基于交互式演化算法的日用陶瓷产品造型设计研究

The history of making and using pottery and porcelain can be traced back to thousands of years B.C, and nowadays ceramics have become an indispensable part of human life and culture. With the development of society and technology, the diversification of consumer needs calls for higher requirements to the model design of ceramic products. Of all the requirements, none except the users’ participation in the process of design constitutes the best solution; therefore, it’s of great significance to apply the Interactive Evolutionary Algorithm theory to the distinctive modeling design of ceramic products. Based on the analysis and summary of the design features of the typical ceramics product, the daily-use ceramics which is the most familiar and the most commonly used to people, this project aims to design a series of Interactive Evolutionary algorithms which can be used in the design of ceramic products with a visual interactive design platform as its carrier. Referring to the machine learning algorithms, this project firstly tries to establish the self-adaptive evaluation mechanism of the individual fitness which commits to alleviate the users’ fatigue. Depending on the two groups - the regular users and experts in ceramic arts field - this project also strives to set up the distributed cooperative Interactive Evolutionary algorithm for group decision making. By utilizing these improved Interactive Evolutionary algorithms, this project expects to generate a design scheme for ceramic products with a higher customer satisfaction and market recognition, consequently to better promote the prosperity of ceramic economy and to carry forward the Chinese ceramic culture.

从公元前数千年开始人类就有了制陶用陶的历史，陶瓷已经成了人类生活和文化的重要组成部分。随着社会的发展和技术的进步，消费者的多元化需求必然向陶瓷产品造型设计提出更高的要求，最好的解决办法是让用户参与到陶瓷产品的造型设计过程中来，因此研究交互式演化算法的理论与其在陶瓷产品造型设计这一特色领域的应用具有重大的实际意义。本项目在对人们最常用最熟悉的日用瓷这一典型的陶瓷产品造型设计特点归纳分析的基础上，以可视化交互式设计平台为载体，设计一类可以用于陶瓷产品造型设计的交互式演化算法，同时借鉴机器学习算法来建立个体适应值自适应评价机制来缓解用户的疲劳，并依赖普通用户群体和陶瓷艺术领域的专家群体等两类群体建立面向群决策的分布协同交互式演化算法，利用这些改进交互式演化算法能够设计出具有较高用户满意度和市场认可度的陶瓷产品造型设计方案，从而服务于陶瓷经济发展，弘扬中华陶瓷文化。

日用陶瓷产品作为人们生活的重要组成部分，具有物质与精神的双重属性。精美的陶瓷产品不仅具有实用价值，更具有审美价值，因此在满足陶瓷产品功能和技术的同时，还要考虑陶瓷产品的造型美感。消费者的多元化需求必然向陶瓷产品造型设计提出更高的要求，行之有效的办法是让用户参与到陶瓷产品的造型设计过程中来。本项目选取茶杯这一常用的日用陶瓷产品，通过对茶杯的造型特征进行分析，选取了茶杯颜色、贴图样式、杯子大小（缩放比例）、杯体类型、杯把类型、杯身文字位置、杯身文字方向等共计7个特征，茶杯造型共计需38位编码，后续可以根据专家和用户的需求调整某个特征的样式数目，以及增加新的特征并调整编码长度。然后借助交互式造型设计一体化平台，利用异步-分布协同交互式演化算法，从而能高效快速地获得具有高满意度和认可度的典型陶瓷产品造型设计方案。同时为了减轻“人的疲劳问题”，采用贝叶斯算法和支持向量机来建立个体适应值自适应评价机制，评价次数减少比例达到NT-m/NT。基于陶瓷产品交互式个性化定制平台，可以为普通终端用户提供在线产品定制服务，平台演化生成的陶瓷艺术专家设计方案可以面向陶瓷生产企业提供陶瓷产品设计资源库共享服务，由此可以促进陶瓷经济的发展。因此，本项目的研究适应了演化计算与人工智能理论与应用的新发展，适应了典型问题分析和求解方法的新发展，适应了应用领域的新需求；更为重要的是利用人工智能技术传承了中华陶瓷文化。