科学本体的再设计
主持人语
以清华大学美术学院举办的第三届艺术与科学国际作品展暨学术研讨会为契机，从2012年至今，《装饰》与《莱奥纳多》杂志一直密切联系。今年恰逢《装饰》创刊60 周年和《莱奥纳多》创刊50 周年，经过一年多的筹备，两家刊物共同组织起本期专题。以每10 年为阶段，遴选过去50 年来《莱奥纳多》杂志发表的文章。一方面，回顾了一本期刊的发展历程；另一方面，意在进一步推动国内艺术与科学的跨学科研究。
本期《特别策划》刊载的文章主题分别围绕数字技术与观看方式、3D打印与手工艺、新媒体学术标准、艺术设计与格式塔理论、左右脑学习与视觉研究、城市设计与空间观念，以及计算美学展开，涉及艺术、设计、建筑、心理学、语言学、数字制造技术、脑科学与计算机科学等众多学科领域。从中我们可以看到，新技术的应用为艺术家创作灵感与探究现象提供了新的视野和方法，而艺术家的人文思考与艺术作品则为科学介入日常生活提供了新的可能，艺科融合的创新活力与成果着实让人振奋。
《莱奥纳多》的创始人弗兰克·马利纳认为，变化与兼容是通向一个更好世界的方式。这也是为什么千百年来，关于艺术与科学结合的探索始终位于时代及学科前沿。与此同时，本期专题还想讨论和试图呈现的，是学术期刊在学科交流、知识传播、成果记录和研究导向中所应该发挥的平台作用，以及它在未来可能的发展方向。（王小茉）
我们已经从一个
“意义丰富但数据匮乏”的世界进入
一个“数据丰富但意义匮乏”的世界
有证据显示
那些更多地参与到艺术活动中的科学家
比那些没有业余艺术爱好的科学家
能够探索出更多的科学发现
这可以作为《莱奥纳多》创刊50周年
主张的一个注脚
——科学本体的再设计——
1. 罗杰·马利纳，《莱奥纳多》期刊执行编辑
《莱奥纳多》杂志执行编辑罗杰·马利纳叙述了他的父亲弗兰克·马利纳创办《莱奥纳多》杂志的初衷。同时，他在文章中阐述了在新时代下，科学本体的再设计以及艺术与科学结合的新趋势 ：科学的社会嵌入型、大数据、用“模拟”理解诠释复杂现象。最后作者强调，学术刊物是记录这些理念、现象和成果的重要载体。
2. 1968 年《莱奥纳多》创刊号
非常高兴也非常荣幸麻省理工学院出版社《莱奥纳多》杂志与清华大学《装饰》杂志建立起合作伙伴关系，我们期待双方能够保持一个持久的合作关系。（图 1）
让我以一段个人说明作为开场白。《莱奥纳多》杂志于 1968 年由我的父亲弗兰克·马利纳（Frank Malina）领导的一个团队创刊。（图 2）他是一位航天先驱，也是美国国家航空航天局喷射推进实验室的联合创建者，但他同时还是一位将艺术与技术有机结合的职业艺术家。他是“动态艺术”（Kinetic Art）领域的一位先锋人物。这种艺术形式如今在许多文化形式中引领了计算机艺术与音乐的文化发展。（图 3）他同时期的同业者有 C·P·斯诺（C.P. Snow）、巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller，图 4）以及其他主张将艺术与科学重新连接在一起的学者。这种连接方式在高度专业化的今天变得十分困难，也使得如今的大学由不同学科专业所构成。在今天的数字文化中，我们能够发现横跨艺术与科学的新的文化形式在飞速成长。《莱奥纳多》创刊 50 年来，我们已经发表了超过 15000 位作者的文章，这是一个庞大且博学的智库社群，他们为西欧第二次世界大战后的“复兴”提供了智力支持。
3. 弗兰克·马利纳，《渗透与源泉》（Sink and Source），三元灯光达因系统（单一转子），60×80 厘米，1966 年该图请见弗兰克·马利那的 文 章 ：“Kinetic Painting: TheLumidyne System”, Leonardo, 1,no. 1 (1968), pp. 25–33.
4. 巴克敏斯特·富勒和束基·萨达奥（Shoji Sadao）设想在塞浦路斯建造一座“世界学人中心”（WorldMan Center）的建筑结构。富勒设想在塞浦路斯凯里尼亚（Kyrenia）建造一座汇集全球科学家、艺术家、学者与和平组织精英的代表大会的中心建筑。该素描图的发布得到位于美国加州洛杉矶的巴克敏斯特·富勒学院的授权。该图同样见于弗洛伦斯·海兹勒（FlorenceHetzler）的文章 ：“Art, Science,and Peace: The Proposed ‘WorldMan Center’ Project on Cyprus”,Leonardo, 17, no. 2 (1984), pp.100–113.
