基于人工智能的传统民族纹样创新设计研究

曾真　王杰

摘要：为探索信息时代传统民族纹样的创新设计路径，以土家族织锦西兰卡普为设计对象，利用人工智能将传统纹样与当代元素相融合，形成了既符合当下文化语境又具有多维延展可能性的创新设计结果。

关键词：人工智能;西兰卡普;传统纹样;创新设计

中图分类号：J522 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2021）16-00-03

1 研究缘起

1.1 少数民族传统文化面临挑战

中国在五千年的历史长河中孕育了许许多多风格鲜明且迥异的少数民族文化与工艺，这些精湛的工艺技术与悠久的传统文化也滋养了华夏文明。如今，国家针对少数民族传统文化与手艺的保护传承出台了一系列政策予以支持。《中国的少数民族政策及其实践》中指出，少数民族的传统文化都将受到尊重和保护，在中国，各民族都可以自由保持和发展本民族的优良文化[1]。在传统文化的创新发展方面，当代中国社会所需要的文化形态必须与社会的经济制度、政治制度相适应……这就要求传统文化通过创造性转化与发展，创造出适应新时代社会主义的先进文化[2]。

但少数民族在信息化社会发展进程中难免受到全球化冲击，其特色正不断消融，再加上区域人口持续外流与少数民族人口文化结构改变，年轻一代对传统文化与工艺的热情下降，许多非遗手艺后继无人，种种现实的原因迫使少数民族传统文化特色逐渐流失，部分工艺甚至几近失传。少数民族优秀传统文化与工艺的保护、传承与创新发展刻不容缓。

1.2 处在十字路口的西兰卡普

作为湘西地区少数民族土家族的传统织锦，西兰卡普的工艺技术作为传统技艺类，于2006年被列入第一批中国非物质文化遗产。因其色彩夸张艳丽，纹样抽象独特，带有浓郁的土家生活气息，被视作是高度凝结土家族精神文化的象征。

西兰卡普有着实用价值，其花纹亦有众多象征意义，这种象征功能源于土家先民在刀耕火种的生产方式中形成的图腾崇拜行为。聪明手巧的土家后人在传承先民纹样的基础上对原始纹样进行了提炼、演化，从而使纹样摆脱其原始模糊的样貌，有了更加明確的装饰性特征，朴素而美好地传递出了土家族人对自然的崇拜和对生活的热情。（见图1）土家族的匠人在抽象的几何图案设计方面独具天赋，并且将这一类型的艺术特性发挥和展现到了极致。他们可以将特定对象从自然事物中提取、转化并升华为真正的艺术，使得这种纹样在无须依附于自然对象本身的情况下仍然可以被辨识和认知，且充满美感[3]。

西兰卡普的工艺技术对传承人的素质要求高，且学习时间长。在纹样的创新上，土家族的能工巧匠们常常会受到主流审美的影响，将当代事物直接带入，造成西兰卡普纹样抽象几何特征的消失。如何以一种既能够保留西兰卡普传统几何风格基因，又能够融入当下文化元素的方式进行新式纹样设计成为一大难题，为土家传统文化的传承与创新找到新的路径与出口迫在眉睫。

1.3 人工智能驱动设计革新

随着信息技术的飞速发展，计算机技术迅猛提升以及高效算法被开源使用，使得人工智能在数据学习、分析与判断中展现出超凡的能力，并迅速渗透到生产生活的各个领域，深刻地改变着人们的学习方式，为各行各业的创新带来了更多的可能性，人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代正逐步到来。

特别是图像领域的人工智能技术正不断迭代、分支且进行大众开源，为设计领域带来了更多前沿的创作方式，其中最具代表性的人工智能视觉算法有对抗式生成网络技术、风格迁移技术等等。人工智能技术可以实现逼真的数字图像合成、大批量图像特征提取与融合、图像之间的风格迁移等，能够在图片识别分类、色彩提取、线稿上色、版面编排等设计环节以超越人类的力量，做到游刃有余，完成设计师的部分工作，且能够带来意料之外的惊喜。2016年“双11”期间，阿里公司自主研发的人工智能设计平台“鲁班”，在一夜之间排版产出了共计1.7亿张商品广告横幅，并进行了大数据精准投放，使商品的点击率提升了100%[4]，“鲁班”的成功及其秒产8000张横幅海报的超凡效率、精准的分析定制投放与令人惊奇的排版能力，在设计领域引起了广泛的关注和讨论，如此庞大的数目即使让100位熟练的设计师徒手完成，也需连续作图300年以上。此外，计算过程中的种种不确定性为设计师与创作者们拓宽了创意空间。在人工智能设计项目“椅子项目”中，设计团队根据人工智能在学习了500多个椅子数据之后生成的椅子图像，再创作出了4把造型独特的椅子。在这个过程中，人工智能是创作者，而设计师更像是协助者与决策者，传统的设计方式发生了改变。

