《设计》专访｜吴琼：人机智能深度协同是人工智能时代设计的重要特征

吴琼，清华大学美术学院长聘教授，博士生导师，教育部长江奖励计划青年学者（2020）。研究方向为智能信息服务设计，大数据可视化与应用设计，智能材料应用创新设计。现任清华大学美术学院数据与智能创新设计研究所所长，清华大学艺术与科学研究中心-英国伦敦玛丽女王大学计算与电子工程学院联合创意人工智能实验室（Creative AI Lab）主任，中国图象图形学学会可视化与可视分析专委会专家委员，中国工业设计协会信息与交互设计专委会专家委员，《包装工程》杂志专家委员，中国美协会员。发表了“人工智能时代的创新设计思维”，“未来网络典型应用场景设计与需求分析”，“交互设计的域与界”等核心期刊或重要国际会议论文四十余篇；作为主持或主要参与人完成十余项省部级以上纵向研究项目，四十余项国内外知名企事业单位委托的设计实践项目，十余件作品参加“艺术与科学国际作品展”、“奥地利林茨电子艺术节”、“全国美展”、“新疆国际艺术双年展”、“中国国际实体交互设计大展”、“北京新媒体艺术国际作品展”等国内外展览。

《设计》：信息设计在国内的发展经历了哪几个阶段？

吴琼：我想先明确下“信息设计”这个词。我所在的系叫“信息艺术设计系（Information Art Design）”，虽然我们平时会简称“信息设计系”，但是和领域内针对信息进行设计的“信息设计（InformationDesign）”的概念是不同的。信息艺术设计系是1999年开始筹备，2005年正式成立的，主要是从艺术与科技结合的角度，用设计的理论和方法来研究信息时代中随着信息技术发展而发展的设计内容，它所包含的范围比较广，既包括对信息、新媒体的设计，也包括交互设计、体验与服务设计，智能产品与环境的设计等，所以专业目录中的“艺术与科技”，“信息与交互设计”比较接近我们所做的内容。

国内的发展阶段有很多种分法，从设计内容变化的角度我觉得可以分成三个阶段：第一个阶段从上个世纪90年代后期到2005年左右，这段时间主要是做交互式的信息设计或者产品设计，比如多媒体设计，网页设计，数字产品设计，软件界面设计都是非常典型的设计内容。

第二个阶段从2005年左右年到2016年人工智能的再次复兴。这段时间基于互联网尤其是移动互联网的应用设计需求突出。2007年iPhone手机发布，我认为它在信息与交互设计领域是一个非常具有代表性的产品，除了创新的产品形态和材料，其自然、新颖的操作和反馈方式，以及可扩展的，成千上万的应用程序，让人们深刻地理解了从产品、内容到服务的系统所包含的巨大价值。尤其是国内4G网络的发展，一时间很多企业、初创公司都在做手机应用，用户、交互、体验与服务成为人们耳熟能详的高频词，高校纷纷设立交互设计相关专业，企业纷纷设立用户体验部门，交互设计、体验设计、服务设计的各类研究发展迅速。

第三个阶段从2016年左右开始，至今仍处于这个阶段，正在经历着广泛而深入的智能化所引起的设计变革。对设计来说，人工智能的发展不是单纯的工具的进化，从计算机辅助设计到计算协同设计是一个逐渐深入的过程。人工智能可以通过算法生成新的形态，完成具有一定“独立”性的创造，比如Wix ADI (Artificial Design Intelligence)（图1） ，根据用户输入的信息可以迅速自动生成几款网站设计方案供选择，虽然这些“创造成果”无法直接输出，还需要设计师在编辑器上继续调整内容、更改细节，但是仍可让人感受到人工智能在设计过程中的巨大作用和价值。

1/ w ix-adi（图源：https://www.wix.com/）

在交互设计领域中，来自计算机学科、心理学学科的，很多量化的，基于数据研究的方法被大量使用，同时，迭代的和团队的工作模式使得可表征的，可评估的设计过程更受重视，原有的隐形经验的价值被压缩。面对人工智能强大的算法和算力的引入，设计会有哪些变化？人工智能和设计师的主要工作分别是什么？工作的价值和特点又是什么？这些问题是值得我们认真思考并有所准备的。