第二段个人说明 ：我父亲的一位亲密同事和朋友就是钱学森。我父亲在加州理工学院读书时是西奥多·冯·卡门（Theodore von Karman）的博士生，他和钱学森以及当时他们所在小组的其他学生在 20 世纪 40 年代是美国火箭技术的先驱人物。他们的研究促成了当时发射出第一个对外太空探索的载体——“女兵下士”火箭（WACCorporal，图 5），之后这个小组建立了美国国家航空航天局喷射推进实验室。钱学森 1955 年被美国政府驱逐，回到中国后继续领导中国的火箭和航天项目 ：他主导发射了中国第一枚自主研制的 R-2 火箭。到了 1970 年，利用他设计的东风 -2号火箭，钱学森又主导发射了中国的第一枚人造卫星（即东方红一号卫星——译者注）。忆及这往事，从个人情感出发，我希望通过我父亲与钱学森的这段亲密友谊，能够借着此次合作项目的机会，启发我们两家学术实践团体之间新的友好合作契机与积极性。
5.《莱奥纳多》期刊创始人弗兰克·马利纳 1945 年在一枚“女兵下士”导弹旁边。弗兰克·马利纳和他加州理工学院的小组同事因为经常在学院进行各种危险的火箭实验，所以获得了“自杀小队”（Suicide Squad）的绰号。图片版权：美国国家航空航天局喷射推进实验室 - 加州理工学院（NASA/JPLCaltech）。
我将这篇文章的标题定名为“科学本体的再设计”是有很多原因的。当我父亲开始以一名职业艺术家的身份进行工作时，他的目标之一便是将艺术与科学以一种特别的方式重新结合到一起。作为一名科学家，他十分清楚我们现在是通过各种工具和仪器来认知世界和宇宙的 ：从望远镜和显微镜到如今新型的脑成像技术。他相信这些借助仪器观察到的新图景应当像人类肉眼看到的风景一样，成为艺术创作的材料。这在当今世界看起来是显而易见的，但在 20 世纪 50 年代，艺术界与科学界泾渭分明，几乎没有艺术家将这些新图景作为他们艺术创作的灵感源泉。
50 年后，我们对这些新图景都十分熟悉 ：从月球表面的图像到我们身体各个器官的 X 光片。（图 6）50 年后，我们进入一个驱使我们重新设计科学的新时代，包括科学条理自身与科学的社会介入性。随着新的科学发现与研究方法不断推陈出新，科学方法在过去几个世纪不断演进。举例来说，如今在科学中我们更倾向于使用“模拟”概念来理解复杂现象，而不是用有着清晰等式的理论。我们的气候在变化，但你无法写出一个气候变化的公式。人类健康是一个受诸多因素影响的复杂的相互作用，你无法写出一个你自身健康的等式。“模拟”自身如今变成了一个巨大的产业，既应用于科学之中，又应用在艺术领域，在这里，电脑游戏成为一个不断发展的文化现象。而娱乐产业如今也不断发展出许多被科学家和工程师所使用的新工具。
6. 珍宁·布瑞克（Jeanine Breaker）,2008 年，伦敦科学博物馆与帝国理工学院医学研究中心合作的一个高级讲习班的现场教学项目 ：一名模特摆出造型进行立体核磁共振扫描成像。（© Jeanine Breaker）该图是《莱奥纳多》期刊 2013 年第 5 期（总第 46 卷）的封面图，同时见于珍妮·布瑞克的文章 ：“The Complexion of Two Bodies. Part One: Nuance Drawn Out,” Leonardo, 46, no. 5 (2013), pp.425–431.
在 20 世纪 90 年代，复杂性科学更从根本上改变了我们对因果关系的概念。在复杂系统中，现象可以在许多要素之间从低层级的相互作用中“浮现”出来。从真正意义上说，我们不再从“A引起 B”来进行思考，但在复杂系统中我们接受“A 可以通向 B”——假如 D 也发生了但 E 并没有发生——的解释。（图 7）举例来说，在生态学中，科学解释更多地是一种不同类型的自然科学而非“机械”科学。艺术家将通过使用这些“模拟”的方法创造出新的艺术作品，并投入人工生命（Artificial Life）领域。
7. 从装置的视角来看“跨越网络”（Riding the Net），1999-2000。两位使用者互相交流，他们之间的对话能从互联网上下载声音和图像。（© Christa Sommerer, Laurent Mignonneau and Roberto Lopez-Gulliver. Developed at ATR MIC Labs, Japan.）该图及图片请见克里斯塔·索莫雷尔（Christa Sommerer）和洛朗·米尼奥诺（Laurent Mignonneau）的文章 ：“Modeling the Emergence of Complexity:Complex Systems, the Origin of Life and Interactive On-Line Art” in Leonardo, 35, no. 2 (2002), pp. 161–169.
