二、中国书法机器人的书写技术与中国书法的弘扬

（一）数据的设置与中国书法机器人的书写

2003年，姚丰慧、邵桂峰、衣建强共同发表的《用于机器人手臂毛笔笔迹的生成对块式汉字书法技巧的继承》一文，分析机器人手臂毛笔的笔迹生成，开发一项称作“CCC” 的汉字书法数字技术，旨在保存著名书法家的笔迹以及不同书法家所书写的不同书体汉字。①通过这个数据库，读者可以搜索到篆、隶、楷、行、草不同字体的书法作品。但这个数据库不是静态的，而是动态的，这是因为该数据库涉及书写者用笔的力量、速度以及笔画书写的起始状态等因素，这个过程必须是机器人能够适应的。

2013年11月3日至7 日，IEEE/RSJ智能机器人和系统国际会议（IROS）在日本东京召开。其中， 来自瑞士苏黎世联邦理工学院动力系统与控制研究所的Samuel Mueller 、Nico Huebel、Markus Waibel和Raffaello D ’Andrea 提交的论文《机器人书法——学习如何编写中文和日文字符的单笔画》⑤涉及书法学习与机器人之间的关系问题。文章作者介绍了一种能够书写中国和日本书法字符的机器人试验台， 其实就是一种机器人书法系统。作者基于机器人书法系统学习过程，通过数据推算与设置来描述笔画的书写轨迹，能够保证毛笔的平滑性以及自由选择数据和局部控制。⑥这种研究方法的切入点在于人为的数据设置为机器人固定了一种模式，使机器人的制动模式与书写笔画相对应。但是，机器人只能书写单个笔画，这说明该研究项目尚未成熟， 而该文作者也表明下一目标就是由单个笔画的书写上升到完整的一个字的书写操作。

2017年，晁飞、黄宇轩、张欣、尚长静、杨隆志、周长乐、胡霍生、林敏芝共同发表了《机器人书法系统：从简单到复杂的人文写作手势》⑦一文。该研究认为，机器人书写是一项极具挑战性的任务，涉及复杂的运动控制计算方法以及图像处理工作。⑧该研究所设计的这套机器人书法系统，主要是通过人的手臂运动姿势来建立汉字笔画、英文字母的数据库，然后利用数据库和人体手势来编写汉字以及英文单词。可以说，在这个研究中，手势是至关重要的，每一种手势就代表一种汉字笔画的基本类型以及一个英文字母。换句话说，每一种手势就可以对应26个英文字母中的其中一个字母， 以及对应汉字五个基本笔画的其中一个笔画。字体数据库的建立亦尤为重要，因为字体数据库使机器人书法系统有能力书写简单的笔画以及英文字母。研究者经过试验发现，机器人的一种末端执行器可以根据人的右手臂的运动姿势写出与手臂运动姿势相对应的汉字以及英文字母。该研究的后续实验也反映了其所面临的挑战 ，即字体数据库只包含一种书写风格。如果我们要书写更复杂且风格多样的字体，就要建立更多的数据库。

（二）中国书法机器人与中国书法经典的继承与传播

2013年12月， 机器人与仿生学国际会议（ROBIO）在深圳举行。孙远东和徐阳生发表了会议论文《书法机器人：设计、分析与应用》，旨在模仿中国书法复杂而极具美学特征的书写范式，开发一款名为Callibot的书法机人——由一个（6-DOF）机器人手臂以及一个直线导轨和纸张输送机组成。⑨机器人手臂的自由度很高，大大提高了书法机器人的可操作性；再者，因为演示方法的反复映射和回放，书法机器人可以模仿人们真实的书写动作；另外， 因为线性导轨和纸张输送机的作用，机器人手臂的工作空间大大扩充，可以书写出大量的书法作品。根据该项研究， 书法机器人因为手臂自由度的提高， 能够写出数量较大的书法作品， 这是之前书法机器人所不能达到的。该项研究者还在文中说明，这个具备（6-DOF） 自由度的机器人手臂，在书写时可以让毛笔表现出八面出锋的状态，即能够像人的手臂一样， 在书写时自由驾驭毛笔，充分调动笔锋在纸上多维运动。研究者在文中以北宋书法家米芾作品为例表述了书法机器人可以塑造所谓各种“ 刷” 的书写艺术形态。⑩