《设计》：清华大学美术学院信息艺术设计专业有怎样的教学特色？在师生互动教学相长的过程中您感受到怎样的发展变化？

吴琼：信息艺术设计专业从创立之初就是交叉的模式，强调艺术与科技的结合，引入了技术背景的老师，还外请了很多领域的专家给我们的学生上课。2004年前后还在原来中央工艺美院校区时，就邀请了清华大学计算机系的史元春教授给学生上《交互设计》课程；摩托罗拉公司、西门子公司、诺基亚等国际知名企业的专家来校分别做了《用户研究》《三维界面设计》《智能服务设计》等工作坊；此外，系里的师生在组织、参加学院主办的艺术与科学国际作品展、北京国际新媒体艺术展等国际展览中，深刻地感受到了艺术与科学、技术结合以后产生的新机遇和新挑战。2009年，清华美院作为培养单位，联合清华大学计算机系、新闻传播学院共同设立了信息艺术设计交叉研究生项目，该项目对学生专业背景没有限制，三个领域的诸多名师在三个学院共建的平台上培养学生。项目的前沿性和国际化特征突出，是清华美院在交叉人才培养上的一个丰硕成果，培养了很多优秀的学生，也获得了很多奖项。

我觉得学生的变化和行业的发展是比较同步的，现在的学生对艺术和科技的结合有非常积极的态度，比如这两个学生在我的课程上的作业，一个是利用情绪识别系统分析看展观众的情绪，并将之进行可视化（图2 ）；一个是利用参数化设计方法以及气动装置设计制作的交互式动态表面（图3）。从这些作业中可以看出，学生们很关注设计领域的前沿问题，主动地探索新技术给设计带来的可能性，也有很多具有创新性的成果。还有就是总体而言，研究生的学术研究的态度、水平也有较大提升。

2/ 情绪可视化作品 e mobition 学生：马腾飞等

3/ D ynamic s ur face 学生：赵晨阳、张笑涵、赵志龙、邬艺丹

另外，社会环境、学习理念和网络技术的发展使教学本身也有很大的变化，清华大学提出价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的教育理念，强调以学生为中心，促进互动式的讨论，引导学生积极思考，这些变化对老师、学生提出了很多新的要求，也使教与学的过程更加具有挑战，更利于瞄准实践需求，对问题的讨论也更容易深入。

《设计》：您所主持的2020年12月成立的“数据与智能创新设计研究所”主要从事哪些方面的研究工作？

吴琼：在知识管理领域，有一个从数据到信息然后是知识最后到智慧的发展路径，以“数据开始，终得智慧”是信息时代一个重要的特征，人工智能技术也是在大数据的基础上有了新的发展。数据的获取与应用，智能的计算是未来创新设计的两个关键的内容与方法，同时基于团队原有的研究基础，就筹划、成立了这个研究所。例如我们现在在做的两个项目，一个是国家社科基金支持项目“人工智能背景下的交互设计方法研究”，主要研究“人—智能（信息系统）—产品/环境（物理系统）”的复杂系统的特征，以及数据驱动的用户研究、设计知识库构建、生成式设计等智能化设计方法，力图明确在大学科交叉、融合的背景下，设计如何识别问题、定义问题，找到技术应用的机会，从而形成引领性的设计创新。还有一个项目是基于人工智能计算技术所获取的运动员姿态和轨迹数据，来进行运动员的运动表征和艺术化表现。数据驱动的创意设计能够呈现出无穷的魅力，我们期待通过艺术和科学的紧密融合能够形成一个从技术应用到形式、体验的创新。

我们曾和华为合作过一个关于未来网络应用场景的研究项目，通过具有前瞻性的应用场景设计来研判和分析潜在需求，以辅助进行更合理的设定技术研发路线。如何更好地让技术服务于社会、创造更大的价值是个复杂的问题，这个问题的解决不能单纯依靠技术攻关，更需要综合社会、经济、文化等因素，审慎确定技术应用的方向。设计在这个过程中有非常重要的价值和作用。

