群智创新驱动的数字原生设计
文ˉ罗仕鉴ˉ田 馨ˉ房 聪ˉ朱 媛
【内容摘要】本文从空间转变下设计活动的发展趋势出发，提出“数字原生设计”概念，分析了概念内涵、基本构架及特点，总结了群智创新驱动的数字原生设计“六维创新模型”。对创新设计人员开展数字原生设计，推动设计方式的革新和发展具有一定的意义。
【关 键 词】群智创新 虚拟世界 数字原生设计
随着社会的发展，人类生存空间不断拓展，世界从“人——物理”的二元空间发展到“人——物理世界——生物世界——智能机器——虚拟信息世界”的五元空间。五元空间让共创汇聚的大数据成为无限分享、无限增值的创新资源，数字化、网络化、智能化造就设计制造、经营服务、消费应用新格局。[1]新格局下，消费者正向数字原生一代（Digital native，N世代）聚拢，其生活重心向虚拟世界转移，由此带来消费方式的实时化、在线化、数字化、虚拟化、个性化空前凸显，消费方式的变化助推了设计的革新，使设计从注重功能性向兼顾场景性、体验性、愉悦性和美观性，再到强调创新设计及智能创意设计，最后向数字原生设计发展，实现了从现实世界到虚拟世界再到虚实结合的设计空间转化。
一、多元空间下的设计发展趋势
大数据、人工智能、VR、AR、5G和IoT等技术的发展成熟，使世界从二元空间进化到五元空间。随着人类空间的进化拓展，设计方式也不断革新更迭，如图1所示。
图1 ˉ 设计方式发展趋势图
（一）二元空间：注重功能性设计
在“人——物理”二元空间中的传统设计时代（设计1.0）设计，产品大多与人类基本生存、生活需要息息相关，如陶器的出现标志着人类开始了有明确目标的设计创造。[2]设计活动的开展依赖自然资源，依靠经验技能的传承，产品的功能成为影响设计的决定性因素，人类与物理世界交互的二元空间的设计注重功能性设计。
（二）三元、四元空间：设计方式呈多元化
在“信息——物理——人类”的三元空间里（设计2.0），设计推动了社会生产方式的进步，人类设计创造各种机械、工程装备，诞生了以蒸汽机、内燃机等为代表的设计发明。随着工业革命、消费主义、全球化的发展，各产业繁荣，消费需求增多，现代设计时代，美观性设计及体验性设计备受关注。
互联网的发展进一步加剧了消费需求多元化，世界从“信息——物理——人类”的三元空间逐渐进入“虚拟信息——物理世界——智能机器——人类空间”的四元空间（设计3.0）[3]。设计更加依赖智能科技、创意和创新，以绿色低碳、网络智能、开放融合、共创分享为特征的创新设计[4]和智能创意设计得以迅速发展。
（三）五元空间：群智设计、数字原生设计成趋势
大数据、区块链、人工智能等前沿技术的发展促成“人——物理世界——生物世界——智能机器——虚拟信息世界”五元空间形成，五元空间各构成要素相互融合、虚实共生。设计进入群智创新时代（设计4.0），虚拟数字化资源及知识成为设计重要来源，消费者与设计者边界日趋模糊，各方参与者合力挑战复杂设计任务是常态。群智创新即群体智能的创新，群体智能[[5]是超越个体智力的智能形态统称。群智创新指多个个体按照既定原则组织起来，围绕特定目标进行创新的活动。[6]群智设计通过互联网及人工智能系统，吸引、汇聚和管理各知识背景参与者以全网协作方式共同解决跨学科的复杂问题。[7]
此外，数字智能经济的发展使得非物质载体的虚拟信息空间形态迅速普及，在虚拟信息空间里学习、休闲、娱乐成为数字原生一代的主流消费方式，向虚拟时空的迁移是信息技术和人类文明发展的趋势。人类文明存在方式的转变使设计从“物理空间”迈向“虚拟信息空间”，数字原生设计成为设计新范式。
二、数字原生设计的内涵
（一）数字原生设计概念
数字经济加速发展使信息资源的集成共享在整个经济社会领域内加速知识扩散，从而推动设计创新加速。[8]
数字原生设计是由数字智能经济发展及群智创新普及催生的新设计方式。“原生”等同“天生”之义，常描述人或事物产生发展之初就具有的能力与特征。“数字原生”（Digital born）起源于数字技术的高速发展，指由物理世界为中心向数字世界为中心迁移的思考问题方式，即以数字形式产生的材料。不同于通过数字手段将模拟材料转换为数字形式的数字资源。数字原生资源，是指直接通过计算机等各类数字设备生成，并在计算机系统及相关硬件系统中保存、管理和使用的数字信息资源。与将老旧的书籍、图画等转化成数字形式存储到计算机等电子设备的“后天”数字化资源不同，能够直接生产数字信息的资源才称为数字原生资源，比如数字音乐、数字电影等。
