人工智能书写的专利分析和应用

王姝

内容摘要 随着人工智能时代的到来，一种全新的书写方式——人工智能书写出现在人们的视野中，文章从目前公开的与人工智能书写相关的专利入手，探讨人工智能书写的技术和应用，探析人工智能书写给汉字书写领域带来的改变。

关键词 人工智能 书写 专利

1 引言

随着人工智能时代的到来，一种全新的书写方式出现在人们的视野中，不同于传统的人手执笔的书写，人工智能书写由机器和程序组成的智能的手臂，替代了传统的手书，但却同样能够呈现出异彩纷呈的书写作品，其高效性和稳定性更是优于人手书写。本文将探讨几个已经公开的专利，对人工智能书写的技术进行分析，分析人工智能书写的应用。

2 人工智能书写的专利分析

申请日为2017年12月23日、公告号为CN207724311U的专利，公开了一种汉字书写机器人，其结构包括安装架，用于带动笔进行书写的机械手臂和用于驱动机械手臂沿X轴进行移动的X轴驱动组件，机械手臂包括多个关节部件，通过能够绕X轴旋转的第一关节和第四关节、能够绕Y轴旋转第二关节以及能够绕Z轴旋转第三关节组成机械手臂模拟人的手臂进行书写。可以看出，这是一个可以模拟人的手臂进行书写的汉字书写机器人，汉字书写的基本功能已经可以通过这个机器人实现。

申请日为2018年3月15日、公告号为CN207953879U的专利公开了一种人工智能的汉字书写机器人，包括底座、步进电机、悬臂、自动出墨毛笔、墨汁盒等部件，该人工智能的汉字书写机器人使用卷积神经网络和序列神经网络的结合来获得序列的输出，实现了从图像到运动数据的复杂反馈;在进行基础训练之后，通过自我的重复书写，进行自我学习和训练，无须人为干预就可以提高汉字书写机器人的汉字书写水平。这是一个基于卷积神经网络和序列神经网络智能化的汉字书写机器人，它最大的特点是具有自我学习的能力，通过汉字书写字迹的录入和对于书写动作的记录，全面地记录创作过程和作品，并量化为机器语言后控制悬臂输出，将指定的汉字转化为汉字书写作品，并能利用序列神经网络进行自学习，创作出更优秀的汉字书写作品。这个汉字书写机器人已不再是简单的模拟，已经可以进行创作。

申请日为2019年1月9日 、公开号为CN109664300 A的专利申请公开了一种基于力觉学习的机器人多风格汉字书写临摹方法，其包括有多风格标准字库模块、汉字书写风格识别模块、笔画信息提取模塊、机器人关节轨迹规划模块;通过采集力信号提取不同汉字书写风格的特征，利用卷积神经网络学习汉字书写风格，使用图像处理算法获取笔画信息，并将对应风格的用力特征和笔画信息转换成为机器人末端轨迹;通过对几个标准字的模仿学习，可以在保留原作品的风格特征的前提下，实现机器人对输入的汉字书写图像进行临摹的目的。这种人工智能书写既可以对现有的作品进行临摹，又可以将他们结合起来进行创作，最后呈现出与现有作品所不同的作品。这与人们对于汉字书写的临习和创作异曲同工。

申请日为2019年6月27日、 公开号为CN110271016 A的专利申请公开了一种基于边界与力反馈的机械臂汉字书写系统及方法，书写系统包括：视觉部分，用于获取给定字体的图像信息，确定机械臂末端落笔点、提笔点的坐标和力反馈部分的期望力;机械臂部分，用于根据机械臂末端落笔点和提笔点的坐标控制毛笔末端位置和毛笔末端与书写纸板的接触力;力反馈部分，用于实时测量毛笔末端与书写纸板的接触力的大小并反馈到机械臂部分;处理器部分，用于图像处理和机械臂部分驱动毛笔末端的轨迹和与书写纸板的接触力。可以看出，该专利申请在机械臂汉字书写的系统中加入力反馈模块，使得整个系统具有自我调节能力，对于书写后的字体实现自学习，自优化的效果，最大限度地体现了汉字书写的力道美。上述人工智能书写的系统不仅仅是停留在对字形的把控上，更重要的是要展现出汉字书写的力道美，更注重艺术层面的表达。

