在二十世纪三十年代，数学家阿兰·图灵(Alan Mathison Turing)阐述了对“机器”的构想，“它能够模拟所有其他机器”，即把数字的数学关系理解为一种抽象的力学形式，并且把决定操作步骤的算法看作是一台具备强大计算能力的机器。二十世纪六十年代，智利生物学家和控制论专家亨贝托·马图拉纳（Humberto Maturana）从另一个角度论述了对“机器”一词的理解，即“将生命系统描述为自动进化机器（自组织系统）”。随着算法和数据处理技术的发展，艺术创作者掌握了机器的“语言”，得以将“机器”作为创作手段，而艺术家则变成了“艺术家工程师”。如何使用算法邀请“机器”进行“共话”，是艺术创作者的挑战。

《机器的皮肤》是由低科技艺术实验室历时四年创作的一件AI动态装置，其以智能化时代下的内容生产作为探讨的语境，聚焦以“机器”为创作对象，基于数据与算法构建机器“生命”，打造一个以算法作为驱动的智能化艺术作品。本文主要从艺术创作的角度分析作品的数据可视化创作、结构与形态、制作过程等几个方面，对《机器的皮肤》作品的成型过程进行一个系统性的撰述。

尤瓦尔.赫拉利在《未来简史》中以生命科学为依据指出：生物只是算法，生命是不断处理数据的过程，《机器的皮肤》以康威“生命游戏”的算法为蓝本，通过算法与数据构建机器生命，探讨机器与生命之间动态的主体关系。

艺术家摒弃对机器生命形态的任何主观性推测，而是使用了“黑匣子”的概念，将所有元素束缚于一个“黑匣子”作为腔体的矩形当中，犹如将所有的感觉、感受、情绪，以及观看者第一眼的直观感受都隐藏了起来，真实的还原“黑匣子”本身，呈现出艺术的纯粹感，观者根据自身的情绪、想法去感受和理解作品所想要表达的不同含义。

作品内部由30个点位的步进电机组成，通过作品表面柔性织物的拉伸、形变进行视觉化的呈现，电机的运转由两种截然不同的算法驱动，观者在观看两种驱动力时，能直观地感受到由机器复述生命所带来的异样，以及由算法所赋予机器的具有偶发、随机及不规则的“自主表达”。

《机器的皮肤》驱动原理图示/图片来源：低科技艺术实验室

像皮肤一样紧紧包裹住机器的柔性织物，会在步进电机伸缩杆的运动下被顶起拉伸，以显示生命的诞生与消亡，整个过程中机器的外表皮被不断拉扯，如同生物一样产生不可逆地磨损与破裂。

《机器的皮肤》柔性织物图/图片来源：低科技艺术实验室

通过机器自动运行的过程与非逻辑性的生物行为，在观看者的感知层面营造出机器像生物一样具有“自我意识”与“自主行为”的错觉，从而打破生命与机器之间的界限。

作品的视觉创作是将作品概念进行可视化创作，以进行对概念的叙事表达，AI动态装置艺术创作的过程，是信息转换的过程，通过编码对数据、图像亦或是语言文字进行重构，为创造和打破线性思维模式开辟了空间，用计算机技术实现对数据信息的编码与解码成为艺术家新的创作语言，而在视觉创作过程中准确对视觉符号的提取与转换以及创新性阐述，在一定程度上决定了作品整体视觉的表达效果。

“生命游戏”是英国数学家约翰·何顿·康威在1970年设计出一款计算机程序，在一个正方形的棋盘格上，每格代表一个细胞，细胞仅有两种状态，即“生”和“死”，并按照简单的规则运行，具体定义为一个细胞以自我为中心，依据周边八个格子上的细胞数量进行演化：

