覃京燕:智能设计“治未病”引导未来大健康

《设计》:北京科技大学工业设计系的主要研究方向包括可持续设计、交互设计、大数据的信息可视化与信息设计、机器人设计、可穿戴计算及无人驾驶车等AI人工智能产品设计、服务设计等,一直是工业设计学科点的重要领域。所研究的特色项目中,很多是跨学科的融合创新,请问您对艺术设计专业的跨学科发展有何建议?

覃京燕:量子思维对人工智能与创新设计的影响

包豪斯作为20世纪最具影响力也最具争议的艺术设计院校,为工业时代艺术设计教育提供了基本原则和方法,创建了现代设计的教育理念,取得了在艺术教育理论和实践中无可辩驳的卓越成就。特此,在包豪斯成立100周年这个具有重大意义的日子里,湖南师范大学美术学院在长沙举办了“纪念包豪斯100周年”国际学术研讨会。北京科技大学工业设计系主任、博士生导师、教育部长江学者奖励计划青年学者、教育部新世纪优秀人才、科技部全国十大杰出青年设计师、北京市青年教学名师覃京燕教授应邀在27日上午场的演讲中,提出了科技的发展、人工智能与量子计算对未来设计产生的巨大影响。她认为设计是需要跑在时间之前的,未来是量子的世界,而量子创新的思维就是为设计提高这种可能性的概率。面对当下新的生产方式和生产工具及生产力,我们应当做出反思,包豪斯的教育是否还适应目前的设计环境。而量子思维的出现,让设计回溯本质,这个时代需要我们用量子思维方式去思考设计的创新问题。

覃京燕:量子思维驱动创新设计使世界生生不息

北京科技大学工业设计系系主任、计算机通信工程学院博士生导师、青年长江学者覃京燕教授荣获北京市青年教学名师、科技部光华龙腾奖全国十大青年设计师、剑桥大学国际网络教育会员,于2018年当选新一届教育部工业设计教学指导委员会委员。主要研究领域跨越了大数据+物联网+人工智能+创新设计,包括机器人设计、无人驾驶车设计、智能服装设计、智能产品设计、服务设计、可持续设计、游戏设计、数字文化遗产与文化创意产业研究等。在覃教授看来,21世纪是量子的世纪,交互设计借着信息通讯等新技术的科学范式,在不断延伸扩展其场域,就像设计本身一样。而交互的基础是基于身心意的以意义为中心的设计方法,围绕信息交换价值、界面交流媒介、功能交互手段与内容交通评测,构建起感知行为、情感共识与认知逻辑的交互设计,围绕这四点构建的有意义的交互设计,就是成功的交互设计。

工业数字孪生数据建模在钢铁行业中的应用研究

目的工业数字孪生技术在钢铁行业的应用展现了其显著的潜力,成为工厂数字转型的核心技术之一,尤其在数据建模方面。本文梳理工业数字孪生中数据建模技术在钢铁行业中的应用。方法通过梳理相关文献,重点分析四种数据建模方法,即基于知识的方法、基于机理的方法、基于传统机器学习的方法和基于深度学习的方法,详细介绍这些方法的优势、局限性和具体应用案例。探索了这些方法在数字物理实体融合的工业数字孪生系统构建中的潜力,以及未来模型的可扩展性设计,特别是针对大模型技术的应用。结论通过这一综述,梳理钢铁行业现有工业数字孪生数据建模技术,为钢铁行业的数字化转型提供有价值的见解,并为未来的研究和实践提供方向。