2014年3月，晁飞、陈福海、陈云航、何文利、孙艳、王正帅、周长乐、江明共同发表文章《人机交互的汉字机器人自由写作》。(11)研究表明，机器人执行书写是一项非常困难的任务，主要是因为涉及图像处理以及机器人的控制算法。研究者在这篇文章中向我们推广了一种人机交互的机器人书写方法，主要体现在运用运动感测输人装置迅速录入摄取人的手臂的运动轨迹，使用手势确定算法， 并从演示者的运动手臂轨迹中来提取汉字笔画； 而笔画的优化修饰则采用噪声滤波以及曲线拟合方法， 这种方法也向我们展示了这种轨迹的实时录入与摄取。(12)其实，该方法表明，在人机交互的机器人书写语境下， 要想实现一种理想化的书写， 关键因素就是参与人机交互过程中的演示者的手臂姿势。手臂姿势是书写轨迹录人的重要因素， 其调整决定书写轨迹的录入以及优美笔画的提取。正如研究者所指出的那样：“ 该方法显示实时捕捉到的人体演示轨迹；因此，人体演示者可以调整自己的手势，以达到更好的文字书写效果。”(13)

通过这项研究实践可见，人们可以控制机器人书写更多的汉字，可以从高质量地书写简单汉字，发展到逐渐能够实现复杂汉字的书写，并且在书写质量上有所提高。人类手臂在这项研究中充当了重要角色，是获取书写信息的直接载体。以此类推，不仅人的手臂姿势是我们获取重要书写信息的媒介，也可进一步尝试通过人的手腕以及手指相关部位的运动姿势来获取信息。这是笔者针对这一研究现状的思考， 同时也是该项研究者对下一步研究的展望。中国书法是极具中国特色的传统艺术，是人类非物质文化遗产的代表，保护和传承好这门传统艺术是我们共同的责任。而书法机器人的产生与运用不失为一个行之有效的实践媒介。2014年 8月至22日，在自动化科学与工程国际会议上，李俊、孙威、周梦楚、代现忠共同发表了《通过触摸屏教学书法机器人》(14)，主要探讨中国书法传统艺术的保护措施。研究者提出了新的方法来教授机器人临摹和复制中国书法艺术，其中一个有效又便捷的途径就是使用电子触摸屏。在研究者提出的方法中，电容式触摸屏通过输入装置可以获得字符的特征， 比如笔画的长短、宽窄、位置等。在经过这一系列的程序之后， 书法字符的各个要素最终被转换为机器人的程序语言，并且可以无限执行重复书写。该项研究表明， 在触摸屏上书写与书法机器人用毛笔书写的特征是一样的，通过教授，书法机器人的毛笔书写与我们普通书写的特征也是一样的。

此外， 本研究还涉及中国书法传播问题。研究者试图开发出一款触摸屏来教授书法机器人，希望将汉字的各个笔画通过数字技术触摸屏录人，并生成笔画图像。研究者阐明：“这就是利用视觉技术获取字帖中的字符图像并将其分解为各种笔画， 可以通过组合数字笔画来生成期望的书法字符，从本质上讲，是汉字书法的数字生成。”(15)生成的这些现成书法笔画图像有助于人们便捷、高效、准确地复制书法作品，有利于书法传播。不得不说，这一技术的开发是中国书法传播数字化的一项重要举措。

研究者还表示，一个重要问题就是如何能够搜集更多的书法家书写数据，以实现生动的书法作品复制。笔者认为， 这对中国书法的继承与传播至关重要。这种数据搜集能使中国书法借助先进的数字技术进行有效的传播与交流。而且， 通过触摸屏技术教授的书法机器人采集和录人了笔画数据，在传播书法的同时也让大众体会到中国书法的艺术魅力。无疑，该研究提出了一项获取书法家汉字书写准确数据的新方法。研究者表明， 这是第一次将电容式触摸屏用作输人设备， 以获得笔画的位置、长短、宽窄以及整个笔画的形状等美学特征。(16)