存活：If 细胞 = 存活，且周围存活细胞数量 = 2或3，则该细胞继续存活。

死亡：If 细胞 = 存活，且周围存活细胞数量 > 3 或周围存活细胞数量 < 2，则该细胞死亡。

新生：If 细胞 = 死亡，且周围存活细胞数量 = 3，则该细胞获得新生。

“生命游戏”运行机制图/图片来源：低科技艺术实验室

    尽管生命游戏中每一个细胞所遵循的生存规律都是一样的，但由它们所构成的不同形状的图案的演化行为却各不相同，在一定程度上揭示了生命的演变规律。《机器的皮肤》以“机器、生命、演化”为创作主题，结合算法与物理硬件作为艺术创作载体媒介，围绕生命的诞生、扩散、混沌、进化等关键词进行动画创作。在视觉创作过程中，通过对“生命游戏”中的“花”、“蜂巢”、“脉冲星”及“滑翔机”等生命形状进行仿拟，展示了一个细胞从诞生到成长、入侵及永恒等阶段的演化，强调以算法为核心的数据转化，让机器去感知并模拟生命，从机器的角度再现机器对生命的模拟和融合，以绝对理性的算法来让机器进行自主性的表达，是对未知的机器世界的探索。

“生命游戏”生命形状与作品对应/图片来源：低科技艺术实验室

    作品的视觉创作通过画面形状的转换与组合形成特有的视觉语言，以“算法”作为创作对象，将算法作为艺术产物进行创新。机器模拟行为、学习生命，作品所展示的是算法介入内容生产的“过程”而非结果，是对数据转译后的感悟与表达，展现的是机器“感性”的一面。机器脱离了人类赋予的目的而存在，按照自己的方式做自主性的运动，观看者在感受算法赋能的同时反思生命与机器之间的关系。成就作品的算法系统也就是艺术作品的一部分，甚至在一定程度上弱化了艺术家的创作主体地位。

《机器的皮肤》作品的视觉创作基于可视化编程开发平台TouchDesigner软件。艺术家使用“Rectangle”及“Comopite”元件进行图像绘制，对多个矩形叠加处理，可以制成任意形状的灰度图像，图像中黑色的色块将被视作棋盘，白色的色块则为参与演化的细胞生命。随后使用“Feedback”元件搭配“GLSL”元件去定义演算的算法，实现“生命游戏”的运行机制，在“GLSL”元件中使用代码编写程序的运行规则后，对输入的图像进行处理，图像会被转化为可被机器识别信息进行演算，演算的结果将被映射到机器上，以完成作品视觉的呈现。因此，整个系统可概括为三个组成部分：数据的输入、演算和映射输出。

《机器的皮肤》电机突起程度与数据映射关系/图片来源：低科技艺术实验室

    机器的硬件部分担任可视化的舞台，30个步进电机均匀的分布在长80CM、宽95CM的空间内，电机之间的间距为13.2CM，最大伸展长度为4.5CM。电机的收缩与伸展带动着可拉伸织物的突起，象征生命的诞生与消亡。此时的作品如同一个大型生命体，有细胞的传递、扩散、灭亡与自我复制等行为，作品的织物如同生命的皮肤，电机则为驱使皮肤运动的肌肉，而氧化铝型材仿佛支撑运动产生的骨骼。

    在“诞生”的主题动画中，探讨的是由单个细胞生命逐渐成长的历程，通过缓慢的变化韵律，呈现出生命诞生之时的彷徨与谨慎。以圆形元素作为基本符号，并对其进行提取与演变，借助圆形向外舒展的形态变化表现出生命的活力与动感。

“扩散”主题动画以矩形作为基本元素，通过矩形的移动与拉伸来表现出生命的张力与灵活。视觉效果相比上一主题，元素之间的变化更加跳脱，舒缓有秩的节奏变化，带来一种入侵感。

“扩散”主题动画效果图/图片来源：低科技艺术实验室

“混沌”主题的动画在设计时考虑了不同算法的表现关系。作品有“生命游戏”算法与柏林噪声算法，柏林噪声算法是一种随机算法技术，通过将噪点图像加以在Z轴方向的运动，能使作品产生在空间中流动的效果，将这两种算法交替、融合使用，使作品产生从无序到有序的变化，并且柏林噪声算法会在机器有序的形态变化中赋予具有偶发、随机及不规则的“自主表达”。

“混沌”模式算法切换时间图/图片来源：低科技艺术实验室

算法融合效果示意图/图片来源：低科技艺术实验室

    “进化”的主题创作以三角形为基本元素，三角形有着稳固、坚定的特点，是生物进化的诉求。在这一主题当中，图像相较于前几个主题动画有着较多的循环重复，呈现出生命在进化过程中的探索与曲折，借助三角形图像的组合与变换，表现出生命的智慧与秩序，同时作品最终以生命游戏中“脉冲星”元素结尾，展现出生命最终走向稳定与永恒。

