王皓（右）與代曉蓉（左），科學家和藝術家同台講解，相互詮釋
歐洲科學家合力設計了一款作曲AI，這個人工智能通過深度學習，一天內竟能模仿巴赫調性作曲500首之多，令人咋；一組中外計算器團隊，絞盡腦汁設計的機器人，在模仿人插優盤時依然非常笨拙。
日前，在上報集團的文化共享主題活動《人工智能與藝術》的分享會上，上海交通大學機械與動力工程學院副院長王皓，一位造機器人的工科男，和上海音樂學院數字媒體藝術學院副院長代曉蓉，一位藉助AI技術產生新審美的藝術女，破天荒地做了一次聯袂分享，在六大領域尋找共同點。一位拿着國家自然科學基金，一位拿着國家社會科學基金，這兩位AI研究和應用者在一起，會帶來哪些最新信息，他們是否給AI 有相同的評語呢？
由上海報業集團技術運營中心、保障服務部、對外事務部和靜安區南京西路街道黨工委聯合主辦的文化共享主題活動福民講壇
生機電系統：
裝上假手的吉他手再次復活；
音樂治療基於腦電波技術
一位吉他樂手不幸失去了左手，安裝機械手後竟能彈撥自如不輸往昔時，是否讓人淚奔？也是上海交大弗勞恩霍夫智能製造項目中心主任的王皓首先用電影來普及了生機電系統的成功案例——通過生機電能讓你裝上靈巧的機械手。他展示的2014年電影《RoboCop（機械戰警）》片段中，腦電信號控制了吉他樂手的機械手，優美的旋律從假手的彈撥中發出，宛如從前。但當家人熱淚盈眶時，突然吉他樂手的左手無法彈撥了，此刻，腦電信號上顯示出紊亂的波線。醫生告訴他，一旦你的情緒波動，腦電信號就無法解碼你的規律，信號就不能準確傳遞。“這個電影的情節是有充分的科學依據的。”王皓肯定地説。這裏最好有生機電的概念解釋
2014年的科幻電影《RoboCop》中,吉他手裝上機械手後彈撥自如
科學惠及醫學也福澤藝術，代曉蓉隨後分享了生機電在藝術領域的應用。在斯坦福大學有個CCRMA ，即音樂和聲學計算機研究中心，這是一個對音樂具有劃時代意義的實驗室，她曾去該實驗室參觀，在那裏既是科學家又是作曲家的學者們，正利用生機電將腦波視頻化並轉成音頻，“這就是生機電形成的音響，經過藝術加工，變成音樂。”她枚舉了不少例子，例如，一位科學家依據人們的腦電波在不同生理狀態下形成的視頻和音頻，通過數據分析，能提前15分鐘預測到羊癲瘋病人的發作。“這個無意中的發現讓他獲得了專利。”代曉蓉認為大數據、人工智能將來定會在音樂教育領域、音樂治療領域發揮前所未有的作用。
世界聞名的斯坦福電子音樂與聲學科研中心 CCRMA
（Center for Computer Research in Music and Acoustics）於1975年由FM的發明人John Chowning創建，位於原校長官邸的小山上
CCRMA中，學生與時俱進地拿Oculus Rift做虛擬的實驗
外骨骼：
50公斤臂力陡升至300公斤；
舞盲穿上人體外骨骼機械竟能翩翩起舞
外骨骼在工程界的使用已經非常普遍。王皓提示在《阿凡達》《流浪地球》裏都有外骨骼的普遍使用。目前較多地運用於軍事中的戰士賦能，和醫學上的康復治療。
在日常生活中，外骨骼用得最多的是搬運。美國軍方在戰士身上的實驗表明，通常能搬起的重物是50公斤，如果聯上外骨骼，300公斤是“妥妥的”。所以，京東等物流店曾打出響亮的口號：“京東搬運，用外骨骼。”這種提效增能的效果，如果普遍使用在像洋山深水港這樣的領域，搬運工的能力、效率會加倍提升。
王皓還給出了其他領域的應用場景：在一些焊接或人工打磨領域的作業，上臂加上外骨骼，人手不易勞累，焊接或打磨的軌跡也會更精準；如果是長年的抬頭安裝工位作業，需要用上腰肌力量的，可以在腰間綁上外骨骼，保護作用就非常明顯。有聽眾問，這和工業機器人或機械手有何區別？多年耕耘於工業機器人制造的王皓披露，AI 在深度學習上的優勢目前更多體現在下棋等領域，但對於需要精巧操作的工種，人肢體的靈活性遠遠勝過機器人，因此，外骨骼是充分利用了AI成為人的延伸工具的功能。