“数字原生设计”指在数字智能经济环境下，集聚多学科资源，汇聚群体智能利用数字原生资源开展的设计创新活动。数字原生设计除在数字虚拟空间开展外，也指在物理空间开展的利用数字原生资源拓展产品体验的设计，其内核是基于互联网数字空间群体智能的设计价值共创、共享和永续发展，辐射从用户需求确定、群智创意推理、群智方案决策、多元体验拓展、传播交互衍生、数字资产管理整个原生数字设计的相关组织及组织间的关系网络。本质上，数字原生设计是使设计空间从物理世界迈向数字虚拟世界，实现虚实共生的设计创新方式。
（二）数字原生设计的基本构架
可以从技术层、体系结构层和应用层三个层次搭建数字原生设计构架，如图2所示。
图2 ˉ 数字原生设计研究内容
技术层包括区块链技术（如去中心化结算平台技术、去中心化程序执行技术、虚拟物品资产化技术等）、网络通信技术（如5G通信技术、云计算技术等）、游戏技术（如云游戏技术、大型多人在线游戏、沙盒游戏、游戏创造平台等）、显示技术（VR虚拟现实技术、AR增强现实技术、全息影像技术等）、人工智能技术（机器学习技术、多模态融合技术等）。
服务构架层包括虚拟场景设计、虚拟身份设计、虚拟社交设计、虚拟体验设计、虚拟资产设计等。其中，虚拟场景设计包括对时间场景、空间场景、内容场景的设计；虚拟身份设计包括虚拟任务、虚拟形象、虚拟皮肤的设计；虚拟社交设计包括情感社交设计和功利社交设计；虚拟体验设计包括交互式体验和沉浸式体验；虚拟资产设计包括设计知识确权保护设计、虚拟资产流通设计、虚拟资产继承设计。
应用层涵盖娱乐、展览、教育、演艺、旅游等领域。由技术层、服务构架层与应用层共同支撑与保证数字原生设计体系构建的准确性。
（三）数字原生设计的特点
群智创新时代，设计活动的开展由基于物理世界资源向基于虚拟世界数字原生资源转换，如表1所示。
表1 ˉ 多元空间下的设计活动对比
数字原生设计是在物理空间和虚拟空间中利用数字原生资源开展设计的主要方式，其特点如下。
第一，数字原生设计利用群智协同精准满足用户需求。
用户对虚拟数字产品及服务的个性化需求激增，精准满足用户个性化需求成为数字原生设计的主导要求。Local Motors公司网站上聚集了全球121个国家逾万名汽车设计爱好者，公司网站上每款产品设计遵从数字创意共享许可，消费者提出定制化需求后还可积极参与设计和生产产品的零部件，并能相互出售，以满足市场对独特设计的需求，可以以单笔订单为基础进行设计，高度匹配虚拟空间中用户的精准需求。打破了线下实体产品生产后再转化为线上数字化产品的传统设计思路，实现了设计成果线上虚拟产品推广成功后再转化为线下实体产品。
第二，数字原生设计借助群智创新形成无限创意及体验。
借助群体智能，设计参与者利用原生数字资源进行无限的创意及体验开发创新。Chimera Painter是谷歌开发的AI线上绘画工具，可将普通人的涂鸦草稿通过机器学习技术生成怪物图像。麻省理工学院和IBM合作，开发了“GAN绘画工作室”，允许用户任意上传数字图像并从多种角度修改其外观。Roblox在沙盒游戏的基础上打造了稳定的经济系统，经济激励激发了用户的创新热情和潜力，用户积极参与虚拟空间中的群智创新，获取现实收益，目前平台已有超过1800万个游戏体验为用户群体共同创造。
通过群智开发的虚拟数字场景还能为用户提供无限体验，承载和创新物理现实世界的功能。在游戏领域，育碧的3A大作《刺客信条：大革命》实现了巴黎圣母院1∶1精准度的还原，用户可以在游戏中体验巴黎圣母院的文化底蕴。此外，在游戏中开会、游戏中演唱会等创新场景，成为现实世界生活方式在虚拟世界的新载体，拓展了用户体验。由腾讯AI Lab打造的国风AI虚拟偶像“艾灵”正拓展AI在虚拟偶像、虚拟助理、在线教育、数字内容生成等领域的应用。通过群体创新，在虚拟数字空间中，用户可以实现更加真实的数字化虚拟生存。
第三，数字原生设计成果资源损耗低、经济收益高。
