簡介現代科技
在視覺藝術品鑑賞與創作之應用
文‧圖／宋齊有 (逢甲大學航太與系統工程系終身特聘教授)
自古以來，藝術與科學各自獨立發展，鮮有交集。文藝復興時期，基於光學原理發展出單消失點透視法，隨即流行於繪畫之構圖。然而，此藝術與科學之交會極為微弱。
由於十九世紀末，紅外線與X光相繼被發現，發展出基於此二者的多種光學技術如紅外線成像術、X光螢光光譜術等等；廿世紀更出現拉曼光譜、掃描式電子顯微鏡、斷層掃描等等多種光學技術。光學成像、顯微技術、光譜分析等為藝術品材質成分與結構檢測不可或缺的技術；加上免疫化學分析、色層分析等化學反應相關的方法，這些以物理化學為基礎的技術與設備原本或為醫學檢驗、科學實驗、工業檢測所用，但在廿世紀下半葉開始滲透至藝術領域，用於古文物與藝術品之鑑測。晚近，更由於電腦科技的突飛猛進，影像處理、圖形識別、機器學習、人工智慧等新興科技也被引進視覺藝術分析領域。
科學分析在藝術領域的應用有「鑑」、「賞」與「作」三部份。「鑑」為檢測與鑑定，包括定年斷代、作品材質、結構、創製之程序、受環境之影響等，以利藝術品或文物之瞭解、保存、修復，以及鑑真辨?；而「賞」即與審美、賞析相關。近年由於深度學習模式的引入，人工智慧在某種程度上，已略具藝術繪畫之創作能力，是為「作」。此處所謂視覺藝術包含立體類藝術品與文物如玉器、陶瓷、金屬器、雕塑等，以及平面藝術如繪畫。繪畫之科學分析涵蓋畫作承底、顏料、用色、筆觸、構圖、風格，乃至畫家特質等。目前科技在繪畫技巧、畫家識別、科學審美、電腦創作、畫家心神狀態等之成果豐碩，現況及未來展望簡述如下：
1.顏料、畫布、紙、木等各種媒材之鑑定分析，現法多須採樣；定年亦須採樣，背景參考是關鍵；畫作分層分析需特殊的光學設備與技術，此類唯「物」檢測，成效不錯。
2.藝術繪畫的識別、分類、畫作色彩、筆觸、畫家、風格等分析，藉由深度學習可自動找出畫中諸多可量化的特徵及細微的異同。但創作者心思、創意、感情等均與「心」有關，此類柔性訊息難以數位化。風格分析、畫家識別與真偽鑑定雖有進展，但仍存在些挑戰。
3.畫家心神狀態之探索，目前已有一些腦神經科學、精神病學的研究，得知畫家精神狀態與創意之關聯。物理學家嘗試對畫作所載訊息以碎形維度或紊流理論分析之，企圖探索畫家心神狀態。初期結果有趣，但距可用尚遠。
4.科學審美難在標準之訂定，難在將人類認知的美感轉化成機器的量化指標。在人工智慧系統創作方面，現已有抽象畫、肖像畫之作品；但是否還能創作出其他類別、令人感動的畫作呢？美學判別與藝術創作均需有美感、感情、想像等人腦認知與感知的特質。若要機器擁有擬人的藝術智力，除能識別與模仿，尚需使其有感情、能想像、懂美感、會感動。
藉助科技執行藝術鑑賞與創作是目前發展之趨勢。電腦有不如人類之處，但其超大記憶容量與超快處理能力可作為專家執行藝術分析、鑑定，甚至創作時之助力。而未來鑑真辨偽的深度網路對上專事仿作之深度網路，二者之精彩對決亦令人期待。
[註] 本文節自拙作：《視覺藝術品的科學分析 ? 從定年與材料分析到畫家心靈的數理解讀》，中華民國力學學會會訊邀稿，第150期，pp. 1-59，2019年12月。