2 基于人工智能的传统文化创新

2.1 在传承中创造适应当下的新价值

优秀的传统文化与工艺需要被保护与传承，但一成不变的继承反而使得其发展与创新受到限制。诚然，在学习传统文化与技艺时应以尊重传统风格特色为前提，但事物在发展过程中需要以创新为驱动力。传统文化必须在传承中创作适应当下的新价值才会被现代社会接受，才能够更好地融入现代生活。故步自封的守旧之道并非文化发展之道。现代社会的优秀文化、创意元素或优良价值观可以与传统文化互相碰撞交融，赋予传统文化新的内涵，在丰富其形式、增强其趣味性的同时，也能够让其适应当下社会文化需求，让年轻一代更加乐于接受优秀的传统文化。新时代的中国，传统文化的传承发展亟待注入新鲜血液，而人工智能技术恰恰为传统文化的新生提供了更多新的机遇[5]。

2.2 人工智能与传统文化创新融合

将AI强大的数据分析与处理能力与华夏优秀传统文化的保护、传承、创新与弘扬相结合，已成为数字人文发展的一大趋势。其中最值得关注的一种方式是传统的视觉图像，如器物外形照片、织锦花纹、传统绘画与文字数据经过人工智能训练建立风格模型，同时融入现代元素、形式或风格，通过算法生成设计结果，这不仅提高了设计的效率，也赋予了传统文化新的内涵。如谷歌开发者大会艺术与文化项目中展示的将人工智能与传统中国瓷器相结合的“舞智窑变”项目，通过对参与者身体姿势与服饰花纹的识别，实时合成出专属于自己的精美瓷器。通过人工智能技术让甲骨文“活”过来的项目“智绘甲骨”，人工智能对参与者手绘的简笔画进行评判，生成对应的动态甲骨文。同时，利用人工智能充当手影裁判的“智玩皮影”，让人们重拾童年时玩手影的乐趣。

3 西兰卡普纹样创新设计

3.1 设计概念

西兰卡普记录着土家族的历史与文化，在数字化时代，西兰卡普纹样需要以新的方式被传承与创新，人们可以利用“人工智能+设计创意”的创作模式设计出新的符合当下社会生活需求的西兰卡普纹样。将传统的图案之美融入当下的数字生活中，使符号背后的坚韧、勇敢、乐观的民族精神能够以数字化的形式继续引导现代生活。基于这种创作模式，土家族西兰卡普传承者在创作新的纹样时，可以利用AI辅助设计出既更加贴近传统西兰卡普几何造型风格又面向现代社会生活的新式纹样，达到保护、传承与发展西兰卡普纹样的目的。

3.2 设计过程

第一，建立数据集。传统的西兰卡普纹样数量众多，由于其中包含一些主观创造的纹样，缺失了传统的土家特色，因此选择从现有的专门记载西兰卡普传统图案的《湘西土家织锦矢量图典》[6]中收集数据，以保证数据的本真性。笔者将不同的西兰卡普被面纹样进行了收集与分类，共采集数据图样373类。这373类按类型分，包含梭罗树、双白梅等植物类纹样，大蛇花、螃蟹花、猫脚花等动物类纹样，椅子花、背篓花等器物类纹样，寿字格、狮子滚绣球等吉祥类纹样，满天星、岩墙花等天象地理类纹样，八勾纹、十二勾花等勾纹类纹样。按照图案的排列规律，这些纹样又可以分成四大类：平铺类、轴对称类、折线类、组合图案类。

一方面，笔者将图典中的被面纹样单独抽离整理为256*256像素，72dpi的607个元素。由于在测试过程中发现颜色会影响机器的判断，于是又将合集中风格鲜明的元素进行白底黑色的处理。最后整理得出710个带有明显西兰卡普传统几何特色且无语义的黑白元素图样。（见图2）另一方面，笔者选择了40类白底黑色的现代图标作为风格迁移内容对象，每一类选择了100个。图标数据集中含有传统西兰卡普纹样中不曾存在过的现代元素，如飞机、汽车、手机等图样，以增加生成结果的现代特征与多样性。

