀態。面臨文化全球化與本土化的內在邏輯辨析，面對數字智能時代新興技術帶來的多重沖擊、算法和參數技術的新命題，面對人類社會發展和當前所處的生存環境及面臨的多種挑戰，無論是來自精神還是物質世界所遭遇的困境，我們更多思考的是：設計何以為“人”服務，何以能夠安頓人之“身心”和諧？又何以轉換和發揮新的設計驅動力？

從傳統意義上來講，人們設計和創造的是衣物、產品等有形之物。而在數據與算法之下設計表達已經轉向虛擬之物。算法設計，它結合了各個學科并將各個學科與設計相融合，從而創造出一種全新的藝術形式或設計。所不同的是設計師的算法設計不是單純地使用計算機進行設計，而是可以利用設計思維方式進行創意設計。算法設計實際上是把創意、科技、文化、商業和體驗結合在一起。從科技的角度，它結合了設計思維、人工智能、視效設計、增效現實技術，以及節點編程、虛擬現實技術、數據技術等，計算數據和技術本質將數據可視化。它也通過商業的批量生產，把計算邏輯設計、參與性設計以及用戶體驗等融匯貫通在一起，并且將計算美學、藝術與創意等有效地融通，結合包容性設計、情感化設計與文化傳播，達到數字人文的交互體驗。

4.設計師用奇思妙想呈現鮮艷奪目的有機生物運動

5.設計師通過保持數據粒子和色彩進行動態表達

6.團隊用專業的科學流程圖，解釋大數據如何在研發系統中流動

7.以靜態和動態形式呈現廣告的精彩演繹

從商業的角度，阿里云的官網圖像就是利用算法生成設計呈現了不一樣的視覺效果。在官網頁面的圖像采用GPU技術，在網頁端實時渲染數字，用幾萬個粒子構成圖形呈現了新的計算圖形技術。這是對設計創造力的一次釋放，讓人們可以脫離對有形物的依賴，去釋放自己的想象。這也是全新的企業級產品設計系統，幫助企業快速構建美而簡單的數字體驗（參見圖2-3）。

二、以無序構建有序，以想象成就創造

新的數字技術，啟迪了視覺傳達，也拓展了設計邊界。在當前的商業設計中，算法生成的視覺設計主要關注圖形、色彩、紋理和視覺動態的表現，通過計算機的編程將某種數據的信息以視覺語言表達出來。今日的數據量同過去相比，已是天壤之別，甚至在未來將會面臨大到近乎無窮的情況。我們一邊在追求技術的逐級升維，同時也對設計視覺語言的希求不斷地提升。算法生成是程序規則和隨機并存的藝術創意，操作者其實是人機之間的相互影響，人操作軟件，人腦也可以隨機抓取軟件程序上最佳的視覺圖形，這就需要結合設計人的審美去抓取和創造新的有創造力、有震撼力、有深度的藝術設計。基于算法的視覺語言是數據可視化的設計表達，同時亦呈現了藝術與科技融合的無窮魅力。

1. 動·靜 ——信息可視化的動態交互表達

傳統的視覺語言和信息結構中多注重創意圖形的表現以及字體的清晰、有效之傳達，從而挖掘內容敘事的視覺呈現，主要表現為靜態視覺。而算法可以生成的視覺語言表達，是將大數據科技對海量信息進行分析并加以收集與解析，帶來互動性、動態性、共享性和交互性的呈現。基于交互界面和動態圖像的呈現，視覺信息是從內生機制的關聯和發展規律的維度，對信息系統進行動態全息構建，這大大豐富與擴展了視覺語言表達的呈現效果。

