尚萌萌

(北京創(chuàng)聞文化傳播有限公司，北京100036)

運(yùn)用互動(dòng)裝置設(shè)計(jì)于正念之研究與創(chuàng)作

尚萌萌

(北京創(chuàng)聞文化傳播有限公司，北京100036)

介紹正念與互動(dòng)裝置的概念，通過(guò)闡述互動(dòng)裝置項(xiàng)目，探索和研究正念和腦電波信號(hào)在互動(dòng)藝術(shù)中的使用.通過(guò)在視覺(jué)方面的展示討論了正念對(duì)于人類生活方式的影響以及促進(jìn)作用.

腦電波;反饋負(fù)波;事件相關(guān)電位;互動(dòng)裝置;Arduino

近年來(lái)，互動(dòng)藝術(shù)家越來(lái)越多地將正念對(duì)腦電波的影響通過(guò)藝術(shù)作品展示出來(lái)，這些作品大多數(shù)是以互動(dòng)裝置的形式展現(xiàn).這些作品大多數(shù)著重于通過(guò)參觀者自身對(duì)于腦部活動(dòng)的控制，從而影響腦電波，進(jìn)而控制舵機(jī)，產(chǎn)生圖像或者點(diǎn)亮LED燈等.本文著重討論在沒(méi)有主觀意識(shí)的前提下，參觀者對(duì)于外部刺激產(chǎn)生的自然反應(yīng).這種反應(yīng)引起的變化會(huì)被記錄下來(lái)，作為互動(dòng)裝置的輸入信號(hào).互動(dòng)裝置的輸出由于參觀者的不同而變化，各不相同.而這種差異在經(jīng)過(guò)正念訓(xùn)練和未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的參與者間體現(xiàn)的尤為明顯.通過(guò)在視覺(jué)上直觀的展示這些差異，互動(dòng)裝置展現(xiàn)給參觀們?nèi)绾螡撘颇帽徽罡淖?

在文章中，參觀者的參與會(huì)被用來(lái)激活和展現(xiàn)互動(dòng)裝置的內(nèi)在含義.當(dāng)參觀者參與到裝置中去的時(shí)候，他們的腦電波會(huì)被記錄并且進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)，這些數(shù)字信號(hào)將用過(guò)互動(dòng)裝置的輸入信號(hào).通過(guò)使用Arduino板進(jìn)行編程和信號(hào)處理，互動(dòng)裝置將會(huì)呈現(xiàn)有趣且各異的結(jié)果.

1 正念

1.1 正念的定義

正念通常被定義為“有意識(shí)的、接受的、不加以評(píng)判感受并注意自己當(dāng)下正在產(chǎn)生的情感、思維和知覺(jué)”(Kabat－Zinn，1994).這個(gè)定義具體包括三個(gè)層面的內(nèi)容:

(1)正念意味著不時(shí)地、有意識(shí)地察覺(jué)及感受當(dāng)下自己的想法、感覺(jué)、身體的知覺(jué)和周圍的環(huán)境.

(2)正念也包括接受，換句話說(shuō)，也就是無(wú)條件地接受事情本來(lái)的樣子，不做主觀地評(píng)價(jià)或者去考慮過(guò)去和將來(lái).

(3)正念盡管意識(shí)到某些經(jīng)驗(yàn)是令人愉悅的，有些則不然，仍然能夠平靜地接受它們，保持內(nèi)心的平衡.

1.2 正念與情緒管理

正念強(qiáng)調(diào)“自內(nèi)部和外部刺激產(chǎn)生之初就對(duì)其進(jìn)行不帶個(gè)人判斷的觀察”(Baer，2003)以及“注意所有的想法及情緒，但這種注意是無(wú)判斷性的”(Kabat－Zinn，1994).研究顯示，正念引導(dǎo)人們更多的感受到正面的情緒，同時(shí)也能夠?qū)θ绾斡幸庾R(shí)的將不明確的情緒信息進(jìn)行處理、規(guī)劃和展現(xiàn)產(chǎn)生作用.(Fredrickson，Cohn，Coffey，Pek，＆Finkel，2008).大量的研究表明正念也許能夠改善情緒調(diào)節(jié).正念可以通過(guò)增加個(gè)體的積極情緒體驗(yàn)、減少消極情緒體驗(yàn)來(lái)提高主觀幸福感和生活質(zhì)量水平(Carmody＆Baer，2008).

