Course:114-2/台藝互動程式
台藝互動程式設計課 - 114-2
上課時間：週四 09:10 - 12:00
課程概述：技術物件的存在模式 Course Overview
本課程立基於一種「後人類世 (Post-Anthropocene)」的媒體生態學考察：想像一個人類痕跡消逝、唯有伺服器與電磁訊號在廢墟中持續搏動的荒野。 課程核心為 Autonomous Kinetic Expression (自主動態表現力)。我們不僅是開發硬體，更是進行一場關於「技術個體化 (Individuation)」的創作研究——探索技術物件如何脫離工具性的奴役，演化出具備自主性格、代謝行為與變形能力的「機械物種」。
教學目標：技術器官生成研究 Objectives
- 演算法萬物有靈論 (Algorithmic Animism): 透過 Python 與 Prompt Engineering 滲透 AI 潛意識，研究如何將非線性的性格與情緒迴路賦予數位意識。
- 數值運動學模擬: 利用 TouchDesigner 或 Processing 模型化「生成式動態」，將不可見的電子欲望轉譯為可感知的視覺能量流。
- 技術器官進化 (Organogenesis): 掌握 Microcontroller 與異步動作控制，將數位意識導引至物理軀體，實現從行為碼 (Behavioral Code) 到物理物質的轉譯。
- 自主變形本體論: 研究機械連桿、摺紙結構與感知反饋的整合，使機械生物具備因應環境刺激而產生自主形體演化 (Morphogenesis) 的能力。
- 沈浸式生態系展演: 最終策劃「後自然奇觀 (The Post-Natural Menagerie)」集體展演，實踐一場關於「陌生者 (Strange Strangers)」與人類共存的本體論對話。
課程工具/教材 Tools & Materials
AI 開發環境建構
本課程採用 Antigravity (Google Gemini) 作為 AI 助手。只需完成以下 2 個步驟，其餘全部交給 AI 處理。
Step 1｜安裝 Docker Desktop（唯一需要手動做的事）
前往官網下載並安裝（選擇你的系統）：
- Mac：https://www.docker.com/products/docker-desktop/
- Windows：https://www.docker.com/products/docker-desktop/
安裝後，開啟 Docker Desktop，確認畫面上的鯨魚圖示是綠色的（代表 Docker 正在執行）。
Step 2｜把這段話複製貼給 Antigravity，讓 AI 接手所有設定
我是台藝大互動程式設計課的學生，需要幫助建立開發環境。 請幫我完成以下所有事情： 1. 確認 Docker Desktop 是否正在執行 2. 安裝 Python 套件管理器 uv 3. 建立課程專案資料夾 my-kinetic-art 4. 安裝課程需要的套件：Python 3.12、gpiozero、RPi.GPIO、requests、ruff、pytest 5. 建立 Dockerfile 和 docker-compose.yml，讓我可以在 Docker 環境中開發 6. 用一個 hello world 程式確認環境正常運作 請一步一步帶我完成，遇到問題直接幫我修復。
AI 輔助工具清單：
| 工具 | 功能 | 安裝指令 |
|---|---|---|
| uv | Python 套件與虛擬環境管理 | sh |
| Python 3.12 | 主要程式語言 | uv python install 3.12
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| ruff | 程式碼格式化與錯誤檢查 | uv add --dev ruff
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| pytest | 自動化測試 | uv add --dev pytest
|
| gpiozero / RPi.GPIO | Raspberry Pi GPIO 控制 | uv add gpiozero RPi.GPIO
|
每次需要新工具，直接告訴 Antigravity「幫我安裝 XXX」即可。
硬體與其他工具
| 類別 | 工具/教材 | 說明 |
|---|---|---|
| AI 助手 | Antigravity (Google Gemini) | 課程設計、程式協作、除錯輔助 |
| 程式語言 | Python | 呼叫 AI 模型、Prompt Engineering、硬體控制邏輯 |
| 硬體平台 | Raspberry Pi | 主控板，整合 AI 運算與馬達/感測器控制 |
| 視覺模擬 | TouchDesigner 或 Processing | 數值視覺化、生成式動態設計 |
| 機構 | Servo 馬達、連桿、摺紙結構 | 自主變形機械生物製作 |