（三）中国书法机器人如何执行人的书写美学标准

2014年9月14日至18日， IEEE/RSJ智能机器人与系统国际会议（IROS）在芝加哥召开。香港中文大学的孙元东、钱慧环、徐阳生共同发表了《机器人从示范中学习中国书法》(17)。在该文中，作者为机器人提供了一种书写示范，而且通过数据与参数的设置，使机器人能够在人的示范下学习书法。作者指出：“我们提出了一个学习的示范方法， 使我们的书法机器人Calibot获得书法技能。我们首先提出了一种新的中风参数化方法，然后应用局部加权线性回归方法， 将笔画参数映射到画笔的轨迹上。训练数据是从几个演示中获得的。此后，如果给定了笔画的参数，Calibot就可以编写新的笔画。由此产生的运动和人类的书写一样自然。实验结果证明了该方法的可行性。”(18)在这个实验中，作者首先提出的是一种新的参数化方法，然后应用局部加权线性回归根据笔画参数映射到毛笔的轨迹。几次实验演示的数据证明，只要给出了笔画的参数，书法机器人就能够写出新的笔画来。

在《机器人从示范中学习中国书法》一文中，作者指出研究机器人从人的示范中学习书法的实践有两方面贡献：一是提出了一种新的参数化方法——参数被设置为笔画的对应信息， 表达毛笔的运笔方法，书法机器人因此就可以进行多面运动；二是提出了一种名叫“LFD ”的新方法， 书法机器人可以从人类的示范中学习书法技巧， 该方法对于任何机器人都能够兼容和适用。(19)该项研究表明， 机器人是可以从人的示范中学习书法的。

2017年3月，马哲和苏建波发表了《基于美学评价的书法机器人》(20)，就中国书法机器人领域的相关研究而论，该研究较通常书法机器人研究有区别。一般而言，机器人书法研究的目的在于对书法字符和文字图像的简单复制。然而， 该研究却是将机器人书法置于传统美学评价体系之中，也就是说，书法机器人可以根据人的美学标准来进行书法作品的书写。

中国书法艺术视域下的书写， 无疑是一种艺术创作过程。无论是篆书、隶书、楷书， 还是行书、草书，每一种书体的书写过程均有所不同，而且其艺术特征也具有差异，每一个人书写的每一种书体又表现出创作主体的审美特征，“书如其人” 就是这个道理。中国书法作为一门独具特色的传统视觉艺术，其受众面是有所选择的。并且，中国书法美蕴含着丰富的美学内涵，要想真正欣赏中国书法， 就必须对中国书法美的内涵有深刻的理解。换言之，不是人人都能欣赏中国书法的美， 也不是人人都能领略到这门艺术的独特魅力。该研究的目的就是将中国书法的美学标准赋予书法机器人，书法机器人根据人们抽象出来的美学标准来创作出符合该标准的美学作品。(21)

显然， 研究者是基于科学与艺术之间的跨学科关系，探究书法机器人如何按照人的美学标准来创作书法作品。传统的书法机器人在对中国书法图像进行简单复制时不具备在线反馈和调整功能，而新的机器人可以通过在线反馈和规划来完成符合人们审美的书法作品。正如研究者所说：“在前一种方法中，当一个笔画没有完全从参考图像中复制时，不会收集反馈信息，而汉字中的其余笔画仍将被重新生成。相比之下， 当汉字中的笔画在后一种方法中没有完全从参考图像中复制出来时，将计划以下笔画，并根据笔画调整参考图像，以达到最佳的整体美学效果。”(22)

（四）“视觉伺服”“拓扑”与中国书法机器人的书写

2016年3月， 上海交通大学制动控制化系的马哲、向真真、苏建波共同发表了题为《基于人形机器人的中国书法的稳健视觉伺服》(23)的文章。文章基于人形机器人，研究了一个强大的视觉伺服系统， 以用于控制中国书法主要工具毛笔。这个视觉伺服系统利用Kalman-Bucy滤波器的未校准视觉伺服控制器， 借助物体检测器通过连续自适应MeanShift（CAMShift）算法，来实现对毛笔的控制。该控制方案的设置旨在使人形机器人在没有系统建模的情况下能够像人一样自然地抓稳毛笔。在这项研究中，视觉伺服系统作为一种有助于人形机器人自然顺利地抓稳毛笔并进行中国书法实践的关键技术，是至关重要的。该系统也是机器人相关研究的一项重要技术。