黎陶包装的主题性设计创新研究

目的立足“道器”造物思想探究黎陶包装的主题性设计逻辑和方法,并拓展包装设计要素的主题性深化导向。方法通过梳理原始黎陶技艺以探究其困境,进而结合黎族原生文化和图纹提炼出可对接现代生活语境的主题类型,并采用事件化方法细化主题属性,使其转为设计因素以便设定主题包装的体验与功能,从而得出可实践的黎陶包装主题性设计方案,由此针对包装设计要素进行主题性深化探究。结果基于黎族原生文化和图纹提炼出福寿、多子、婚恋、丰饶、平安的主题,并将“道器”作为设计理念以引申出黎陶包装的主题性设计逻辑导图,进而开发出将主题事件化的黎陶包装设计方法,并基于主题深化造型、结构、视觉、材料的包装设计要素,配以黎陶包装概念设计效果图呈现。结论当前黎陶包装设计过于秉持“原始”属性,造成黎陶本体和外包装在设计层面被忽视,导致黎陶在工艺技法、设计逻辑、包装理念上出现故步自封的现象。因此提出黎陶包装的主题性设计逻辑与方法以带动包装设计的系统性升级。

AIGC赋能下的儿童智能绘画游戏设计研究

目的探讨AIGC支持的人机智能协同创作应用于学龄前儿童(3~6岁)美术教育并培养儿童艺术创造力的潜力和方法。方法基于学龄前儿童美术教育与人工智能融合的背景,通过对学龄前儿童数智化美术教育产品现状和AIGC在儿童绘画表达中实际应用现状的分析,讨论了AIGC应用于学龄前儿童美术教育的机会和潜力。从人机协同的特征出发,分析人机智能协同绘画的研究案例,探讨了AI与儿童的人机关系。结果归纳出AIGC可以通过提升能力、激发创意和协作共创三种方式赋能儿童绘画创作,提出了基于人机智能协同的学龄前儿童绘画游戏设计策略,即AI在儿童创作的不同阶段可以作为协助者、启发者、激励者、共创伙伴、再创造者,并据此设计了儿童绘画游戏Artventure。结论AIGC在辅助绘图、协同创作和灵感激发上具有独特优势。AIGC赋能下的儿童美术教育产品不仅有助于提高儿童绘画创作能力,更能指导“α世代”对个性化的追求和数字素养的培养,以便适应未来人机协同合作的新模式。

设想美好未来,计谋可期天下的有意识构想实现行为

人工智能在硬件、软件、数据、算法、算力、安全、系统、生态8个方面与创新设计结合,进行ID识别、行为模式和需求关系的智能设计,智能感知、智能认知、智能控制、智能网络、智能运算将人类智能的关联、预测和想象核心能力进行模拟学习,完成设想未来、计谋天下的设计活动,提高有意识构想行为,实现三体元宇宙(原宇宙、源宇宙)元设计创造未来可能性的概率。通过高信维、高感质、高交互、高价值和高颜值的设计评测,用科技美学科技伦理实现共生的数实生态文明可持续发展。

无人驾驶车元宇宙智能座舱的场景交互设计研究

目的传统汽车座舱的交互环境模态单一、媒介通道单一、人车交互场景单一,随着无人驾驶车元宇宙智能座舱的场景向着智能交互、多模态、多媒介、多元化的发展,人车交互和场景交互的模式,亟待运用空间场景交互的理论,优化智能座舱的场景交互设计方法。方法借助场景理论和案例分析,建构智能座舱场景交互模型,剖析XR扩展现实HMI车机系统的交互设计特征,归纳总结多模态的人车交互场景,提出无人驾驶车元宇宙智能座舱的场景交互设计策略。结果搭建智能座舱AR增强现实场景、VR虚拟场景、MR现实与虚拟混合场景,推出SMIM智能座舱场景交互模型与交互设计策略。结论物资流、信息流、能量流、资金流、体验心流共同构成智能座舱的场景交互模型要素,针对无人驾驶车元宇宙的人车交互、智能空间交互、元宇宙内容的智能交互,具有重要的指导意义与应用价值。

科技伦理和科技美学视域下的人工智能创新设计问题

从科技伦理和科技美学的交叉学科视角,探索人工智能创新设计带给设计学科的学枢与学域的核心问题。以无人驾驶车为代表的人工智能创新设计的方法原理、设计遵循的原则与设计评判的要素,提出以量子思维为指导并符合智能产品服务生态系统设计规律的CMR+FBS的设计本体论,通过对比研究,提出符合中国文化与智能时代语境的大数据人工智能万联网和元宇宙的综合可持续发展与设计目标,以建立设计学科的话语体系,并最终为设计教育生态可持续发展提出设计标准与建议。

