流形：有机形态的生成式探索

女士们，先生们，老少爷们儿们！在下张大少。

笔者编写计算机代码来模拟自然、探索抽象数学系统并创作艺术。笔者的背景是计算天体物理学，在那期间笔者开发计算机模拟程序，用以研究星系中气体流体的动力学。过去十年间，笔者把自己的模拟技能转向了艺术。笔者说“转向”艺术而非“成为”艺术，是因为尽管笔者的动机如今更偏重审美而非科学，但笔者感到自己的轨迹正将人们带向一片不确定的奇妙领域——在那里，艺术、科学、数学与计算之间的边界是模糊而可渗透的。一件艺术品与一件科学作品的区别何在？是发问之需与解释之需的差异？还是体验之欲与理性之欲的不同？抑或仅仅是创造的冲动与发现的冲动之别？对笔者而言，数学艺术与科学艺术的领域令人着迷，是因为它们鼓励人拥抱这些问题的方方面面。

笔者的作品可以被视为生成艺术或算法艺术的一种形式（Chappell， 2015）。笔者把生成艺术理解为由内而外对自然的抽象。与其参照自然的外在形态，笔者更关注源自物理和生物定律的、隐藏的内在动态过程。这些定律经过简化、抽象和处理，以生成模拟规则。作为科学家，笔者感兴趣的是底层规则的数学形式如何产生系统大规模涌现出的整体特性；作为艺术家，笔者感兴趣的是将规则制定本身作为一种审美活动。笔者的创作灵感来自索尔·勒维特基于规则的墙画、乔恩·麦科马克的生态系统艺术作品，以及贾里德·塔贝尔的生成式作品。

过去6年里，笔者开发了一个由自主线条绘制“智能体”组成的计算系统，这些智能体在虚拟世界中构建并探索空间。它们遵循的规则描述了线条如何分叉、弯曲以及彼此交互。这些规则从自然界的各种过程中抽象而来，涵盖从植物生长到流体流动的诸多现象。然而，由于这些作品并非旨在直接模拟任何特定的生物体或物理过程，笔者得以自由地实验和玩味那些自然界中可能不存在的规则组合。具体而言，笔者感兴趣的是如何利用基于规则的数学系统来创作出富有生命力、引人联想的构图。

图1中的图像取自《流形》（Flow，2019）的静态帧，这是一件交互式生成模拟作品。模拟始于由两个线条绘制智能体形成的单一笔迹（想象一下，双手各执一支铅笔，从同一起点向外画出一条连续的曲线）。最终形成的笔迹看起来会在两端同时生长。在绘制过程中，该笔迹遵循以下规则（McCormack 等，2014）：

图1：来自生成式模拟作品《流形》（Flow，2019）的三帧静态画面。

• 笔迹的路径是一种随机曲率游走，其中局部曲率的变化是随机选取的（换言之，曲率本身经历一个随机游走过程）。

• 当一条线条绘制智能体靠近另一笔迹或自身笔迹时，它会尝试向一侧或另一侧弯曲以避开它。智能体所能作出的转弯尖锐程度，以及它能“看见”多远以规避障碍，均设有上限。

• 如果智能体不可避免地与某笔迹发生碰撞，则它会停止运动并被终止，从而形成一个构图的终点。若笔迹达到预设的最大长度，也会停止生长。

• 在笔迹演化的任何时刻，它都可以通过生成更多线条绘制智能体来产生分支。新智能体相对于母路径的位置、初始角度、初始曲率、分支数量等均为自由参数，会随每幅绘制作品而变化。

• 当所有智能体均被终止，或达到预设的最大智能体数量时，绘制完成，屏幕被清空，一组新的控制参数被选定，新的绘制随即开始。

由于模拟本身的随机性，任何给定的图像都不会重复出现。在模拟中，无尽的生长形态会一个接一个地不断涌现。这些形态可以拥有纤细的卷须、肉质的结构以及富有韵律的变化，从而营造出异想天开般的有机设计感。

生成艺术打开了一扇通往抽象世界的窗户，在那里，形态与姿态是艺术家精心设计的隐藏规则的产物。这些规则可以被视为一种关于视觉形态的抽象语言。在这个世界中，构图行为便成了一种用这种数学语言来表达自笔者的练习。使这种视觉创作方法既具挑战性又引人入胜之处在于，规则之间往往以非线性的、出人意料的方式相互作用。因此，当一条规则与另一条规则结合时，设计元素可能涌现、转化甚至消失。正因如此，这个世界让人感觉既是创造出来的，又是被发现的。生成艺术家创造了规则，但规则本身却常常以出人意料、不可预测的方式创造出形态。正是这些特质的结合，使得生成艺术从艺术、科学、数学和计算等不同视角来看都充满趣味。

参考文献

Chappell, D. (2015). Flowing, organic forms using adaptive line-drawing agents. In Bridges 2015 conference proceedings (pp. 343–346). Baltimore.

McCormack, J., Brown, O., Dorin, A., McCabe, J., Monro, G., & Whitelaw, M. (2014). Ten questions concerning generative computer art. Leonardo, 47(2), 39–60.

最后照例放些跟张大少有关的图书链接。

青山 不改，绿水长流，在下告退。

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