科技藝術的未來圖譜：從自然科學到數位技術，重新定義藝術創作、審美體驗與人機互動的多元形態與未來可能
活動訊息
內容簡介
科技與藝術的無界融合，關於「感知」的審美新變革！
以科學技術為引的譜系建構，
探索數學、物理、生命科學與數位時代藝術形態演變與審美創新的完整圖景
▎ 藝術與科技交融的新時代
當代科技的迅速發展正以前所未有的力量改變藝術的表現方式、規則與審美價值觀，推動著藝術與科技的深度融合與互動創新。本書從交叉學科與藝術形態學的視角出發，系統探討了數學、物理、化學、生物、電腦科學（涵蓋人工智慧、虛擬實境、虛實整合與人機互動等）等領域與藝術融合的多元形態。本書旨在描繪出一幅完整的知識圖譜，展示科技與藝術互動交融的豐富脈絡，並引導未來融合形態的創新與發展。
▎科技藝術的多樣形態探索
本書分章細緻探討各類科技藝術的表現形式。第一章介紹科技與藝術融合的基本理論，包括科學對傳統藝術審美的影響及新媒體藝術的發展脈絡。第二至第四章，分別從數學、物理、化學與生物藝術出發，深入分析從透視法、碎形藝術、拓撲結構，到微觀晶體、氣象藝術、生物資訊與基因藝術等豐富領域的創新成果。每一章節都兼具理論深度與典型案例，全面展現科技推動藝術變革、拓展藝術邊界的多元樣態。
▎人工智慧、虛擬實境與人機互動的創新舞臺
隨著人工智慧和虛擬實境技術的進步，藝術創作模式也正在經歷前所未有的變革。第五章至第七章，聚焦於人工智慧藝術、人工生命藝術、沉浸式體驗、虛擬實境藝術及虛實整合與人機互動藝術。從AI詩歌創作、生成對抗網路繪畫，到VR電影、混合實境敘事設計，以及GPS藝術、RFID藝術等領域的探索，本書展現了科技如何重新定義藝術體驗，使觀眾從單純的旁觀者轉變為參與者乃至共創者，拓寬了藝術審美與感知的疆界。
▎知識建構與未來展望
本書不僅是對科技藝術現象的爬梳與總結，也是一次有建設性的理論探索。透過藝術形態學譜系建構，作者試圖理清科技與藝術融合的內在邏輯，並提出多元融合發展的可能方向。從去中心化、多樣化的科技藝術形式，到跨學科、跨媒介的創作思維，本書為藝術與科技的互動創新提供了清晰而具前瞻性的藍圖。無論是藝術與科技相關領域的研究者、從業者，還是對STEAM教育有興趣的讀者，本書都能提供豐富的理論參考與創作啟發。
【本書特色】：
本書以跨學科視角，探討科技與藝術融合的多元形態，涵蓋數學、物理、化學、生物、人工智慧、虛擬實境等領域，結合理論分析與典型作品案例，構建出完整的科技藝術知識圖譜。內容深入淺出，既可作為相關科系教材，也適合藝術與科技領域研究者、創作者及STEAM教育推廣者。書中視野開闊，對未來藝術創新提供了前瞻性啟發。
以科學技術為引的譜系建構，
探索數學、物理、生命科學與數位時代藝術形態演變與審美創新的完整圖景
▎ 藝術與科技交融的新時代
當代科技的迅速發展正以前所未有的力量改變藝術的表現方式、規則與審美價值觀，推動著藝術與科技的深度融合與互動創新。本書從交叉學科與藝術形態學的視角出發，系統探討了數學、物理、化學、生物、電腦科學（涵蓋人工智慧、虛擬實境、虛實整合與人機互動等）等領域與藝術融合的多元形態。本書旨在描繪出一幅完整的知識圖譜，展示科技與藝術互動交融的豐富脈絡，並引導未來融合形態的創新與發展。
▎科技藝術的多樣形態探索
本書分章細緻探討各類科技藝術的表現形式。第一章介紹科技與藝術融合的基本理論，包括科學對傳統藝術審美的影響及新媒體藝術的發展脈絡。第二至第四章，分別從數學、物理、化學與生物藝術出發，深入分析從透視法、碎形藝術、拓撲結構，到微觀晶體、氣象藝術、生物資訊與基因藝術等豐富領域的創新成果。每一章節都兼具理論深度與典型案例，全面展現科技推動藝術變革、拓展藝術邊界的多元樣態。
