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赵超:人工智能是中国引领新产业革命和文化复兴的机会
作者: 设计杂志 来源: 视觉同盟 时间: 2020年8月25日


赵超博士,清华大学美术学院副院长,教授,博士生导师,清华大学艺术与科学研究院副院长,清华大学健康医疗产业创新设计研究所所长,教育部设计学教学指导委员会秘书长,国际设计联合会ICO-D 副主席。专注于跨学科和跨文化的设计研究与创新实践,主张通过设计创新整合文化、技术、美学、商业等要素,实现设计的社会属性、人性化体验,以及可持续发展。赵超博士近年来主要从事用户体验研究、人本设计创新方法研究、健康医疗产品与服务设计创新、老龄化设计研究、社会创新理论研究等领域的设计研究与实践。他获中国政府国家优秀海外留学生奖;教育部新世纪优秀人才;澳大利亚政府“澳中校友杰出成就奖”;中国设计业十大杰出青年;北京市优秀教师奖等奖项的表彰。主持诸多国家部委和国内外大型企业的产品和服务创新设计项目。

在人工智能技术的推动下,艺术与科学的学科界限将进一步被打破并不断交叉融合,越来越多的艺术设计语言通过科学的形式得到升华,科学的探索也更加依赖于艺术的表达与创新。科技与艺术的结合激荡出更加多元化的艺术表现形式与互动跨界的特质。赵超教授提出,“新技术的光芒下,艺术与设计是面临消亡的挑战还是转变的机遇,是当下学术界和产业界思考的关键问题。”

《设计》:您认为艺术设计与现代科技之间存在着何种关联?技术与文化的整合共生对现代设计的可持续发展至关重要,其重要性如何体现?

赵超:设计创新和技术创新是当下社会文明不断发展的两个重要驱动力。在现代设计发展演进的历史轨迹中,消费文化、技术进步和社会需求共同促进了艺术设计的不断发展。设计应该成为人类文化构建过程中的一个重要部分,而不仅仅是作为文化的表象反应。如果说消费文化使设计成为必然,技术的演进使设计成为可能,社会包容和持续发展的需求则使设计明确了价值体系。英国设计史学家彭妮.斯帕克(Penny Sparke)曾经提到设计的两个方向:一方面,设计作为生产活动的隐形特质,在人类社会生活中起到不被认可却至关重要的作用;另一方面,设计作为大众媒介与消费文化的一个特有概念,受到明显关注和普遍承认。1945年之后,技术与设计之间呈现出多重关系,一方面,技术创新推动商业化的批量生产,并随着市场的开放,促进了不同地域、不同文化、不同市场间的商品流通和全球消费文化的形成。另一方面,新材料的出现带来新的设计挑战,设计师不断利用新材料和新工艺创造崭新的产品和功能,例如20世纪中叶,设计师们使用塑料设计了一系列色彩鲜明的椅子,成为当时物质文明的重要符号,构建了日常消费文化的现代主义乌托邦语境。进入21世纪,伴随着信息技术带来的产业变革,形式追随功能的现代主义信条随之崩塌,设计师可以借助于设计,在特定文化语境中为消费者提供象征新身份和具有新意义的产品、服务和系统。从上述历史发展轨迹可以看出,设计从消费主义的附庸转向构建新生活方式的手段,进而发展到通过管理技术的复杂系统,实现可持续包容发展的社会创新,设计、技术、文化诸要素之间始终相互作用,相互影响,协同发展。当我们从研究目标、方法论、价值体系等维度对三者进行比较时,可以认识到,科学技术相关学科研究自然世界规律,借助于实验和分析等方法,探寻“真理”的客观性和“世界”的逻辑性;社会文化相关领域关注于对人类认知经验和社会行为的研究,借助于类比和隐喻等方法,致力于构建主观性和想象性的现象公平;设计学则重在研究如何创造人为世界,借助于形态和原型等手段,探索基于移情和原创价值体系的适度的生活方式。由此可见,技术与文化重在通过分析、归纳、演绎等方式解决问题,而设计学则是通过整合与构建的方法,将技术创新与文化语境有机结合,为社会需求提供产品-服务-系统。这一点从索尼公司的随身听、苹果公司的iPhone、戴森公司的吹风机、到特斯拉的电动汽车等产品的成功可见一斑。从这个意义上说,设计是将硬核技术与文化内涵最终物化为用户体验和社会生活与生产方式的重要桥梁和手段。


设计作品:生化检测设备的设计研发

《设计》:请与我们分享一些设计整合多学科多领域的知识与资源,在医疗、社会保障、文化传承等方面所发挥出的创新驱动作用的案例?