1.3 正念與外部刺激

許多證據(jù)表明，通過(guò)正念訓(xùn)練的個(gè)人當(dāng)外部刺激出現(xiàn)時(shí)能夠特別有效的控制他們的情緒(Rimma Teper，2013).例如，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)正念冥想訓(xùn)練能夠提高人體皮膚對(duì)熱度和痛感的忍耐度(Ortner et al.，2007).類似的規(guī)律在使用EEG(腦電圖)也被發(fā)現(xiàn)，具體來(lái)說(shuō)就是當(dāng)看到強(qiáng)烈刺激的圖片時(shí)，不管暴力與否，正念特性較強(qiáng)的人呈現(xiàn)了較低的晚正電(late positive potential，LPP)(Brown，Goodman，Inzlicht，2013)——一種被認(rèn)為能夠代表對(duì)情感刺激產(chǎn)生持續(xù)注意的事件相關(guān)腦點(diǎn)位(Haj－cak，Dunning，F(xiàn)oti，2009).

1.4 反饋負(fù)波(Feedback－related negativity，F(xiàn)RN)

反饋負(fù)波或者是FRN是一種通過(guò)腦電圖(EEG)進(jìn)行測(cè)量的腦電波信號(hào).事件相關(guān)電位(event related potentials，ERP)的研究發(fā)現(xiàn)，反饋負(fù)波是人腦加工反饋刺激最重要的相關(guān)腦電成分.FRN能夠展現(xiàn)人體對(duì)外部反饋的反應(yīng)(Horan et al.，2012).FRN的峰值出現(xiàn)在反饋出現(xiàn)后的250－300ms內(nèi)，最大波峰位于額葉中央?yún)^(qū)域(FC)的電極.源定位分析、fMRI和單細(xì)胞記錄研究結(jié)果也顯示FRN的發(fā)生源很可能位于內(nèi)側(cè)額葉，如扣帶前回.測(cè)量的結(jié)果顯示FRN能夠反映出壞的和好的結(jié)果比較的二進(jìn)制分級(jí)(Greg Hajcak，2006).壞的成果是腦電波中受失敗，令人厭惡的反饋或者與負(fù)面影響密切相關(guān)的部分影響的負(fù)性值.而好的結(jié)果，是由獎(jiǎng)勵(lì)反饋或者中腦邊緣多巴胺獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)部分引出的正電波(Ber－nat，Nelson，Steele，Gehring，＆Patrick，2011;Carlson et al.，2011).進(jìn)一步說(shuō)，最近的研究已經(jīng)更有力地支持FRN反映出腦區(qū)域由獎(jiǎng)勵(lì)反饋引起的活動(dòng)(e.g.，ventral striatum，basal ganglia)，這些活動(dòng)對(duì)于得到比失去要敏感的多.

2 互動(dòng)裝置

互動(dòng)裝置是一種將直觀的視覺(jué)設(shè)計(jì)與技術(shù)完美結(jié)合的藝術(shù)形式，是“虛擬”與“現(xiàn)實(shí)”的結(jié)合.通過(guò)吸引參觀者的注意，是他們能夠主動(dòng)參與到作品中并且能夠幫助完成作品，它能夠提供給參觀者視覺(jué)和心理的雙重享受.所以，互動(dòng)裝置藝術(shù)可以定義為:在由藝術(shù)家營(yíng)造的特定時(shí)間相關(guān)的環(huán)境中，某個(gè)提前設(shè)定好參與規(guī)則與信息傳播護(hù)理程序的裝置，通過(guò)互動(dòng)和技術(shù)吸引參觀者主動(dòng)介入，從而影響作品的呈現(xiàn)過(guò)程以及最終呈現(xiàn)的結(jié)果.

與傳統(tǒng)意義上的藝術(shù)作品不同，互動(dòng)裝置不僅僅是觀賞，它需要參觀者主動(dòng)參與，才能呈現(xiàn)完整的結(jié)果，從而真正地完成作品.從某個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，互動(dòng)裝置是“活”的藝術(shù)作品，它的最終呈現(xiàn)效果并非完全可知.互動(dòng)藝術(shù)家在對(duì)作品進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)作時(shí)，只能有一個(gè)預(yù)想的大概結(jié)果，而作品的最終呈現(xiàn)，很大程度上由參觀者決定.一件互動(dòng)裝置作品，實(shí)際上是由藝術(shù)家和參觀者一起完成的，參觀者既是作品的共同創(chuàng)作者也可能成為作品的一部分.而且，互動(dòng)裝置作品大多是有時(shí)間性的，某段時(shí)間的作品可能與下一段時(shí)間不同，無(wú)法完全保存.

