AI＋Design：人工智能赋能创意设计的价值
2020年7月23日，青创联盟发起的YOSIAWebinar线上学术研讨会特别推出了“AI+X”科学系列主题第四期“AI+Design：人工智能赋能创意设计的价值”邀请AI+Fashion、AI+建筑和AI+工业设计三个方面的前沿学者和科技创新者，分享AI赋能时尚、建筑设计和工业设计的价值和应用案例，一同探讨AI赋能创意设计时代的工业升级、人才培养和未来发展方向。
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主持嘉宾：
-范凌,未来论坛青年理事；特赞信息科技创始人及CEO；同济大学设计人工智能实验室主任、博士生导师
主讲嘉宾：
-KostasTerzidis，同济大学设计创意学院教授，DirectoroftheAlgorithmicDesignLab
-KittyYeung，应用物理博士，知名创客，微软量子计算机项目经理
-袁烽,同济大学建筑与规划学院教授
讨论嘉宾：
-王敏，中央美术学院教授、博士生导师
特别鸣谢报告编辑：
-许欣悦，同济大学设计创意学院硕士
-王韵嘉，帕森斯设计学院DESIGN&TECH硕士
ONE
一、主题分享
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Permutation-basedNeuralNetworks——KostasTerzidis
基于排列的神经网络是基于海量的数据操作，枚举所有可能的组合，然后通过神经网络过滤得到这些组合中的有意义部分的技术。报告首先介绍了近三十年来数字设计的发展，并讲述了设计以及排列的概念及原理，然后介绍了基于排列的神经网络在不同领域的应用。最后展望了量子计算关于解决排列设计问题的发展潜力。
在数字设计出现之前，摄影师就是摄影师，画家就是画家。一张照片的价值基于对现实的描绘，一幅画的价值取决于画家的能力。但在九十年代后期，设计软件的出现，允许任何一个用户都可以“模拟”画家，用电脑来创作艺术。而艺术的实际生产者，也就是编写设计软件的程序员们，但他们却与艺术没有直接关系。随着技术的发展，神经网络出现了，已经有算法模型可以帮助生成代码。我们可以这样说，一开始我们是在“人类时代”，然后到了“算法时代”，再发展下去，就到了“Meta（元）时代”，“Meta”是一个希腊语词，意思是事物的本质。Meta意味着能生成代码的代码，或者能创作一幅画的画。这就是Meta的含义。
接下来谈论关于设计的内涵。在英语中，设计就是无中生有，是凭空创造出来的东西。但在希腊语中不同，设计是关于你“有过”的东西。如果你有一个想法，但你失去了它，这意味着你忘记了它。所以根据希腊人的说法，设计是一个记住你忘记的东西的过程。这是一个非常重要的概念——它与我们做什么无关，而与我们记得要去做什么有关。
排列的概念是将所有的组合的可能性都列举出来。如果我们有一幅画，它是一张黑白图像，具有3*3的分辨率，那一共会有512(2的9次方)种可能。这些就是我们能画出的所有可能的画，意味着在这里面，肯定存在一幅画是我们正在寻找的，因为所有的组合都在我们面前。如果想找十字形的图案，那么就可以遍历所有的情况然后找出相对应的图案。
通过这种排列的模式，我们可以做到的不是通常设计中的从“无”到“有”的概念，而是找遍所有的可能性，从中找出你想要的设计。这与普通的设计的概念有着本质区别。
再举一个例子，我们有8个单词，它们可以通过排列组合组成很多句子。但是组合的数量太多，我们要从中寻找的是有意义的句子。我们不需要用自己的大脑来遍历这么多组合，而是制造一份我们大脑的“副本”。这个“副本”是一个系统，我们训练它来识别我们要找的东西。这就是我们所说的神经网络。它可以根据我们对它的训练在短时间内遍历所有的组合并找到其中有意义的组合。这就是基于排列的神经网络的全部思想。
基于排列的神经网络在很多领域都有应用。比如在时尚领域，对于服装搭配的排列组合，该应用可以帮助发现衣橱里所有衣服可能出现的排列组合，并利用神经网络来进行选择，解决服装搭配的问题。另外关于食物，冰箱里的食物可以用各种可能的方法组合起来制作食谱，过滤掉不好吃、不健康的食谱，但总有最好的食谱会存在于所有的排列组合中。同理也有音乐的排列组合、妆容中颜色的排列组合、建筑设计中的排列组合、故事情节的排列组合等等。
但是这里存在一个问题，随着选择的增加，排列组合的可能性会变得非常多。但是随着量子计算的发展，我们在将来可以解决这个问题。我们使用排列来做设计，并使用量子计算来消除信息的复杂性和数量，最终得到我们想要的设计。
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AI如何能帮助到服装设计和生产，并解决此领域中最大的痛点–污染和浪费？——KittyYeung
报告主要介绍了AI在服装设计领域中的应用以及目前服装行业中的痛点和如何利用科技来解决的方法。报告主要围绕科学、工程、设计和艺术这四个方面的结合展开，讲述一些从我自己的服装品牌“ArtbyPhysicist”以及在微软引领的一个创新项目当中总结的一些想法。
