书法机器人:数字时代中国书法研究的现状与未来

作 者:

作者简介:
刘志超,四川大学艺术学院书法专业副教授,主要从事中国书法理论和中国文化对外传播研究。

原文出处:
中外文化与文论

内容提要:

数字时代语境下的中国书法机器人研究与传统人文学科视域下的中国书法研究截然不同。尽管将中国书法与数字、人工智能相结合的书法研究在中国传统文艺研究与审美语境中尚未被接受, 但在今天倡导多元文化交流与融合、多学科交叉与跨界发展的时代语境下, 这一研究视域在一定程度上为传统中国书法研究提供了新的视野,同时也可引发学界对传统中国书法学科建设与中国书法文化产业发展的深思。


期刊代号:J7
分类名称:造型艺术
复印期号:2021 年 01 期

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      作为最能代表中国文化精神之一的中国书法,在今天科技飞速发展的大潮之中,同其他传统文化一样迎来了新的境遇:人工智能的飞速发展为中国书法的学习与研究提供了一种新的载体和工具。关于人工智能与中国书法学习与研究之间的关系,我们不能轻易做出是非对错的判断。在高度弘扬中国文化自信与文化自觉的今天,机器人研究介入中国书法的学习与研究,看似脱离了中国书法本体的书写与审美,但在一定程度上为中国书法的学习与研究提供了一种全新的范式。

      笔者梳理人工智能时代机器人与中国书法研究的现状,旨在阐明中国书法的学习与研究不能囿于中国传统文学、史学、哲学、美学等传统人文学科的语境。一直以来,中国书法的学习、研究、继承乃至今天的文化传播,在国人的视野中,始终是与传统人文学科血脉相连。长此以往的规律往往在不经意间形成人们的思维惯性,这是事物发展的客观规律。然而, 跳出惯性圈子往往能收获新意。

      人工智能的飞速发展影响着中国书法研究,以致在中国书法领域呈现出高科技不断渗入中国书法研究的发展趋势。由于中国书法长期植根于中国深厚的文化土壤,将机器人这种智能技术与中国书法的学习与研究相结合的方式, 暂时还未成为一种主要趋势, 未来亦不可预测。但是,将中国书法与人工智能相结合进行研究,不能肯定地说与我们今天弘扬大国自信以及文化传播毫无冲突,但在笔者看来,该研究范式无疑打破了我们对中国书法结合传统美学研究的惯性思维,为中国书法研究提供了一种全新的视角。这一方面说明中国书法的发展与传承始终与时代发展同频,另一方面也揭示了中国书法在智能信息化时代的新境遇。

      二、中国书法机器人的书写技术与中国书法的弘扬

      (一)数据的设置与中国书法机器人的书写

      2003年,姚丰慧、邵桂峰、衣建强共同发表的《用于机器人手臂毛笔笔迹的生成对块式汉字书法技巧的继承》一文,分析机器人手臂毛笔的笔迹生成,开发一项称作“CCC” 的汉字书法数字技术,旨在保存著名书法家的笔迹以及不同书法家所书写的不同书体汉字。①通过这个数据库,读者可以搜索到篆、隶、楷、行、草不同字体的书法作品。但这个数据库不是静态的,而是动态的,这是因为该数据库涉及书写者用笔的力量、速度以及笔画书写的起始状态等因素,这个过程必须是机器人能够适应的。

      文章作者表明,该项研究的主要任务是探索机器人如何继承块式汉字书法的书写技巧,实际上就是将机器人手臂毛笔的笔迹生成与“CCC” 技术的继承联系起来。在该项研究建立的“CCC” 数据库中,不同书法家、不同风格的书法作品都进行了注册。根据研究者的统计,这个数据库已经包含了中国书法史上著名书法家所书写的29456个不同字符。②在这个数据库中,我们不仅能够搜索到著名书法家所写的特定字体,还能够储存和继续增添新的书法字体。然而,当前机器人只能继承“CCC”技术进行方块汉字的书写或是编写。但书法有篆书、隶书、楷书、行书、草书之分,这项技术在书写方块汉字以外,会遇到很大的挑战,比如要想书写连绵起伏的大草书,就十分困难。研究者表明,这是该项研究未来的目标。2011年7月7日至9 日, 第二届认知信息通信国际会议在匈牙利召开。香港中文大学机械与自动化工程系的Josh H.M.Lam 和Yeung Yam 提交的会议论文《毛笔笔触几何模型在中国机器人书法实现中的应用》③,通过参数模型和数值算法摄取中国书法技能,并将以前所产生书法笔触的几何形态用于中国机器人书法。文章作者认为, 这种现有的几何形笔触有助于中国书法机器人在运用毛笔书写的过程中感知和识别书写笔触的能力。④该项研究不仅涉及参数的计算、数学领域的函数,还聚焦书法笔触的产生与不同,可以说是典型的跨学科研究。

      笔触是中国书法的一个技法术语, 是毛笔于书写运动时在纸上产生的形状。而毛笔的运动方向以及各种书写方法形成书写笔触形状各不相同,这是中国书法的美学内涵。根据该项研究, 笔者认为, 在现有的书写笔触基础上,运用几何以及数学的方法设定和计算出一定参数值有助于中国书法机器人识别这些笔画的形态, 并能够书写出一定的笔画, 这无疑为中国书法经典作品的临摹以及复制提供了强有力的技术支撑。

      2013年11月3日至7 日,IEEE/RSJ智能机器人和系统国际会议(IROS)在日本东京召开。其中, 来自瑞士苏黎世联邦理工学院动力系统与控制研究所的Samuel Mueller 、Nico Huebel、Markus Waibel和Raffaello D ’Andrea 提交的论文《机器人书法——学习如何编写中文和日文字符的单笔画》⑤涉及书法学习与机器人之间的关系问题。文章作者介绍了一种能够书写中国和日本书法字符的机器人试验台, 其实就是一种机器人书法系统。作者基于机器人书法系统学习过程,通过数据推算与设置来描述笔画的书写轨迹,能够保证毛笔的平滑性以及自由选择数据和局部控制。⑥这种研究方法的切入点在于人为的数据设置为机器人固定了一种模式,使机器人的制动模式与书写笔画相对应。但是,机器人只能书写单个笔画,这说明该研究项目尚未成熟, 而该文作者也表明下一目标就是由单个笔画的书写上升到完整的一个字的书写操作。

      2017年,晁飞、黄宇轩、张欣、尚长静、杨隆志、周长乐、胡霍生、林敏芝共同发表了《机器人书法系统:从简单到复杂的人文写作手势》⑦一文。该研究认为,机器人书写是一项极具挑战性的任务,涉及复杂的运动控制计算方法以及图像处理工作。⑧该研究所设计的这套机器人书法系统,主要是通过人的手臂运动姿势来建立汉字笔画、英文字母的数据库,然后利用数据库和人体手势来编写汉字以及英文单词。可以说,在这个研究中,手势是至关重要的,每一种手势就代表一种汉字笔画的基本类型以及一个英文字母。换句话说,每一种手势就可以对应26个英文字母中的其中一个字母, 以及对应汉字五个基本笔画的其中一个笔画。字体数据库的建立亦尤为重要,因为字体数据库使机器人书法系统有能力书写简单的笔画以及英文字母。研究者经过试验发现,机器人的一种末端执行器可以根据人的右手臂的运动姿势写出与手臂运动姿势相对应的汉字以及英文字母。该研究的后续实验也反映了其所面临的挑战 ,即字体数据库只包含一种书写风格。如果我们要书写更复杂且风格多样的字体,就要建立更多的数据库。

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