【摘要】苏绣作为我国传统工艺的典型代表，在当代亟须保护与振兴，其中针法作为苏绣的艺术本体，面临着传承与创新的挑战。拓扑学与人工智能的结合，能够拆解、记录已有的苏绣针法，并在此基础上通过程序自主运算实现针法的创新，为苏绣乃至其他传统工艺的保护与振兴提供了新的思路。
【关键词】苏绣；传统工艺；非遗；拓扑学；人工智能
传统工艺是我国文化遗产的重要组成部分，承载了我国独有的历史积淀与民族地域特色。在当今的时代背景下，传统工艺也是维系历史自觉、民族自觉的重要纽带，对于树立文化自信具有不可替代的价值。因此，推进传统工艺的保护与振兴，是摆在学界乃至全社会面前的一个重要命题和时代任务。然而从现实来看，一系列问题及困难亟待解决，如技艺传承困难、工艺发展止步不前、市场萎缩等等，都在一定程度上阻碍了传统工艺的传承与创新。这些困难不仅是传统工艺发展的掣肘，也是很多门类文化遗产普遍面临的挑战。
时代的发展与进步不仅给传统工艺带来一系列挑战，也提供了振兴传统工艺的新思路，例如借助人工智能技术对传统工艺进行重新解读与转化设计，就是一种可能的路径。本文以苏绣的智能化项目为例，展示通过人工智能的技术赋能促进传统工艺的创新，使传承千年的古老技艺在今天焕发新生，就揭示了这种新思路的可行性与现实价值，也希望能为传统工艺乃至各类文化遗产在今天的传承与保护提供借鉴。
一、传统工艺的传承和创新路径
2017年出台的《中国传统工艺振兴计划》中，将传统工艺解释为：“本计划所称传统工艺，是指具有历史传承和民族或地域特色、与日常生活联系紧密、主要使用手工劳动的制作工艺及相关产品，是创造性的手工劳动和因材施艺的个性化制作，具有工业化生产不能替代的特性。”该定义明确指出了传统工艺的几个重要特征：来自历史积淀、来自生活实践并以手工方式进行制作。然而，在现代社会环境下的大规模工业生产的冲击之下，传统工艺原本作为日常生活与劳动生产的功能不断被削弱，进而转向对文化价值的追求。传统工艺已经转化成为一种文化资源，为文旅产业、创意产业等带来丰富的文化内容与产品。
无论是传统工艺所蕴含的文化价值还是其作为文化资源的开发，都对传统工艺的传承与创新提出了需求。面对这样的需求，已有一些对传统工艺振兴途径的研究与实践，如将现代设计引入传统工艺，对传统工艺的传人进行培训等，分别从产品、传承人的角度切入对传统工艺的复兴计划中。然而，现代社会的标志之一就是飞速发展的科学技术，以科技手段对传统工艺进行全新的解读与创新是另外可能的实施路径。
以科技应对传统工艺的传承与创新需求，在苏绣这一代表性的传统工艺中得到了良好的实践与印证，特别是利用人工智能技术对苏绣进行数学化拆分与智能生产的项目，研发出了具有人工智能计算能力的模拟程序，为苏绣的传承与创新转化寻找到新的实施模式。
二、苏绣的发展历程及现状
苏绣最早可追溯至春秋战国时期，作为“断发纹身”的替代在衣裳服饰上留下繁杂的纹样与象征。苏绣的定义难以统一，李娥英在《苏绣技法》（1965年）中指出，“苏绣是以苏州、吴县一带为生产中心的手工艺品。它以浪漫鲜艳的颜色，生动逼真的形象，柔和淡雅的风韵和变化无穷的针法誉满中外……”。“手工艺品”是当代视角下对苏绣的理解与定位，然而，在传统社会中，苏绣是兼具劳动生产与欣赏创作多重功能的活动，是日常生活与社会生活中的重要环节。苏绣在漫长的发展中沉淀出一套完整的技法体系与制作方式，每一种刺绣题材、针法与材料的应用都与当时的社会环境紧密联系，可以说，苏绣是数代绣者经年累月的刺绣实践积累所得，既有很强的苏州地区的地域特色，也是中国刺绣历史的重要分支，对于梳理与研究中国传统工艺具有很高的价值与意义。在历史与社会的变革之中，苏绣的日用功能日渐消失，但苏绣以新的形式转向了文化价值与意义。2006年，苏绣成为首批入选国家非遗名目的传统工艺，苏绣的保护与传承成为了时代课题。如何将苏绣悠久的历史在现代得以延续，如何使苏绣的丰富的文化内容得以活化，都是亟须研究与探索的问题。
综合已有资料及实际调研情况来看，苏绣在传承、创新与转化的过程中，主要面临以下困难与问题：
