张增增｜思维的雕琢——脑电波雕塑的创新之道

Original 《美术》美术杂志社

2024-09-04

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当代美术

Contemporary Art

思维的雕琢

——脑电波雕塑的创新之道

四川美术学院造型艺术学院雕塑系讲师｜张增增

摘要：本文以作品《造物》为例，探讨当代雕塑家如何将雕塑语言与新兴数字技术的融合问题。作品中，通过采集观众脑电波信号，运用脑机接口、三维建模、增强现实和3D打印等技术手段，将无形的意识转化为有形的雕塑作品，突破了传统雕塑的物理局限，实现了观众脑部活动与物质形态之间的直接互动。

关键词：数字艺术；交互艺术；脑电波；雕塑

在当前多元化的艺术时代，艺术家不断追求对新媒介的应用和新语言方法的实践。当传统雕塑语言无法充分承载我们的艺术表达时，寻求新的突破就成为必然。《造物》是我一直持续多年的脑电波互动作品。在过去的经验中，雕塑家创作的过程通常由头脑中的思考开始，随后通过指挥肢体来描绘和塑造与思维中想象相近的作品，最终运用适当的材料予以实现。尽管雕塑家努力使目标无限接近其最初的思考，但由于技术和材料的限制，作品往往只能接近而非完整呈现。考虑到这些限制，我思考是否可通过直接采集大脑的活动信号并将其转译成作品，从而摆脱中间步骤和身体的限制，并依靠数字技术和3D打印终端完成整个创作过程，将无形的思考过程转化为实体雕塑作品。

《造物》的核心思考在于，通过科技的手段结合雕塑语言的探索，运用脑电波采集、三维运算成像、3D打印等技术，把观众无形的脑波活动塑造成有形的三维物质形体，在这一过程中，观众的脑电信号不再是简单的生物反应，而是被视作一种独特的“数字雕塑原材料”，使得每个参与者都有机会摆脱传统雕塑制作中的技法和材料限制，以自己独特的思维创作出独一无二的雕塑作品，在展览现场成了实际的“雕塑家”。而作为雕塑家的“我”，仅是提供了这个场域，创作者和观赏者角色在这里发生了互换。这次经历促使我重新思考了人类与造物主之间的关系，并展示了人类的意识直接参与物质世界塑造的可能性。因此，将这件作品命名为《造物》。这次经历不仅让我在雕塑创作方式上有了新的探索，同时也对传统雕塑展览逻辑做出了新的尝试。

《造物》由5个环节组成。分别为：1.观众戴上脑电波意念控制器，采集观众实时的脑波变化；2.计算机对脑电波信息的分析及三维图形处理；3.使用增强现实技术（AR），呈现在实时空间里生长雕塑的过程；4.保存三维模型，使用3D打印机打印出小稿；5.随机抽取观众的雕塑小稿，使用传统雕塑写实的方式进行等比例塑造放大。

张增增《无形之形》AR增强现实尺寸可变 2014年

《造物》展览现场

其中，第1环节是由观众戴上脑电波意念控制器，采集观众的脑波变化。关注人类生理活动中的电位变化的科学研究已持续了半个多世纪。简单来说，各种生理行为都伴随着电信号的释放。比如，心跳会产生约1毫伏至2毫伏的电压，眼睛活动则会产生5毫伏至6毫伏的电压，而思考时大脑会释放0.2毫伏至1毫伏的电信号。科学仪器能够记录这些电位活动，形成波形图，通常称为“脑波”。这些脑波活动具有一定的规律性，与意识活动之间存在一种相互关联。人在兴奋、紧张、昏迷等不同状态之下，脑电波的频率会有明显的不同，约在1赫兹至40赫兹之间，依据不同的频率，脑波又被进一步分为α、β、δ、θ波。当人在一定的压力之下精神高度集中时，脑波的频率在12赫兹至38赫兹之间，这个波段被称为β波，是“意识”层面的脑波；当人注意力下降，处于放松状态时，脑波的频率会下降到8赫兹至12赫兹，这被称为α波；进入睡眠状态后，脑波频率进一步下降，被分为θ波（4赫兹至8赫兹）和δ波（0.5赫兹至4赫兹），它们分别反映的是人在“潜意识”和“无意识”阶段的状态。因为脑波能够随着情绪波动而变化，这使得人们开发和利用它的潜力成为可能。在这一过程中，观众的脑电信号不再是简单的生物反应，而是被视作一种独特的“数字雕塑原材料”，在虚拟的艺术领域里被赋予了创作独特作品的潜能。

在第2环节，当采集到观众脑电波信号时，我使用一种称为脑机接口（BCI）的技术。BCI系统包括电极放置在头皮表面以记录大脑活动的设备，如脑电图（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）。这些电极会捕捉到大脑的电活动，并将其转化为数字信号。这些数字信号随后被发送到计算机系统进行处理。在计算机系统中，对脑电信号进行分析的第一步是预处理。这包括去除噪声、滤波和放大信号，以便有效地提取有用的信息。接下来，使用信号处理技术，如时域分析和频域分析，来进一步处理数据并提取特征。这些特征可以包括频率、幅度和时域特征，它们反映了大脑活动的不同方面。一旦脑电信号经过预处理和特征提取，接下来计算机将这些信号转化为控制虚拟三维形体的指令。我使用机器学习算法，如支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）或深度学习模型，来建立从脑电信号到动作或意图之间的映射关系。这些模型通过训练阶段学习如何解释不同的脑电模式，并将其映射到特定的动作或指令上。然后就可以用于实时解码正在进行的脑电活动，并将其转化为相应的虚拟三维形体。这些形体可在计算机程序中或虚拟现实环境中实时生成和展示，从而使观察者能够直观地感知到大脑活动所表达的意图或动作。通过这种方式，脑电波信号被成功地转译成了虚拟的三维形体，实现了人脑与计算机之间的直接交互。

