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95后中央美院青年艺术家88天打造的“学习型机器人”

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95后中央美院青年艺术家88天打造的“学习型机器人” 崇真艺客

艺术家李杭与他创作的“婴儿形态”机器人

李杭是毕业于中央美术学院的95后青年艺术家，

他最近历时3个月创作完成了一件婴儿形态机器人，

它可以识别并记录观众的肢体动作，

通过算法驱动电机进行学习和模仿。

随着数据集的拓展和算法的迭代，

它将跟随观众学会更多的人类肢体语言。

这件作品试图以一种戏谑的方式和荒诞的游戏感，

启发人们重新思考机器智能背后的技术伦理问题。

该作品名为《模仿游戏》，是一件借助PoseNet人体姿态识别算法从而学习人类肢体语言的机器人装置艺术作品。整件作品的最终呈现主要由两部分组成：

95后中央美院青年艺术家88天打造的“学习型机器人” 崇真艺客

一部分是左边的大屏幕，屏幕中显示的是算法的运行界面。另外一部分是右边的机器人装置。当观众走到装置左侧的屏幕面前时，屏幕上方的摄像头可以捕捉观众当前的肢体动作，经过算法的运行处理，右边的机器人装置就会做出相似的动作以反馈观众。此外，机器人还会将模仿的动作记录下来，最终汇总成为机器人的姿态库。

95后中央美院青年艺术家88天打造的“学习型机器人” 崇真艺客

“机器是我们思想的完美反映，我们可以通过与它们互动的方式来更好地了解自己。”

作品的创作由以下四步构成：一是技术的调研与实验，艺术家首先对机器学习开源工具、PoseNet算法开源工具、机器人结构设计、机器人控制系统四个板块展开调研，从中推导出这件作品所采用的技术方案。

机器人各部位结构比例

机器人各部位动作测试

二是机器人装置端的设计。这一部分涉及机器人的材料选择、机器人的驱动配置、机器人的关节自由度、机器人的控制系统以及机器人的结构设计等多个环节。

PoseNet算法的运行界面

当前数据集中采集的动作

机器人的面部表情和肢体动作

三是算法程序端的设计。创作者在这个环节使用开源的PoseNet算法工具，为这件作品构建了一个人体姿态与机器人姿态的映射关系，然后调整数据集中的素材与算法的迭代，最终构建出一个合适算法模型。

最后一步是整个装置最终的组装与测试。在这个环节要实现该装置的交互逻辑，并且反复测试机器人和算法的流畅运行，最终完成作品。

作品《模仿游戏》指导老师

陈小文、吕品昌、姚燕安、王选政、钟栗铎

关于该作品的论文

论文选题

李杭的论文的题目是《基于机器学习的机器人艺术实践研究》。这是一篇应用研究类的论文，主要的研究对象是现今的机器学习技术是如何应用于机器人装置作品的艺术实践。论文的选题一方面源自于他在研究生期间对机器人艺术与机器学习的长期关注与艺术创作实践。另一方面还源自于和李杭和研究生导师陈教授在确定论文选题过程中的反复讨论。

全文结构

本文一共分为五个章节，其中前四个章节为理论研究，而第五个章节则是围绕李杭的毕设展开的创作研究。因为这篇论文的研究重点最终会落到具体的艺术实践的部分，所以第五个章节关于他的毕设创作部分的内容会占据整个论文较大的篇幅。

第一章为“绪论”，本章节主要介绍了本文的研究背景，国内外研究现状以及本文所涉及的研究方法和研究框架。

“在习惯了人工智能与机器人科技带来的便利之后，我们是否还可以脱离这些技术独立生存？这将成为一个当代的艺术家学者不得不面对的问题。”

第二章为“机器人艺术的概念与溯源”，本章节首先将机器人作为一个文化符号，从古代神话、历史、文学、电影、工业等多个角度对机器人的概念展开论述。然后从前人的研究和现今的艺术创作两个角度出发，阐释了机器人艺术的基本概念与定义，为本文划定研究范畴和一个研究的语境。接下来，李杭又将机器人艺术的发展历程概括为三个大的阶段，分别是自动机阶段、数字控制阶段和人工智能阶段。随后结合每个阶段内代表性艺术案例的分析，对这三个时期的机器人艺术作品的技术背景与艺术风格展开讨论。

第三章为“机器人艺术中的机器学习”，本章节首先论述了机器学习的基本概念和它在现今的艺术领域中的研究现状。然后按照机器学习算法在机器人艺术实践中的应用原理，将其划分为两个大的类型，分别是信息识别和生成网络。同时每个类型都结合了多个代表性艺术案例的分析，进一步论述了这两个类型的机器学习算法对于当今的机器人艺术创作提供的方法指导与观念启示。