科学和艺术虽然听起来离的很远，但是两者其实非常相似，无论是科学还是艺术都是在探索未知。而工程和设计之间的结合最能够帮助到人们做出人们需要和喜欢的东西。
目前，AI在服装设计领域已经有了一些应用，比如可穿戴，我的作品中包括利用脑电波控制裙子上的反应；用机器学习捕捉手势，然后展示衣服上的星空；采集心跳数据检测到我们的健康状况。不单单可以采集我们身体的数据，还可以采集环境数据。发现环境中的信息可以让我们对大自然有更多更深刻的理解，并能采取一定的行动帮助环境保护。
在做可穿戴的过程中，我发现服装产业一大痛点是将设计到生产的转化过程。设计师开发一个产品到生产出来需要很长时间。每一款原创设计开发的价格和生产的价格，都是非常贵的。但同时服装这个产业又是世界上污染与浪费最大的产业之一，它是世界GDP的2%，世界上碳足迹10%的产出者。每年全球有30%的衣服卖不出去，有十几百万吨的垃圾要被烧掉或者当垃圾扔掉，所以加起来在服装产业当中有上百亿的浪费。
所以我们要减少浪费，要使用更环保的方法，要更加个性化以及按需生产。与电子产品的生产过程相比，服装生产有很多手工出错的地方，经常需要来回修改。AI实际上就可以用到服装生产和设计中来帮助解决这些痛点。AI在时尚界的应用基本上现在有两类，一个是通过数据去预测潮流，为了减少存货，所以我们想通过看每年的潮流是怎样的，去预测新产品的销量；再一个是能够用机器学习、计算机视觉去捕捉人们拍的照片，捕捉到衣服款式等信息来做推荐。
但是这些应用是远远不够的，并且只利用AI技术也不够，要与其他科技结合到一起去建立完整的生态链。我们应该让衣服从设计到生产有一个更快捷的设计过程，然后把这些版型和做衣服的这些不同步骤模块化，并且用平台把它建立起来，让设计师上载设计图稿就能够帮助他们制作出来。所以不仅需要人工智能方面的帮助，还要有数字化和运用到云端，能够让我们回归到量体裁衣，但是能够很有效率的做到这一点。同时，还需要有定制化个性化的方式去配合。我们可以虚拟的让人们试穿，或者让人们通过输入自己的身体数据，利用机器学习来自动调整服装版型，然后再进行裁剪。最终我们希望可以赋予大家能力，让生产更民主化，让世界各地的有手艺的人有这样的平台，能够帮助设计师在任何一个地方都能做出想要的有创意的产品以及大众需要的个性化的产品。
总的来说，科技不应该取代人类，而是赋能于人。虽然会有一些工作被机器取代，但是事实上它最终还是能让人们做更有意义的创造性工作。科学与工程能够提高我们生产消费者产品和工业设施的效率。消费者产品与工业设施的行业实际上能够让我们产生艺术与文化。艺术与文化是快乐的来源，有了快乐让我们做更多科学与工程。这是一个正向的循环，能够不断地每个领域帮助到另一个领域，能够结合到一起去，这样能够推动我们向更好的方向发展。
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人工智能vs智能增强——袁烽
报告首先讲述了智能化和数字化在建筑学领域的发展历史，以及人工智能技术的发展和智能增强的概念，再到人工智能在建筑和设计领域展开的相关应用，最后总结了如何利用人工智能达到对设计学的提升。
随着整个社会数字化的进程的发展，人工智能已经成为其中非常重要的环节。智能化和数字化在建筑学领域的发展中，经历了以下几个阶段，分别是模块化、计算设计、参数化主义和人工智能。
人工智能可以分为早期和后期。早期我们也把它称为GOFAI（GoodOld-fashionAI），它是一种简单的基于一些符号和一些数码逻辑，以及像二进制、八进制、十六进制这样一些可被数字和数字逻辑来概括的一种方式，很多棋类游戏像国际象棋，AlphaGo，基本上还是基于GoodOld-FashionAI，基于一种简单的可推理的逻辑来进行建立的早期的AI发展。
而后期的所谓新派人工智能New-fangledAI，新派人工智能用简单的话讲就是新的连接主义（Connectionism/ANN），这种新的连接主义是模拟人脑思维方式通过输入的信息、输入的参数，然后经过细胞和大脑的复杂运算来输出一个结果，一个指令的过程。
人工智能可以分为强人工智能和弱人工智能。所谓强人工智能就是希望人工智能体是有知觉和自我意识的，而这种有知觉和自我意识的强人工智能体还没有出现。
现在我们的研究领域是智能增强，在设计和建筑机器人领域，我们做的很多尝试还是弱人工智能阶段。人工智能在建筑领域的算法，包括以下CNN、GAN、ANN、RNN等。其中CNN是从图像到向量的关系，GAN是从图像到图像的模拟，ANN是从向量到向量的模拟，RNN是有序的向量到向量的模拟。
我们近期组织了一个比较大的活动——DigitalFUTURES，邀请全球建筑学、设计学的学者参与。其中有很多学者都参与了围绕人工智能在建筑和设计领域应用展开的工作坊。
我们团队的研究方向是建筑机器人，通过全球最新技术的学习，来理解层出不穷的新算法如何在建筑设计领域为我们提供更多可能。无论是机器还是人工智能，我们都希望它是一种智能增强体，作为人的延伸，而不是用来代替人类。
