CMFP基因網(wǎng)絡(luò)模型驅(qū)動(dòng)的蠟染產(chǎn)品設(shè)計(jì)

梁煥超 潘偉杰 劉婷婷

關(guān)鍵詞：基因表征 CMFP基因網(wǎng)絡(luò) 關(guān)鍵基因 蠟染 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

引言

蠟染記錄和表達(dá)了中國(guó)少數(shù)民族文化的發(fā)展、變化與傳播，蠟染產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)于蠟染文化保護(hù)具有重要意義。但目前蠟染設(shè)計(jì)存在產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代設(shè)計(jì)配適度低問題。針對(duì)該問題，當(dāng)下學(xué)者引入了基因工程思想，提出“產(chǎn)品基因”的概念[1]。其中一部分學(xué)者通過對(duì)傳統(tǒng)文化基因的提取、編譯實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)文化與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合[2-4]。部分學(xué)者通過研究基因工程原理建立基因模型，有效表達(dá)設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息準(zhǔn)確傳遞及快速重用[5，6]。其他學(xué)者利用基因的進(jìn)化、遺傳原理，利用遺傳算法構(gòu)建產(chǎn)品族設(shè)計(jì)基因與目標(biāo)意象間的映射關(guān)系，保證產(chǎn)品進(jìn)化方向符合用戶期望[7-9]。

以上研究?jī)?nèi)容傾向于探索單一產(chǎn)品基因的關(guān)聯(lián)性及其重要性，缺乏運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)思想系統(tǒng)性研究產(chǎn)品的色彩、材質(zhì)、表面處理、紋樣（Color-Material-Finishing-pattern，CMFP）；針對(duì)蠟染文化及其與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的適配性研究不足。

綜上，文章提出CMFP基因網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建方法輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)新。首先確定色彩、材質(zhì)、表面處理、紋樣的研究范圍，在此基礎(chǔ)上根據(jù)可拓基元表征方法構(gòu)建基因表征模型，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品元素到產(chǎn)品基因的轉(zhuǎn)變；其次利用Person相關(guān)系數(shù)衡量基因間的關(guān)系，從而構(gòu)建CMFP基因網(wǎng)絡(luò)；最后驗(yàn)證該模型對(duì)蠟染創(chuàng)新的輔助作用。

一、CMFP基因網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)蠟染產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

文章基于可拓設(shè)計(jì)理論和基因工程概念系統(tǒng)性研究CMFP基因網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵子網(wǎng)絡(luò)搭建，從而實(shí)現(xiàn)基因組合的優(yōu)選，設(shè)計(jì)流程（如圖1）分為3個(gè)步驟，①利用可拓基元表征方法對(duì)設(shè)計(jì)知識(shí)進(jìn)行表征，以獲得CMFP基因集；②根據(jù)研究?jī)?nèi)容確定基因網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，分析節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)性構(gòu)建CMFP基因網(wǎng)；③通過基因網(wǎng)絡(luò)析出基因的宏觀知識(shí)，根據(jù)群集系數(shù)挖掘關(guān)鍵子網(wǎng)絡(luò)，輔助產(chǎn)品方案優(yōu)化。

二、CMFP基因網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)蠟染產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法建模

（一）可拓基元表征理論

利用表征方法對(duì)產(chǎn)品色彩、材料、表面工藝、紋樣進(jìn)行“編碼”的過程稱為表征，通過表征方法可將這些產(chǎn)品元素轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品基因。本文基于可拓基元表征理論實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)知識(shí)的表征?？赏鼗碚鞣椒ㄊ抢没Ｐ托问交枋鲈O(shè)計(jì)過程中事、物、關(guān)系和知識(shí)的方法，其中基元（用符號(hào)B表示）作為描述事物的基本元，是事元、物元、關(guān)系元的統(tǒng)稱[10]。通過有序三元組完成設(shè)計(jì)知識(shí)的質(zhì)與量、動(dòng)作與關(guān)系的統(tǒng)一，如式所示。

（二）CMFP基因網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

產(chǎn)品CMFP基因網(wǎng)絡(luò)是基于圖論理論建立的無向圖，將色彩、材料、表面工藝、紋樣等元素轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，以節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性為邊構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，實(shí)現(xiàn)基因間的作用機(jī)制可視化。產(chǎn)品CMFP基因網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法如下：