《设计》：信息设计交叉融合了哪些学科的知识？对设计人在知识储备、技术能力等方面有哪些具体的要求？

吴琼：设计有三个很重要的特点：第一是实践性，设计的过程必须是设计师躬耕实践的过程，设计的成果应当对现实世界有直接的作用；第二是综合性，设计学科本身就是交叉学科，艺术、技术、商业、社会学学科中的很多内容都是设计学科的支撑性内容；第三是应变性，设计的理论、方法需要持续地更新，以快速回应社会实践的需求，设计学科是随着实践的发展而发展的。2015年，世界设计组织又一次修订了设计的定义，“设计旨在引导创新、促发商业成功以及提供更好质量的生活，是一种将策略性解决问题的过程应用于产品、系统、服务及体验的设计活动。它是一种跨学科的专业，将创新、技术、商业、研究及消费者紧密联系在一起，共同进行创造性活动，并将需解决的问题、提出的解决方案进行可视化，重新解构问题，将其作为建立更好的产品、系统、服务、体验或商业网络的机会，提供新的价值以及竞争优势。设计是通过其输出物对社会、经济、环境及伦理方面问题的回应，旨在创造一个更好的世界”。可见，设计学科已经成为一个更为综合的学科，会“介入”新技术、新商业、新文化等的创新过程之中。面对新技术、新内容和新服务的应用需求，设计学科知识体系的外延日益扩大，与其强调知识储备，不如不断提高持续学习的能力，实践中涉及哪个领域，就得去学习这个学科的相关知识。在教育层面，国内外促进学科交叉和融合的探索也越来越明确，“反学科”、“新文科”等策略已广为人知并付诸实践。

当前，信息技术作为一种支撑性的技术，已深入到生产生活的各个领域，并深度参与到设计过程中。掌握一定的信息技术，具备基础编程的能力和计算的逻辑思维对于信息与交互设计师来说，已经成为非常必要的条件。除了信息技术的基础性特点，多种技术的交叉创新也是整个人工智能时代的特征，这也对设计师理解和把握技术的能力有很高的要求：要想形成引领性和驱动性的创新，设计师对设计对象的技术背景和关键问题应该有比较准确的认知，理解其中的主要问题、作用机制和模式，在此基础上构建起一个基本的问题认知体系，这样才能更好地识别、选择、定义设计要解决的问题。

在传统设计实践中，尤其是造型设计中，很多技术问题可以封装成一个大黑箱，只要明确黑箱的输入和输出，设计就可以顺利地开展。然而，信息时代的创新常常基于多个学科的交叉，比如生物、化学、电子等，在实践中，一些复杂技术问题仍然需要封装在黑箱中，但设计师要能够在一个交叉体系中构建一个黑箱系统而不是大黑箱。黑箱的系统要能够显露出各个黑箱之间的“关联”和“接口”，系统中黑箱本身的体量越小，接口越细密清晰，就越容易找到交叉的创新点。设计师的知识体系越广博，越深入，这个黑箱体系就越广阔，越细密，就越容易找到设计的机会。建立自己的黑箱体系，是每一个愿意为新兴技术而设计的信息与交互设计师的关键任务。

《设计》：目前世界前沿的信息设计在关注哪些问题？

吴琼：一是和设计本体有关的问题：现代设计的概念和工业时代的发展密切相关，初期阶段是为了解决市场经济下的产品设计问题，然而面向未来，尤其是人类社会发展中抗解性问题 Wicked problem 的解决，设计还可以发挥哪些作用？怎样发挥作用？面向人工智能等新技术的发展，设计会有哪些变革？很多设计哲学层面的思考，包括设计社会学、设计政治学等都有新的研究内容和主题。

二是设计的新内容：从信息与交互设计来说，真实世界和虚拟世界的深度融合一直是一个重要的研究内容，这里面有两个方向，一种是实体世界中深入地嵌入交互，我们的生活环境变得非常智能；另一个是在虚拟世界的深度沉浸，形成一个 “平行世界”。在新技术的支撑下，这两个方向都有了新的进展，比如实体交互设计、多通道交互设计、VR与AR等，针对这些新内容的设计研究也是当前的热点问题。

三是设计的新理念和新方法：面对社会的变革和设计的新问题，新的设计理念和方法也是当前设计领域研究的热点，比如如何解决系统性的复杂问题，如何利用大数据，强大的算法和算力进行设计，如何通过宏观层面和微观层面的整合来解决问题，以及如何在较长的时间跨度上进行设计等。