现阶段我们更多的是通过构建式的实践，将智能化的设计与建造应用到我们的设计当中。每一年的工作营（2016-2019年），我们都会建造一座桥。桥既要承载结构和重力，又要美观，所以桥是力学与美学对抗的体现。我们的方法是将力学的生成以及其中受力的形态，能够通过不同的插件和软件进行模拟和优化，同时去除不必要的结构，剩下最有效的结构。最后通过机器人打印的方式，将智能化黑箱设计的造型生产出来。
总结一下，人工智能的很多算法在设计当中的应用我们都在探索。建构方面我们更多是利用一些算法，和结构和机器人的操作进行融合，来改变物理世界物性的数字化的建造过程，通过赋能给材料，让我们一些可以认知的材料产生更强的结构性能，从而达到智能设计对设计学的提升。
TWO
二、点评环节
王敏：人工智能不仅可以为我们提供规范化、自动化、系统化的设计，还可以为企业提供消费市场上个性化的设计服务。通过整合大数据，推出新的消费与市场设计服务，人工智能已经开始取代设计师完成一些设计服务。有了强人工智能的参与，机器也能产生充满个性、艺术化的设计，甚至具有某种残缺美的设计，或有偶发性特点的设计、有情感有温度的设计。这些在今天被认为是设计师才有的能力，将来机器也应当会具备。
在几位专家的演讲中我们发现，人工智能正在建构新型的视觉、听觉和物理的体验，这种新的体验在产生新的可能性。在商业上，它可以产生新的消费趋势和生活方式；在艺术上，它正在催生新的艺术表现形式；在设计上，它会改变设计师的工作模式，从而形成未来不确定的设计文化走向。现如今，人工智能在设计师的参与下，可以为企业新的商业模式助力。它可以提供个性化的设计服务，或形成企业品牌管理与市场推广过程中的自动化设计生产流程，从而降低设计成本，提高生产效率。范凌老师的特赞正在引领这样的趋势，将人工智能用于企业的设计解决方案。目前人工智能在设计应用上还处于早期，但它正在大大地增强设计师的创造能力，实现以消费者为中心的个性化服务。所以人工智能+设计+大数据必然推动产业结构的转型与消费升级。
今天各位专家谈的是人工智能对具体行业的影响，但更值得我们关注的是它所带来的连带反应，即现在还无法预测的一些不确定性。人工智能与设计的结合必然会带来一些颠覆性的变化，会影响到社会结构变迁、人类进化、人存在价值的重新反思，这样拥有诸多的可能性的未来值得我们去期待，当然也应当引起我们带有警惕性的关注。
我曾经历上世纪80年代到90年代的“桌面出版革命”。这场变革让我相信，技术取代了传统工作的同时，也必然带来新的机会。人的想象力、创造力、同理心最终会创造更多新的机会。在这个过程中，机器会大大地提高设计的生产效率。将来在人工智能加持的时代，还是需要设计师与机器一起去创造一个丰富多彩、人性化、差异化、不单调的社会。
我希望通过今天的讨论能引起大家去思考，未来人工智能的时代的设计师所应该发挥的作用。设计师们应该对自身的专业技能和素质进行改造，以便适应这样一个新的时代，发挥出在机器智能加持下设计师所应该具有的价值。
THREE
三、主题讨论环节
议题一：人工智能会对创造性或者创意教育带来什么样的变化？
KittyYeung：我觉得未来会有更多交叉性的学科。我们应该从个人兴趣出发，去追求自己感兴趣的事物，在这过程中发现有其他方面的应用就可以尝试，“竖”着走、“横”着走都可以。像技术发展到这个阶段就能够帮助大家横着走，如果你对一项东西特别专注的话，再通过这些技术帮助大家，学习更多跨学科的领域，在横着走的同时也能够发现很多新突破，又找到新的竖着走的路。另外，在科技的发展过程中，像开源这种思维是可以对大家自学新东西非常有帮助的。现在网上有越来越多的教程，大家会主动放到网上去跟世界分享。十年前我们做可穿戴会非常困难，但现在技术越来越好，又有很多开源教程可以学习，我们就可以拿出来应用，这也是科技能够赋予人们更多创造力的很重要的一点。
KostasTerzidis：我想谈谈关于未来的设计。现如今的设计学院倾向于培养从人类思维出发的天才设计师。他们推崇这样一种观点：人类非常智慧，可以做很多跨学科的研究，以至于人类可以做任何事情。这是一个非常古老的观念，给学生传递了错误的信息。因为归根结底，这是行不通的，尤其是随着人工智能的起步。重要的点不在于你做事有多聪明，而在于你是如何聪明地让机器为你工作。我们不必成为一个天才，而应该以“物控制物”的方式去工作。以编程为例，大多数设计学院不使用编程进行创作，除了一些非常具有创新意识的学校，其中之一就是我所在的学院。这就是我来这个学院工作的真正原因，在这里，他们更愿意拥抱改变，寻求创新。因此，这种教育原则是非常重要的，它允许我们可以有不同的思考方式。我认为，这是是未来应该对学生们传达的信息。
王敏：我想从设计教育的角度谈谈“横”着走和“竖”着走，我觉得重要的不是先横着走还是先竖着走，重要的是要有这样的能力，会竖着走也会横着走，我觉得我们做老师的应该关注的是如何培养学生这样的能力。如何为未来人工智能时代培养设计师？很多人认为，要让所有学生都学习编程，但我觉得没有必要。我们是要有一批有编程能力的设计师，有对技术的深刻理解与把握，从而参与人工智能解决方案的研发。但是对于更多的设计师，我们只需要注重他们的素质教育，训练他们有横着走和竖着走的能力，这里包含了对于他们想象力、创造力、审美、同理心、好奇心等素质以及跨学科合作能力的培养。这样的一批人将来可以应对人工智能时代对设计师的需求和挑战。如果所有人都学编程，并不是所有人都能像工程师一样具有对编码的把握能力以及思维方式，我们实际上还是需要设计师有更多的创造力，最终要横着走，也要会竖着走。当我们培养的学生具有横着走、竖着走能力的时候，我们的设计教育才会是成功的。