第四章为“人体姿态与机器人艺术”，本章节首先介绍了人体姿态的基本概念，然后论述了现今机器人艺术领域中关于人体姿态的研究现状以及当前研究面临的挑战。随后，艺术家将它按照技术原理和交互模式的不同划分为三种类型的仿生领域，分别是控制与反控制、模仿与学习和多元反馈，同时每种类型都结合了多件艺术案例的分析。最后基于上述研究，他又探讨机器人生命感的形成方式。

第五章为“创作研究——以毕设《模仿游戏》为例”，本章节详细介绍了李杭的毕设《模仿游戏》创作的完整过程，包含了作品的方案构思与交互逻辑、技术的调研与实验、机器人装置端的设计、算法程序端的设计、作品最终的效果展示以及后续的研究计划。

最后是论文的结论部分，艺术家李杭根据上述章节的研究，得出了四条结论，具体内容见上文图片。

“本文对当今的机器学习在机器人艺术领域中的实践方法论进归纳与总结，并将研究成果论应用于我的的个人毕设创作之中，同时也对该领域其他艺术家日后的创作提供指导价值与借鉴意义。”

文献阅读启发：

“我将本文的研究范畴划分为机器人艺术、机器学习、人体姿态、机器人技术这四个大的方向，每个方向包含多个具体的研究内容。汇总上述四个领域的研究现状，我认为当前的研究存在三个大的问题：一是国内关于机器学习和机器人艺术的研究相较于国外起步较晚，目前还只是将其作为装置艺术或是新媒体艺术的一个细分门类加以讨论。二是国内关于机器学习的研究大多集中在科研与技术领域，在艺术领域中创作实践类的文献比较匮乏。三是相较于文献研究的匮乏，关于机器学习和机器人的艺术创作、展览活动和学术论坛十分频繁，但相关的理论还不能形成一套完整且严谨的学术体系。

本文引用的研究文献和相关艺术案例主要包含两个部分，一是二十世纪中期至二十一世纪初期这四个领域中最为重要的文献和艺术案例，二是近五年来这四个领域中最为前沿的文献和艺术案例。其中文献来自于相关领域的书籍、期刊、网络文献和学术论坛，艺术案例则来自于艺术家官网、相关展览和研究机构。本文的研究范畴涵盖多个领域和多个维度，无论是研究的广度还是研究的深度，都为后文打下坚实的基础。”

摘要

随着人工智能技术的发展与普及，机器学习作为人工智能的重要分支，逐渐被艺术家们应用于各类艺术创作之中。尤其在机器人艺术领域，近些年来涌现了大量相关的艺术作品和展览，机器学习技术已经成为该领域艺术实践的重要方法之一。

当前已有不少学者针对基于机器学习的艺术作品和机器人艺术作品展开研究与讨论，但这些研究主要集中在以下两个层面：要么是二者在科研应用层面的理论研究，要么是二者在技术伦理层面的哲学研究。并且两个领域内已有的研究大多尚处于各自为证的状态，关于机器学习与机器人艺术二者交叉结合的艺术实践类研究却相对匮乏，理论与实践尚未成为一个完整的系统。

因此，本文从艺术与科技跨学科的研究视角出发，以基于机器学习的机器人艺术实践为研究对象，对以下内容展开分析与研究：首先，在第一章绪论部分详细论述了机器学习和机器人艺术相关的历史背景与研究现状，为本文后续的研究划定范畴。其次，在第二章探讨了机器人艺术的基本概念与定义，将其发展历史划分为三个阶段并加以论述。在第三章介绍了机器学习的艺术实践，并结合相关艺术作品的实例研究，归纳总结机器学习在机器人艺术中的两种实践原理。第四章则以人体姿态为切入点，探讨机器人艺术作品中人体姿态的三种仿生关系以及机器人生命感的营造。最后，在第五章以笔者个人毕设《模仿游戏》为例，论述PoseNet人体姿态识别算法在机器人艺术作品创作中的实践经验。

本文对现今机器学习在机器人艺术领域中的应用范式进行了系统的论述与总结，并将归纳出的实践方法论应用于笔者的个人艺术创作之中。在为二者的交叉领域提供一个理论与实践相结合的系统的研究框架之外，还为其他艺术与科技交叉领域的艺术实践提供了新的方法与启示。