《设计》：信息设计在工业设计4.0时代呈现怎样的发展趋势？给设计行业带来哪些变化？

吴琼：这里面我觉得有几个趋势值得思考：

一是形成引领性创新的机遇，现在技术发展的特别快，设计需要参与定义技术的应用场景，技术进入人们生活的方式，所以对于原创性的设计是一个非常好的契机。

二是数据与智能计算的深度参与。这个前面已经说过了，人机智能的深度协同是人工智能时代设计的重要特征，这个协同的深入程度和成效，既取决于计算技术、脑科学技术的进一步提升，也取决于设计师对数据和计算的把握，以更好地利用人工智能做出创新性的设计。

三是更广泛的可持续发展目标，可持续是以更系统、更长远的人类社会协调、均衡发展为目标，这个可持续不仅仅是自然资源的可持续，还有社会发展的可持续，文化的可持续，联合国提出的17个可持续发展目标（图4）给出明确的论述，指出通过协同行动消除贫困，保护地球并确保人类享有和平与繁荣，设计应当积极参与这些目标的实现，在这个过程中发挥重要作用。

4/ 联合国17个可持续发展目标（图源：https://www.sohu.com/a/367005903_120473373.）

近两年，越来越多的案例表明，人工智能技术正在快速渗透进设计及相关产业，引发了从设计思维到流程和方法的巨大变革。人工智能时代的创新设计思维有其自身的特点：一是更为复杂的系统观，二是在交叉领域中识别问题，三是深度理解数据与计算，四是善于构建对交叉领域关键技术问题的认知。信息时代，产品、内容和服务构成一个更为复杂的系统，这个系统成为设计的对象。人工智能时代，设计的过程更注重文化的探究、策略，激发正向的情感、审美，涉及的内容越来越综合和多元。设计不仅要处理对象系统的设计问题，还要能在一个更为复杂的社会、经济和技术的大系统中识别、定义要解决的问题。新的设计定义强调跨学科进行策略性定义和解决问题是人工智能时代的思维特点，人工智能时代的系统思维是一个面向更广、更深领域的系统化思维，这种系统观既包括对“人—产品—环境”的设计对象的系统认知，还包括对所涉及问题的文化、经济、技术等社会要素发展趋势的深入理解。新兴技术的创新层出不穷，不同于以往为了解决某一问题而开展的行为，设计需要在对文化、经济、技术等社会要素深刻理解的基础之上主动设问，跨越不同领域去识别问题，寻找应用的场景，定义设计的作用域，从新技术的被动感知者变为它形成过程中的参与者，引领技术的原始创新，实现设计的新发展。

《设计》：您认为中国的信息设计有哪些特点？应该着重解决什么问题？

吴琼：在当前的世界变局中，这个问题非常有意义。相比其他设计领域，作为一个新兴学科，中国的信息与交互设计起步较早，并且随着中国社会的发展，尤其是中国互联网经济和应用的发展，有很多独有的问题、实践经验和方法。中国的信息交互设计的最大特点就是基于本土的问题的设计理论、经验和实践方法。如前面所说，设计是一门实践性学科，要解决实际问题，所以中国的信息与交互设计必须要能够面向中国数字化产业及社会的问题提出解决方案，形成自己在世界的信息与交互设计领域的独特贡献。

另外，人工智能发展进入新的阶段，世界主要发达国家把发展人工智能作为提升竞争力的重大战略，积极布局。人工智能不仅深刻地改变了设计的内容、流程和方法，还通过计算重新定义了人与机器的关系，积极应对人工智能时代的机遇和挑战是一项艰巨的任务，也是令人摩拳擦掌的良机。

《设计》：您认为，在“百年未有之大变局”的背景下，信息设计应该发挥怎样的作用？

吴琼：我觉得设计的新定义特别好，“设计是通过其输出物对社会、经济、环境及伦理方面问题的回应，旨在创造一个更好的世界。”信息设计也必然如此，从狭义学科层面来说，要引导技术的应用，消除信息技术带来的一些不确定性及给人类带来的潜在的负面影响，服务于人们的美好生活和未来的社会发展。