互動(dòng)裝置通常是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，并且經(jīng)常使用傳感器.這些傳感器能夠?qū)囟取?dòng)作、距離以及氣象信息等進(jìn)行收集，藝術(shù)家會(huì)處理使用這些信息，并且通過(guò)編程使這些信息能夠反應(yīng)出參與者的特定行為.在互動(dòng)藝術(shù)作品中，參與者與裝置進(jìn)行對(duì)話，并且共同產(chǎn)生一個(gè)完美且獨(dú)特的藝術(shù)作品，以供參與者進(jìn)行欣賞.但是，并非所有的參與者都能看到同樣的結(jié)果.互動(dòng)裝置本身的互動(dòng)性，也就意味著每個(gè)參觀者對(duì)作品都有獨(dú)到的見解，因此得到與其他人完全不同的觀感.

3 與正念相關(guān)的互動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

3.1 項(xiàng)目陳述

下面將通過(guò)一件與正念相關(guān)的互動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)一步闡述二者的關(guān)系及應(yīng)用.一件互動(dòng)裝置將會(huì)被設(shè)計(jì)出來(lái)展示正念特性強(qiáng)的人與正念特性較弱的人在面對(duì)甜食(獎(jiǎng)勵(lì)刺激)時(shí)的不同，而這些不同，通過(guò)點(diǎn)亮不同數(shù)量的LED燈來(lái)時(shí)間.它在視覺(jué)上表明了正念訓(xùn)練能夠幫助人們抵御食物的誘惑并且作出健康的生活方式的選擇.

在本項(xiàng)目中，獎(jiǎng)勵(lì)將會(huì)是放置在一個(gè)小盒子里的蛋糕.豎條LED燈條會(huì)被懸掛在盒子后面2米處.當(dāng)參觀者將用來(lái)測(cè)量腦電波的頭戴耳機(jī)帶上后，這個(gè)盒子會(huì)自動(dòng)從上方打開使得參觀者能夠看到蛋糕.此時(shí)參觀者的腦部活動(dòng)將會(huì)被記錄下來(lái)，經(jīng)過(guò)分析處理從而控制LED的明滅.

圖1

圖1 是裝置的示意圖.由圖1可見，兩個(gè)完全相同的盒子會(huì)被疊加放置在參觀者面前.上面的盒子能從上方打開，而底下的盒子能從正面打開.蛋糕也被放置在上面的盒子里.一個(gè)測(cè)量耳機(jī)被放置在上面盒子上方.一塊Arduino板(Arduino 1)會(huì)被粘貼在上方盒子的左側(cè)面.由Arduino控制的舵機(jī)將被安裝在上方盒子頂部與下方的連接處，通過(guò)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)打開關(guān)閉盒子.四個(gè)LED燈珠會(huì)被安置在盒子的四個(gè)角上，以便參觀者能夠看到蛋糕.其他的測(cè)量腦電波的裝置以及電腦會(huì)被放置在下面的盒子里.

數(shù)條上面安裝著多個(gè)LED燈珠的燈條會(huì)被連接到一大塊木板上，而這塊木板將會(huì)被連到天花板上.第二個(gè)Arduino板(Arduino 2)將被粘貼到這塊板上.燈條的長(zhǎng)度和每條燈條上LED燈珠的數(shù)目各不相同.

當(dāng)參觀者戴上頭戴測(cè)量耳機(jī)時(shí)，對(duì)他們腦部活動(dòng)的測(cè)量將開始，測(cè)量的信號(hào)會(huì)被傳送到Arduino 1.通過(guò)對(duì)Arduino 1進(jìn)行編程，它在接到信號(hào)200ms后會(huì)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而使得上方盒子的蓋打開，同時(shí)它會(huì)打開盒子里的4個(gè)LED燈珠.也就是說(shuō)，當(dāng)參觀者戴上測(cè)量耳機(jī)200ms后，蛋糕會(huì)呈現(xiàn)在他們面前.一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)將會(huì)和舵機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)蓋子打開上方的盒子.在蛋糕呈現(xiàn)前的200ms，有兩個(gè)作用，一是消除剛開始測(cè)量的干擾和誤差得到個(gè)人基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，二是給予Arduino 1時(shí)間進(jìn)行信號(hào)處理和系統(tǒng)控制.