或许更具有决定性意义的事件是“大数据”的出现。我们现在对它的认知更多地是从一个极为庞大的数据库而来。如今，数据科学、信息科学与数据可视化是一个很大的产业，但我们在如何探索数据世界方面仍处于“石器时代”，相关工具仍然很原始。（图 8）在这一时期，信息艺术、数据艺术和计算机技术已经发展为一种全球性的文化实践。艺术家和设计师已经成为数据操作和数据表达的专家，在这些实践中，人类可以去认知数据、体验数据并享受数据，就像几个世纪以来我们通过艺术家们的创作来欣赏周遭的世界。我将其称之为“让科学成为密友”，我认为这也是我们需要让艺术家和设计师参与重新设计科学方法的另一个原因。
8. 虚拟电话，由阿莱克西斯·柯尔克（Alexis Kirke）、乔尔·伊顿（Joel Eaton）和爱德华多·米兰达（Eduardo Miranda）创作，来自 iPad 自定义软件。通过触碰 iPad 屏幕近中心位置创作的一幅模拟残像。这幅展示了电脑屏幕一部分的残像画面一开始保持静止状态，随后几秒钟逐渐消退。（photo © 2012 Alexis Kirke）该图及图示请见柯尔克、伊顿和米兰达的文章 ：“Real-Time HallucinationSimulation and Sonification through User-Led Development of an iPad Augmented Reality Performance” in Leonardo, 48, no. 3 (2015),pp. 235–242.
另一个相关理念是，我们需要改革科学图示。在摄影技术出现之前，许多科学工程与科学探险都自然而然会有艺术家的参与。是的，艺术家们通过绘画来记录相关档案，但他们也会通过对一个场景的某些方面进行夸张或重点突出描绘的手法来吸引人们的注意，这是照相机做不到的，而且这也会引发新的科学发现。随着有关大数据的科学成果与作品的出现，我确信在许多科学工程与科学探险当中仍然需要艺术家与设计师的参与。我们需要创造新的方式来描绘我们通过数据形式来观察到的世界。正如上文所述，我认为我们仍处于数据可视化的石器时代。如今艺术家是虚拟与增强现实，以及表现方式方面的专家，他们能开发出多种探索数据世界的方法。（图 9）美国历史学家丹尼尔·布尔斯廷（DanielBoorstin）认为，我们已经从一个“意义丰富但数据匮乏”的世界进入一个“数据丰富但意义匮乏”的世界。我们需要让艺术家参与到在大数据之外创造意义的新方式中。作为上述内容的一部分，在我个人位于得克萨斯大学达拉斯分校的艺术 - 科学实验室中，我们将数据艺术与数据表现的科学方法作为一种科研方法论加以应用。
9. 卡米拉·里希特（Kamila B. Richter）与帕维尔·内梅克（Pavel Němec），个人交易解决方案，3D 可视化及超声波应用，2005-2006。（©Kamila B. Richter and Pavel Němec）该项目将纽约证券交易所的数据进行 3D 可视化处理，利用漩涡型隐喻将一维的数据转换为3D 可视化立体空间。该图及图示请见安德列斯·拉米雷斯·加维里亚（Andr-es Ramirez Gaviria）的文章 ：“When Is InformationVisualization Art? Determining the Critical Criteria” in Leonardo, 41, no. 5 (2008), pp. 479–482.