▎人工智慧、虛擬實境與人機互動的創新舞臺
隨著人工智慧和虛擬實境技術的進步，藝術創作模式也正在經歷前所未有的變革。第五章至第七章，聚焦於人工智慧藝術、人工生命藝術、沉浸式體驗、虛擬實境藝術及虛實整合與人機互動藝術。從AI詩歌創作、生成對抗網路繪畫，到VR電影、混合實境敘事設計，以及GPS藝術、RFID藝術等領域的探索，本書展現了科技如何重新定義藝術體驗，使觀眾從單純的旁觀者轉變為參與者乃至共創者，拓寬了藝術審美與感知的疆界。
▎知識建構與未來展望
本書不僅是對科技藝術現象的爬梳與總結，也是一次有建設性的理論探索。透過藝術形態學譜系建構，作者試圖理清科技與藝術融合的內在邏輯，並提出多元融合發展的可能方向。從去中心化、多樣化的科技藝術形式，到跨學科、跨媒介的創作思維，本書為藝術與科技的互動創新提供了清晰而具前瞻性的藍圖。無論是藝術與科技相關領域的研究者、從業者，還是對STEAM教育有興趣的讀者，本書都能提供豐富的理論參考與創作啟發。
【本書特色】：
本書以跨學科視角，探討科技與藝術融合的多元形態，涵蓋數學、物理、化學、生物、人工智慧、虛擬實境等領域，結合理論分析與典型作品案例，構建出完整的科技藝術知識圖譜。內容深入淺出，既可作為相關科系教材，也適合藝術與科技領域研究者、創作者及STEAM教育推廣者。書中視野開闊，對未來藝術創新提供了前瞻性啟發。
目錄
內容簡介
前言
第1章 科技與藝術的交融
第2章 數學之美與藝術創作
第3章 物理世界中的藝術靈感
第4章 化學、生物與生命藝術
第5章 人工智慧與人工生命藝術
第6章 沉浸式體驗與虛擬實境美學
第7章 虛實整合與人機互動藝術
前言
第1章 科技與藝術的交融
第2章 數學之美與藝術創作
第3章 物理世界中的藝術靈感
第4章 化學、生物與生命藝術
第5章 人工智慧與人工生命藝術
第6章 沉浸式體驗與虛擬實境美學
第7章 虛實整合與人機互動藝術
試閱
1.1 多元融合：科學、技術與藝術的相遇
隨著當代科技的迅速發展及其與人文藝術領域的交融，科學技術與藝術及美的交融也日趨深入，產生了科學美、技術美、傳統藝術審美中的科學規則、科學技術推動藝術的變革及審美形態的發展……等諸多形態各異的交叉融合，如圖1-1，且對應不同的學科領域，進而對科技文明及文化的多元化發展產生重要作用。本章就相關的概念進行整理及界定，以便掌握學科脈絡，促進科學技術與美學交叉學科體系的發展。
1.1.1 美術、藝術、科學、技術之間的相互關係
1）美術、藝術、科學、技術的相輔相成
隨著當代科技的迅速發展，當代科學、技術與美術、藝術的結合越來越深入且緊密，科技的革新往往催生出全新的美術或藝術形態。而這些全新的美術或藝術形態的繁榮發展，又成就了更多此類的科技。例如，數位影像技術成就了今天影像藝術及影像文化的流行，人們對影像藝術表現的追求，又反過來成就了數位影像技術的迅速發展，而2023年火紅的AI繪畫中，科學、技術與美術、藝術同樣是相輔相成地發展著。
2）美術、藝術、科學、技術的相互促進
當代科學中，數學、物理、化學、生物等學科的發展，為美術及藝術的表現形態和物質存在形式，開創了全新的可能性。
而虛擬實境、人工智慧、虛實整合等技術的發展，為美術及藝術的精神生產和審美體驗創新，開闢了全新的表現空間。