赵超:设计是构建社会包容性发展和文化传承创新的重要手段之一。设计学科要发挥其整合作用,前提是能够借助于系统思维对创新过程中被整合的不同学科有认识和了解,并能促成不同资源的协调合作。设计必须在产业实践中,在与多学科团队的协同创新过程中,凸显其特有的价值,才能获得社会和产业的认同。这里我想结合自己在设计研究与产业实践中的体会,谈谈设计在健康医疗、社会保障、文化传承等领域发挥的多学科整合作用。

健康医疗行业是一个硬核医技驱动的社会复杂系统,涉及诊疗技术、医保体系、医患关系、药物研发、医疗器械、社区构架、医院服务等一系列纷杂的要素关系。设计学科要想介入这样一个行业,面临着巨大的认知和技术壁垒和挑战。早在2000年,我开始借助于清华综合学科优势,展开设计学与生物工程、医学、材料学等相关学科的协同创新研究和产业转化实践,探索设计学科与健康产业的深度跨学科融合。可以说在起初阶段,经历了艰难的过程。最初介入该领域时,我的合作方对设计缺乏认识,每次设计方案评审时,我都要面对技术、医学、市场等诸多专业人员的质询。作为设计师,必须做到有能力从企业自主创新的切实需求出发,系统考虑人机工程学、成本控制、材料工艺、美学、操作易用性、品牌形象、服务模式等诸多设计创新要素,提出既有产业转化可能,又有设计创新品质的落地解决方案。经过多年的磨合、学习、锻炼,随着我的大量设计成果被产业转化,帮助企业获得可观的社会与市场效益,设计学已经被他们所认同并重视。


设计作品:生命科学检测设备研发

得益于医疗领域多年的项目研究实践,我结识了众多国内医学领域的顶尖专家学者,通过与这些业内专家进行跨学科合作,使我有机会向他们学习医疗体系内的技术、工程、诊疗等的专业知识和研究方法,这些设计学之外的知识经验积淀,使我作为一名设计师,能够在深层次与团队中的医学和工程领域的专家对话,探讨跨学科解决方案;并通过设计成果的有效转化,帮助技术团队进一步了解设计对于健康产业创新的重要作用。我想,这是设计学与一些技术主导的学科展开协同创新,发挥设计学整合职能的重要基础和工作技巧,也是设计学具有的跨学科整合特点的天然属性。经过多年在健康医疗产业的设计研究与实践,结合国际设计学科前沿发展趋势,我创建了清华“健康医疗产业创新设计研究所”,在设计学科中率先探索将设计与健康产业深度融合,实现跨学科协同创新发展。研究所力邀国内医学领域的一批顶尖专家加盟:中国科学院院士、国家最高科学技术奖获得者吴孟超教授受邀担当荣誉所长,中国工程院院士程京教授任学术委员会主席,中国细胞治疗领域的领军人物钱其军教授任技术总监。作为研究所所长,我希望通过这样一个高水平的跨学科团队的引领,整合工业设计、生命科学、材料科学、环境设计、工程设计、信息科学等多学科资源,面向未来,进行基于人工智能和大数据技术的医疗产品、服务、系统的创新设计研究与实践,改善人们的就医体验,构建大众的健康生活质量。通过产学研结合的设计研究与实践,为健康产业创新应用和前沿设计学科专业建设构建新的知识体系,指导设计成果的产业转化,面向健康中国战略,打造“健康设计”新的专业方向和人才培养体系。

