人工智能技术下的设计教育

文／喻仲文，袁文婧（武汉理工大学 艺术与设计学院）

1956 年，在美国 达特茅 斯（Dartmouth）夏季讨论会上，麦卡锡（Mc Carthy J）正式提 出人工智能（Artificial Intelligence）这一交叉学科的名称，定义为制造智能机器的科学与工程，模拟人类某些智能行为的基本方法和技术，构造具有一定智能的人工系统，让计算机去完成需要人的智力才能胜任的工作[1]。其中经历了人工智能的孕育期（1956年以前）、人工智能的形成期（1956—1969年）、低潮时期（1966—1973年）、基于知识的系统（1969—1988年）、神经网络的复兴（1986年至今）和智能体的兴起（1993年至今）几个时期[1]，人工智能研究问题和解决问题的模式包括类人行为方法、类人思维方法、理性思维的方法和理性行为的方法。这种新技术的应运而生，涉及多个应用领域，改变了人们的生活形态与发展方式。

一、人工智能与设计教育的融合

1.1 人工智能与设计教育的融合

工业革命亟需通过变革教育来应对,倒逼人工智能与教育融合发展,同时,人工智能与教育融合发展也是教育行业自身发展的诉求。在人工智能的冲击和影响下,教育领域正在经历一场深层次变革,人工智能正在重塑教育的新形态[2]。人们经历了从机器时代到人工智能时代的转变，人工智能推动各个行业的转型与发展，设计教育同样需要作出相应的改变。教育以育人为本，为社会提供服务，是一种社会实践活动。教育的发展受到科技发展水平、社会生产力以及社会形态的制约和影响。生产力的发展和社会转型推动教育形态逐渐演变并与社会发展相适应[3]。单一的、标准化的教育模式已不能与当下时代的发展和大众的教育需求相适应，将人工智能与教育交叉融合，重塑传统的教育模式，规划符合新时代要求的教育方案才能推动教育现代化的发展。

1.2 人工智能技术与设计教育的融合

目前我国大力鼓励、支持和引导人工智能领域的发展，在教育方面加强学科建设，推广人工智能教育的应用示范，颁布相关文件推动完善人工智能教育体系。2017年7月，中国国务院正式发布《新一代人工智能发展规划》提出“发展智能教育，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系”[4]。习近平总书记在向国际人工智能与教育大会致贺信中也提到：“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，充分发挥人工智能优势”“深入探讨人工智能快速发展条件下教育发展创新的思路和举措，凝聚共识、深化合作、扩大共享，携手推动构建人类命运共同体”。2018年4月，教育部印发的《高等学校人工智能创新行动计划》指出“要加快人工智能在教育领域的创新应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新、教学方法的改革、教育治理能力的提升”[5]。2019年3月，教育部公布了35所高校获首批建设人工智能本科专业的资格。我国多个省市也设立人工智能教育实验基地中学，开设Python编程课程并将其纳入高考内容体系。国内26所高校开展人工智能专业，西安交通大学单独成立人工智能学院，设置关于人工智能的基础课程，例如人工智能核心、人工智能与社会、人工智能工具与平台等本科课程。

在应用与实施上，“人工智能在从全员集体教育转向根据个人技能水平进行个别指导教育的过程中的潜力非常大。”传统且单一化的教育模式向人工智能与自适性教育相结合的模式转变。NTT DATA（NTT DATA Technology Foresight《NTT 数据技 术展望》）曾提及人工智能与“自适应学习”的模式：“目前学校给每一个班的每位同学布置相同的作业，将来人工智能会掌握每个学生的错误模式，分析每个学生缺少哪些知识，布置不同的课题和作业，推进 ‘自适应学习’”[6]。人工智能作为混合智能的应用和交叉学科融合的探究模式，有别于传统教师可能存在个人情感性与主观性的行为，能更公正公平地批改学生课后作业，进行远程教育。其他方面，人工智能可以更迅速地通知老师学生的异动情况，甚至及时识别欺凌、霸凌现象。与传统模式相比，这种模式会针对学生的不同水平与能力优化课程配置，及时反馈和补充学习模式，利用数据挖掘来分析学生学习的行为和过程，更理性、智能化地因材施教来提高学习效果。