隨著大數據和人工智能的興起，制藥公司可以看到普通消費者所看不到的生命聯系的系統。英國倫敦的Variable數字設計工作室為現代藥物葛蘭素史克策劃開發了一系列的品牌推廣活動。如何將復雜系統在品牌視覺推廣中完美呈現，設計團隊使用了算法編程技術進行解決。團隊集合科學家、研發工程師與設計師，用一個非常專業的科學流程圖，解釋了大數據如何在研發系統中流動，以幫助發現新的藥物靶點、開發新藥并最終幫助患者。設計師用奇思妙想將這張科學流程圖轉化為藝術性的視覺動態圖形，通過干凈且無菌的“科技”外觀與鮮艷奪目的有機生物運動相結合，并且通過保持數據粒子和色彩進行動態表達，并以靜態和動態形式呈現廣告的精彩演繹（參見圖4-7）。

2. 時·空——多維視覺的沉浸式情境敘事

算法生成設計是將視覺語言與信息結構相結合作為基礎，通過文本轉譯與信息解析，挖掘內容敘事的脈絡，打破時空限制的多維沉浸式體驗敘事。

土耳其多媒體藝術家雷菲克·安納多爾（Refik Anadol）就是利用計算機的算法生成代碼在幾毫秒內生成數千個數字粒子的運行，發明新的富有震撼力的視覺美學。他對數字媒體與物理實體互動關系進行了一系列的探索，重新表現了凝固的建筑結構與變幻的媒體藝術之間的相互緊密關系。其藝術作品《數據顏料》以先進的媒體技術融合算法藝術創意，通過數據進行可視化設計表現，將龐大的數據文件轉化為令人震撼的沉浸式情境敘事，當人面對奔涌的浪潮，細致辨析，卻是以數據作為“顏料”，將無形加以顯現，既詮釋了藝術與科技的無限魅力，又傳達了現實與虛擬碰撞的視覺盛宴（參見圖8-9）。

8.當人面對奔涌的浪潮，細致辨析，卻是以數據作為“顏料”

9.以數據作為“顏料”，將無形加以顯現

10.在紙上描繪的生物活態生動的“棲息”在展廳有高低起伏的巨大斜坡上的地面

3. 人·智——數智化信息服務及場景構建

隨著復雜系統和信息系統理論的介入，作為設計人，我們嘗試著在有序中制造無序，在無序中尋找有序。有一種強大而微妙的變化正在現有的藝術與科技中發生，透過科技，超越時空，不斷地通過藝科融合催生出新的藝術創作方式。因為它借助了海量的大數據，進行采集與深入分析，以虛實空間為載體，以情境敘事為目的，通過信息流將“人、事、物、場、境”進行全元素、全時空的有機融合，并以大數據實時可視化助力數字化的交互信息服務體驗。

teamLab無界美術館，是由日本的設計團隊teamLab創意設計，在世界的各大城市，或室內或戶外景觀場地，創立的一個個由沉浸式的色光營造的沒有邊界且沒有導引的巨大情境體驗空間。走入展示空間，每間相互交融的創意展示空間之間沒有界線，時而相互融合，時而相互影響，組成了一個沒有邊界且相互連接的空間世界。它沖破觀者固有的與作品之間的界限，觀眾時而是觀者，時而是作品。當媒體影像照射到觀者身上時，這個觀者就成為他者的展品。《涂鴉自然 高山深谷》是鼓勵年輕人發揮創造力和表現力的作品，啟迪青少年對于科技的興趣以及對生態系統的認知。描繪的是世界瀕危的動植物，作品中的各種生物大部分是青少年一起參與和創作的。在紙上描繪出的各種生物通過數字生成“活化”起來，仿佛被注入生命，活態生動的“棲息”在展廳有高低起伏的巨大斜坡上的地面（參見圖1、圖10）置身其中的人們將身體沉浸在一個數字媒體藝術的光影設計藝術空間之中，使觀者可以完全沉浸在其中，用自身有意識的感知進行探索與他人合作共同創造出的唯美卻神秘的光影世界，并且可以不斷地去發現與探索，不僅思考自身與數字展品之間的關系，也思考觀者與世界的關系。