在构建文化自信上,设计同样发挥着重要的作用。国家正在大力推进非物质文化遗产的保护和传承,设计学科能够发挥特有的学科优势对文化遗产进行产业活化与创新。近年来,国家大力推进文化科技深度融合,进一步助推了设计学科的发展和对文化传承创新起到的作用。例如,由清华大学鲁晓波教授牵头,联合10家产业和大学进行协同攻关,我们首次成功申报立项科技部“现代服务业重点研发计划:中国风格文化创意及智能产品设计技术集成与应用示范的课题”,这是科技部首次将设计学科作为促进文化与科技融合发展的重要支撑,进行重点研发攻关。本项目旨在构建中国文化与美学的知识图谱、基于中国人因工程学的设计标准、中国设计风格要素数据库等理论方法工具,进而指导中国高铁、服装、手机、家具、陶瓷等众多产业的自主创新与文化振兴,因此该项目被誉为中国设计学科的“登月工程”。我有幸在这个重大科技攻关项目中主持“基于中国美学特征与人因工程学的设计标准与准则研究”的课题。研究团队希望通过几年的努力,在理论与实践层面,构建全球化语境中的中国风格设计范式,引领中国产业的自主创新,打造设计学科推动科技文化深度融合的驱动力。


设计作品:老年智能助力健康椅设计

《设计》:您认为我们应该如何看待当下人工智能的迅速发展?这种发展对于设计学科的建设有哪些影响?

赵超:近年来,随着互联网、大数据、云计算和物联网等技术不断发展,人工智能正引发链式反应般的科学突破,引领新一轮科技革命和产业变革,也将加速培育经济发展新动能并塑造新型产业体系和文化形态,对人类生活方式甚至社会结构产生深远影响,进而引发艺术形态范式和设计创新方法随之变化。

如果说,工业革命发源于欧洲,信息革命由美国牵头,那么本次人工智能带来的变革则是一场全球范围内的协同探索。中国恰恰可以借助于此次机会在世界范围内引领新的产业革命和文化复兴。因此,清华大学于去年在国家博物馆举办了“第五届艺术与科学国际作品展”,主题就是关注“人工智能时代的艺术与科学融合”。作为执行策展人,我有幸全方位近距离地对本次国际性的学术活动进行了观察、学习和反思。本次活动遴选出来自全球20多个国家地区的200余位艺术家、设计师、科学家、哲学家、工程师所创作的人工智能领域的作品130余件。展览通过“拓展人类认知的边界;探索技术创新的艺术范式;构建技术与艺术的协同创新”三大主题,探讨了人工智能技术背景下的艺术与科学融合所呈现出的新特点和新趋势。

当下,越来越多的学者从新的技术维度来解读人类社会的发展轨迹。他们指出,人类过去从碳基文明走向硅基文明,而今天正在迈向人工智能文明。在人工智能技术的推动下,艺术与科学的学科界限将进一步被打破并不断交叉融合,越来越多的艺术设计语言通过科学的形式得到升华,科学的探索也更加依赖于艺术的表达与创新。科技与艺术的结合激荡出更加多元化的艺术表现形式与互动跨界的特质。现如今,神经网络、深度学习、3D打印等新的技术革命带来人类社会全新的生产关系变革,并不断定义未来的社会文明和艺术设计方法、手段和形态。新技术的光芒下,艺术与设计是面临消亡的挑战还是转变的机遇,是当下学术界和产业界思考的关键问题。通过本届展览多元化的作品可以看到,艺术家、科学家、设计师们更多的是以积极乐观的态度,通过拥抱和利用人工智能技术,在诸多领域进行着设计创新探索和艺术生产实践。英国学者Nigel Cross将设计认知分为自然智能和人工智能两种类型,自然智能是指观察自然界中的各种形态,对物体进行辨识和分类,洞察自然和人造系统的能力;人工智能则是指由人工制造的系统所表现的智能,是对人类思维信息过程和认知行为的模拟。设计造物过程中人工智能应用的目的不是要替代人类设计行为中的自然智能,而是帮助我们更好地了解自然智能和认知能力,从而创造更富想象力的人造世界。我想,这种影响将辐射到包括新媒体艺术、工业设计、建筑与环境设计、视觉传达设计、纺织与时尚设计、陶瓷设计、生命科学、材料科学等诸多学科与领域,将贯穿从设计教育到产业实践的各个环节。


设计作品:生物芯片检测系统一体化设计与企业产品形象定义

《设计》:您认为设计师应当掌握什么样的知识和能力来应对时代的发展?与此同时我们的设计教育应当如何适应时代?

赵超:回答这两个问题的前提,需要先明确两个前提,即当下社会,“设计”是一个怎样的学科?设计学院的课程是否能够满足培养新型设计创新人才的需要?