1. （一）苏绣传承困境
苏绣的传承涉及两个主要因素，传承人与传承方式。苏绣的技艺传承以面传口述的形式进行，主要以“师徒制”“家庭制”等形式传习，至今仍是主要的教学方法。2005年，根据苏州镇湖街道办事处的统计，能够从事全手工刺绣的绣娘约8000余人，从业者平均年龄较大。这一数字持续下滑，专业绣娘不断减少。制作一幅苏绣精品对刺绣基本功要求较高，通常需要5～8年的训练才能进入专业行列，培养期长，技艺复杂，收入不稳定，都导致绣庄、刺绣大师招生困难。苏州地区经济发达，就业选择机会多，市场环境决定了较多从事刺绣相关专业学习的大专院校学生毕业后并未进入苏绣领域从业，专业刺绣的后备力量难以为继。
苏绣传授方式的限制，从业人数的减少以及后备力量不足等问题，都对苏绣的传承提出了严峻的挑战，能够讲清楚苏绣针法并实际操作的专业人士少之又少，苏绣针法与技法的记录与传习都面临很大困难。
2. （二）苏绣针法式微
苏绣最大的特征就是纷繁复杂的针法，根据苏绣大师姚惠芬的统计，目前经整理发现的苏绣针法约有50余种，是中国刺绣工艺门类里最复杂的针法体系。苏绣的每一种针法的诞生，都来自绣者日积月累的实践与积淀，每一种针法都配有相应的主题、材质、表现特征等等，是苏绣漫长历史遗留的宝藏。随着现代轻工业的发展，手绣日用品逐渐被挤出主流地位，苏绣从日用品向欣赏品转化，相应的针法也逐渐不再使用。目前，苏绣的常用针法仅10余种，一部分曾经广泛使用的针法基本退出了历史舞台。这直接使得苏绣针法停滞不前，距离最近一次有“新”针法诞生已经过去了几十年，缺乏生产实践与应用阻碍了苏绣针法的创新，苏绣本体的发展十分困难。
对苏绣的活态传承与保护离不开对苏绣自身的发展，除了在题材、形式以及材质上的改变与尝试，更要对苏绣针法进行延续与发展，让苏绣针法在现代环境下产生新针法是需要认真研究与解决的问题。
（三）应用场景狭窄
苏绣可以分为日用品刺绣与欣赏刺绣两大类，欣赏刺绣以“画绣”为主，精品的“画绣”制作难度高，产出周期漫长且价格昂贵，目前市场上的大量“画绣”作品是来自朝鲜等地的仿制品，以价格优势占据市场份额。机器刺绣以大量快速的生产能力以及低廉价格，成为日用品、纪念品以及定制品的主要来源，苏绣的手绣产品成为“小众”类型，服务人群以及应用范围十分有限。目前已知的机绣产品与手绣之间仍存在较大的效果差距，为手工刺绣的苏绣产品开拓市场空间，或者找到新的应用场景，是一个艰巨的问题。
三、人工智能赋能苏绣的传承与创新
在最近十年里，人工智能技术得到了飞速发展和应用，其辐射范围涵盖了制造、交通、教育、文旅等各产业，以大数据、云计算以及智能机器人为代表的产品与服务均是人工智能技术的转换与应用。人工智能有不同的应用方向，如智能计算、智能执行、智能设计等，其核心是依靠计算机对接收信息的快速处理与复杂计算。人工智能技术对传统工艺的传承与创新可以起到重要作用，以苏绣为例，通过对针法的拆解可以形成一套“苏绣针法语言系统”，以“关键元素 轨迹记录”的方式准确记录苏绣的每一种针法原理；更进一步的，利用计算机的模拟运行功能，让程序组合出新的“针法群”，从中筛选出具有实操可能的针法进行验证，从而产生全新针法。人工智能技术的应用，可以为苏绣针法搭建起一个“针法世界”——由已经存在的针法和尚未被发现的针法组成，人工智能的作用就是利用算法来挖掘“尚未被发现的针法”，为苏绣针法体系引入新成员。
基于人工智能技术应用的“苏绣针法语言系统”具有3个明显优势：
第一，该系统可以囊括已知的苏绣针法内容，以通用语言进行拆解与录入，改变以往图文描述的记录方式，以动态过程展现针线的走势与位置变化，全视角多维度观看运行过程与结果，大幅度提高对苏绣针法记录的准确性与可视程度，提供全方位的观察视角。
第二，“苏绣针法语言系统”支持针法运行试验，通过控制关键变量与参数的方式运行针法模拟程序，让程序自行“理解”某一类针法的特征并进行模仿，基于大量模拟运算的结果可以筛选出可能性最高的针法，为新针法的诞生提供有力的支持。