美國機器人公司 Sarcos 研發的——Guardian XO，軍方戰士配備這類外骨骼，力量陡升
康復領域更是帶來看得見的福音。比如，對於小腿萎縮走路要坐輪椅的病患來説，在小腿處綁上外骨骼，王皓展示的視頻中，患者就能借助枴杖慢慢獨立行走了。王皓還分享了一個真實故事：加州大學伯克利分校的一名下肢殘疾學生，通過頑強的意志修完了四年本科課程，就在發畢業證書的典禮上，他藉助外骨骼，生平第一次站起來，激動地接過校長遞過來的畢業證書。這樣的感人瞬間是屬於全世界的，是人類和AI的合作紅利。
“外骨骼的使用，分成主動式和被動式，通常所説的都是被動式。如果是選擇主動式，還需要去探尋人體的生物力學規律，順應和放大人體動作意圖，讓外骨骼和人協調一致，反之，人的動作和外骨骼會發生衝突。”
丟棄輪椅，拄了枴杖行走自如的小腿萎縮者
外骨骼應用到藝術領域，是怎樣的場景呢？代曉蓉認為任何一次科技的進步都會帶來藝術生產的變革，比如照相機發明後，畫家不再強調畫得逼真，印象派就在這樣的技術前提下，通過對光影的捕捉，形成表達個人感受的繪畫流派。在後現代藝術的語境下，後人類主義表達了一類藝術家對未來科技的態度，出現很多以科研為題材的藝術創作，例如開始探索人的肢體如何通過機器的附加來延伸人的某些本能。代曉蓉展示了去年年底上演的機械舞蹈《INFERNO》。畫面上，不會跳舞的觀眾穿上外骨骼機械衣，就會跳起事先設定的舞蹈。
代曉蓉還例舉了她讀中學時就跟蹤的藝術界的科技控Stelarc，這位澳大利亞藝術家不斷用舞台來創作機器，除了自己穿上仿生衣服進行藝術表演外，“他還探索將人體器官和傳感器結合，並在自己身上動刀動槍，比如，他在胃上測試遙感技術。”代曉蓉評價：這是在探索人體與機械結合的極限。
德國藝術家比爾·沃恩(Bill Vorn)和路易斯-菲利浦·德摩斯(Louis-Philippe Demers) 共同製作的機器互動表演作品《INFERNO人機共舞》
澳大利亞表演藝術家Stelarc的作品《Stelarc外骨骼》
仿人機器人：
讓機器人“生”一個機器人；
人形的藝術機器人為何能擠眉弄眼
機器狗能夠自己開門，仿人機器人摔到了會自己“鯉魚打挺”地起來；機器袋鼠則能大幅度跳躍……大家不禁看得興致盎然，王皓告訴聽眾，由美國MIT團隊做技術支撐的波士頓動力公司生產了很多仿生的機器人，這一類主要是模仿人和自然界動物的功能。“它們是機器人界在仿人仿生機器人領域的第一階段目標，國內科研隊伍也在研究，還有‘遛狗’比賽，與國外的技術差距並不大。”
王皓進一步介紹，目前學術界正在向下一個階段邁進，即機器人能“生”機器人，機器人能夠自我進化。王皓解釋，就是造出來的機器人能夠像動物一樣進化、像孩子一樣學習瞭解外界，會成長，會適應環境。王皓展示的畫面中，海外團隊設計了一個很小的四足機器人，現場把它的一條腿截斷，然後給它10分鐘時間，看它能否通過自我學習學會用三足走路。十分鐘過去了，這個三腿機器人果然行走自如。王皓説，所謂“生”一個機器人，就是用仿生算法自動化地設計出一個新機器人。他對代曉蓉説，“這種難度和讓計算機作曲的科學難度差不多。”
左上是美國Boston Dynamics公司2018年研製的機器狗正在開門，右上是德國Festo公司研發的袋鼠仿生機器人BionicKangaroo正在跳躍，下方的這些仿生機器人。水母、蜻蜓螞蟻等都是“間諜”，在偵察領域大顯身手
三足機器人通過算法學會了三足行走
