基于生成網(wǎng)絡(luò)(GAN)來輔助藝術(shù)家進行更具創(chuàng)意的設(shè)計項目

chAIr是一個基于生成網(wǎng)絡(luò)(GAN)來輔助藝術(shù)家進行更具創(chuàng)意的設(shè)計項目，將人類設(shè)計和AI設(shè)計融合在一起來進行椅子設(shè)計，旨在探索這二者在創(chuàng)造方面的合作能力。為了設(shè)計出各種富有創(chuàng)意的椅子，它首先需要對已有的椅子設(shè)計進行學(xué)習(xí)。它利用椅子數(shù)據(jù)集進行訓(xùn)練，目標是“創(chuàng)造出經(jīng)典的椅子”。它最終會學(xué)習(xí)到一個可以生成各種椅子圖像的模型，從而給人類設(shè)計師半抽象的視覺提示，他們將這些模型作為實際椅子設(shè)計的概念起點，設(shè)計出新的椅子。

該項目顛倒了人和機器在設(shè)計過程和工業(yè)生產(chǎn)中的角色。它利用椅子，這種典型家具來作為設(shè)計對象，探索人類和人工智能之間的共同創(chuàng)造力。

設(shè)計師一般通過上圖所示的流程來利用AI來輔助設(shè)計：

訓(xùn)練AI創(chuàng)造概念圖-->設(shè)計師基于AI草圖進行設(shè)計-->制造實物

1.訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

整個項目的核心是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來生成椅子的概念圖。訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包含了562個20世紀的椅子設(shè)計圖。 這一算法主要利用視覺特征進行學(xué)習(xí)，是個標準的外貌協(xié)會，它只從美學(xué)角度進行考慮。這就與其他的程序設(shè)計方法形成了對比，例如Autodesk的Project dream catcher，是個實用主義者，它針對功能需求優(yōu)化設(shè)計，例如會尋求質(zhì)量最輕時的最大穩(wěn)定性。該研究主要使用了DCGAN(deep convolutional generative adversarial networks)網(wǎng)絡(luò)模型來進行訓(xùn)練，這一模型利用卷積的方式實現(xiàn)了生成對抗模型。

DCGAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該項目的目標不是制造一把功能性椅子，而是為人類設(shè)計師創(chuàng)造一個激發(fā)靈感的“視覺提示”，為了探索了如何讓機器學(xué)習(xí)用作藝術(shù)和設(shè)計工具來啟發(fā)人的思維，就像超現(xiàn)實主義的作品，展現(xiàn)的是潛意識，聯(lián)想和想象力，而非理性實際的事物。

2.AI生成設(shè)計概念圖

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了數(shù)百把椅子：有些椅子根本不能稱之為家具，還有許多椅子缺乏作為椅子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，比如少了座位或者少了一條腿。而有些設(shè)計讓人想起特定的標志性設(shè)計，還有一些設(shè)計似乎帶有某種特定風格，某個時代或制造方法的烙印。 ??

AI設(shè)計的一些椅子

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)試圖從訓(xùn)練數(shù)據(jù)的共同特征中創(chuàng)建出抽象的東西(即圖像共同的視覺特征)。所有的訓(xùn)練圖像都顯示了椅子，但是差別很大。他們的共同之處是帶有20世紀時代風格的標志性設(shè)計元素。這讓我們不禁感嘆，人工智能能理解 “經(jīng)典”并再創(chuàng)經(jīng)典嗎？！

3.人類設(shè)計師

在得到概念圖以后，人類設(shè)計師將它們轉(zhuǎn)變成草圖，并最終制作成為真正的椅子。首先設(shè)計者手工繪制草圖，然后將其轉(zhuǎn)移到CAD（計算機輔助設(shè)計）中，以制作出更加直觀和容易理解的3D模型。這個過程既不是簡單地追蹤生成的圖像，也不是將其轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)的家具。相反，設(shè)計者將模糊的設(shè)計圖變成具體的椅子，來幫助觀眾看到“想象”中的東西。 ??

左：AI制作的抽象概念圖；右：具象后的素描圖

能在圖像中看到椅子是一個思維發(fā)散和調(diào)動想象力的過程。它將設(shè)計師從慣有的思維方式推向了原本從來沒有考慮過的方向。素描和3D建模等方法彌補了人工智能的不足(例如透視)，并為思維創(chuàng)造了天馬行空的空間。

4.實物構(gòu)建

基于草圖，項目參與者將四個設(shè)計做成了迷你模型。這就面臨著物理定律和材料特性方面的挑戰(zhàn)：如何制造這種關(guān)節(jié)？這把椅子能站起來嗎？我需要哪些工具？從2D圖像到3D模型的轉(zhuǎn)換也暴露出了其他問題：之前被隱藏在其他角度沒有展現(xiàn)出來的部分該是什么樣子呢。最后做成的四把椅子，按照現(xiàn)實1:8微縮，使用了輕木，黃銅管和鋁網(wǎng)作為制作材料。

該項目的實施者還利用3D打印制作了一把椅子。然而，印刷模型的獨特美感不適合這個項目。隨著人工智能參與到創(chuàng)作的初始階段中，制造業(yè)可以重新回到個性化手工制造的軌道上來。 目前項目方正在尋找合作伙伴，來用該原型制造正常尺寸的家具。

5.意義

在19世紀之前，一個工匠設(shè)計師，通常也是一個訓(xùn)練有素的家具制造者，他可以自己設(shè)計并制造出一把獨一無二的椅子。隨著工業(yè)革命的到來，設(shè)計開始脫離制造過程。工業(yè)設(shè)計師設(shè)計好椅子，生產(chǎn)商根據(jù)這個規(guī)格量化生產(chǎn)數(shù)千把一模一樣的椅子。20世紀后期，計算機輔助設(shè)計( CAD )成為設(shè)計和優(yōu)化機器產(chǎn)物的重要工具。

今天，材料和生產(chǎn)方法已經(jīng)進一步多樣化，但是人類仍然負責創(chuàng)意，而機器負責生產(chǎn)。chAlr項目顛覆了產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)過程，人工智能的存在不是為了優(yōu)化或?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，而是成為了激發(fā)想象力的第一步。

讓計算機參與創(chuàng)造性的再混合可以為設(shè)計者節(jié)省時間，更重要的是，可以激發(fā)新的思維火花，讓人類攀上思維更高的山巔。我們真的不知道靈感來自哪里，要進行奇思妙想把那些以前從未同框的東西擺在一起。我們可以利用人工智能來創(chuàng)造出令人驚訝的、激發(fā)人聯(lián)想的提示，這種加強版的聯(lián)想能力，即便是思維發(fā)散的人也難以企及。

經(jīng)過幾十年的自動化，創(chuàng)造力似乎是人類能夠堅守的最后陣地。ChAIr項目并不意味著要推翻這一點，就像其他實驗一樣，人類和人工智能的聯(lián)合創(chuàng)造力可能會進一步拓展我們的創(chuàng)造能力和想象力。