美術作品對空間結構和色彩的追求，推動透視繪畫、顏料化學、攝影技術等科技的發展，而對藝術體驗的追求，又反過來推動科技的創新發展，如虛擬實境技術中對觸覺、嗅覺等的追求，推動這些尖端技術的發展。
3）美術、藝術、科學、技術的相得益彰
古中華文化四大發明中，造紙術與印刷術的發展，對書畫藝術產生重要的推動作用，更促進了紙媒傳播時代的到來，使人類文明進入全新的階段。
今天，科學、技術與美術、藝術之間優勢互補的魅力越發突顯。無人機團隊表演、體育賽事開幕式等大型展演，已然成為科學、技術與美術、藝術交融的舞臺，科技的魔力與藝術的魅力交相輝映、相得益彰。
1.1.2 科學對傳統藝術審美的影響
雖然在傳統藝術中，我們更常看到的是藝術家對藝術風格的探索，但實際上，藝術的創作一直離不開科學的支持。在有些藝術形態中，科學原理發揮基礎性和決定性的作用。「審美過程是對事物外在形式加以知覺，並產生愉悅感的活動」，音樂藝術源於對聲波頻率的數學劃分，而視覺藝術的形態，則與人類的視覺系統中光學透視機制及心理機制密切相關，這就導致人類視聽覺藝術的審美取向必然離不開科學規則的影響。
1.1.3 科學原理對視覺藝術審美規則的定義
1）透視幾何對繪畫的影響
在觀察物體時，由於方向、距離、高低和角度等各種因素，我們眼睛看到的景物形象與實際的三維（3D）大小有所不同。同樣高的事物，越遠越低；同樣寬的道路，越遠越窄；同等體積的物體，越遠越小……這種現象稱之為透視現象。因此在進行寫實繪畫時，作畫者需遵循基本的透視原理，用嚴謹、真實的科學規範，再現藝術場景。
2）黃金比例
黃金比例是人們所熟知的一種數學比例關係，也被美學家稱為形式美的一條法則，一直都是被公認的美學定律，在建築、繪畫、音樂、雕塑等藝術作品中，都能尋找到黃金比例的影子。
3）圖案鑲嵌
鑲嵌是指裝飾設計中，利用裝飾圖案，實現完全沒有重疊且沒有空隙的封閉圖形的排列，圖案鑲嵌在各種工藝美術作品中，有廣泛的應用，如地毯等編織物和瓷磚、牆磚等的圖案設計，以及某些器物表面的紋理繪製等。圖案鑲嵌實際上是幾何學的一種分支。
1.1.4 科學規則對音樂審美的定義
音律是指音高的決定方式。現代樂器的音律主要有以下三種。
①純律：純律中任何兩個音的頻率都是有理數，這種音律源於號角，因為它可以吹出大調音階中的三和弦（簡譜中的1、3、5），它們的頻率之比為4∶5∶6。這種音律在演奏和聲時很有優勢，因為可以產生最好的結合效果。
②五度律：事實上它是純律的一部分，它規定五度音的頻率之比為2n/3m（m、n為正整數）。實際顯示，按照五度相生律的音高演奏的旋律是最優美的，絃樂器就是典型的按照五度相生律定音的樂器。
③十二平均律：簡稱平均律，它根據對數關係確定音的頻率。計算頻率時，只要對2開12次方根，就可以確定兩個半音訊率的比值。十二平均律是由巴哈（Johann Sebastian Bach）首先倡導在鋼琴上使用的，鋼琴上每個半音具有同等地位，因此這種音律在轉調頻繁的作品中很有優勢。
1.1.5 科學技術推動藝術的變革及審美形態的發展
在傳統的視覺藝術中，繪畫顏料的生產和改進一直源於科技，而影像科技的發展，則大大地推動了視覺藝術形態及風格的多元化發展。攝影技術的出現，使繪畫藝術從模仿現實的傳統模式中解脫出來，印象派、超現實主義等眾多現代藝術流派應運而生。數位影像技術的發展，進一步解放了銀鹽照相對藝術審美的約束，而不斷發展的動畫與特效技術所帶來的奇幻視覺，又不斷衝擊著人們的審美體驗，推動著藝術審美的提升、發展。
1）當代科學技術所創造的新藝術之美