第三，“苏绣针法语言系统”以通用语言进行建设，一方面可以为人所理解，另一方面可以转化为机器语言，为可能的转化与再设计搭建了实现平台。例如，模仿苏绣手工刺绣的智能机器人，多平台应用的针法设计app等等，都属于可以转化的方向，“苏绣针法语言系统”为可持续设计提供了支持。
人工智能赋能苏绣针法传承与创新是多方面的，大致可以总结为以下四个方面：
1. （一）数学对苏绣针法的拆解与记录
对苏绣针法的整理已有一定积累，清末沈寿著《雪宧绣谱》将苏绣的针法分为18种，在此基础上由李娥英编著的《苏绣技法》将苏绣针法细分为40余种，分为通用针法和专用针法，并标明每种针法的适用范围。与之类似的还有1957年出版的《中国刺绣技法研究》，涵盖了更为广泛的刺绣门类。以上著作作者皆为刺绣大师，从实践角度对苏绣针法进行了梳理和说明，具有重要意义。
除了文字与图片描述外，另外一种思路是将苏绣针法“数学化”，也就是将刺绣动作理解为针与线的运动，针法则是运动过程在空间中留下的轨迹，而数学语言十分擅长处理运动轨迹的描述，因此，对针法的记录可以通过数学公式及模型对针线的运动轨迹建模、归纳与拆分。以往，苏绣针法记录离不开语言描述与图示，针与线的轨迹变化主要靠绣娘自行领悟。这种“只可意会，不可言传”的难点和痛点通过“苏绣针法语言系统”所展示的动态轨迹得以解决。
经研究对比发现，苏绣的针法受到3个因素的控制：起落针位置，打结的方法以及排线方式。据此，苏绣针法可以归结为8类：平绣类、套针类、条纹类、线圈类、绕线类、打结类以及三角类。清华大学丘成桐数学中心的数学家利用拓扑学的思路提出了一套标记方法，对每一类苏绣针法进行关键因素标记和拆分，最终形成了“苏绣针法语言系统”。
为验证该系统的准确性，研究团队邀请苏绣大师姚惠芬在其作品《骷髅幻戏图》（图1）中随机选择九种针法，并由“苏绣针法语言系统”的程序进行模拟，其结果如下图所示（图2）。运行结果说明，将苏绣针法转化为抽象的数学模型是可行的，并且能够准确记录针法的运行轨迹。
2. （二）苏绣智能程序生成新针法
苏绣每一种针法的诞生都是日积月累的实践结果，轻工业的发展对传统手工业造成很大冲击，手工制作的日用品苏绣逐渐淡出了市场。如今，全手工刺绣的苏绣以画绣一类为主，常用针法仅10余种。生产环境的消失以及应用针法的减少，使得苏绣在相当一段时间内没有产生新的针法，由长久且大量的刺绣实践推动针法创新的道路似乎难以为继。面对这一难题，“苏绣针法语言系统”提供了一种应对方案，利用人工智能的计算能力，通过模拟程序对已记录的针法进行学习，由程序自主生成新的运动轨迹。基于程序生成的运动轨迹可以转化为针线在绣布上下的运动过程，从而推导出相应的针法规则。
如前文所述，利用“智能计算”能力，可以为针法构建起“针法世界”，每一种针法都能“映射”到虚拟的“针法世界”中，形成相应的数学函数与模型。也就是说，在针法世界中存在着大量的针法原型，通过程序计算与交叉比对，挖掘尚未存在的新针法。这一程序的根本目的在于，采用计算机快速的复杂运算能力来弥补刺绣实践的缺失，从而解决针法创新路径中断的问题。
根据上述原理，研究人员以苏绣“打结类”的针法为例，进行了运动轨迹学习机生成实验，通过与现有的针法进行交叉比对，成功筛选出一种全新的针法，具体如图3所示。
3. （三）苏绣新针法的多门类应用
为验证由“苏绣针法语言系统”生成的新针法是否能为实际所用，研究人员将针法示意图（图3）转交至姚惠芬老师处，由姚老师研判分析，是否可以应用到实际的苏绣创作之中。姚惠芬老师在接到针法示意图后，进行了仔细的研究与观察，设计了数种刺绣方案，表现对象从具象物体到抽象图案均涵盖其中，经不断调整及反复比对后，最终选择“蒲公英”作为表现对象。姚惠芬老师认为，新针法非常适合表现蒲公英的“茸感”，又能展现出植物“多籽”的细节，而蒲公英的绒毛则以三角交错的方式排列。作品的视觉效果突出，蒲公英的质感与造型十分生动，可以说，新针法与表现对象形成了高度融合。（图4）