袁烽：我们今年办了一个近万人参加的DigitalFUTURES的全球活动，就是出于分享精神。知识的迭代速度越来越快，我们应该在更短的时间或者更有效的方式去学习。随着5G、6G的出现，线上交流日渐频繁，人和人的信息流和知识流的交换速度得到了极大地提升。这当中很重要的是对知识的分享的精神。因为现在所有知识都是站在别人的肩膀上，用一种新的方式建立一种新的知识体系。如何让我们的知识不成为自己私有或者独门绝活，而让它变成可以大家相互学习、相互分享，这就是为什么过去10年我们搭建DigitalFUTURES的学习平台的原因。在平台上我们自己有受益，因为我们向全世界学习，相信我们的知识也会让别人受益，这一点是未来解决跨学科和重构知识教学体系的一个核心内容。
议题二：如何理解数字设计工具在中美关系下的风险与机遇？
袁烽：以前的设计师的著作权是属于个人，但现在随着后人文时代的到来，机器会成为人的智力的延伸，人和工具之间变成密不可分的共同体。智能体是现在的发展趋势，例如人和AlphaGo合作的智能体，其中既有人的部分，又有机器的部分。它展开了一种全新的方式，在这种方式下我们能够重新认知世界的知识结构或者交流结构。但如果没有一个体系上的变革，那一定会发生类似于战争或者其他方面的争端。因为我们的哲学认知体系跟不上现实社会系统的进步，二者一旦分裂就会发生很大层面的争端。这一点上我个人看法有这样几点。一方面我反对将基础设施型的基本架构体系上升到政治高度来作为一种要挟，这是道德方面值得探讨的话题。我同时也希望这种知识体的创造者，各个高校的研发团队，他们的知识可以通过量化的方式来认知，并且推动他们的创造力，让这些创造力变成人类智能的一部分。这两者都需要付出一定的努力，重新构建一个新的合理的全球化的秩序，这一点应该超越于民族，超越于资本，也要超越于个人对于自我能力的一种沉浸的状态。这种超越可能更强有力的哲学思想和分享方式和一种激励机制来进行对它的重新架构。
王敏：这实际上是很迫切、很可能会发生的一个问题。但是随着人工智能解决方案的出现，可能可以避免这样的情况发生。我们已经可以在很多情况下绕开了目前为止我们所用的一些软件。我们目前使用Adobe的一些软件来做设计，但如果有足够强大的人工智能给企业或者给机构提供一些解决方案，这些解决方案能将过去由单个设计软件所做的工作都在后台完成。这样设计师只要有了想法或创意，其他工作就不需要再一个个的用软件来实现。如果能做到这一点，事实上我们就绕过了我们目前用的Adobe的软件。当然这需要人工智能解决方案到足够强大的程度才行。
KostasTerzidis：我认为有时我们对工具的概念有点误解。西方人主导了设计工具的研发，他们认为工具是手的延伸。但希腊语言中关于“设计”的概念，其实是思想的延伸。数字化工具的研发，就是利用计算机来完成那些我们本来手动去做的事情，但这不是设计工具。所以，如果你想进入设计领域，就必须开始用不同的方式思考。一个能改变你的思维方式、让你以不同的方式思考的工具才是真正的工具。这就是人工智能的作用所在。我们不会用AI来重复我们已经知道的，无论如何都可以做的事情。在这种东西方在数字工具方面的竞争中，我认为中国有更大的可能发展真正的设计工具，因为中国有着不同的文化，有着不同的思维方式。中国人总是擅长把事物联系起来、结合在一起，不回顾过去。这是一个非常有趣的概念，因为它能让你向前看。西方误解了希腊语言中关于“设计”的概念，而中国人则更加开明地利用人工智能的机会，让人工智能在正确的方向得到更好的发展。我一直在我的学生们或者其他和我合作过的老师和公司里看到这种潜力。有趣的是，中国人总是把目光投向西方，而西方从不向东方看，这是个很大的错误。我们希腊人总是认为最好的东西来自东方，因为东方隐喻了太阳升起的地方。所以我认为从这个角度看，西方正在输掉这场比赛。
KittyYeung：开发工具非常重要，中国的设计师、工程师可以多开发一些工具。像服装产业是很传统的产业，有时候一些生产方根本就没有在线平台，在网上无法找到。我们应该把中国做出来的好东西让外界也能够知道，我非常支持开源和开放性的形式，知识、科学、艺术都是无国界的，所以有一些原创的东西，也可以开放给其他地方的人。
范凌：设计、创意作为一种文化，应该是多元的、无国界的。工具能够让一些能力民主化，让我们更专注在创造力上，而更少的专注在硬技能上。所以，工具也应该是民主化、跨国界的。现在的工具都是云端的工具，自然涉及到数据。而数据是有产权的，数据可以是有国界的甚至有边界的，甚至有你我的。所以这个事儿分为三类，文化应该是无国界的，工具应该是民主化的，数据应该是有产权的。
议题三：有没有什么建议可以给到未来论坛，能够更好地把设计创意的话题引入到科学的讨论?怎么样能让科学家更多地从设计里面受到启发?