①確定形成蠟染意象的產(chǎn)品CMFP基因。組織實(shí)驗(yàn)人員（設(shè)計(jì)從業(yè)者和普通用戶）觀察目標(biāo)產(chǎn)品，利用里克特量表法篩選出具備蠟染意象的產(chǎn)品，通過分解獲得產(chǎn)品的CMFP基因集。

②分析基因之間的關(guān)聯(lián)性。采用Person相關(guān)系數(shù)衡量節(jié)點(diǎn)間的相關(guān)度，其結(jié)算公式如式所示：

其中X和Y表示的兩個(gè)不同基因的取值， 和表示兩基因的均值，r表示Person相關(guān)系數(shù)，r越接近1或-1，相關(guān)度越強(qiáng)，反之越接近0，相關(guān)度越弱。

③建立CMFP基因網(wǎng)絡(luò)。記蠟染意象基因記為W，與蠟染意象相關(guān)的任意一組CMFP基因所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)是基因網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)子網(wǎng)，記為Gw1。多個(gè)子網(wǎng)共同組成CMFP基因網(wǎng)絡(luò)。其構(gòu)建過程如圖2所示，其中圖 2a表示組成蠟染意象的產(chǎn)品基因集合；圖 2b是由一組CMFP基因與蠟染意象之間關(guān)聯(lián)性構(gòu)建的子網(wǎng)Gw；圖 2c是結(jié)合多個(gè)子網(wǎng)形成的CMFP基因網(wǎng)絡(luò)Ge（Ve，De）（Vei表示Ge中任意節(jié)點(diǎn)，Dei表示Ge中任意一條邊）。

三、CMFP基因網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)蠟染產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐

以加濕器為例（圖3）進(jìn)行論述考慮該實(shí)例作為研究對(duì)象是因?yàn)椋孩僭煨秃?jiǎn)單。大部分日常用加濕器外觀都是簡(jiǎn)單的幾何形狀，對(duì)產(chǎn)品意象影響有限，滿足文章針對(duì)產(chǎn)品色彩、材料、表面工藝等要素的研究要求；②研究同時(shí)考慮加濕器色彩、材料、表面工藝、紋樣，具備復(fù)雜設(shè)計(jì)特征，可用于檢驗(yàn)CMFP基因網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計(jì)的有效性。示例圖中包含各部分的CMFP參數(shù)、橫向、縱向共16個(gè)參數(shù)來描述產(chǎn)品外觀。

（一）確定加濕器CMFP基因

1.紋樣基因：蠟染紋樣是最具備蠟染意象辨識(shí)度的元素之一，主要包括花、鳥、魚、蟲、人物、器皿等紋樣，記錄了少數(shù)民族文化發(fā)展歷史、信仰崇拜、審美風(fēng)格等。是體現(xiàn)蠟染意象最重要的元素因此在蠟染創(chuàng)新中要保留蠟染紋樣及其繪制風(fēng)格。根據(jù)紋樣形成規(guī)則建立蠟染紋樣表征模型，對(duì)紋樣進(jìn)行表征形成紋樣基因（圖 4）。

2.色彩基因：蠟染是苗族世代傳承的傳統(tǒng)技藝。最初發(fā)展受環(huán)境、物質(zhì)條件影響，蠟染產(chǎn)品的染色材料大多采用成本較低的藍(lán)草（如蓼科的蓼藍(lán)、十字花科的菘藍(lán)、豆科的木藍(lán)），因此在蠟染創(chuàng)新中不應(yīng)局限色彩選擇。本文將植物染的色彩元素作為本次研究的色彩來源。植物染料在中國(guó)紡織品的使用中歷史悠久，運(yùn)用廣泛，其中某些色彩特征已經(jīng)積淀為一種文化代表[13]。提取出傳統(tǒng)植物染色彩特征能夠?yàn)橄炄疚幕郊有碌纳饰幕?/p>

（二）加濕器CMFP基因網(wǎng)搭建

通過分析節(jié)點(diǎn)知識(shí)與關(guān)鍵基因組的挖掘，獲得4點(diǎn)設(shè)計(jì)方向：

⑴設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮3個(gè)關(guān)鍵基因（m2，c2，h1），分別代表水箱外露部分的材料、色彩以及加濕功能區(qū)域的高度。其中m2和c2影響加濕元件的材質(zhì)和色彩選擇，為獲得更加創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，可增加關(guān)鍵基因的取值范圍。