人工智能也是一种技术和工具，在技术本身的创新及人们利用方式的创新作用下，它完全能够创造出新奇独特的艺术，就像当今的数码技术已经创造出了令人叹为观止的艺术效果一样。人工智能强大的学习能力，将会使其跨越物质世界和精神世界、宏观世界与微观世界的界限，通过数字代码融合各种数据库，创造出前所未有的艺术形式。微软研究院与清华大学美术学院联合提出了一个可计算的自动布局模型，通过对设计数据整合，分析其视觉空间排列、色彩和谐度等，并结合设计原则、认知方式等生成新的符合人类感官舒适度的页面布局（见图1）[7]。

图1 该原型自动生成杂志图文的过程

人工智能不仅可以学习人类不同时期、不同地域、不同风格的艺术作品，还可以学习人类肉眼看不到的微观世界的图像特征，以及宇宙深处的景观，它甚至可以以数字为中介，学习数字化、图像化的人类心脏的跳动、情绪的波动、脑电波的变化等。也就是说，人工智能不仅拥有强大的学习能力，还将拥有强大的“感知”能力，在此背景下，它创造出震撼人类视听感官的艺术作品就是不难理解的。增强性的人工智能艺术是将人工智能的工具性同艺术家的创新性相结合的产物。在艺术家的世界里，很多奇妙的感受、形象甚至思想很难通过已有的技术手段表达出来，当然，人们也可以利用计算机软件编辑技术去表达、修正、渲染图像，以达到预期的审美效果，如众多的科幻场景，都是通过计算机软件的增强能力达到的。但这个过程同样充满艰辛，它需要消耗艺术家大量的体力劳动和脑力劳动。而人工智能却能通过学习和训练不同的数据，创作出人工难以实现的、令人惊叹的艺术效果,从工具的角度说，它极大地增强了人的艺术表达能力。这类人工智能艺术通常是在“原作”的基础上进行增强，使生成出来的作品充满不可思议的视觉效果。图2（a）是由谷 歌DeepDeam创作的作品，很明显是在原图的基础上，增强为立体派和印象派的风格。图2（b）则是学习、训练了梵高、蒙克等表现主义画家的作品，通过人工智能增强了原图的风格化表达方式。

图2 DeepDream 项目作品

二、人工智能对设计教育的冲击

2.1 课程体系的冲击

传统的课程体系和教育方式以相对单一、老旧的方式运行。在科技高速发展的当下，学生固化的思维模式、教师程式化的教学过程、个别教师应接不暇的教学范围等，这些过去授予的课程模式显然已跟不上时代的步伐，缺乏人工智能领域的涉及和智能化的多元研究。课程体系上应添加人工智能课程，加强对人工智能技术的学习。同时这也说明需要引进熟练掌握人工智能方面专业知识与技术的教师，才能更好地针对不同学生的专业素养，培养专业的设计人才。

西安交通大学人工智能学院在本科课程“自主无人系统实验”的设置中就以多智能体与人机混合智能的方法进行教学。该课程综合应用3D计算机图形学、虚拟现实与增强现实等理论和技术方法，要求学生手动实践来解决实际问题和沟通协作的能力。其中实验内容包括机器人导航技术实验、自主无人系统实验、虚拟现实与仿真实验、脑信号处理实验，为的是能更好地了解与掌握无人驾驶汽车多传感器环境感知方法的设计与控制执行的设计。在课程体系中加入人工智能课程，着重强调学生对人工智能专业知识的理解和衔接，将知识点应用到各个综合的设计领域中去。而与之相对的，在艺术人才的培养方面，过去那种单调性、重复性的色彩、素描、速写等课程训练应相对减少，增加多学科融合、调动学生创意和发散思维的新时代学科课程。

2.2 教学方式的冲击

2018年12月,重庆市举办的以“智创教育、赋能未来”为主题的未来学校博览会上,集中展出了智慧黑板、教学检测系统、智能阅卷系统、教师教学资源平台等教育技术和教学装备,这些新技术装备的出现正悄然改变着以往的教学理念与模式[8]。未来的教育,要从面向知识体系的传授,转向面向核心素养的培养,学生的创造能力、审美能力、协作能力、知识的情境化、社会化运用能力是人类教师所应关注的核心和重点。人机协同既可以实现群体班级的规模化支持,也可以实现适应每个个体发展的个性化教学。在教学方式上，教师应采取人机协作的教育方式，注重教师与智能设备的合作、互动，借助智能化模式来共同完成设计教育。例如学习资源和学科教学教具方面，可充分利用人工智能资源、信息采集、虚拟仿真系统等的自主模式，结合教师个人教育的情感监督来完成教学。通过这些智能教具，能更便捷地辅助教师，构建更有效率的教学平台，改变传统的教育方式和方法。