KittyYeung：举办这样一个活动，能够将大家的思想分享出来，可以有更多的观众互动，可以听听观众的想法。同时希望能有线下平台，使我们继续保持联系。像西方这边很多的开源平台能够让大家去分享自己的作品，可以将使用材料、制作过程写下来然后教给大家怎么做。既有教育又有互动，既是线上平台，但也可以通过活动在线下保持联系。
王敏：未来论坛来探讨设计的问题，我觉得应当是特别合适的平台，因为设计从某种意义上讲就是一个关乎未来的一种行为，设计师所做的就是为未来来提一些新的方案或者新的解决方式。所以未来论坛从名字上来说应当关注设计。当然我们今天想要建议的还是怎么能够让科学家对设计感兴趣，或者怎么让设计师对科学家更加关注。当这两者结合它所产生的能量和产生的结果是未来我们所需要的。例如，很多的科学家他们在做新的材料，这种新材料的出现到实际应用的这个过程里，设计师就可以发挥很大的作用。我们常说的“设计思维”在这个时候和科学家的研究放在一起会产生很大的能量。现在也有很多人做这方面的实验和尝试，将把设计和技术结合在一起，从而探讨这种创新模式的可能性。我觉得未来论坛是非常好的平台,把设计和科学和技术能够揉到一起，让设计师、艺术家和科学家在一起共同碰撞出一些新的火花，对未来发展有新的可能性的有益探讨，我特别期待未来论坛能够做这样的事情。
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四、开放式讨论
Q：如果说艺术是一种人与人共情的方式，我们如何从AI创作的作品中体会创造这个作品时的感情，并传递至我们？
王敏：大概一年多以前，美国Rutgers大学的人工智能实验室做了一批作品，是完全由人工智能生成的作品，不是风格转化类的，而是完全自主产生的。他们做了一个实验，将这批作品和艺术家的作品放在一起，让观众来评判。评判的主要标准是，一个作品是不是有意识的、有目的的创作。让人很惊奇的是，人工智能系统生成的作品最后的得分比人工做的更好。这让我觉得很纳闷，因为机器没有思想、没有感情，它的作品也应当是没有意识的，完全是一种计算生成一些图形。所以，从作品中如何看到其中蕴含的意思和感情，是取决于最后作品生成的质量和生成的样式。回归到最后还是操控与设计程序的人。
袁烽：这个问题还是以人为根本，是人本主义的观点，还是以人为核心判别所有事情。但是我觉得现在对人工智能看法的最重要的一个转变，就是我们要重新认识人是不是主体这件事。因为智能体时代到来之后，主体就变成了混合体，是智能判断和评价体系的混合体，它会变得更加综合，其中的比例可能七成人三成算法或者七成算法三成人，甚至是更加混杂的状态。这个评价体系中我们最重要的思想转变是，不能再用人本和人作为宇宙中心的思想来看这个事。如果还这么评价，你会在很多判别过程中产生困惑，判断它是不是好看，仍是以人的经验，或者受教育的程度、文化背景来进行评价，这些因素都会导致产生不同的结论。所以当人和机器成为一个整体、人本主义被打碎之后，也就是物与人形成从对立到一体化的共生时代产生之后，那我们再来谈论如何来评价这个问题。
KittyYeung：我觉得不需要用机器取代人，而是需要机器去解决痛点。最后解决问题之后其实也不是以人为本，如果你能解决环境污染问题，最后还是以大自然为本。有的时候确实不需要以人为主体去创作，而是利用技术去解决问题。
KostasTerzidis：共情是一个非常有趣的概念，因为它有主观、个人化的含义，但它不一定非得如此。你也可以用一种集体的方式来感同身受，产生人与人之间的共鸣。你能共情于某物，不一定是因为你拥有它，而是因为你共同参与创造了它。以前的艺术是基于个人的共情，是一种主观上的对艺术作品的占有。然而这种情况正在发生改变，因为人工智能在艺术家和作品之间制造了一道屏障。但我们仍可以通过很多不同的方式对它产生共情。你可以共情于你所创造的事物，比如说作为父母，你有个孩子，但你不是孩子的主人。虽然孩子有自己的想法，但你仍为你的孩子感到自豪，你因生下他、抚养他的行为而产生共情。这是一个非常相似的例子，因为人工智能也像是一个婴儿，它有自己的思维，但这并不意味着我们就因此无法对它产生共情。这是一种不同的共情方式，共情来自于我们参与创作这个事物这件事本身。我认为从人类思维进化的角度来看，这是一个更先进的观点。
Q:现在建筑设计中经常会使用一些AI仿生学算法来生成一些非常有机的建筑体块，比如说模拟动物的行动，像蚂蚁、细菌这些，这样的模拟生成建筑应该如何解读，是有实际意义还是大多处于学术研究阶段，总觉得人类思想了这么多年，各方面细节已经可以打造出相对完善的建筑，而去选择一些没有高等智商的动物或者微生物制造的形体，是不是有点本末倒置，想听听袁老师的看法。
袁烽：这些对于仿生的模拟，我们更多放在生成式设计，怎么样构建和生成一个形式。现在设计分两类，一种是研究式的设计，一种是进入社会要解决问题的设计。如果作为知识体，比如在大学里的训练，我们会把生成式的设计在特定的训练单元抽离出来，来特别训练大家某一方面能力。但是真正解决设计问题时，这并不是设计的全部，而可能是一个很长的设计流程，包括如何生成、优化、评判、形成反馈等。人的智商和AlphaGo的最大区别是AlphaGo只知道赢这盘棋，但人有时候可能明明能赢但是选择输棋，AlphaGo现在可能做不到这一点。从这个意义上讲，当我们掌握了很强劲的生成工具的时候，真正实战的设计使用当中，它所占的份额并不是取决于把方法放在前面，而是取决于我们把解决问题的对象放在前面。这两种设问可能是不同语境，如果是作为一个研究型内容，无论什么样的生成方法，它都还是一种对于机器和智能思考方式相互替代或者相互补充的一种探索，我们都把它称为研究型的设计。但真正解决一个现实问题时，这种生成本身并不是设计目标，而是生成设计目标的很重要部分。所以我们把握的分寸就是AlphaGo和人的区别，如何把握这种工具，就需要更深的功力和驾驭能力。
Q:有一个问题是问KostasTerzidis教授的，刚才您讲到AI在服装设计电商领域的应用例子，请您再多讲讲到底是怎么做的？选款和关键字等等。
KostasTerzidis：这个问题包含两部分。一是关于艺术或设计的主观性，它是时尚吸引消费者购买商品的主要武器。换言之，因为时尚一直在持续地生产新鲜的和不同的事物，所以人们会消费更多的东西。人们掉入了这样一个消费陷阱里，因为在某种程度上，我们现在穿的衣服没有什么不同。“衣不如新”只是一种感官上的感受。认为所有的东西都是新的更好的想法，违背了传统的原则。传统是人类创造的最先进的原则，并且存在了几千年，这是因为它保持了一种标准的思维方式，一种对主观性的客观化。但如果我们能用设计致力于创造普遍的、客观的、永恒的事物，我们一定会比去反复持续地更新要更成功，而不是生产过量的服装并最终造成对环境和视觉的污染。所以，我们在这里的案例中针对时尚的排列设计所做的，更多的是去发现什么是不变的标准事物以及时尚的真正特征是什么。因此，它不是一个发现不同之处的工具，而是一个发现不同服装组合当中的共同点的工具。这在某种程度上更加传统。