影像藝術誕生之後，它們便被諸多研究者定義為新媒體藝術，以區分傳統的藝術形式。然而，除了已經非常流行的數位影像技術之外，許多新型的藝術作品，已經深入地應用到數學、物理、生化等科學原理，而虛擬實境以及機器人等高科技，更是為新藝術開創了魔幻般的表現空間。當代科技的迅速發展，大大豐富了以其為依託的新型藝術形態，同時也推動著這種新型藝術審美體系的多元化發展。
2）當代科技的藝術化發展
近幾十年來，隨著資訊科技的誕生及推動，當代科技也得到了極為迅速的發展，且不斷滲透到藝術創作的領域中。不同於科技原理或在傳統藝術中的應用，也不同於科技在應用過程中藝術化的設計，當代科技與藝術、哲學及美學的交叉融合，產生的是一種全新的藝術形式，同時也是在新的藝術審美導向下科技創新應用的結果，可以說，它是在當代科技與哲學及美學之間產生的一種全新的交叉學科領域。
作為一種全新藝術形態的同時，它還與文化創意產業、娛樂產業以及科技自身的創新發展，都有密切的關係，形成相互促進、相互啟發的良性聯動關係。
隨著當代科技的迅速發展及其與人文藝術領域的交融，科學技術與藝術及美的交融也日趨深入，產生了科學美、技術美、傳統藝術審美中的科學規則、科學技術推動藝術的變革及審美形態的發展……等諸多形態各異的交叉融合，如圖1-1，且對應不同的學科領域，進而對科技文明及文化的多元化發展產生重要作用。本章就相關的概念進行整理及界定，以便掌握學科脈絡，促進科學技術與美學交叉學科體系的發展。
1.1.1 美術、藝術、科學、技術之間的相互關係
1）美術、藝術、科學、技術的相輔相成
隨著當代科技的迅速發展，當代科學、技術與美術、藝術的結合越來越深入且緊密，科技的革新往往催生出全新的美術或藝術形態。而這些全新的美術或藝術形態的繁榮發展，又成就了更多此類的科技。例如，數位影像技術成就了今天影像藝術及影像文化的流行，人們對影像藝術表現的追求，又反過來成就了數位影像技術的迅速發展，而2023年火紅的AI繪畫中，科學、技術與美術、藝術同樣是相輔相成地發展著。
2）美術、藝術、科學、技術的相互促進
當代科學中，數學、物理、化學、生物等學科的發展，為美術及藝術的表現形態和物質存在形式，開創了全新的可能性。
而虛擬實境、人工智慧、虛實整合等技術的發展，為美術及藝術的精神生產和審美體驗創新，開闢了全新的表現空間。
美術作品對空間結構和色彩的追求，推動透視繪畫、顏料化學、攝影技術等科技的發展，而對藝術體驗的追求，又反過來推動科技的創新發展，如虛擬實境技術中對觸覺、嗅覺等的追求，推動這些尖端技術的發展。
3）美術、藝術、科學、技術的相得益彰
古中華文化四大發明中，造紙術與印刷術的發展，對書畫藝術產生重要的推動作用，更促進了紙媒傳播時代的到來，使人類文明進入全新的階段。
今天，科學、技術與美術、藝術之間優勢互補的魅力越發突顯。無人機團隊表演、體育賽事開幕式等大型展演，已然成為科學、技術與美術、藝術交融的舞臺，科技的魔力與藝術的魅力交相輝映、相得益彰。
1.1.2 科學對傳統藝術審美的影響
雖然在傳統藝術中，我們更常看到的是藝術家對藝術風格的探索，但實際上，藝術的創作一直離不開科學的支持。在有些藝術形態中，科學原理發揮基礎性和決定性的作用。「審美過程是對事物外在形式加以知覺，並產生愉悅感的活動」，音樂藝術源於對聲波頻率的數學劃分，而視覺藝術的形態，則與人類的視覺系統中光學透視機制及心理機制密切相關，這就導致人類視聽覺藝術的審美取向必然離不開科學規則的影響。
1.1.3 科學原理對視覺藝術審美規則的定義
