日本CG頂級大師電腦演示生物演化

2010年07月27日16:35  來源:《新京報》

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河口根據電腦模擬圖形制作的實體藝術品。
河口制作於1984年的“貝殼”作品。
河口為世博會日本館設計的外部作品最終未被採用。


  CG的意思是“計算機圖形”。如今,CG已經包圍著我們生活的方方面面,甚至有科學家用它來模擬生物演化、宇宙生長。不過,40年前,CG一詞尚未出現,日本藝術家河口洋一郎已經在接觸這一前沿科學了。1983年,他因為在國際圖形圖像協會(SIGGRAPH)年會上展示了“成長模型”而轟動一時。近日,河口來到北京參加“科學與藝術”國際研討會。會后,他用夾雜著日語語氣詞的生澀英語接受了本報記者的專訪。

  作品 讓“皮克斯”做噩夢

  1981年,當時還是個年輕人的河口洋一郎向國際圖形圖像協會(SIGGRAPH)年會提交了作品。第二年,作品被接受了。SIGGRAPH是計算機圖形界最重要的國際性會議。每年有上萬名計算機從業者參加。1982年的年會上,河口展示的作品贏得了滿堂喝彩。第二年,他再次震驚了全場。當時,大名鼎鼎的皮克斯公司的一位高管告訴河口,看了他作品后,自己做了一個月的“噩夢”。

  “啊!”河口開心得手舞足蹈,“他們說,總是夢到那個作品突然‘啪’地一聲,眼前出現一幅動人心弦的大畫面,印象太深刻了。”

  這些讓人看得瞠目結舌的作品,就是讓他一舉成名的“成長模型”。河口利用程序設計,讓計算機從零開始,按照一定的算法自我衍生成圖像,整個過程如同生命逐漸出現,緩慢演化。

  而讓“皮克斯”做夢都能夢到的畫面,更成了河口的代表作:一個多彩的三維世界裡,奇異的螺旋狀圖形生物在生長、繁殖、扭曲、波動、漩渦,像夢一樣虛幻,又像自然生物一樣真實。或許有的人看著這些自我繁殖的圖像甚至會覺得有點毛骨悚然,但沒有人會否認它給人留下的深刻印象。

  當時的計算機水平相對較低,運算速度比較慢,所以一般的CG圖形都是直線,否則計算時間就會變得非常漫長。而河口則在作品中使用了被稱為“階球”的密度球,做出了全曲線圖形。“啊喏(嗯),全是‘有機’的!哇!”河口笑著說,“我夢想它發生在另一個星球上,生物可以自己生長,我的夢想成真了!”

  夢想 用電腦代替太空之旅

  1952年,河口出生在日本鹿兒島縣的種子島。童年時代被自然界的種種有趣生物圍繞,河口從小便在花朵、蝴蝶、鳥類、珊瑚礁和海魚的世界中玩耍。他希望長大后能成為生物學家或生態學家。“我還希望成為太空科學家。那裡也是日本的一個航天中心,我從小看著火箭上天,就夢想著未來能旅行到另一個行星去,飛到太陽系之外,飛到另一個星系。這對我很重要。”

  “Manga!”在這些理想之外,童年時代的河口也和其他日本孩子一樣受到漫畫的影響。他很喜歡畫畫。最終,他沒有成為一名科學家,卻進入了東京大學學習藝術。不過,他始終惦記著童年的生態探險和星際旅行夢想。

  “如果有機會離開地球,我希望能找到新的生物,和它們交流。但是你知道,太空飛船要開很久才能到達另一個星球,人必須要冷凍起來很久。藝術提供了解決這個問題的一種方法,於是我決定搞CG,在電腦上制造新的生物。”

  1975年的計算機還很笨拙,盡管如此,河口還是能接觸到當時世界上最先進的設備。他開始學習算法、編程,也開始鑽研生物學和物理學等學科。為什麼要學物理學?“索嘎(那樣啊),因為在不同的星球上,重力會完全不一樣。就像在海底,壓力可能很大。在生物生長過程中,這些因素都得考慮。”

  從1979年起,他開始參加SIGGRAPH大會。同時,他開始摸索“成長模型”的表現手法,考慮在怎樣的行星中,會進化出怎樣的生物體。

  剛開始,他嘗試細胞生長,然后開始模擬生態系統,讓各種“植物”互相競爭,有的會滅絕,有的則延續。接下來,他嘗試在不同環境下讓生物自動進化。“我讓計算機依照‘成長運算’法則自己計算,我什麼都不控制。睡一覺,第二天早上生物就在那兒了!哇!”

  未來 木衛二上的“生長房屋”

  上世紀80年代的時候,有一回,河口的電腦崩潰,所有的數據都消失了。他突然意識到,在數據災難面前,自己制造的生物世界是如此脆弱。於是,他決定開始將這些“生物”變成可以觸摸的模型。如今,河口已經把很多虛擬生物“拷貝”成大量真實可觸的實物。“等到有一天,可能那些圖像已經無法再展示了,但至少這些是安全的。”

  和計算機數據一樣,地球文明同樣可能因災難而面臨滅頂之災。河口同樣在利用自己的藝術才能,考慮人類移居到其他環境的可能性。人口爆炸之后,海底很可能是人類新的居所,河口為此設計了“生長房屋”。他也將其昵稱為“行走的貝殼屋”。這個能進行自我繁殖的多邊形結構可以承受巨大的壓力,且能夠行走。河口還通過計算機對其進行災難測試,發現其可以承受各種形式的環境破壞而保持完整。“或許有一天,人類會住在類似的房子裡。嗯,甚至可以在木衛二星的冰層下生活。”他笑著說。

  利用同樣的算法,他還造出了“生長建筑”和“生長城市”。本屆世博會,他的一個綠色“怪物”從日本館建筑“紫蠶島”中生長而出的概念差一點就被選中,但他的另一個想法是,為下一屆世博會制造一個“成長館”。

  在計算機模擬演化的概念中,一切都是不可控的,一切都遵循著演化的基本法則,計算機只是提供算法。這與人工智能的概念不一樣,后者是計算機本身具備了人腦的復雜性。不過,河口對太復雜的機器人並不感興趣。雖然他也在研究機器人,但做出的機器人簡單而有效,比如一個受計算機控制,電池或太陽能供電的氣泡,會自我控制方向前行,這種節能生態機器人或許能參與人類的太空探險。按照他的說法,他需要機器人來幫助與新的生物溝通。

  “啊喏(嗯),我所做的一切都是為另一個星球做准備,哈!”河口說完,哈哈大笑。

(責任編輯:劉然)
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