AIGC中式美学文创设计研究

目的 中式美学是中华民族传统文化中所体现出的审美观念、艺术风格、价值观。在人工智能内容生成(AIGC)技术大发展的时代背景下,本研究关注中式美学的文创设计。通过对中国传统美学的典型作品——水墨画进行分析处理,利用AIGC技术实现文创产品的高效转化生成。方法 基于水墨画大画幅及大师画作稀少的特点,借助显著性检测技术进行图像分割,实现画作信息的有效提取;运用基于扩散模型的人工神经网络机器学习算法,训练一个能实现传统水墨画作特征重绘的AIGC文创模型,引导其生成中式美学图像,并将生成结果应用于文化产品及创意衍生品的设计中。结果 以中国国宝级画家齐白石先生的经典名画系列“蟹”为例,将其进行特征提取及图像分割,得到用于人工智能算法的素材库,而后借助扩散生成模型进行训练,挖掘中国传统画作的绘画特点,并设计实验以验证其可行性。结论 建立中国传统美学AIGC分析转化的定制路径,解决中国传统美学和AIGC大模型间的美学边界问题,从现代人工智能内容生成技术的美学理念出发,将传统文化与现代技术相结合,创造出创新的艺术和设计作品,推动文化创意产业的发展,对中国传统文化的传承和创新具有重要的意义和价值。

可持续设计与文化创意产业发展的关系研究

近年来,文化内容的设计、制作与传播等与文化创意产业相关的议题越来越受到社会各方面的关注。＂后危机＂时代,世界经济产能下降,生态环境日益恶化,习惯＂拿来主义＂和＂速成式＂发展的中国企业急需向注重创新设计及生态发展转型。

体验经济下的交互式体验设计

随着体验经济的来临,人们对物质生活追求提升到更高精神体验的要求。体验设计作为一种新的设计方法,将会加强传统设计中的情感化和体验关注,给传统设计带来新的活力。尤其是虚拟现实中的交互式体验设计研究将会人为创造并改变虚拟环境,为体验需要创造更多的精神享受,为经济发展创造更多社会资本。

绿色IT可持续设计理念下基于量化自我的智能服装交互设计

目的智能服装通过可穿戴计算和量化自我的方式收集个体小数据,物联网(Io T)和万联网(Io E)将小数据和大数据相连接,将用户体验从以用户为中心的设计(UCD)向用户参与式设计(UPD)转化,形成绿色IT的可持续设计。方法采用用户参与式设计的方法,利用嵌入在智能服装中的传感器收集穿衣者的身体量化自我的个人小数据,并进行信息可视化和交互设计。通过情境感知、意识感知和情感感知,建立信息架构和敏捷交互模型,提出以意义为中心的交互设计方法。通过映射心智模型,发掘利益相关者和交互逻辑动线。通过敏捷交互和直觉交互的实时高保真原型进行迭代式的可用性测试。结论人工智能能够应用于交互设计,将情境角色设计转变为"为真实的用户做真实的设计",提出了基于小数据量化自我的绿色IT可持续设计理念指导下的参与式交互设计方法。

游戏设计中声效应用对于用户交互体验的影响研究

以游戏设计中声效的运用为研究重点,在游戏设计的发展历史上,对游戏中的声效进行分类,并结合游戏过程中的用户体验与心理需求,对游戏中声效设计的作用进行详细分析,提出在游戏设计中,声音以一种自然的交互方式,对用户进行隐式引导与反馈,从"所见即所得"到"所用即所见",在影响用户的交互体验中扮演着重要的角色,是多感知体验中不可缺少的重要元素。