机器模拟的生命重新诠释了算法运算导致的变化，通过预先为机器系统构建出一套算法机制，让机器自动执行指令。算法的工作和对数据的转译不能被人类的感官直接感觉，而是通过电机伸缩的速度、数量及突起程度来体验。

另一方面，艺术家将具有“自主性”运动特征的机器投入作品中，刻意降低了新媒体感官的视觉语言，回到系统的建构上，在把机器与人被视为平等身份的前提下，思辨性的将机器视为 “新物种”， 尝试削弱人作为主体的视角来观看，探讨机器如何看待生命、模仿生命、感知生命。

原型设计是确立一种空间与结构相互关系的基础框架搭建，它是艺术家创作得以最终实现的实验过程。通常原型是对整个作品材料、结构的缩小版实验，在作品规模较大时，则是对于小单元的实验和迭代。抽象的思维被方案化呈现，艺术生产的效率被提高。由于早期模型都是缩小的版本，制作的成本相对低廉，有助于发现问题和作品的迭代。在这个过程中，作品的设计语境和艺术功能被逐步明确，从符号到形式，从诗意到技术，直觉和理性从对立面走向了统一。低科技艺术实验室在三维软件SolidWorks中对作品外型进行设计并模拟拼装，此环节对于制作材料的消耗以及成本控制有着很重要的作用。作品主体外形正面采用的是在氧化铝型材上附着可拉伸织物，四周使用半透黑色亚克力板作为挡板，使得作品整体外形呈现出“黑匣子”的状态。

《机器的皮肤》主题模块分解图/图片来源：低科技艺术实验室

谈起“黑匣子”，可以追溯到俄国画家至上主义的创始人马列维奇的《黑方块》。依照马列维奇的解释，《黑方块》是表现非客观感情的初始形式。关于至上主义的含义马列维奇是这样说明的：“我把至上主义理解为创作艺术中纯感情的至高无上。对于至上派来说，客观世界的视觉现象本身并无意义；重要的是感情，是与唤起这种感情的环境无关的感情本身。” ^[3]

通过机器的方式呈现生命，艺术家联想到了通过拉扯柔性织物来表示微观生物，以织物的拉伸状态来代表生命的诞生与消亡。

根据对装置功能的需求，艺术家会与工程师协作商讨作品功能性和艺术性的和谐，艺术家解决装置与观众之间的关系问题，而工程师会解决零件与物之间的关系问题。当某一方的要求得不到满足的时候，需要对功能需求或者是技术路径进行调整，装置的结构设计是科技与艺术的融合，属于现代学科领域里的交叉学科，需要相关的学科基础，包括计算机科学、艺术学、力学等众多学科进行横向的理论研究与探讨。

《机器的皮肤》的内部动力模块采用的是由低科技艺术实验室自行研发的定制PCB硬件，相比测试时用的Arduino开发板，在空间上和运行性能上都得到了极大的优化，这次的定制PCB板加入了实时监控数据的微型显示器，用于检测PCB板的运行状态、温度、IP地址等，在后期维修和对数据监控上起着重要作用。对于滑动模块和电机模块在结构设计也进行了优化，缩小了电机的尺寸并提升了电机在滑程范围内的运动稳定性，使作品的整体高度仅17cm。

作品的框架采用的是氧化铝型材，氧化铝相比于其他的金属材料在重量上要轻很多，金属铝与大气中的氧气发生反应会形成一层薄薄的氧化层，具有的较强的耐腐蚀性，通过放电辅助氧化工艺可以使得涂层中有相当大比例的结晶氧化铝，从而提高这种材料的硬度。此外，材料同样具有良好的散热性，可以帮助电机进行散热，防止电机或者PCB板因过热而出现异常。

艺术家刻意采用透光率为70%的半透黑色亚克力板作为“黑匣子”四周的挡板，在外观上保持作品“黑匣子”的特征，但当观众走近作品时，隐约可以看见内部的结构。

《机器的皮肤》亚克力切割/图片来源：低科技艺术实验室

对于“皮肤”材质的选择，艺术家购买了13块不同的弹力布料进行试验，经过挑选最终选择了四种弹力布料和皮革进入最后的测试阶段，艺术家采用的测试方式是在布面上绘制一个2*2cm的正方形，随后将布料紧绷至作品框架上，观察布料中正方形横向和纵向发生形变后的数值，数值越高代表弹力越好。