任何用户都能在虚拟空间中参与数字原生设计创造，且劳动成果受到保障。Roblox平台的虚拟资产和虚拟身份可以在游戏内容间互通，用户可以在自己游戏中设计商业模式。Decentraland是一款区块链游戏，游戏中的资产、土地以NFT的形式存在，可自由流转、交易。用户在虚拟空间中建造的虚拟房子，不损耗自然生态资源，不受平台限制，能够轻松交易或换成其他物品。全球首件区块链虚拟时装“Iridescence”在纽约举办的以太峰会上以9500美元的成交价交易，其模特儿并没有真实触碰过衣服。数字原生设计解决了设计与资源和谐永续发展的命题，以设计开发过程中的低自然损耗换取了高经济收益。
第四，数字原生设计突破时空限制实现人文关怀。
还原已故的名人、亲人形象，虽存在一定伦理挑战，但也是很多用户的真实诉求。韩国MBC电视台纪录片频道在2020年2月曾利用VR与虚拟人技术，让一位母亲与因病去世的女儿在虚拟世界中“重逢”。技术人员通过Nayeon生前的影像和对同龄孩子进行动作捕捉，合成了Nayeon的声音、动作和面部表情。母亲戴上VR眼镜后，可以通过触觉手套感知孩子的头发、握住女儿的手，在虚拟空间中与女儿共度生日。数字原生设计能让用户通过数字分身随时随地切换身份，穿梭于真实和虚拟空间，突破时空和生命限制，完成用户的心愿，真正实现人文关怀。
三、群智驱动的数字原生设计六维创新过程
在群智创新时代，创新对数据的依赖越来越强，创新周期加速，创新过程更具合作性与包容性。[9]在群智创新的虚拟数字空间中，各参与人员为共同的设计目标，相互激发彼此的创造力，贡献智慧。群智驱动的数字原生设计创新过程可以用“六维创新模型”来概括，如图3所示。
图3 ˉ 数字原生设计六维创新模型
（一）用户需求确定
确定用户需求是在虚拟数字空间中开展设计的第一步。人类进入五元空间后，虚拟生活比重增大。用户需求信息获取呈现社群化、决策场景化及行为碎片化等特征，[10]这促使数字原生设计顺应数字空间消费场景并采用以消费者为中心的范式展开设计。[11]互联网移动技术增加了虚拟数字空间中用户的流动性，大数据提供了用户分布、用户消费及社会交互的数据感知获取手段。通过各种社交、游戏平台的消费数据分析消费者在数字虚拟空间中的身份特征、消费偏好、消费习惯等信息，参与人员精准掌握用户的消费需求及变化趋势，以需求为导向确立设计目的。
（二）群智创意推理
精准对应用户需求、明确设计目的后，需要在各参与者的创意激发和交互中，利用人脑群智、人机群智或智能机器群智方式发现、记录、识别创意想法的行为。参与人员通过对原生数字设计资源的多元数据进行采集、汇聚，在虚拟数字空间中对群体创意形成、设计方案生成行为的数据进行监测和获取，产生群智创意数据流，并对其作整理、注释、归类、分析等，便于智能记录、存储、计算、推理，提取方案的共性和差异化，在虚拟数字空间创意池中不断优化和迭代创意方案并建立起虚拟空间网络关系。
（三）群智方案决策
通过大数据和人工智能算法，利用与用户需求匹配度来判断群智过程是否终止，并且确定参与人员的贡献量，制定激励分配，动态协同地对群智创新方案进行激励、取舍、保护、共享和继承。
（四）多元体验拓展
决策通过的创新方案需交由专业设计师和需求用户共同借助虚拟孪生开展最终方案的选择、细化并进行产品试用测试，运用数字虚拟平台埋点等方式进行用户体验交互定量分析，结合用户对数字原生设计产品使用的数据测试反馈，总结体验待提升的可优化环节或体验可拓展的新场景，对产品作进一步的优化、迭代，优化产品体验感及拓展产品的多元体验。
（五）传播交互衍生
将与用户需求高度匹配的创新设计方案自动更新至群智创新知识网络，便于需求匹配及设计决策。数字原生设计产品通过测试后在虚拟数字空间进行传播和推广，并通过群体智能行为分析，对群智知识的传播进行追踪和溯源等。[12]用户虚拟空间中传播交互的追踪、溯源数字作为用户虚拟身份及虚拟社会关系刻画的依据。在已使用的设计方案相关场景、技术、服务基础上借助群智创新共享创意池进一步发掘创意方案，利用原生数字资源对应用户虚拟身份及社会关系数字特征衍生价值不断提升的产品族体系。
（六）数字资产管理