中小学人工智能课程内容设计及实施案例分析
我国中小学人工智能教育取得飞速发展与瞩目成绩的同时，也存在以下几点主要问题。
其一，缺乏完善的课程体系，无论是国家课程还是校本课程，人工智能教育都是依托其他课程开展的，这导致了人工智能教育内容分量难以确定，目标难以明晰。横向来看，教学内容过于碎片化，学生难以构建相关知识体系；纵向来看，学段间的人工智能教育内容联系不够紧密，这既不利于学生循序渐进的知识与技能学习，也使得教师难以把握学情从而导致教学目标与教学效果之间的落差。此外，现阶段中小学人工智能教育的教材大多属于产品说明书或用户指南[4]。
二、中小学人工智能课程设计
表1中小学人工智能课程目标及内容架构
人工智能技术虽然复杂深奥，但是其应用广泛且贴近生活，知识内容间紧密联系，对学生而言并非是不可感知、无法构建的。以人工智能为依托培养学生的计算思维、智能素养也并非是难以实现的。教师如何设计人工智能课程内容以及课程间以何种方式组织就显得尤为重要。
（一）中小学人工智能课程内容设计案例
下面，以初中年级人工智能课程中的“智能灯”为例对中小学人工智能的课程内容设计做详细阐述。“智能灯”一课意在通过学生对于生活中常见情境下智能灯的设计了解其背后设计原理，能够通过模块化程序设计和python代码编写出智能灯的程序，激发学生对于人工智能在生活中应用的兴趣。“智能灯”课的具体课程内容设计如图1所示：
图1以“智能灯”为例的人工智能课程内容设计
1.问题提出，明确任务
问题提出：绿色、环保、节能、和谐是当今生活的主旋律，智能灯的出现深化了人类与灯光之间的关系。请同学们结合生活实际谈一谈你所了解的智能灯！
明确任务：明确智能灯的设计要求——内置监测外界光线强度传感器，当光敏值大于700时，灯自动打开，当光敏值小于700时，灯自动熄灭。
2.深入探究，设计展示
深入探究：请学生利用可视化工具，例如思维导图，深入理解智能灯的设计要求，分析其所需要的元器件并搭建其真实应用的简易场景。
设计展示：小组通过分工利用模块化程序语言和python语言对智能灯进行设计，调试形成小组作品，并对本组作品进行演示和分享，讨论这两种不同的计算机语言在应用时的异同之处。
3.总结反思，拓展提高
以思维导图的形式回顾智能灯设计的全过程。在实际生活中往往面临着更为复杂的情境，当外界光线昏暗，智能灯会自动给打开且不能自动关闭，这也造成了一种资源浪费。进而引发学生对智能灯更深入的思考，完善、改进作品设计，为之后的课程内容做好准备。
本案例从生活实际出发引发学生的学习兴趣，在内容设计过程中通过对可视化工具的利用帮助学生理清思维脉络，不仅重视学生对模块程序和计算机语言的学习利用，更是通过比较二者的语言风格加强学生对编程的深入理解，进而培养学生的计算思维。
（二）中小学人工智能课程组织案例
人工智能虽然是一个知识体系丰富的新兴技术领域，其内容架构设计包含人工智能基础、算法与编程、机器人与智能系统等多个模块。表面看起来是彼此独立、互不关联的内容，但实际上，无论是技术特点还是知识内容都是可联系、可互通的。忽视了课程内容间的联系、放弃将内容整合成为模块是无法将人工智能的原理与技术讲解透彻的，也无法将计算思维和智能的培养渗入课堂。因而，以综合任务为导向的模块化组织中小学人工智能课程不仅能够有效帮助学生构建人工智能知识体系，更有助于教师组织形式丰富、内容多样的系统课程，增加课堂趣味性、有效性。
以“模拟城市交通系统”为例组织相关课程内容。如图2所示，智能路灯、自动道闸、智能信号灯、环线巴士、无人加油站原本都是独立的课程内容，根据课程与生活实际的联系整合成模拟城市交通系统为主题的模块。教师利用5-10个课时实践此模块，引导学生设计完成模拟城市交通系统这个综合任务实践每课内容，帮助学生在体验人工智能的同时，创造性地应用人工智能解决实际问题。
图2“模拟城市交通系统”课程模块
三、中小学人工智能课程实施策略
（一）跨学科整合式教学
人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它的涉及领域除了计算机科学外，更包括了生物学、心理学等。跨学科的整合能够将数学、生物、神经科学等多学科知识与人工智能知识相融合、渗透。在这个过程中，教师不仅能够利用其他学科知识帮助学生理解人工智能知识内容，更利用其他学科思维帮助学生培养计算思维的核心素养。跨学科整合式的教学是将人工智能学科与其他相关学科进行融合，以项目形式实践课程内容，利用人工智能技术创造性地解决实际生活问题。以“机器视觉”一课为例设计如下，这一课中，教师将人工智能中机器视觉的知识与神经科学相结合（如图3），以人是如何看到事物的为导入，进而类比解释机器是如何“看到”事物的。该教学设计在渗透了脑科学知识的基础上，帮助学生联系生活实际体验人工智能的应用与价值。
图3“机器视觉”与神经科学知识融合
（二）情境游戏化教学
由于中小学学生的认知水平存在局限性和差异性，以及人工智能领域知识特性，学生难以通过讲授和演示直接理解课程内容。人工智能技术的发展也为创设情境提供了条件，教师完全可以利用人工智能技术的应用反哺课堂教学，帮助学生增强学习的体验感，对人工智能技术形成直观、形象的理解。借助游戏化的角色、模式以及元素，为学生提供丰富、有趣的学习内容；通过机制、增益等策略，能够丰富学习者的经历和体验，同时提高学习者在活动中的参与率和巩固率[9]。因而，将情境的创设与游戏化学习相结合，有利于增强人工智能教学课堂的趣味性、个性化。例如东南大学举办的人工智能为主题的夏令活动中实施的“火灾演练”，要求学生扮演消防员在模拟灭火行动中完成救援。创设的火灾情境融合机器人小车巡线、FPV第一视角等教学内容。氛围营造、综合竞赛及消防员的角色扮演都极大激发了学生的课堂兴趣及参与感。该项目在实践中得到了学生与教师的一致肯定。该设计能够帮助学生将人工智能知识与生活实际相联系，建构开源硬件的知识体系。鼓励学生在游戏化式轻松的教学环境中大胆创新。从而达到培养学生核心素养与创新能力的目标。
表2“火灾演练”项目内容
面向中小学开展人工智能课程有利于学生了解现代科技发展、适应未来生活有着重要的意义。目前，我国中小学人工智能教育尚在探索发展阶段，无论是课程内容的设计还是其组织方式、或是教学策略均未成型，本研究希望借以案例的分析，促进研究者对中小学人工智能课程设计广泛、深入的思考。
参考文献
[1]国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].