在呈現(xiàn)蛋糕后的200ms到300ms之間，F(xiàn)RN達(dá)到波峰.當(dāng)參觀者FRN振幅達(dá)到最大值時(shí)，Arduino 1會(huì)將這個(gè)最高振幅的數(shù)值通過(guò)無(wú)線傳輸給Arduino 2.這兩個(gè)Arduino板間的無(wú)線傳輸，通過(guò)XBee模塊或者藍(lán)牙模塊來(lái)實(shí)現(xiàn).當(dāng)Arduino 2收到某個(gè)數(shù)值后，它會(huì)點(diǎn)亮懸掛的相應(yīng)的LED.所有的LED燈珠形成了一個(gè)大型的無(wú)規(guī)律排列的矩陣，這個(gè)矩陣會(huì)被作為一個(gè)整體進(jìn)行控制和編程.

圖2是本項(xiàng)目的時(shí)間線:

圖2

3.2 研究方法

3.2.1 FRN的獲得

在這個(gè)項(xiàng)目中，將使用腦電圖設(shè)備，以便得到FRN.因?yàn)槟壳暗玫侥X電圖的裝置較多而且各有利弊，本文將重點(diǎn)討論三個(gè)有代表性的方法，這些方法有以下特點(diǎn);

(1)腦電圖設(shè)備應(yīng)該是便攜且價(jià)格相對(duì)合理.

(2)因?yàn)楸疚闹许?xiàng)目的開展和研究依賴于對(duì)最高FRN振幅的記錄和分析，而通過(guò)前面的研究可以直到FRN波峰出現(xiàn)于額前葉(PFC)部分，所以項(xiàng)目中所用的設(shè)備需要能夠記錄俄前葉區(qū)域附近的腦部活動(dòng).

(3)項(xiàng)目中盒子的開啟及LED燈的明滅都是通過(guò)Arduino板的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此所用的設(shè)備要能夠向Arduino板傳送數(shù)據(jù).

上面提到的三種解決方法如下:

方法1:NeuroSky MindSet+Arduino(NeuroSky MindWave+Arduino)

在這個(gè)方法中將使用Arduino板，NeuroSky MindSet和藍(lán)牙模塊.MindSet是美國(guó)NeuroSky公司基于其最新的(Brain Computer Interface，簡(jiǎn)稱BCI)技術(shù)研發(fā)的一款“意念耳機(jī)”，它原本的設(shè)計(jì)用途是通過(guò)對(duì)佩戴者腦電波信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和分析處理，讓使用者能夠通過(guò)意念控制電腦中的人物和場(chǎng)景，在本項(xiàng)目中將只用來(lái)得到相應(yīng)的腦電波信號(hào).MindSet有自己的MAC地址，使得Arduino能夠通過(guò)藍(lán)牙模塊與其進(jìn)行交流.

Mindset、Arduino和藍(lán)牙模塊都能夠在網(wǎng)上通過(guò)合理的價(jià)格購(gòu)得，打開即用，比較方便.關(guān)于在Arduino開發(fā)環(huán)境下通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線交流的數(shù)據(jù)庫(kù)和代碼示例很多，而且NeuroShy也提供了連接Mindset和Arduino的方法指南，其中也包括代碼.這個(gè)方法可行性高且價(jià)格合理，但是有如下的缺點(diǎn):由于Mindset的制作成本及主要用途，F(xiàn)RN可能無(wú)法從其他EEG活動(dòng)中被區(qū)別出來(lái).因?yàn)镸indset沒(méi)有提供關(guān)于數(shù)據(jù)收集區(qū)域的具體信息，使得FRN的分離更加困難.即便是FRN信號(hào)能夠被成功區(qū)別，也有可能因?yàn)樾盘?hào)太弱無(wú)法使用.

方法2:NeuroSky ThinkGear模塊+Arduino

NeuroSky ThinkGear ASIC模塊(AM)是由NeuroSky公司開發(fā)的模塊，能夠檢測(cè)出人腦的微弱信號(hào)并且將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，從而傳輸給Arduino.這個(gè)方法最大的優(yōu)點(diǎn)是ThinkGear模塊能夠被放置在PFC區(qū)域附近以便得到想要的FRN振幅.這個(gè)模塊也有相應(yīng)的Arduino數(shù)據(jù)庫(kù)和代碼示例.因此這個(gè)方法得到的數(shù)據(jù)跟準(zhǔn)確，價(jià)格最低廉且使用更靈活.但是，使用者需要自己手工將ThinkGear模塊與Arduino板焊接在一起，使用者也需要自己制作出將ThinkGear模塊放置在合適位置的測(cè)量耳機(jī).在這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤產(chǎn)生誤差，需要使用者有較高的專業(yè)技術(shù).