从设计认知角度来看,设计应该是连接各个分支学科,推动达成共识,创造新的知识并重新理解设计本身的创造性行为。设计认识论寻求研究设计师式的认知;设计行为学寻求研究设计实践和设计过程;设计现象学寻求研究人造物的形式和结构。因此,设计能力是针对使用情境、关键因素、引导质量、形态特征进行定位、强调、重温的行为;是针对不确定问题和挑战进行定位和重构的行为;是通过尝试新方案和不同可能性而进行问题解决的持续性行为;更重要的是,设计能够成为与时俱进的知识建构的手段,并不断为设计师提供创新的工具方法;它是一种根据设计情境而表现出的反映性实践行为过程。设计学院必须重新审视课程所基于的实践认识论和教育学假设,致力于把反应性实践课程作为专业教育的关键要素。如果当前我们设计学院的教育危机根植于基于技术理性的实践认识论,那么设计学院现行的理念能产生适合复杂性、不稳定性、不确定性、矛盾性特征的实践世界的课程吗?

针对上述关键问题,我觉得设计教育应该从知识传授、能力培养、价值塑造三个方面构建三位一体的知识体系:在知识层面培养学生掌握设计的方法、原则和工具,能够从跨学科的角度整合设计、工程、技术、文化、环境、商业等要素,提出创新性的产品和服务解决方案;在能力层面,培养学生基于自身专业特长,构建设计创新思维、产品设计能力、造型艺术素养和设计管理意识。培养学生能够运用艺术设计技能输出创新概念和界定创新机会,为特定项目提出创造性的规划方案,并能对产品、服务和用户体验进行功能原型研究、生产工艺制作、产品原理测试等工作,以最终实现设计的预想。在价值层面,使学生能够制定和实施应对全球化挑战的高级别战略,从事复杂的设计创新项目管理工作。为学生在特定设计专业领域的发展提供更广阔的人文视野、综合性的创意能力、设计管理的领导力,借助设计手段构建人类命运共同体。


设计作品:系列医学设备设计转化

为此,我们在清华,面向教育部“六卓越一拔尖”计划,采取了一系列教学改革措施,探索创建了一批新型设计创新人才培养项目,推动面向未来社会需求的跨学科与跨文化的设计领军人才培养。一方面,我们创建了面向清华工程、人文等多学科的“工业设计本科二学位复合型人才培养项目”;构建了设计学与材料学合作的“材料与设计创新”本科辅修专业课程;这两项教学改革注重培养能够适应不同行业需求,从事产品设计的卓越设计师。另一方面,我们与医学院合作,整合艺术设计与生物工程,建设首批清华荣誉通识课,培养通晓工程、医学、人文、艺术的转化医学领军人才;我还主持创建了面向不同学科专业研究生的“设计思维证书项目”;这两项教学改革注重培养具有创意设计思维的跨学科卓越工程师。与此同时,我们与设计学世界排名第一的英国皇家艺术学院和帝国理工学院合作创建“全球创新设计研究生联合培养项目”,引领应对全球化挑战的跨学科和跨文化的高端设计人才培养。该项目借助三所合作学校的优势学科和东西方文化差异,培养应对全球化挑战的设计领导者,三年间已有20个国家的120名学生从该项目毕业。 


设计作品:新冠病毒核酸快速检测产品设计

我想,设计教育应该通过社会性学习将学生们在认知性学习中的知识片段进行有机整合,培养学生的批判性思维、反应性实践、关联性构建,以及对于语境认知的敏感性和团队合作精神。通过“做中学”的项目制教学,我们帮助学生在不同文化中构建文化传承与创新的设计能力、解决社会可持续发展的创新能力、面向智能制造的和产业升级的设计能力,为构建人性化的产品-环境-系统培养领军人才。


第五届艺术与科学国际作品展暨学术研讨会-SOPHIA机器人

《设计》:请您分享一次您记忆深刻的设计实践。

赵超:在设计教学、研究、实践中探索设计学科的内涵与外延,是设计学科建设的重要方法。我认为,作为学院背景的设计实践者,与企业里的设计师之间存在着诸多不同。我们每一次设计实践过程都会经历从研究到创意、再到工程转化,进而反思实践、构建知识、反哺教学的闭环过程。因此,对于设计学院的教授来说,设计实践不仅是一个解决特定问题的过程,更是构建新知识新方法,探索设计学科未来发展方向,不断完善课程体系,培养新型设计创新人才的必要手段。我想,设计学院的教师必须有能力平衡设计实践、设计研究、设计教学三者之间的关系。当下国内外设计学院的师资面临很多挑战,有些青年教师博士毕业,只知做研究写论文,不懂如何实践,也有的只关注项目实践,无法将实践提升成理论方法,这些都可能会使未来设计学科建设和设计人才培养面临困境与挑战。我想,设计学作为一门应用性学科,需要学院的从业者有能力将论文写在祖国大地上,通过实践研究构建设计学科的知识体系。