[2]教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知
[3][7]谢忠新,曹杨璐,李盈.中小学人工智能课程内容设计探究[J].中国电化教育,2019(4):17-22.
[4]徐多,胡卫星,赵苗苗.困境与破局:我国机器人教育的研究与发展[J].现代教育技术,2017,27(10):94-99.
[5]周邵锦,王帆.K-12人工智能教育的逻辑思考:学生智慧生成之路——兼论K-12人工智能教材[J].现代教育技
术,2019,29(4):12-18.
[6]解月光,杨鑫,付海东.高中学生信息技术学科核心素养的描述与分级[J].中国电化教育,2017(5):8-14.
[8]李德毅.AI——人类社会发展的加速器[J].智能系统学报,2017,(5):583-589.
[9]祝智庭,魏非.教育信息化2.0:智能教育启程,智慧教育领航[J].电化教育研究,2018,39(9):5-16.
东南大学百研工坊：21世纪是我国创新型人才培养的关键期。东南大学百研工坊（儿童发展与教育研究所）结合信息技术、生物医学工程、脑科学技术，进行青少年科学素养的国际比较研究和学生核心概念掌握水平的评测系统的研究与开发，我们的目标是：（1）面向中小学学生综合能力发展的steam研究；（2）通过实证教育研究，探究科学素养的本质及有效的培养途径；（3）将科学素养的传统评测方法与现代信息技术相结合，探究基于ECD模型的学生科学素养评测方法研究；（4）运用ERP、EEG和眼动等脑科学技术，开展对学生核心概念熟练掌握程度的评测研究。
责编：罗培
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浅谈人工智能时代下的工程伦理问题
浅谈人工智能时代下的工程伦理问题一、引言近年来，随着大数据基础设施建设以及人工智能技术的发展，社会中涌现出许多新技术，给人们带来更便捷的生活。但与其共生的道德风险问题也日益显著。人工智能道德风险即人工智能技术带来的伦理结果的不确定性，其既有主观因素也有客观因素，具体表现有道德算法风险、道德决策风险、隐私数据泄露风险等。风险主要成因有技术主体、政治、经济、文化等社会因素。结合当下大数据驱动的人工智能算法特点，如何运用风险治理思想分析其背后的工程伦理问题对人工智能领域发展具有重要意义。
二、人工智能时代的当下在1956年达特茅会议中AI这个概念被提出，经历数次低谷与发展浪潮，人工智能再次活跃在大众的视野中，并且以更完备的生态以及更强的活力积极改变我们的生活。在如今的人工智能浪潮中，深度学习因为其能够胜任更复杂、更庞大的场景而成为主流。
在AI的应用层面，随着大数据基础设施建设的日趋完备，人工智能孕育出许多产业，如：数据挖掘、人脸识别、语音识别、自动驾驶等。同时医疗卫生、交通运输、仓储物流、游戏等行业都已经或正在接受人工智能的优化。
2019年11月11日24时整，“双11”全天的物流订单量达到创纪录的12.92亿元，物流订单量迎来了“爆炸式”的增长。“双11”全天各邮政、快递企业共处理5.35亿快件，是二季度以来日常处理量的3倍，同比增长28.6%，再创历史新高。而在其背后做支撑的是一套完整的基于大数据的人工智能系统。
目前，百度、阿里、腾讯、谷歌等主流互联网公司正在大力投资人工智能相关产业与技术，而与此同时全球正有上千家公司全力押注人工智能，并且这个趋势依旧保持稳定增长的速度。
三、人工智能伦理问题日益凸显显然，在当下这个人工智能技术飞速发展的时代，人工智能技术的广泛应用为人类带来了显而易见的好处。但技术的进步不但扩大了人类对于技术的恐慌，同时也放大了由于某些技术缺陷和忽略道德伦理问题而带来的负面影响。
3.1忽略伦理问题下产生的算法歧视问题外卖作为当下快节奏生活的必需品，在其背后做支撑的是数以百万的外卖员和强大的人工智能系统。2020年9月8日，一篇名为《外卖骑手，困在系统里》的文章在互联网上被热议，文章指出：2016至2019年间，美团多次向配送站站长发送加速通知，3公里的送餐距离最长时限一再被缩短至38分钟；而根据相关数据显示，2019年中国全行业外卖订单单均配送时间较3年前减少了10分钟。外卖骑手在系统算法与数据的驱动下疲于奔命，逐渐变成高危职业——骑手为在算法规定的最长送餐时限内完成送餐任务无视交通规则，不断提高车速。
许多伦理问题都是由于实践主体缺乏必要的伦理意识造成的，而外卖平台算法使得外卖骑手被“困在系统里”显然是工程的决策者以及管理者没有考虑相关的伦理问题所导致的。外卖平台作为一项服务消费者、向社会提供就业岗位的工程，其目的与其他类型的工程类似，均为满足人类在某方面的需求，但工程在向社会提供服务的同时不应当忽略工程风险问题。