方法3:NeuroScan SynAmps 2+Arduino

NeuroScan SynAmps 2被神經(jīng)學(xué)家廣泛的使用.通過(guò)與電極帽一起使用，SynAmps 2能夠精確的記錄腦電波活動(dòng)包括最高FRN振幅.但是NeuroScan SynAmps 2與Arduino交流目前沒(méi)有相關(guān)的資料，對(duì)于互動(dòng)藝術(shù)家來(lái)說(shuō)這個(gè)設(shè)備太過(guò)專業(yè)價(jià)格也過(guò)高.

3.2.2 點(diǎn)亮LED燈

當(dāng)參觀者戴上測(cè)量耳機(jī)后，對(duì)他們腦部活動(dòng)的記錄開始.獎(jiǎng)勵(lì)將會(huì)在200ms后呈現(xiàn).而在這最初的200ms中收集到的數(shù)據(jù)將會(huì)被用來(lái)做基準(zhǔn).由以往的研究可知，F(xiàn)RN在額前葉(PFC)區(qū)域能夠達(dá)到峰值.因?yàn)樵诒狙芯恐?，只有最高的FRN振幅被使用，因此只有從額前葉區(qū)域收集到的數(shù)據(jù)會(huì)被分析以便下一步使用.FRN的峰值出現(xiàn)在獎(jiǎng)勵(lì)呈現(xiàn)的大約250ms后，所以時(shí)窗設(shè)定200ms到300ms中間，以便能夠準(zhǔn)確的收集到峰值信號(hào).

50個(gè)正念特性強(qiáng)的人(通常是經(jīng)過(guò)正念訓(xùn)練的人)以及50個(gè)正念特性較弱并且嗜吃甜食的人將被分為兩組進(jìn)行測(cè)試.每組看到與項(xiàng)目中相同的蛋糕是得到的最高FRN振幅將會(huì)被記錄.去掉5個(gè)最高值及5個(gè)最低值，得到的平均數(shù)即是這組的平均值.正念特性強(qiáng)的人的平均值將作為最低值，而正念特性弱的人的平均值作為最高值得到一個(gè)項(xiàng)目中最高振幅值的范圍.大多數(shù)參觀者的最高FRN振幅應(yīng)該在此范圍內(nèi).

當(dāng)項(xiàng)目中參觀者的最高FRN振幅達(dá)到上述范圍的最小值時(shí)，85%的LED亮起，而當(dāng)這個(gè)數(shù)值達(dá)到范圍最大值使，25%的燈亮起.

通過(guò)與上述范圍中的最高和最低值對(duì)比，參觀者的最高FRN振幅將會(huì)被轉(zhuǎn)換為一個(gè)比例值，這個(gè)比例值將會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊被傳輸給Arduino 2，相應(yīng)數(shù)量的LED的會(huì)被點(diǎn)亮.

作為一個(gè)藝術(shù)作品，項(xiàng)目中將測(cè)量方法和數(shù)據(jù)使用盡量簡(jiǎn)化，得到的結(jié)果并不精確，只能用于藝術(shù)展示.

4 結(jié)語(yǔ)

隨著互動(dòng)裝置藝術(shù)的發(fā)展，藝術(shù)家們將創(chuàng)作的靈感投向了越來(lái)越寬的范圍.文章談?wù)摿藢⒄罴茨X電波信號(hào)，作為輸入信號(hào)來(lái)創(chuàng)作作品的理論根據(jù).通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明了可能有效的創(chuàng)作方法.相信通過(guò)藝術(shù)家們的努力，人類自身活動(dòng)的信號(hào)將會(huì)越來(lái)越多的被用于藝術(shù)創(chuàng)作，給參觀者帶來(lái)驚喜.

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A Research on How the Mindfulness Improves People＇s Lifestyles

SHANG Meng－meng
(Beijing Cheer V International Culture Transmitting Co.Ltd，Beijing，100036，China)

The research will discuss how the mindfulness improvespeople＇s lifestyle in a visual way.Previous research mostly focuses on intentionally controlling the brain activity to change the speed of a motor，and to light up LEDs，etc.In this research，the audiences＇subconsciousreactions to the external stimuli be will be recorded and used as the input of the interactive installation.The outcomes of the installation show the audience how they are imperceptiblychanged by mindfulness.

EEG;FRN;ERP;interactive installation;Arduino

TN92

A

1672－2590(2015)06－0057－06

2015－10－27

尚萌萌(1986－)，女，山東泰安人，北京創(chuàng)聞文化傳播有限公司經(jīng)理助理.