1）透視幾何對繪畫的影響
在觀察物體時，由於方向、距離、高低和角度等各種因素，我們眼睛看到的景物形象與實際的三維（3D）大小有所不同。同樣高的事物，越遠越低；同樣寬的道路，越遠越窄；同等體積的物體，越遠越小……這種現象稱之為透視現象。因此在進行寫實繪畫時，作畫者需遵循基本的透視原理，用嚴謹、真實的科學規範，再現藝術場景。
2）黃金比例
黃金比例是人們所熟知的一種數學比例關係，也被美學家稱為形式美的一條法則，一直都是被公認的美學定律，在建築、繪畫、音樂、雕塑等藝術作品中，都能尋找到黃金比例的影子。
3）圖案鑲嵌
鑲嵌是指裝飾設計中，利用裝飾圖案，實現完全沒有重疊且沒有空隙的封閉圖形的排列，圖案鑲嵌在各種工藝美術作品中，有廣泛的應用，如地毯等編織物和瓷磚、牆磚等的圖案設計，以及某些器物表面的紋理繪製等。圖案鑲嵌實際上是幾何學的一種分支。
1.1.4 科學規則對音樂審美的定義
音律是指音高的決定方式。現代樂器的音律主要有以下三種。
①純律：純律中任何兩個音的頻率都是有理數，這種音律源於號角，因為它可以吹出大調音階中的三和弦（簡譜中的1、3、5），它們的頻率之比為4∶5∶6。這種音律在演奏和聲時很有優勢，因為可以產生最好的結合效果。
②五度律：事實上它是純律的一部分，它規定五度音的頻率之比為2n/3m（m、n為正整數）。實際顯示，按照五度相生律的音高演奏的旋律是最優美的，絃樂器就是典型的按照五度相生律定音的樂器。
③十二平均律：簡稱平均律，它根據對數關係確定音的頻率。計算頻率時，只要對2開12次方根，就可以確定兩個半音訊率的比值。十二平均律是由巴哈（Johann Sebastian Bach）首先倡導在鋼琴上使用的，鋼琴上每個半音具有同等地位，因此這種音律在轉調頻繁的作品中很有優勢。
1.1.5 科學技術推動藝術的變革及審美形態的發展
在傳統的視覺藝術中，繪畫顏料的生產和改進一直源於科技，而影像科技的發展，則大大地推動了視覺藝術形態及風格的多元化發展。攝影技術的出現，使繪畫藝術從模仿現實的傳統模式中解脫出來，印象派、超現實主義等眾多現代藝術流派應運而生。數位影像技術的發展，進一步解放了銀鹽照相對藝術審美的約束，而不斷發展的動畫與特效技術所帶來的奇幻視覺，又不斷衝擊著人們的審美體驗，推動著藝術審美的提升、發展。
1）當代科學技術所創造的新藝術之美
影像藝術誕生之後，它們便被諸多研究者定義為新媒體藝術，以區分傳統的藝術形式。然而，除了已經非常流行的數位影像技術之外，許多新型的藝術作品，已經深入地應用到數學、物理、生化等科學原理，而虛擬實境以及機器人等高科技，更是為新藝術開創了魔幻般的表現空間。當代科技的迅速發展，大大豐富了以其為依託的新型藝術形態，同時也推動著這種新型藝術審美體系的多元化發展。
2）當代科技的藝術化發展
近幾十年來，隨著資訊科技的誕生及推動，當代科技也得到了極為迅速的發展，且不斷滲透到藝術創作的領域中。不同於科技原理或在傳統藝術中的應用，也不同於科技在應用過程中藝術化的設計，當代科技與藝術、哲學及美學的交叉融合，產生的是一種全新的藝術形式，同時也是在新的藝術審美導向下科技創新應用的結果，可以說，它是在當代科技與哲學及美學之間產生的一種全新的交叉學科領域。
作為一種全新藝術形態的同時，它還與文化創意產業、娛樂產業以及科技自身的創新發展，都有密切的關係，形成相互促進、相互啟發的良性聯動關係。
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