3.2从风险与安全角度分析外卖平台工程风险的防范与安全分为工程的质量监理与安全、意外风险控制与安全和事故应急处置与安全三个方面，分析外卖平台的工程风险主要从意外风险控制和事故应急处置两方面展开。
3.2.1意外风险控制维度的工程风险外卖平台作为服务大众的工程项目，其受众人数巨大——外卖市场规模超6500亿元，覆盖4.6亿消费者，工程一旦出现意外风险控制不当的情况则对其受众造成无法估量的损失。在基于大数据的人工智能算法的训练过程中，算法训练结果会随着数据重心的整体偏移，从而导致外卖骑手不得不加快派送的速度进而风险增加。因此，为避免人工智能系统追求极致地无限制缩短派送最长时限，工程师和程序设计者在程序设计之初应当添加阈值以保证外卖平台背后的外卖骑手能够在遵守交通规则的前提下及时、安全地完成任务。
3.2.2事故应急处置维度的工程风险事故应急处理体现着工程负责人、相关利益反对工程的理解程度。应对工程事故，应当事先准备一套完整的事故应急预案，保证迅速、有序地开展应急与救援行动，降低人员伤亡和经济损失。外卖骑手因忽视交通规则造成伤亡的事件并非最近才发生——2017年上半年，上海市公安局交警总队数据显示，在上海，平均每2.5天就有1名外卖骑手伤亡。同年，深圳3个月内外卖骑手伤亡12人。2018年，成都交警7个月间查处骑手违法近万次，事故196件，伤亡155人次，平均每天就有1个骑手因违法伤亡。2018年9月，广州交警查处外卖骑手交通违法近2000宗，美团占一半，饿了么排第二。而外卖平台除口头告诫骑手之外并没有推出从根本处解决问题的措施，直到《人物》发表《外卖骑手，困在系统里》一文后外卖平台才相继推出多等5分钟的政策。
3.3从工程四要素角度分析外卖平台工程包括技术要素、利益要素、责任要素、环境要素以及伦理要素，接下来将从工程四要素中的技术、利益与责任这三个方面来展开。
3.3.1技术维度的道德风险基于算法和大数据的人工智能技术背后隐藏着风险。算法体现着工程师和程序设计者的思想，其政治立场和社会偏见都会不可避免的嵌入程序中。从大数据中诞生的人工智能系统通常会存在基于数据采样偏差带来的问题，而这类问题在后续的训练中不会被消除甚至可能被放大。因此，为消除算法与数据采用带来的偏见，工程师以及程序设计者在程序设计之初就应当消除主观偏见；同时在数据的处理方法中，应当极尽全力保证数据的准确，降低数据偏差带来的风险。
3.3.2利益维度的道德问题人工智能存在威胁、侵犯人类利益的风险。从安全角度来说，人工智能应当对人类来说是安全的、可靠的、不作恶的。以外卖平台派单系统为例，外卖骑手在系统的算法歧视下被迫忽视交通规则，对骑手、对行人已经构成严重的安全隐患。因此，如何通过人工智能系统，在权衡各方利益、兼顾效率、保证安全的前提下实现利益最大化是人工智能系统需要解决的核心问题。
3.3.3责任维度的道德风险人工智能在价值选择困境与责任承担困境中存在风险。外卖平台派单系统在消费者对于外卖的时间要求与外卖骑手在派送过程中的风险问题之间面临抉择，系统应当尽量满足消费者的需求而忽视外卖骑手的安全，还是应当在尽量保护骑手的安全的前提下提高派送效率？在人工智能系统作为自主行为主体的情况下，系统会逐渐压缩骑手的安全空间。而在发生事故之后的责任鉴定中，系统并没有能力为自己的决策承担其相应的责任。
四、总结为避免人工智能出现无节制的追求极致从而导致技术、利益、责任等方面的道德风险，实现人类社会可持续发展的目标，人工智能的设计应当秉承着将人类健康、安全和福祉放在首位的原则。由外卖平台人工智能系统这一例所引发出来的思考，进一步提出以下建议：
1、工程设计之初应当强化工程负责人、管理者、工程师以及程序设计者的伦理意识。由于算法、工程体现着设计人员的思想，而相关人员对伦理方面的意识缺失必将导致缺乏伦理思想的工程存在缺陷。
2、强化工程相关人员的风险与安全意识。风险与安全始终是工程无法逃避的问题，针对风险可接受性进行完备分析与评估，并对一系列不可控意外风险制定相关预警机制与应急机制是控制风险、规避风险、妥当处理事故的唯一途径。
3、强化人类主导和监督能力。人类主导以及人为监督有助于人工智能系统不会走向极端，从而出现逻辑上无比正确却存在人类伦理问题的缺陷。
4、明确人工智能系统的责任归属。程序设计之初应当对程序设计者针对不同模块的设计明确责任归属，当下人工智能的发展远远没有达到成熟阶段，相应的人工智能系统也没有能力对其发展的不良后果负责，这个责任很自然的需要其背后的软件工程师、程序设计者、工程负责人以及管理者共同承担；人工智能系统在设计阶段明确责任归属有利于工程事故发生之后的责任归属划分；有利于在程序设计阶段强化工程师们的工程伦理意识。
从技术发展的角度来看，人工智能系统因其发展历史较短、技术成熟度低等原因远未达到可以完全信赖的地步。人工智能系统在设计中应考虑预防性安全措施来防范风险，减少不可接受的伤害。