更进一步的，为了拓展“苏绣针法语言系统”的应用范围，研究人员把苏绣针法看作一种独立的造型语言，尝试将其应用至其他工艺门类。据此，研究人员将姚惠芬老师在《骷髅幻戏图》中挑选的九种针法（图1）分别在“苏绣针法语言系统”的模拟程序中运行出相应的轨迹并整合成为立体模型。研究人员将模型图转交至湖北省漆器大师钱之初老师，由钱老师进行分析是否可以进行漆器创作。钱老师在接到模型图后，从原材料出发，对各种可能的材质进行了对比，最终选择以天然藤草为媒介，根据模型图进行漆雕制作，完成了《苏绣漆雕》的创作。《苏绣漆雕》融合了苏绣针法以及大漆制作的工艺，展现的是9种苏绣针法在空间中的运动与缠绕，作品从题材、制作工艺上都极具创新性，形成一种跨门类的作品创作。（图5）
（四）苏绣智能程序的交互使用
人工智能的应用不仅给苏绣带来了新的针法，同时也拓宽了苏绣的应用场景。基于“苏绣针法语言系统”，两款转化应用程序《骷髅幻戏图交互程序》（图6）以及《xiushow app》（图7）应运而生。《骷髅幻戏图交互程序》是一件展示型人机交互作品，该作品以姚惠芬老师的刺绣原作《骷髅幻戏图》为起点，带观众领略苏绣针法的精细与复杂，观众可以通过点击屏幕上的针法，观看每种针法相应的运动轨迹以及数学公式，以抽象与具象并行的角度欣赏苏绣的魅力。《xiushow app》是一款苏绣设计类软件，预置了40余种苏绣针法效果，使用者可以自行设计图案并进行针法效果填充，实现对刺绣效果的预览。这一软件既可以帮助设计师与绣娘进行沟通，也可以降低刺绣创作的试错成本，提升刺绣创新效率。《骷髅幻戏图交互程序》以及《xiushow app》是对“苏绣针法语言系统”的转换落地，应用场景多样，从文博展览，文娱服务以及设计教育等领域均能发挥功能，为苏绣的传播与创新应用开辟了更多途径。
四、总结与展望
传统工艺与科技的相遇，展现出全新的可能。人工智能技术的应用为苏绣的传承与创新带来了全新的利来网的解决方案。利用数学对苏绣针法进行拆解与录入，不仅改变了传统的记录方式，也提升了记录的准确性与可视化。更为重要的是，人工智能的学习机计算能力，为苏绣新针法的诞生找到了可能方案，为式微的苏绣针法提供了发展源动力。不止于此，数学化的针法作为一种抽象语言，可以跨界到其他艺术领域进行新的融合创新，产生全新的创作实践。人工智能对苏绣的赋能带来各种应用可能，《骷髅幻戏图交互程序》以及《xiushow app》基于数学和算法展开传统与现代、艺术与科技的对话，为苏绣的传播与创新应用开辟了更多途径。总结来说，人工智能技术，特别是“智能计算”的应用，为苏绣面临的传承困难、针法停止创新以及应用范围固化等难题，提供了全新的利来网的解决方案，并提示着更多的创造可能。进一步来看，人工智能的应用实现了在苏绣本体发展层面的创新，项目成功涵盖了从运行程序到实物创作，充分体现了科技与传统工艺深度融合的可行性与潜力。
回顾项目的发展历程与实践经验后，未来还有更多的领域与潜在机会等待探索。例如，以苏绣针法的数学化为原型，可以继续将这一研究方法扩展至其他刺绣门类，对中国传统刺绣技艺进行梳理与整合；同时，可以加入其他应用技术，如ar、vr等交互技术与苏绣针法进行结合开发，转化成为文娱体验服务，紧密联合现代文化市场。“苏绣针法语言系统”以数学语言作为基础，具备转换为机器语言的条件，未来可以考虑结合人工智能的“智能执行”以及精密制造，开发苏绣机器人，学习模仿苏绣大师的刺绣技艺，朝着智能化生产发展。
本文为传统工艺与材料研究文化和旅游部重点实验室2021年专项课题《苏绣数学化与智能生产》阶段性成果
参考文献：
[1]李娥英.苏绣技法[m].北京：中国轻工业出版社，1965：1，22-49.
[2]沈寿，张謇.雪宦绣谱：传统手工刺绣的针法、绣要与剖析[m].耿纪朋，译注.重庆：重庆出版社，2010：33.
[3]朱凤.中国刺绣技法研究[m].上海：上海人民美术出版社，1957.
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