上海交通大学设计学院执行院长胡洁：人工智能时代的创新设计

2020国际人居环境与未来城市大会暨第十届园冶高峰论坛于7月4-11日在云端举行。持续一周的大会邀请众多国内外知名专家参与研讨交流，最新理念的碰撞，不同专业的融合，让观众深受启发。其中上海交通大学设计学院执行院长胡洁在7月5日的人居环境与未来城市论坛上，发表题为《人工智能时代的创新设计》的演讲，分享他在人工智能驱动创新设计过程中的成果和经验。

人工智能已经经历了60年的发展，曾历经3次发展波峰。1962年战胜跳棋选手，1997年战胜国际象棋选手，2016年战胜围棋选手。胡院长表示他邂逅了第二次发展波峰，1996年正直值硕士阶段开展关于人工智能驱动设计的研究工作。人工智能经过了60年的发展，已经是一位老者，但现在才发“少年狂”。

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什么是人工智能？

 

胡洁院长参与人工智能20年，从做硕士课题开始至今一直在人工智能领域。说到人工智能，大家好像很难明确什么是人工智能，了解人工智能，要先了解人的智能。人通过眼睛看到物体，然后在大脑皮层从浅层到深层不断深化，最后得到它的语义，这就是人的智能。人的智能是在解构世界，显然，这是机器无法做到的，机器很难做到像人一样智能。

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人工智能的第一个境界：学习

 

人工智能想要达到人的智能，第一步就是要像人一样去认知这个世界，然后才能创造这个世界。所以人工智能的第一个境界就是学习，像小孩子看图认识这个世界一样，用自己的方式学习，逐渐认识这个世界。人工智能也是经历了从浅层学习到深度学习的过程。

胡洁院长在硕士论文研究阶段做的是浅层学习，当时是想用人工神经网络解构这个世界。由于受到计算机条件的限制，只做到了四层架构。但仅仅过了10年，Hinton在《Science》上发表一篇文章掀起了深度学习的热潮，他研究的神经网络可以做到一百多层，进行层次的深化，最终认知这个世界。

2012年，吴恩达启动了Google的脑计划，让机器识别一只猫。对小孩来说，通过给他们观看猫的图片，孩子就能学习并最终认识猫，同样，机器也需要一个学习的过程。这个计划就是利用深度人工神经网络让机器学习认识猫。

如果说识别猫只能达到一岁孩子的水平，那么人工智能在识别更多复杂的图形后可以达到了三四岁小孩的水平，可以把图片中所有的语义解构。而特斯拉无人驾驶汽车可以进一步识别视频，视频是一帧一帧图像的叠加，所以说特斯拉是对前方拍摄的所有图像进行解构。

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人工智能的第二个境界：创新

 

人之所以可以成为一个设计者，是因为人可以创新。所以人工智能要想要实现设计，要突破第二个境界。人类为什么会创新，因为人类有无监督学习的能力，这是创新的源泉。

2014年，一篇名为“生成对抗网络”的文章成为人工智能这个时代里程碑式的一篇文章。吴恩达的脑计划是让机器识别猫，将猫的图像解构成语义，如果反过来可行吗？把语义放到函数中间，机器能解构出猫的图像吗？将一段语义转化成图像是一个艰难的创新过程。但是利用生成对抗网络把文字转化为图像，解决了这样的难题。图像生成文字，文字生成图片，人工智能完美地实现了人类闭环。

可以用网络最流行的风格迁移解释这段闭环，用左边图的风格加上右边图的内容生成一张新的图片。将语义变成图像，这是人工智能能一个创新。画家的成长是从模仿到创新，生成对抗网络也是从模仿到创新，可以对超过8万幅15-20世纪的西方绘画进行算法的训练，从而创作出人工智能的作品。

阿里的鹿班系统在2017年“双十一”大放异彩，运用的就是生成对抗网络，给计算机一段语义，它可以生成相关的海报设计，1秒钟可以生成8000张海报设计。人工智能的第一步是认知，第二步是创新，所以人和人工智能之间可以进行协同，人提出设计需求，人工智能根据需求产生设计结果，在可选的方案中，人有最终的决定权。

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建立敦煌设计形态学研究院

 

人工智能时代的创新设计更多的是人工智能的技术驱动创新设计。设计中间有一个很重要的因素就是文化，如何把文化渗透到设计中成为新的思考方向。胡洁院长2019年来到敦煌，发现中国的文化亟待传承，于是将研究内容扩展为“人工智能时代的文化传承与创新设计”，并于2020年创建敦煌设计形态学研究院。

敦煌经历了手工时代的认知--手工保护和临摹，数字时代的认知--数字呈现与传承，而胡院长研究的是智能时代的认知，就是敦煌艺术形态认知。面对一个纹样，可以用生成对抗网络来研究这个纹样从生物界的花瓣的演变成纹样的过程，同理，可以用人工智能研究敦煌壁画中所有纹样从自然界的演变过程。众所周知，元朝以后就没有了敦煌艺术形态，但可以用人工智能推演元朝以后甚至到现在它的意识形态应该是什么样的。

敦煌设计形态学研究院主要融合设计形态学、地理学、历史学、心理学和人工智能方法，提出地域历史传承模式和需求驱动模式下敦煌设计形态创新。

人工智能的关键词只有一个，就是创新。创新（innovation）的骨子里就带着AI。最后胡洁院长表示，无论他身处上海交通大学还是敦煌设计形态学研究院，都会秉承“无问西东，设计未来”的理念，继续在人工智能的领域深耕。

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