第3环节，运用AR技术将观众的脑电波雕塑生长过程实时投影到空间中。AR技术的独特之处在于将现实环境与虚拟信息融合，这个系统能够即时解读和转换脑波信号，并将其转化为覆盖在实际空间中的虚拟雕塑形态和特征。这一创新不仅使观众能够直观感受到自身意识的影响力，还为艺术家提供了独特的创作媒介，进而创造出一种超越现实的感知体验。这种技术应用类似于中国传统哲学中的先天之道理念：从无到有，再从有到变，其中蕴含着无限的潜力。借助电脑等科学技术的模拟和叠加，我们能够实现真实环境与虚拟物体在同一场景或空间中的实时互动和共存。这一过程不仅将观众引入了一个充满想象力和创造力的艺术世界，同时也突破了传统艺术展示的限制，为艺术家和观众提供了更为自由和互动的空间。观众可在实际环境中与虚拟雕塑互动，并融入创作过程中，使艺术作品更加生动且具有沉浸式的感受。

第4环节，虚拟三维形体在计算机程序中生成后，会被转化为标准的3D模型文件格式，如STL或OBJ。文件通过无线或有线方式，传输至连接的3D打印机。3D打印机接收到文件后，会根据其中的数据指令，逐层将原先虚拟的三维形体逐渐打印成实体物体。这个过程，通常需通过加热和逐层堆叠熔融的材料来实现。打印完成后，可以从打印机中取出实体雕塑，观众便可在展场上欣赏和触摸由他们的脑电波活动所塑造的具体形态作品。作为雕塑家，我将现代科技与艺术融合，将人们的抽象意识形态转化为实体作品。利用科技手段，将无形的概念具象化，实现了从“无形”到“有形”的转变。

第5环节，我放大5件随机抽取的观众塑造的脑电波雕塑，并置在现场。通过研究脑电波雕塑的初稿，运用传统写实技术，对其进行等比例放大。无形的意识是一个极具吸引力的创作对象，因为人类大脑一直在进行思考和运动。虽然意识的运动过程是抽象的，但借助现代科技手段，我们能够将其呈现出来。我将它们精确放大至约4米左右的尺度，在空间中营造出引人注目的视觉效果，使观众无法忽视。这种尺度与无形意识之间的对比，旨在将个人化的思考过程转化为公共空间中的艺术作品，实现了个人与公众之间的对话。

我在四川美术学院雕塑系学习并工作至今，从传统雕塑学习逐渐走向跨媒介雕塑的探索。随着智能手机普及，它逐渐成为人们记录生活和获取信息的必备工具，乃至观察世界的新眼睛，改变了我们与世界互动的方式。于是，2013年，我构思了一件只有通过手机才能看到的AR作品《无形之形》。手机成了这件作品不可或缺的元素。通过手机APP，人们可以在美术馆中观看一颗大铁球撑满整个空间。要想看到它的全貌，必须拿着手机在空间中移动，从不同角度观察。从第三者的角度来看，现场就是一个人拿着手机在一片空无的现场中来回移动。这个虚无的东西通过技术手段变得有了体积，占据了空间。此时，它还是雕塑吗？通过报纸和网络传播识别码，每个人的手机都能在所处的现场观看到这件360度的立体雕塑，同时存在于各个地方。以往的雕塑只能占据特定的空间，而这件作品却可以通过技术手段在空间中无限复制延伸。

后来，我把这件作品带到了世界各地，每次观众都会问我，为什么是一个球，还能不能是其他的东西。这个问题久而久之在我的脑海中留下了深深的烙印。我开始思考，为什么要做一个“我想”的东西让观众看，而不做一个让“观众想”的东西作为作品呢？观众“想”这个过程也许就是一个作品。我意识到艺术作品不仅仅是创作者的单向传递，而是与观众的互动和思考息息相关。因此，我开始探索如何让观众参与到作品中来，让他们的想象力和感知能力成为作品的一部分。由此才开始了这次参展作品《造物》的探索。

在创作的过程中，我逐渐意识到自己不经意间运用了诸多技术手段，如增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、混合现实（MR）、脑电波、3D打印、应用程序（APP）开发、人工智能（AI）、数据可视化等。然而，我并没有刻意去考虑技术如何跨界转化，因为这些技术手段已经成为我们这一代人日常生活中的一部分，就像古典雕塑家使用大理石一样。对我们而言，这些技术早已融入我们的创作过程，成了我们的材料和语言。每一种技术手段都有其独特的语言和特性，只有熟悉并掌握了其中的技术逻辑，再结合所欲传递的概念，才能自然而然地创作出一件作品。就像《造物》作品所展现的基本逻辑一样，虽然表面上看起来简单明了，但实际上需要建立在跨学科的知识背景下才能呈现。

《造物》在我创作生涯中扮演了重要角色，是一个承上启下的转折点。它促使我深入学习和应用跨学科知识，并与各领域专家合作。通过创作，我探索了科技手段对艺术表达的丰富可能性，同时反思了科技与艺术在作品中的平衡关系。与此同时，我一直持续对这些科技与艺术的结合持有问题意识，并对此进行反思。我深信，只有对雕塑语言的探索和内心对世界的感受提出问题，并以实践回应这些问题，才能真正推动雕塑艺术的发展。（注释从略详参纸媒）