通过上述已经公开的专利或专利申请可以看到，人工智能书写机器人及系统已经从可以简单地模仿文字，到学习书法家的创作并进行自学习后创作、学习字帖并进行自学习后创作，以及学习字帖并进行自学习后着重展现汉字书写的力道美。科技的进步将许多以往的不现实变成了现实，将以往的不可能变成了可能，那么，新问题也随之而来，人工智能书写机器人及系统可以完成优秀的汉字书写作品，那么其作品属于汉字书写艺术吗？拥有价值吗？除了汉字书写创作，它又能干些什么呢？

3 人工智能书写的应用

衡量其是否为艺术的一个重要标准是看其是否能够进行精神层面的表达，表面上看来，对于书法机器人来说，“会古通今”易，而“情深调合”难，人工智能书写似乎还不能做到“达其情性，形其哀乐”，换言之，不能进行精神层面的表达，但一个真实的案例，却让人们不得不对这个问题进行更加深入的思考[1]。2018年，首幅人工智能绘制画作《Edmond de Belamy》在纽约佳士得拍卖行以 43.25万美元，约300万人民币的价格成功拍卖。该画作由巴黎艺术团队“Obvious”创作完成。该团队致力于探索艺术和人工智能之间的相互作用，他们将 14 世纪到 20 世纪期间的15 000 幅经典肖像画的数据输入系统，然后生成一个新图像。他们认为，人工智能绘画将成为新的艺术模式，但其目的并非取代人类画家。或许人们也可以认为，基于人工智能技术的书写，将成为新的艺术模式，但其目的并非取代人类书法家，而是开创艺术与科技相结合的新领域，使科技更好地为艺术服务，为艺术创作提供了更广阔的空间。

由于人工智能书写的技术性和“艺术性”，它的一个重要的应用领域就是助力书法教育。人工智能书写机器人在笔画的书写、间架结构的把控上都优于人手书写，对于汉字书写学习的临帖环节，机器人可以做得更好，通过字形、书写过程的输入，加之输出字形与字帖的比对后优化再输出，机器人已经可以精准地临帖并为人们展示临写过程。同时，机器人可以很好地演示用笔的藏锋、露锋、笔画的运行、使转、字的间架结构等，书写过程中的每一笔都可以通过机器人清晰且标准地演示出来，并且可以反复不停地演示，这对于汉字书写教师短缺的学校或地区无疑是一大福音。学生们可以一边看机器人的演示，一边练习，再由老师进行指导，这样可大大降低书法老师教学示范的工作量，从而留出时间进行临写指导，这样就可以在有限的时间内指导更多的学生。曾经需要由多名书法老师完成的事情，现在由机器人加上一名书法老师即可完成，降低教学成本，有利于书法教育的普及。同时，汉字书写机器人可以将学生临写的字帖与预先设置好的字帖进行比对，给出分值评估，帮助学生和老师发现临写过程中的问题，从而有针对性地进行改进和提高。

此外，汉字书写机器人富于科技感的外观，也容易受到学生的喜爱，当前，学生对于手机和电脑等现代科技的接受程度远远高于传统文化，那么人工智能书写机器人的出现无疑是很好的桥梁，它可以拉近传统与现代的距离，寓教于乐，当机器人出现在课堂上，挥毫泼墨时，学生的目光很难不被吸引。

4 结语

综上所述，当前人工智能书写已经日趋成熟并且呈现多样化的局面，它既可以完成书写临摹，又可以完成书写创作，更可以助力教育，搭起文化教育与高科技之间的桥梁，使传统的汉字书写更加充满活力，使教育更加简便可行。同时，相关专利的申请与授权，代表着人工智能书写技术向产业化转化的趋势与可能。此外，由于教育市场中师资力量不足和高人工成本问题的存在，为其大规模地生产和应用奠定基础。人工智能书写机器人以其富于科技感的外观和稳定的操作系统，能够充分吸引学习者的注意力，并完成准确无误的书写，广泛适用于汉字书写的基础培训中，是助力书法教育的极佳选择。在科学技术为主导的当代社会中，传统一再面临科技的挑战，同时科技也为传统不断注入新活力，激发新可能，科技在打破原有生态的同时，也建立起新的生态，使事物在新旧更替中不断向前发展。

（作者系国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 助理研究员）

【参考文献】

[1]梁腾.并不冰冷的AI[N].中国文化报，2018（11）：11（002）.