《设计》：信息设计专业的毕业生都在哪些领域发展？请介绍一两个今年的优秀毕业设计作品。

吴琼：互联网公司的比例很高，还有一些行业数字化、智能化升级的部门，比如软件行业、家电行业、媒体行业等。近几年信息与交互设计学生的毕业设计中有很多优秀的作品，既有回应社会生产生活需求的产品、应用和服务系统，也有基于新技术的创新设计、艺术装置；形式上从虚拟、实体到空间也有很多探索。

我介绍两个今年我指导的学生作品，一个是孟轩竹的毕业设计《织光 | ClothLight》（图5），这个作品是一组结合电子织物材料的可交互灯具装置，在装置中，与电子元件相集成的织物能够检测用户的触摸行为，用户通过与织物特性相关的交互方式，控制装置中灯光参数的改变。在交互过程中，光与织物的情感认知属性的结合能够引导人们产生温暖感等情感体验，并且织物自身的物理状态与材质语义能够暗示装置的交互方式。这个作品结合电子织物的信息输入能力和对触觉交互材料语义的研究，探索了传统织物数字化发展的可能性。而且，作品将关注的重点放在织物本身的物理属性与材料特性上，使用符合电子织物材料状态的操作进行交互，是基于电子织物的交互设计的一个有益探索。

5/ 织光

另一个是姜嘉琪的毕业设计《用于尺八演奏的穿戴式电子音乐控制》（图6），这个作品是一个穿戴式电子音乐控制器。电子乐器领域有一个被广泛讨论的“透明度问题”，即对传统乐器来说，演奏者的动作和所产生的声音之间具有直观的映射，而电子乐器的声音与触发声音的动作是分离的，这可能使观众感到迷惑，是一个不透明的心理映射。这个作品运用清华大学化学系张盈盈老师团队的碳化蚕丝的应变传感器记录了演奏者细微的手指动作，并将之做为电子音乐部分的控制器，实现了一位演奏家同时演奏传统乐器和控制电子音乐的效果，同时，还运用参数化设计的方法设计了一个在手臂上的可穿戴结构，同样使用所记录的手指动作做为其输入，控制可穿戴结构上的光纤变化，形成艺术化的视觉反馈，为电子音乐的创作与演奏创造了一个全新的体验。

这两个作品基于真实问题和具体需求进行设计，积极探索新材料、新技术、新方法的使用，难能可贵的是，在创作中没有囿于新技术的应用方式，在情感化设计、示能性设计和形态与结构设计上都有很多深入的研究。

6/ 用于尺八演奏的穿戴式电子音乐控制

《设计》：请分享几个您认为精彩的“信息设计”案例。

吴琼：先说几个大家熟悉的精彩设计：iPhone，Google earth，微信，抖音。我觉得这几个产品不仅本身是极佳的设计作品，为受众提供了优秀的用户体验，还能够开启或引领新的应用或标准，对同类型产品有巨大的影响。

再介绍两个我自己比较喜欢的作品。一个是由两位葡萄牙设计师Pedro M. Cruz 和 Penousal Machado设计的可视化设计作品“visualizing empires decline”（图7）。这个作品使用四个细胞有丝分裂的过程描述了从18世纪到 19 世纪西方四个帝国领土的变化过程。整个作品运用隐喻的手法、极简的形式描述了随着时间发展的变化过程，图形、动态和音乐的结合非常自然，对繁复的舍弃，对关键内容的把握非常精到，时间要素是信息与交互设计相比传统设计的一个特征性要素，这个作品给了我很多启示。

7/ Visualizing empires decline

还有一个是由美国麻省理工学院媒体实验室触摸媒体小组开发的“inFORM”的显示装置（图8）。这个装置利用实体矩阵在真实世界中形成三维的显示，还能让远程的交互操作借助实体矩阵作用到真实的物品上，它反映了实体交互的核心内容，即通过实体的、有形的方式与数字内容进行交互。装置所呈现的真实和虚拟之间的连接，远程的物理交互方式让人印象深刻，也让人感受到未来信息与交互设计发展的无限潜能。

8/ i nFORM（图源：https://tangible.media.mit.edu/project/inform/）