11.毛雪、郎佳宏 、賴寧娟，《音色聯覺》

12.作品《音色聯覺》的不同音樂演繹的圖形與色彩

三、不屬于計算思考的思考

大數據的時代，基于計算技術的算法作為純理性的邏輯思考，將人的精神活動變為可測定的心理現象。數字技術實現了非人化，非人化也帶來非人性的計算思考。要想將人性再度恢復起來，要想使之變為計算思考的人獲得再生，就必須有不屬于計算思考的思考。這種思考是超越悟性的合理性的思考，是基于意象的思考。只有具備了這種思考，才能到達理性的思索。而基于這種理性思索的設計特點是突破概念的僵化思考和固定程式，是超越形式的墨守成規與設計范式。它向人類啟示了宇宙的神韻，啟示了藝術與設計的存在或不存在的秘密和超越一切固有形式的美。

直面當下，科技革命為我們可以帶來無數的全新事物，數字、智能和網絡技術正在逐漸形成一個決定設計未來的力量。基于計算技術的算法作為數據時代純理性的邏輯與特點，算法來自大數據，而大數據來自操作算法數據的人，但人是主導數據的主宰者和主控者。中國美術學院綜合設計系的2021年的畢業設計作品《音色聯覺》是營造新體驗與新生活方式的創新設計。作品的算法技術在數字技術人員看來，是非常簡單且基礎的操作，關鍵是設計呈現很好的把握技術和視覺審美的度，讓人眼前一亮。設計者選取具有不同風格的音樂作為原型，通過聲波感知、旋律映射、情感聯覺、音調提取四個維度，以科藝融合的跨學科技術與表現，將人類的聯覺感受與數學界中“共構”關系作為橋梁，探求色彩與音樂的聯結。其一是基于來源同構聯覺，因為色彩與音樂是源于物體受外力作用的物理效應；其二是基于形態同構聯覺，因為色彩與音樂都具有單元形態的同構性；其三是基于調式同構聯覺，因為色彩與音樂都具有調式的節奏秩序特性；其四是基于情感同構聯覺，色彩與音樂都具有情感的聯想與象征性語義。作品通過不同聲波的感知、旋律的映射、情感的聯結、音調的提取四個維度，來進行音樂的可視化呈現。通過音色連接，讓音樂出彩，讓視覺發聲，同時實現“音樂有色、音色有形”的藝術效果，呈現出人們生活中所看不到的、無形的感知。這個設計作品結合了未來設計、五感聯覺感知來達到音效連結。同時，把光色融合、音畫同構、交互體驗和呈現空間都融合到一起。以音色聯覺的通感，進行音樂的視覺表達與呈現。突破視覺藝術與聽覺藝術的壁壘，實現“有色聽力”的藝術表現，描述并呈現人們在日常生活中感知到的音樂卻無法有形顯現的無形存在（參見圖11- 12）。

以算法為創新驅動的時代演繹，催生新的內容生產和創造力量，向人們啟示了宇宙的神韻，展現了超越一切的固有的形式之美。然而，設計作為人類認識世界和革新世界的思維與實踐方式之一，與人類文明息息相關且共生共進共榮。如何面對有意義的美好世界的建構，實現人類生活多元并存的文化圖景的重要驅動，讓人類更強大、更有力量地面對世界？這必將是一場基于設計創意的反思、進化和追求美好未來的全新旅程。

在智能設計的未來圖景中，算法設計將成為創新驅動力融入感知、策略、設計、服務、體驗、交互等全域的設計系統中，詮釋信息大數據與設計定制的價值轉化，成為一個數據技術時代發展智能智造的重要引擎和驅動力量。我們過去所承載與創造的一切、所秉持與傳承的思想、所掌握與駕馭的創新方法和工具都面臨著重新設計和建構，面對未來富有意義的美好世界的建構，我們不為設計，更多的是為了未來。