⑵代表加濕器縱向尺寸的h1和h2都具有高敏感性，表明其比例對(duì)產(chǎn)品的影響較大。同時(shí)，h1/h2的值反映A1與A2面積比例，對(duì)產(chǎn)品意象的影響較大；且與p2、m1、m2、c2相關(guān)聯(lián)，考慮協(xié)同設(shè)計(jì)；此外對(duì)于次要節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先固定參數(shù)值，以降低設(shè)計(jì)復(fù)雜程度。

⑶通過對(duì)關(guān)鍵基因組的挖掘，析出關(guān)鍵基因組，D1{c2，f2，m1，h2，p2}，該基因組之間的聯(lián)系較強(qiáng)，考慮從基因c2切入對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

⑷被動(dòng)節(jié)點(diǎn)。有3個(gè)基因?qū)儆诒粍?dòng)型，受其他基因的影響較重，設(shè)計(jì)效能較強(qiáng)，但設(shè)計(jì)主動(dòng)性叫較弱，在設(shè)計(jì)中可降低該節(jié)點(diǎn)吸引性，以達(dá)到烘托關(guān)鍵基因的目的

2.產(chǎn)品優(yōu)化

產(chǎn)品優(yōu)化目標(biāo)是具備蠟染意象同時(shí)要超過用戶的心理閾值?；谏显V析出的知識(shí)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化流程如圖 8所示，其中：

⑴優(yōu)化水箱位置。通過提取蠟染工藝元素，確定大體設(shè)計(jì)方向以體現(xiàn)“染”的意象為主。其中利用加濕器的濕氣“染”出紋樣的方式最能反映出“染”的意象，基于此將水箱位置界定在上方。

⑵優(yōu)化水箱表面的材料和高度。根據(jù)上訴節(jié)點(diǎn)知識(shí)可知，加濕器水箱材料和加濕元件區(qū)域高度與產(chǎn)品的“蠟染意象”之間是強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，其中元件區(qū)域高度影響水箱高度，水箱材料的選擇決定元件區(qū)域的材料和表面工藝，所以綜合考慮這6個(gè)設(shè)計(jì)元素。根據(jù)前文“蠟染”意象打分原則篩選出得分高的樣本。

⑶優(yōu)化水箱區(qū)域的紋樣和色彩。蠟染的紋樣被賦予了特殊的文化意義，根據(jù)實(shí)例載體選擇合適的紋樣類型，例如魚紋、植物紋。由于大部分魚紋和植物紋對(duì)產(chǎn)品最終意象的影響具有積極效果，該部分可根據(jù)用戶偏好進(jìn)行定制。此次優(yōu)化選用雙魚紋樣。

⑷優(yōu)化加濕元件區(qū)域色彩。附加上訴中高分樣本的色彩，結(jié)合傳統(tǒng)蠟染色彩意象及創(chuàng)新目標(biāo)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

⑸優(yōu)化出霧口。出霧區(qū)域與產(chǎn)品“蠟染”意象的關(guān)聯(lián)性較低的，其材料選擇應(yīng)適應(yīng)于整體風(fēng)格。出霧口的設(shè)計(jì)由出霧效果決定。

⑹最終方案使用前后效果圖。方案采用遇水變色材料，絲網(wǎng)印刷工藝，利用產(chǎn)品產(chǎn)生的濕氣改變涂層顏色，從而顯現(xiàn)出產(chǎn)品紋樣。采用里克特量表法評(píng)價(jià)該方案是否具有蠟染意象，通過計(jì)算該方案的“具有蠟染內(nèi)涵”的意象度達(dá)到81.77%，驗(yàn)證了CMFP基因網(wǎng)驅(qū)動(dòng)蠟染創(chuàng)新是可行的。

結(jié)論

文章提出了一種有機(jī)結(jié)合蠟染文化與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的方法。并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)析出知識(shí)輔助蠟染產(chǎn)品設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了CMFP基因網(wǎng)絡(luò)的有效性。采用方差分析、集群系數(shù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)析出與關(guān)鍵基因組挖掘，通過CMFP基因網(wǎng)絡(luò)形式化表達(dá)設(shè)計(jì)要素間的潛在關(guān)系，從而降低創(chuàng)新設(shè)計(jì)的維度。文中對(duì)產(chǎn)品方案的評(píng)價(jià)以產(chǎn)品整體意象是否具有“蠟染內(nèi)涵”為原則，評(píng)價(jià)方式偏主觀；以人工優(yōu)化方式驗(yàn)證基因網(wǎng)絡(luò)輔助創(chuàng)新的積極性不夠完善。所以下一步的工作重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)析出知識(shí)的智能優(yōu)化應(yīng)用以及評(píng)價(jià)體系的完善。