关键词：机器学习；机器人艺术；人体姿态；PoseNet算法

采访青年艺术家李杭

Q：为什么要做一个机器人装置？

A：我的研究方向是机器人科技与艺术研究。在研究生三年的学术生涯中，我一直在围绕这个研究方向进行创作。我发现这是一个极具研究价值同时又有着丰富内涵的研究领域。这件作品就是我这三年来研究与创作的一个延续。

Q：为什么是婴儿形态的机器人？

A：模仿是人的一种本能，是一种通过观察和效仿其他个体行为从而学会新技能的学习类型。人类在婴儿时期就会本能的模仿周围人的语言和动作，并通过这种模仿掌握语言和运动的能力，甚至产生最初始的价值观。在《模仿游戏》这件作品中，婴儿形态的机器人借助机器学习算法模仿周围观众的动作，这既是机器人对于人类肢体语言的直接模仿，也是机器人对于婴儿学习方式的间接模仿。

Q：作品想要表达的观念是什么？

A：机器人生成的姿态取决于数据集的内容和算法的迭代，而数据集的内容则是由观众随机产生的。换言之，每一位被采集的观众都是这个机器人的老师，观众做的每一个动作都会影响到机器人姿态的最终结果。然而机器人并不能基于所谓的自我意识创造出来一个新的姿势。所谓的机器智能只是对人类行为的一种模仿，机器智能背后反应的其实是人类的智能。这件作品试图以这样一种戏谑的方式和荒诞的游戏感调侃当今的技术主义思潮，启发人们重新思考机器智能背后的技术伦理问题。

过艺术家往创作介绍

《机器启示录》

《机器启示录》是一件讨论机器生命话题的装置作品，描绘了一个机械生命体逐渐完成自我意识觉醒的过程。当前是一个跨界的社会背景，很多看似没有关系的元素都可以被联系在一起产生新的理解。我们的作品是将机械、人类、生命三个话题链接在一起，通过艺术与科技的方式，来表现我们对于未来生命形态以及人类与机器共存方式的启示与思考。

《机器之眼》

《机器之眼》是一件3D打印的机器人装置，它可以感受到周围环境的信息并作出相应的反馈。与此同时机器人被一圈屏幕所包围，每块屏幕中都有一个人在不停的诉说自己的故事。而机器人在人类的诉说中时而东张西望，时而注目凝视，仿佛在思考着什么？

《窗外》

《窗外》是一件围绕人类对未知事物的恐惧感而创作了交互影像作品。这件作品的主体是一扇窗户，窗户外有这种各样的恐怖影像，这些影像会随观众的情绪而变化。观众情绪越紧张，影像内容越恐怖。只有当观众的情绪归于平静时，恐怖影像才会消失。

《俯仰已尘埃》

《俯仰已尘埃》利用雾化玻璃装置展示焚烧前一立方米垃圾量及其耗费的资源之多和焚烧后残渣之小的对比，同时四个投影仪从不同的方向向雾化玻璃上循环投射商品从“生”到“死”的视频。

关于艺术家李杭

1995年生于河南

2014年本科就读于中央美术学院设计学院数码媒体艺术专业

2019年研究生就读于中央美术学院设计学院艺术与科技专业

获奖及参展

2018 中央美术学院本科生毕业展，荣获优秀毕业作品三等奖

2020 东布洲国际动画周

2021 亚洲数字艺术展

2021 青年躺平计划

2021 751北京国际设计周

2022 第四届学院实验艺术文献展

2022 中央美术学院研究生毕业展，荣获优秀毕业作品

2022 中央美术学院院长提名奖

2022 中央美术学院优秀毕业生

2022 中央美术学院“千里行提名奖”

中央美术学院设计学院艺术与科技方向引导学生在新的自然、科技、文化和社会环境里探索艺术与科技的创新结合，扩展新型的想象力和创造力。通过一系列构架严谨、层次分明、思考与动手并行、有社会针对性的课程，培养学生学会建筑自己的知识体系而又不失幻想和生活情趣，学会激活自身探险的激情和发明的欲望，学会培养自身独特的审美素质和思辨能力目前“艺术与科技”已获教育部批准成为中央美术学院第22个本科专业，在研究生教学方面目前包括四个子研究方向:机器人科技与艺术、智能科技与艺术、生物科技设计、新兴社会媒体科技艺术。基于建立开放性教学理念，艺术与科技学科与国内艺术院校和大学科研机构、科技企业建立了联合实验室和教学基地并与联合国儿童基金会创新实验室联合推进科技创新以及社会创新学科建设，启动社会性研究课题。

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