第二，风格迁移。在风格迁移阶段使用的算法工具是源于谷歌发起的机器学习项目，这种算法基于张量流（TensorFlow），被称为“快速任意风格迁移”算法。该项目训练的模型网络用途是对不同画风的绘画之间进行风格的迁移模仿，技术团队引入了一种全新的算法，将约8000张传统绘画以及约6000张材质纹理作为数据集让机器学习，最终构建出了一个十分灵活的风格迁移网络。该网络能够快速地进行不同风格画作间的风格转变，对于照片等非绘画类图片也可以实现风格的转移。算法的作者在其论文中指出“风格迁移以两个部分构成，一个是内容图片，另一个是风格图片。通常内容图片会是照片，而风格图片则为风格强烈的绘画”[7]。该作者在风格迁移之间增加了可以控制风格强弱的滑块，以及四类预训练的模型网络，这就允许使用者通过调节参数与组合预训练模型网络灵活地控制风格图片对内容图片的影响程度，从而获得更多的可能性。

在对单个图案进行风格迁移时，笔者先将收集的黑白现代图标作为内容图片，将同样经过黑白处理的西兰卡普元素图片作为风格图像，两两随机组合，通过风格迁移技术改变内容图片中黑白线性图标的形态，以此进行批量风格迁移。计算结束后，笔者对批量转换的结果进行筛选，挑选出既带有现代图案语义又被附着强烈传统西兰卡普几何风格的图案。经过筛选，每一类留下20～50个清晰的黑白图案，接着将采集到的373类彩色西兰卡普数据与其进行风格迁移计算，西兰卡普彩色图案的色彩与形态更进一步地融入生成的黑白卡普图像中。

3.3 设计结果

经过人工整理数据、按需调参、机器批量生成、人工筛选，设计师与人工智能共同完成了40类西兰卡普纹样的创新设计。（见图3）这些由人工智能创作出的图案既有着西兰卡普独特的审美风格，又有能够体现现代社会的元素。这种独特的纹样能够自然地将土家族传统之美融入现代社会生活中，在界面设计、视频设计、文创产品设计以及服饰纹样设计等应用方向上展现出有别于传统西兰卡普纹样的优势，为传承与创新土家族文化贡献了力量。

3.4 设计反思

在风格迁移计算的过程中，数据集的数量与质量对设计结果的品质至关重要。數量巨大但种类庞杂的数据集，由于数据特征不够集中，会对机器学习产生干扰，需要对其进行合理分类;特征鲜明但是数量不够大的数据集，由于数据特征能量微弱，不能满足机器学习的需求，需要增加同类数据量。因此，建立结构化的优质数据集是实现高品质设计的关键。

4 结语

在艺术与科学大融合的背景下，人工智能赋能传统文化创新设计，使文化精髓能够以一种数字化的、保留本真的、面向未来的方式传承下去。运用人工智能技术完成的西兰卡普纹样创新设计实验，证明基于人工智能的传统民族纹样创新设计途径具有可行性。这并不只是试验性的设计尝试，此次设计尝试能够预见在未来设计师与人工智能的合作愈加紧密，基于人工智能的传统民族纹样创新设计会成为一种具有推广价值的设计方式，为少数民族传统文化的传承与创新贡献力量。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国务院新闻办公室.中国的少数民族政策及其实践[J].中华人民共和国国务院公报，2000（3）：30-48.

[2] 陈先达.中国传统文化的创造性转化和发展[J].前线，2017（2）：35.

[3] 赖小静.西兰卡普图案传承与实践创新研究[J].包装工程，2017，38（2）：202.

[4] 黄亚鹰，胡月.各向异性：人工智能挑战下的设计教学模式创新[J].湖南包装，2019，34（5）：125.

[5] 舒坤尧.人工智能在传承创新传统文化中的作用[J].人民论坛，2019（28）：44-45.

[6] 贺景卫.湘西土家织锦矢量图典[M].长沙：湖南师范大学出版社，2017：36-293.

[7] 戈尔纳兹·吉亚西，李洪雷，曼朱纳斯·库德勒，等.探索实时的、任意神经艺术风格化网络的结构[Z/OL]. arxiv，https：//arxiv.org/abs/1705.06830，2021-09-03.

作者简介：曾真（1981—），女，四川广安人，博士在读，副教授，研究方向：智能设计、交互设计、信息设计。

王杰（1999—），男，福建福州人，硕士在读，研究方向：信息与交互设计。

基金项目：本论文为2018年重庆市社会科学规划项目“大数据战略下‘设计+人工智能的交叉融合研究”成果，项目编号：2018QNYS65;2020年重庆市教育委员会科技项目“人机智能协同设计机制与应用研究”成果，项目编号：KJQN202001003