代曉蓉接着話題，分享了2019年人工智能大會負責演繹的體會。當時，急需要一場凸顯人工智能氣質的表演。儘管在張藝謀《2047神鼓·新》中已經能應用機器人和人同台演出，但更高級的要一個如人形的機器人，那將是更理想的爆點。代曉蓉幾番搜索，終於滿意地延請了意大利公司設計的鋼琴機器人，他長得如人形，有點卡通的面容，“可是他彈奏鋼琴時，眉毛、眼睛都會動，人設就是富有情感。”在現場，鋼琴機器人坐在鋼琴前演奏，同時也和少年宮合唱團進行了合作，他悦耳的聲音是電子所合成。事後，代曉蓉瞭解到，這個惟妙惟肖的藝術機器人是一個五人組的團隊協作的產物，其中有藝術家、科學家，還有產品設計師。她看着王皓半玩笑地説：我們的科學家在致力生產力的提高，我迫切感受到藝術家需要和科學家多多聯手。
意大利的鋼琴機器人在2019年的世界人工智能大會“AI+藝術欣賞體驗會”上表演《Perfect》，他的眉眼都會傳情
王皓當即響應，為代曉蓉解開像與不像背後的科學之謎。他説，在1970年，日本東北工業大學的森政弘教授就已經提出一個現象，在製作仿人機器人時，當與人類非常接近時，就很容易因為一絲一點的不像而南轅北轍，那時的不像會讓人起“雞皮疙瘩”，讓人類對仿人機器人的主觀感覺很不愉悦，這稱為“恐怖谷理論。”所以，一般卡通形狀或者純機械結構的機器人，反而不會給人類不悦的主觀感覺。王皓又展示了一張人和機器人的“雙胞胎”照片，這是日本大阪大學的石黑浩教授，他在《自然》雜誌上發文介紹了自己製作自身的“類人機器人”的經過，仿人機器人和本人的面部細節完全一致，王皓問大家，能否分清哪個是教授本人？大家面面相覷。“這是2005年的科研成果。”
曾去德國留學過的王皓又饒有興致地介紹了Festo這家德國公司的實驗室研發系列仿生機器，有仿生水母，仿生蜻蜓，還有仿生螞蟻，用於空中和地面的偵察，形狀非常逼真，在軍事領域可以大顯身手。
2005年，“日本機器人教父” 大阪大學石黑浩教授與他自己研發的類人機器人合影，難辨真假
數據與算法：
圖形算法分形出美麗的圖形成為新視覺藝術
計算機界的願望：何時能讓AI完成原創發明？
算法如今被屢屢提及，名詞已不再陌生，但具體如何應用到藝術領域，代曉蓉的介紹再次令聽眾打開視野。代曉蓉首先推出世界當紅的土耳其多媒體藝術家兼導演、谷歌藝術和機器智能項目的駐場藝術家Reflik Anadol，這位85年出生的藝術家致力於用圖形算法來製作美麗的圖像。其原理就是基於數據、形成算法、變成圖形，隨機的分形往往能產生超乎人類想象的圖形造型。代曉蓉展示了不少美麗的圖形，她説，十幾年前接觸到由東京藝術大學的團隊探索的視覺分形藝術，近兩年，普遍用大數據來形成視覺模型，然後進行視覺動態創作。這些海量數據大多數來自照片、氣象預報資料。在洛杉磯愛樂樂團成立100週年慶典上，Reflik Anadol 就將這些數據產生的圖像投影在舞台背後，前方是交響樂團的演奏，圖像和音樂彼此交輝。“異常輝煌。”
洛杉磯愛樂樂團成立100週年慶典背後的數據圖像
藝術家Refik Anadol 的作品《WDCH Dreams》
“當下，這些圖形算法被他用在博物館的展陳設計中。”藝術家的話音剛落，王皓就笑着給出了科學技術角度的解釋。“這就是插值類算法。”王皓説到，理工男的理想是找到一個公式來準確描述自然規律，“但是，並非所有的科學規律都有解析的表達。”數學物理界的翹楚最終明白，許多的自然規律只能用數值方法來獲取，而沒有一個固定的公式。王皓介紹，目前，大多數原創性的、概念階段的偉大設計都主要由人產生，計算機隨後優化。像文藝復興畫壇巨擘達爾文，他的時代沒有計算機，這位天才有那麼多神奇機械設計。“我們一直在探討如何讓計算機自己設計原創的概念和內容，但好像這和計算機能否產生優美旋律一樣，成為一個永久的期待。”
代曉蓉笑着接口，是否意味着這是“算法作曲”？