2018年，李薇、陈余敏、唐超、余绍勇共同发表文章《基于实例的中国书法合成》(24)。该项研究提出了一种以实际例子说明中国书法合成的计算方法。研究者指出：

首先，我们构造了一个向量表示的笔画库。其次，我们从数字输入板中获取字符笔画的轨迹，并从笔画库中匹配出最相似的字符笔画，并用其替换轨迹。再次，我们使用循环神经网络（RNN）来评估风格。并根据经验，提出了一种新的基于9交叉点距离关系（9IRR）的汉字拓扑描述模型。最后，采用模拟退火策略对汉字拓扑结构进行优化，达到美观的要求。实验结果表明，所生成的字符形状具有良好的视觉效果。(25)

作者强调了一个至关重要的术语， 就是“汉字拓扑”(26)。它是该研究的一个核心范畴。汉字拓扑学是基于汉字字形处理的一项技术，比如王羲之的《兰亭序》是名扬天下的“第一行书”，但是这件作品只有324字(27)，通过运用汉字拓扑技术就可以学习到更多《兰亭序》风格的汉字书写，在此技术支撑下，能够创造出更多的《兰亭序》风格的汉字形象。简言之，汉字拓扑技术就是在以一个基本书法范本或是一件作品为基准的前提下，创造出更多的审美意象， 再造更多相类似的艺术形象以及审美风格，实现从小字库到大字库的一个创造过程。

（五）书法机器人研究与中国文化产业

书法机器人的研究，一方面体现了其与中国书法传统研究的差异性， 另一方面对中国书法经典的传播以及中国书法这一传统文化技艺的不断强调与储存有着现实意义。书法机器人的研究为我们呈现出了当今人文学科置于更宏大的文化视域下进行多学科交叉与融合的广袤图景，这也是中国书法研究在当今文化全球化视域下亟待不断思考、发掘与探索的新路径。

承上所述，书法不仅可以被置于传统人文学科视域下，在文化多元化的今天，中国书法在科技领域里也扮演了新的角色。当下，科技呈现迅猛发展之势，书法机器人的发展与研究是当今科技与人文交汇的结果。不言而喻，书法机器人在数字时代将逐渐成为一种文化产品。推广书法机器人，大力发展书法机器人，是中国书法传播的一项重要措施，也是书法产业发展的具体实践。比如， 书法机器人具有书写与复制功能， 能够根据古代书法经典书写出与原帖一样效果的作品。无论王羲之的《兰亭序》还是颜真卿的《祭侄文稿》，或是其他书法经典，书法机器人都能够将其书写与复制出来。在中华文化全球传播语境下，大量发展中国书法机器人，使中国书法机器人复制出更多的经典，让更多的人来领略和欣赏中国书法经典的美，感受中国书法的魅力，是中国书法传播措施的一个重要方面。书法机器人的书写与复制功能，决定了其在书法产业发展中的重要性。

笔者通过梳理数字时代语境下中国书法机器人研究资料发现，以这个角度研究中国书法的群体主要是理工院校中研究自然科学的专家学者，而此类研究基本归属于高校自动化控制研究领域， 没有一篇文章出自传统人文学科领域学者。这类研究主要将物理学、数学等理工领域的知识直接介入中国书法， 比如拓扑学、视觉伺服等。理工技术领域的介入导致人文学科领域中的书法研究所涉及的知识体系截然不同， 所谓书法的“ 韵”“ 意”“ 风骨”“神采” 等几乎不可能论及。当书法被置于数字语境以及人工智能视域时，成了自然科学研究的对象， 书法在此已经不是一门传统艺术， 而是自然科学研究的载体。

当下中国书法研究领域中，有关书法技法、书法理论、书法美学、书法史等研究已取得了空前成就。但是，就研究方法和视域而言，传统书法研究基本是局限在书法本体的某一个点或是某一个领域， 还谈不上真正的跨学科研究。目前， 虽有零星文章涉及书法与符号学、人类学等领域的交叉研究，但也只是昙花一现， 尚未成为书法交叉学科研究的主要趋势。笔者所论及的书法机器人研究或许是一个启示： 当代书法研究应大胆尝试书法与各学科的交叉研究， 虽然书法和某些学科的交叉研究看似脱离了中国传统文化的根本要求以及美学内涵，但无疑为我们书法研究开拓了新的视野，提供了新的研究方法。

注释：略

注释：略

（孟云飞转自《中外文化与文论》(成都)2020年第2020第45辑期 第）返回搜狐，查看更多