将用户群智共创行为过程产生的私人数据资产及在虚拟空间衍生的私人数据资产进行分类监管，密切跟踪研究区块链、分布式账户数据流，通过数字资产编码、节点标识、监督跟踪、模拟预测等管理流程，以数字标志为基础，确保唯一性，实现数字资产的可跟踪管理，建立起虚拟数字空间中资产管理体系，保证群智驱动的数字资产便确权、可查询、易交易、能继承。
结语
大数据、人工智能、VR、AR、5G和IoT等技术的深入发展，推动了世界从“人——物理”的二元空间向“人——物理世界——生物世界——智能机器——虚拟信息世界”五元空间拓展，人类生活空间的拓展势必使设计从“物理空间”迈向“虚拟信息空间”，数字原生设计成为新的设计领域。
数字原生设计汇聚群体智能利用数字原生资源开展创新设计活动，从技术层、结构层和应用层三个层次搭建其构架。在群智创新的虚拟数字空间中，数字原生设计创新过程可以用包含用户需求确定、群智创意推理、群智方案决策、多元体验拓展、传播交互衍生、数字资产管理的“六维创新模型”来概括，该模型对创新设计人员开展数字原生设计，推动设计方式的革新与发展具有一定的意义。
基金项目：国家社科基金重点项目（21AZD056）、国家自然科学基金项目（52075478）、国家社科基金艺术学重大项目课题五（20ZD09-5）、浙江省社科基金重大项目（21XXJC01ZD）。
注释：
[1]路甬祥：《设计的价值与未来》，《科技导报》2017年第22期。
[2]路甬祥：《设计的进化与价值》，《中国工程科学》2017年第3期。
[3]吴朝晖：《交叉会聚推动人工智能人才培养和科技创新》，《中国大学教学》2019年第2期。
[4]路甬祥、孙守迁、张克俊：《创新设计发展战略研究》，《机械设计》2019年第2期。
[5]YUN J J，JEONG E，ZHAO X，etal，“Collective Intelligence:an Emerging World in Open Innovation”.Sustainability，16（2019）：44-95.
[6]罗仕鉴：《群智创新：人工智能2.0时代的新兴创新范式》，《包装工程》2020年第6期。
[7]罗仕鉴：《群智设计新思维》，《机械设计》2020年第3期。
[8]OECD 2014，“Measuring the Digital Economy: A New Perspective，”http://dx．doi．org/10．787 /9789264221796 en．
[9]PAUNOVC，PLANES-SATORRAS,“How are digital technologies changing innovation? Evidence from agriculture，the automotive industry and tetail”.OECD Science，Technology and Industry Policy Papers，74（2019）：51-53.
[10]黄敏学、张皓：《信息流广告的前沿实践及其理论阐释》，《经济管理》2019年第4期。
[11]Wollschlaeger，M.，T.Sauter,J.Jasperneite，“The Future of Industrial Communication：Automation Networks in the Era of the Internet of Things and Industry 4.0”．IEEE Industrial Electronics Magazine，01（2017）：17-27.
[12]Sarabadani A，Halfaker A,Taraborelli D，“Building automated vandalism detection tools for Wikidate”．Proceedings of the 26th International Conference on World Wide Web Companion，16（2017）：47-54.
（罗仕鉴，浙江大学教授、博士生导师。田馨，贵州大学管理学院讲师，浙江大学计算机学院工业设计系在读博士。房聪、朱媛，浙江大学计算机学院工业设计系。）
《美术大观》2021年第9期
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