《机器的皮肤》布料弹力测试表/图片来源：低科技艺术实验室

在跨学科艺术团队的创作方法中，一切都是迭代进行的，从概念调研，到进度、预算、技术测试，再到原型搭建，都是从零到一，再由一到无穷的迭代过程，这和新媒体艺术的特性有关。迭代是一个重复反馈过程的活动，通过总结每一个版本遇到的问题并提出解决方案，以提高设计作品的质量。在艺术装置作品的成型过程中，原型的迭代设计是必不可少的方法之一，正如斯坦福设计学院（d.school）强调的“偏向于行动”(bias towards action),这也强调了实际动手的重要性，只有经过不断的测试和迭代才能将作品的功能性和艺术性进行同步的提升，作品《机器的皮肤》也是秉承着这样的工作方法在实际的动手过程中不断迭代，然后呈现出如今作品的样貌。

艺术家在2018年12月的时候有了作品原型的想法，作品起初构想是两个盒子，左边为作品主体，右边则是显示屏和风扇，通过对天气数据的分析及预测反馈到显示屏和风扇上，2019年的6月艺术家和工程师一起商讨出了早期作品的内部结构设计，并于2019年的12月份初版《机器的皮肤》成型。

经过两年的不断沉淀和发展，工作室又开始进行2022版《机器的皮肤》迭代，在两年期间通过项目经验积累，团队间的磨合及技术的精进，2022年6月工程师和艺术家对作品从外形设计到内部结构设计都进行了新一轮的升级，特别是在硬件技术方面，艺术家开始采用工作室定制的PCB板对作品进行控制，最终在2022年的8月初完成了2022版《机器的皮肤》这件作品。

根据前期设定好的外形设计和结构设计开始后续的制作与落地，型材在制作的时候会因为制作工艺对材料产生影响，所以需要与材料方和制作方进行密切的沟通，为了确保零件制作工艺是符合预期，工作室会预先进行小样的制作，然后根据小样的质量及效果再决定是否大量定制，这样是对材料和工艺做好品控的重要环节。

先对作品的大小和框架进行确定，然后将氧化铝型材裁成需要的长短，使用螺丝与螺母将型材连接固定起来，为了加强骨架的硬度，通常会在骨架中间加入一根型材进行固定。

电机作为作品最重要的动力部分，先将PCB板与微型显示器连接，再将电机装在PCB板后面，此设计有着较高的空间利用率，随后将同步带、直线滑轨、支撑杆依次装上，完成单模块组装。

作品的驱动原理是由PCB板发出指令给电机，由电机旋转带动同步带运动，固定在同步带上的滑块跟随同步带一起运动，通过改变滑块的位置以改变安装在滑块上的顶杆的伸展长度。

将30个电机与骨架进行等距固定，让布料撑出来的力量均衡，在功能性和艺术性上可以达到很好的平衡，同时对测试电机的最大伸展长度数值有着重要意义。

《机器的皮肤》内部点位分布图/图片来源：低科技艺术实验室

最后将弹力布料紧绷于框架，此步骤对弹力布料的长宽值有很严格的要求。由于布料编织后在横向及纵向上的弹力并不相等，所以需要经过反复的测试才找到合适的长宽比，以使布料固定在框架上时能在横向及纵向上均处于紧绷状态，将“皮肤”部分制作完成。

《机器的皮肤》布料制作过程图/图片来源：低科技艺术实验室

《机器的皮肤》“副感知:郑达个展”美术文献艺术中心展览现场图，模特：佩灵，武汉，2022/图片来源：低科技艺术实验室

注释及参考：

[1] A.M Turing.Computing Machinery and Intelligence[M].Mind.49,1950:433-460.

[2] 刘琼.艺术与科技的变奏:从机器美学到生物艺术[J].文艺理论研究，2020,41(04).

[3] 高火.马列维奇与至上主义绘画 [J].世界美术，1997(01).

[4] 刘晓丹.新媒体装置艺术的“机器性”研究[D].华中师范大学，2021.

[5] 王红媛.美术观察.科技艺术:未来艺术的主潮？——罗格斯大学教授谭力勤访谈，2021(02).

撰文/张理峰、伍欧豪

图片/低科技艺术实验室、网络来源