作为设计实践者和研究者,面对这次突发性的全球公共卫生危机,我们自然责无旁贷,全力参与到疫情防控重要产品的技术转化攻关项目中。由我主持工业设计,生物芯片国家工程研究中心研制的“恒温扩增生物芯片检测系统:六项呼吸道病毒核酸检测芯片产品”,在此次新冠疫情阻击战役中发挥了重要作用,成为“健康医疗重器”。在疫情最为危急的阶段,该成果连续四次被新闻联播报道,习近平总书记和李克强总理专程视察和批示了该成果,鼓励产品创新服务国家需求,立足健康事业。该系统设计经国家卫健委高级别专家组组长钟南山院士、国家卫健委高级别专家李兰娟院士、清华大学医学院讲席教授程京院士指导,采用多指标联检的方式,一次性高效鉴别感染源,实现快速确诊感染病例,准确排除疑似病例的目标。作为工业设计研发的负责人,我与技术团队进行协同创新,为该系统构建了大批量、模块化、高通量的快速组装和检测模式,以及安全性、智能化、易用性的使用体验,为快速高效地应对此次疫情中的各种突发大规模诊断救治需求,提供了人性化的设计解决方案。该系统是全球首个能在1。5小时内检测包括新型冠状病毒在内的六项呼吸道病毒的诊断系统。在疫情防控的紧要关头,清华大学第一时间向武汉捐赠1。2万人份该产品检测芯片试剂盒,为快速高效检测筛查新冠肺炎患者提供了有效医疗检测保障。


第五届艺术与科学国际作品展暨学术研讨会现场

目前,为了响应习近平总书记在考察该成果时强调要加强战略谋划和前瞻布局,完善疫情防控预警预测机制,及时有效捕获信息,以及采取应对措施的指示,我们正在加紧工作,借助于工业设计,优化完善系列化健康医疗检测设备,包括“恒温扩增生物芯片检测系统” 、 “全自动便携式微流控生化分析系统”、“个性化用药所需的全自动DNA分析仪”、“中医眼相诊断仪”等医疗检测设备,通过有效应用产品设计、交互设计、服务设计等相关学科专业知识,支撑了生物芯片国家工程研究中心“COVID-19新型冠状病毒感染病患信息采集系统”的构建,这些人性化设计的产品,通过整合人工智能和中西医诊疗技术,致力于推进预防为主,中西医并重的国家重大疫情指挥监控网络的建设,构建基于5G网络传输的、从城市到基层全覆盖的疫情自动监控报告体系,通过大数据和新型传染源检测技术相结合,实现网络化、实时化、自动化、人性化的疫情监控预警救治和院后报告的创新产品服务系统。


全球创新设计联合培养项目教学成果展合影

目前,我正在参与攻关设计的一项面向家庭快速核酸检测的便携产品,将会对疫情常态化防控做出贡献。该产品通过便携、小巧、易用、高效的设计特点,让家家户户都能够进行自我快速核算检测。通过手掌大小的一次性便携产品,用户在家中自我采集咽试纸检测,在20分钟内就能获得个体用户的核酸检测结果。如同家用验孕棒的使用,该产品使用快速便捷,能够实现对疫情早发现,早治疗,早防控,有可能改变目前全球核酸检测面临的困局。


全球创新设计的跨学科与跨文化课程教学

通过这些设计工作,我对设计学科在当下技术时代发展进程中所负有的社会责任和使命,以及在应对社会危机中所特有的技术整合优势和创新方法,有了更为深刻的反思,希望这些认知能够对今后自己的教学和科研工作带来新的提升。应该说,在每一次国家和社会重大需求面前,设计作为整合技术,服务民生的重要学科和解决问题的有效手段,必须担当起应有的使命。


产品设计本科二学位课程结课合影

(责任编辑: Admin
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