有关重新设计科学的社会介入性方面，我们注意到科学如今呈现的面貌是第二次世界大战的一次意外导致的。政府对科学与工程学的资金支持日益增长，源于这样的一个信念 ：“科学曾被用来帮助赢得战争，所以让我们用它来赢得和平吧。”随着预算经费不断增加，大学与工业研究实验室变成了所有科学门类扎堆的地方。但我们重新认识到了科学爱好者所扮演的重要角色，如同过去几个世纪中他们的重要地位一样。通过数以百万计的科学爱好者的参与，如今我们可以收集和分析数据并从中产生新的科学发现。“开放数据运动”如今允许业余爱好者与专业学者查阅同样的数据。在接下来的几十年里，我认为我们将看到由科学基金机构资助的“职业爱好者”的出现，自然这些职业爱好者当中包括那些不仅具有科学技能，还具备艺术与设计才能的人，而很多大学或公司很难培养出这样的人才来。在欧洲，这个问题有时会从“让科学具有‘强社交性’（sociallyrobust）”的角度来讨论，因为很多科学议题有很大的争议性，例如气候变化、转基因食品、核能等。通过职业爱好者的参与，我们为合作设计创造条件，这已经被引入设计职业当中，从这些新的实践中也将产生更好、更贴近时代的科学。如今已经申请了许多专利的艺术家们将为工程学不断作出他们的贡献。
在 美 国 和 欧 洲， 许 多 这 些 新 的 发 展 在“ 从 STEM 教 育（ 即 科 学 [Science]、 技 术[Technology]、 工 程 [Engineering]、 数 学[Mathematics] 四门学科英文首字母——译者注）到 STEAM 教育（比 STEM 增加艺术 [Art] 教育）”的概念中得以讨论，或者如何重新将艺术和设计与科学、技术、工程、数学有机地结合起来。在欧洲，“欧盟科技与艺术”（EU STARTS）正在倡议开创让艺术家参与到科学和工程学当中的新局面。而美国国家科学院最近发布的一份报告也在讨论如何在大学教育体系中将 STEM 完善为STEAM。
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《莱奥纳多》杂志封面信息：
10.《莱奥纳多》第 10 卷，第 1 期（1977 年冬），创刊 10 年号。
11.《莱奥纳多》第 20 卷，第 1 期（1987 年），创刊 20 年号。这是《莱奥纳多》第一次以图像作为杂志封面。封面艺术作者 ：弗兰克·马利纳，《膨胀宇宙》（Expanding Universe），No.1028/1966，动态艺术图像、荧光灯管、树脂玻璃、丙烯颜料，80 厘米 ×60 厘米，1966。
12.《莱奥纳多》第 30 卷，第 1 期（1997 年），创刊 30 年号。封面艺术作者 ：约瑟夫·斯奎尔（Joseph Squier）：《人体正面解剖图》（Anatomy Frontal），宝丽来 Original 电子图像，8×10英寸，1994。
13.《莱奥纳多》第 40 卷，第 1 期（2007 年），创刊 40 年号。封面艺术作者 ：弗雷德里克·卢米斯（Frederick Loomis），《建筑学轮廓 ：“00 ：01 系列”》（细部，Architectural Profile: Series00:01）；爱德华·马修·泰勒（Edward Mathew Taylor），《2006年，中央控制系统五级拟人化计算平台：第一代核心技术》（2006,First Generation AXIS Technologies Class 5 AnthropomorphicComputing Platform Central Control Unit (CCU)）米利亚姆·莫舍尔（Miriam Mosher）：《约为公元 3010 年的母平台》（TheMother Platform, Circa Anno Domini 3010），纸上彩色铅笔画，14×17 英寸，2006 年 (© Frederick Loomis, Courtesy FreyNorris Gallery.)
14.《莱奥纳多》第 50 卷，第 3 期（2017 年），创刊 50 年号。封面艺术作者 ：拉兹洛·莫霍利 - 纳吉，《CH BEATA I》，布面油画及石墨，118.9 厘米 ×119.8 厘米，1939. (© Solomon R.Guggenheim Museum, New York. Solomon R. GuggenheimFounding Collection, 48.1128.)
《莱奥纳多》期刊是如何看待这些理念的呢？50 年来，我们一直主张艺术家参与到科技工作中，以及科学家参与到艺术创作中。（图 10-14）我注意到，有证据显示 ：那些更多地参与到艺术活动中的科学家比那些没有业余艺术爱好的科学家能够探索出更多的科学发现。这可以作为我们主张的一个注脚。我们的期刊同样记录了这些科学家和学者们研究这些科目的成果。如今，认知科学利用当今人脑开发的研究成果，为如何创造新的艺术形式提供了新的看法，用以感知我们的人生经历并对其赋予意义。几十年来，我们发表的许多艺术家的作品涉及全息摄影、虚拟现实，以及近期的生物学与遗传等。当今的年轻艺术家们正在利用人工智能和深度学习工具以达到他们的艺术创作目的。我们期待能够让国际学术圈看到中国正在进行的这些研究工作，以期能为上述这些问题引入新的创新性文化视角。
作者：罗杰·马利纳《莱奥纳多》杂志执行编辑
翻译：李拓 中国装饰杂志社
来源：《装饰》杂志2018年第3期“特别策划·《莱奥纳多》50年”
原文标题：《科学本体的再设计——庆祝《莱奥纳多》创刊50周年暨将艺术和设计与科学、技术和医学相结合的新兴职业的出现》
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