三、人工智能对设计教育的影响

3.1 就业需求的变化

在设计教育的目标中，以培养设计和辅助设计的复合型人才为主；而人工智能技术引发的科技变革也影响着设计类受教育者的就业需求，这是对设计师从业者的挑战和机遇。

在人工智能时代，重复性、程式化的操作或多或少地会被取代，仅靠简易的机械化练习便可完成的工作终将会被时代的洪流湮没。新兴技术将会淘汰大量的传统劳动力，扩大新型劳动力的需求。当下知识密集型人才大量涌出，社会模式也渐渐转向为速度、效率型取胜，速度比以往任何时候都重要。众所熟知的典型案例便是阿里巴巴公司开发的“鹿班”，它是一位“设计师”，也是一名人工智能辅助工具。在2016年“双十一”期间，“鹿班”完成了1.7亿张海报的制作，下一年则升级完成4亿张海报，这均是人类设计师仅凭手动操作而无法比拟的效率。此外，阿里巴巴公司还设计了短视频生成机器人Allwood，同样属于人类凭经验和直觉无法达到的创造速度水平。可以说，人工智能不过是迄今为止最为高级的工具，它就像人们广泛使用的计算机软件photoshop或其他仿真软件一样，是人手的延伸，使人从复杂艰辛的体力劳动中解放出来。人工智能不仅解放人的双手，同时在一定程度上解放、增强人的感觉器官和大脑，使人类可以尝试更多的可能性，获得更强大的力量和手段去跨越手工技巧的障碍，获得不可思议的艺术效果以及审美感受。

这种类型的人工智能工具极大地减轻了设计师的工作量与压力，使设计工作变得更加轻松。同时，专业、高效化工具的使用能提升整个设计过程的专业性，以便设计师获得更多的创意和灵感去进行新的设计。但以上也从另一个方面说明了：无论是繁琐的还是简单的工作，只要是机械性的重复劳动都可以被人工智能工具所替代，设计师的自身价值效应会大大降低，更依赖于人工智能技术的运用和辅助。教育者应竭力培养受教育者作为设计师终身学习、与时俱进的学习观念，通过学习新技术、新内容来掌握更多的设计技能。并且长期聚焦最新的实时发展动态来拓展思维和视野，完成更符合时代标准的设计作品，学会跨界思考、多学科的融合与交流，将经验转换为更多的价值来创造价值。

3.2 设计教育的转向

事实上，我们整个教育制度是在工业革命之后建立的，旨在培育工厂工作者，执行人工操作工作和重复性质的工作，我们的教育制度自那时起，至今并未充分更新符合时代需求。相较于人工智能的成长速度，作为生物的进化速度过于缓慢，未来的工作与创新将是比以往更不熟悉的领域，与工业革命比是不同类别，新纪元将创造出无法想象和理解的新研究与创新领域。当然，由于人工智能无法超越其作为技术和工具的本质，其本身存在的缺陷性，即伦理、法律和安全方面的问题，都需要进一步优化和升级。不管人工智能艺术如何发展，它终究是人类智慧的结晶，是人类利用工具创造的产物，人依然是人工智能艺术创作的真正主体，人在艺术审美、生活经验、自我情感和意识、想象力与创造中的优势，是人工智能暂时无法超越的。

面对新兴技术革命的一系列挑战，绝大多数单一且机械的工作都会被自动化取代，这就相应地需要人们更赋创造力、加倍努力并有效地去完成效益和价值。在人工智能的热潮下，一部分产业悄然崛起，一部分领域飞速发展，一部分工作被迫取代，一项新技术的问世必然会引发无数个新领域与新职业的诞生，技术更新将不断出现，消失的职业也随之增多。新技术创造出的新工作需要与之相匹配的教育程度和接受程度、灵活的变通能力、知识和创新精神，原始标准化的受教育模式已经受限，必须进行教育制度的调整才能跟上技术进步的速度，改变设计教育生态。

四、结语

在未来的设计教育中，对于学生人工智能专业知识的持续开发和培养非常重要，这样即使人工智能的热潮结束了，所学习到的知识与技术并不会衰退。教育的目的是培养能独立思考、解决问题，全面发展的个体，而设计教育中不仅需要为社会培养专门的艺术设计人才，也需要学生学会应对大环境下新挑战、机遇，运用新技术来增强就业竞争力。将知识赋予更多价值，不断融合全新的观念来创造价值，就不会被社会与时代的发展所淘汰。鼓励学生掌握更多的设计技能来提高综合素质，学习人工智能技术并应用到综合领域中去，加强跨学科的融会贯通，进行创新、思考与设计。