触摸屏智能手机交互设计方法探析

以用户为中心的交互设计方法为出发点,对比研究触摸屏智能手机与按键式手机的用户体验的根本区别,分析智能手机的发展趋势、界面显示与操作方式、信息显示方式、操控方式的关系,论述了触屏智能手机在交互方式中,对于信息的组织方式、提示方式、显示方式以及操作方式方面,体现出以用户为中心的设计理念,进而分析触屏智能手机更加高效、自适应的交互方式以及透明的交互方式;在此基础上,分析触屏智能手机与网络和个人PC融合的新特点,提出了符合三网合一发展趋势的触屏智能手机交互设计新方法。

界面设计的可持续意义研究

以可持续发展思想为设计核心,从设计的长效发展系统概念、用户可持续的使用行为与消费心理、产品功能所达到的效能与效率、制作与实现过程所消耗的时间成本以及应用产品更新换代的可移植性等方面,进行系统可持续的设计规划。通过对相关设计理论研究与实际案例分析相结合的方法,论述了软件界面风格研究中所包含的可持续设计思想,发现当前界面设计所面对的问题和挑战。进而提出在界面设计中运用可持续设计的理念和运用合理高效的用户使用行为,激发健康可持续的良好用户体验,倡导界面设计风格的转变,达到可持续发展用户体验与人机交互界面的目的。

佛教思想对绿色设计理念的解读

从众生平等、因果相依、灭贪嗔痴以及和谐相生等传统佛教思想的角度,结合设计实例对绿色设计理念进行重新解读。倡导人们从精神层面,充分而深入地理解绿色设计所包涵的各种理念及其所追求的核心目标,从而帮助本土设计师在设计实践过程中接受、运用绿色设计理念。

大数据时代的大交互设计

目的针对大数据信息时代大交互设计的内涵与外延,发展历程以及研究内容与范围,分析并预估大交互设计在大数据信息时代下的发展趋势,交互设计的方法、流程、架构、模型以及评估方法,探讨大交互设计的设计策略与设计细则。方法通过大数据分析与用户研究,PETSC(政治、经济、技术、社会、文化)分析,以及交互设计在网络、移动设备以及游戏等领域的实践研究,借鉴量子管理的非因果性、非连续性、不确定性、波动性、不可预测性和生态系统参照系原则进行对比分析。结论阐明了交互设计在战略层、范围层、结构层、框架层以及表现层的四大作用,即"信息交换价值"、"界面交流媒介"、"功能交互手段"以及"内容交通评测",提出了运用牛顿思维与量子思维相结合的信息思维,结合交互感知逻辑与信息认知情感的"以意义为中心"的生态可持续大交互设计方法。

基于虚拟现实的交互式数字教学模式研究

以虚拟现实技术为发展趋势的信息技术日新月异,当它被应用到教育领域时,能够提供逼真的实验环境和事件场景,内容组织安排特别强调学生主动参与来构建知识结构,使学生由＂被动听讲＂转变为＂主动学习＂,教与学之间能产生更好更强的互动,是信息时代教学模式的主要发展趋势。文章旨在分析探索以虚拟现实技术为基础、以交互式为导向的数字教学模式,并从教学资源、师资队伍、个性化教学及整合网络教育平台四个方面详细阐释了基于虚拟现实技术的交互式数字教学模式的构建。

人工智能对交互设计的影响研究

目的人工智能对交互的感知方式及认知逻辑影响较大,交互设计的方法、交互设计的流程、认知心智模型、交互技术及交互界面的表现方式在人工智能的影响下,已经发生颠覆式改变。交互设计面对新的技术变化,需要从技术哲学与创新思维及设计技法方面进行新的探索。方法通过文献综述人工智能的发展历史,对比研究人类智能与人工智能的差异关系,结合无人驾驶车产品服务系统的交互设计等案例分析,提出混合智能的概念,辨析人工智能与人类智慧混合作用于交互设计所带来的变化。结论混合智能对交互设计方法流程、设计细则、设计评判都会有新的特征表现,通过人工智能产品交互设计,印证人工智能对交互设计带来的深刻影响。