“算法作曲中的算法可以有三種來源，第一種是對經典作曲家作品的分析，得出作曲家組織音高、節奏等音樂元素的邏輯，作為一種算法；第二種是作曲家直接將自己創作的邏輯告訴計算機，成為一種算法，第三種是從非音樂的領域獲得一種自然界中的普遍構建規律，成為一種算法，譬如L-system或者斐波那契數列。”她介紹，“我曾經和年輕作曲家戴維一老師探討算法作曲，他認為：學界探索算法作曲的目的，是通過計算機的輔助，最大限度地接近音樂構建的自然規律。”當音樂進入數字時代，對音響的審美、創作技法也隨之演變。作曲家不再追求傳統意義的旋律之美，無論算法作曲、電腦音樂，人工智能可能更追溯音樂起源的本質——數學，通過計算機輔助，還原聲音組織中的數理邏輯，進而開拓音樂音響的表現空間，建立更為多元的音樂應用場景。
科學家發明的巴赫AI作曲，只要在機器上輸入任意音符，AI就能做出接近巴赫的曲調
數字孿生：
同在賽博世界和現實世界，誰是真人？
捕捉高級工匠技藝，用數據手套傳幫帶
代曉蓉對當代藝術的最新追求讓聽眾有些眼花繚亂，她又將大家帶入“數字孿生”在藝術創作中的魅力。數字孿生，學術術語通俗解釋就是，在賽博世界裏創造一個現實世界，並且虛擬世界跟隨現實世界而進行實時動態變化。她舉了兩個例子加深印象。
代曉蓉很早就和著名舞蹈演員黃豆豆有合作。“數字孿生”一種應用是動作捕捉，做出動畫， 在演出時候運用全息影像技術，以假亂真地展現出來，比如，讓現在的豆豆和三年前的豆豆對話，而三年前豆豆的肢體動作是她在攝影棚裏通過全息影像追蹤而來，其藝術目的是強化舞蹈家的肢體之美。因此，去年，當代曉蓉用全息技術將三個當代豆豆變成和一個昔日豆豆對話的四個豆豆時，原本反對多媒體形式滲入的黃豆豆欣然接受，“因為數字孿生技術並沒有削弱他的肢體之美，反而強化了。”
2019年世界人工智能大會上，用全息影像技術虛擬出四個黃豆豆同舞
另一個讓代曉蓉得意的例子是書法與鋼琴的交互。她請了斯坦福藝術學院的院長，一位非常帥氣的西方藝術家彈奏鋼琴，再特邀中國著名的女性書法家，兩人同台演出了《東去西來》，鋼琴下去，書法的筆鋒書展，韻味與音樂完全一致的。如此的當代跨界“琴瑟相合”在代曉蓉看來也是以技術為媒介的東西融合。“技術始終是一個手段，但只有瞭解了數字孿生的基本原理，成為一種創作工具，才能使自己的作品更富有表現力。”
2018年，跨界融合劇場東去西來的作品《知音》
王皓點明數字孿生的本質是實時傳感和映射。他分享的例子充分展現了運動捕捉技術的作用。在新加坡的一位大學教授的一個科研課題來自著名的羅爾斯羅伊斯公司，捕捉一位高級技工——一位老太太的磨拋動作，因為她的精確打磨無人可及，所以，一旦捕捉到這位頂級工匠的所有動作，就可用作訓練和指導機器人磨拋，達到類似的精確效果。
圖靈測試場景的漫畫版
90分鐘的新技術分享，最後回到了現象背後的哲思——計算機能否成為藝術家？作為科技工作者的王皓談到圖靈測試的原則，如果在黑屋子裏的回答讓人類感覺不到你是非人類，那麼AI就可能接近於人。如今已經有少數AI 通過了圖靈測試。回顧19世紀人們對未來的想象，機器人往往是“鋼鐵俠”，因為那時機械化是人們對未來想象，因此，若干年後對AI的判斷，今天的標準未必不是過時的。代曉蓉則堅決地認為，從智力和自由意志而言，後者是人所獨有，AI的作曲會無限逼近貝多芬、繪畫和達芬奇相媲美，但AI擁有的算法無法取代人的自由意志，他並不能產生人類所有的靈感和情感，他只是更高級的技術層面、替代型的腦力勞動，但他代替不了藝術創造力。
對於這樣的1號問題，也許每個人都有自己的答案，然而這場科學和藝術的各有一表和交鋒，卻加深了人們對AI 的進一步認識，她可以為人類賦能，共創生命的奇蹟，也可以帶來更多未知。
【文末鏈接】
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作者：李念
現場照片：唐雷鳴、王鐵民、楊歡；全文配圖：高雅
編輯：李念、劉鄭寧
責任編輯：李念