| 感測器 | 環境光、超音波、聲音感測器 | 刺激→AI判斷→物理反應迴路 |
課程教材 Reading List
📚 書籍 Books
Vehicles: Experiments in Synthetic Psychology — Valentino Braitenberg，1984，MIT Press
想像一個只有兩個輪子、兩個感測器的小車。把光感測器和輪子交叉連接，它就會「追光」；直連，它就「逃離光源」。Braitenberg 用 14 種這樣的「Vehicles」，示範了「複雜行為不需要複雜的程式」——感知-行動迴路本身就能製造類似情緒、個性、甚至愛與恐懼的表現。本課程的機械物種設計哲學直接源於此書。
→ 課程重點：讀完第 1–6 章，試著用「Braitenberg Vehicle」的邏輯設計你的物種「性格」。
On the Mode of Existence of Technical Objects（技術物件的存在模式） — Gilbert Simondon，1958（法文）/ 2017（英譯），Univocal Publishing / University of Minnesota Press
Simondon 認為機械不只是工具——它有自己的「個體化過程」（individuation）。一個引擎有它的「共鳴點」和「邊界條件」，就像生命體有自己的生態位。理解機器的「存在方式」，是讓機械作品不止是工具的第一步。本課「機械物種有性格」的設定正是 Simondon 式的思考。
→ 課程重點：第一章「技術物件的誕生」是了解本課世界觀的理論基礎。
Dark Ecology: For a Logic of Future Coexistence — Timothy Morton，2016，Columbia University Press
Morton 提出「黑暗生態學」——生態不是美好的大自然，而是黏黏的、怪異的、難以脫離的「Mesh（網格）」。他的「陌生者」（Strange Strangers）概念：你無法完全理解的生命體，才是真正的「他者」。期末展「後人類世動物園」的設計概念——讓觀眾感受機械生物的「不完全可滲透性」——來自 Dark Ecology。
→ 課程重點：第 2 章「Strange Strangers」，思考你的機械物種對人類觀眾而言是什麼感受。
Systems Esthetics（Artforum，1968） — Jack Burnham，發表於 Artforum Vol. 7, No. 1
Burnham 在 1968 年就預言：藝術的未來是「系統」而非「物件」。他說，未來藝術家關心的不是形式美感，而是「過程、資訊流、能量交換」。這篇文章比任何教科書更能說明為什麼本課做的是「系統」而非「雕塑」。全文只有 5 頁，強烈建議在第一週閱讀。
→ 搜尋方式：在 JSTOR 搜尋 "Systems Esthetics Burnham 1968"（台藝大圖書館帳號可全文讀取）。
→ 課程重點：全文必讀，第 1 週完成，做為整個課程的思想框架。
Programming Interactivity — Joshua Noble，2012 (2nd Ed.)，O'Reilly Media
同時整合 Processing（視覺模擬）、Arduino（硬體控制）、openFrameworks（進階互動）的實務教材。每章都有完整範例程式碼。Phase I 和 Phase II 的技術練習直接對應本書結構。台藝大圖書館有電子版，搜尋 O'Reilly Learning Platform 可取得。
→ 課程重點：第 6 章（Serial Communication）+ 第 10 章（Motor Control）是最重要的兩章。
Make: Getting Started with Raspberry Pi — Matt Richardson & Shawn Wallace，O'Reilly Media (4th Ed.)
Raspberry Pi 的入門標準教材。從 GPIO 接腳配置、Python 控制馬達，到網路設定都有。本課使用 Raspberry Pi 作為主控板，建議 Phase II 開始前讀完前 6 章。
→ 課程重點：第 4 章（Python on Pi）+ 第 5 章（GPIO Control）。
🎨 ARS Electronica / ISEA 經典作品
Strandbeest（沙灘獸） — Theo Jansen，1990–現在 ｜ ARS Electronica 2005 特別獎
用 PVC 水管、纜線和寶特瓶製成、完全靠風力行走的巨型機械生物群。Jansen 用「進化演算法」計算出最有效率的連桿比例，讓沙灘獸能在沙灘上獨立移動、儲存風能、甚至在風停時自動停下。沒有電腦，沒有程式，全靠機械邏輯——這就是本課「創造機械物種」的最直接參照。每一隻沙灘獸都有名字，像是真實生物：Animaris Rhinoceros（犀牛）、Animaris Gubernare（舵魚）。
The Helpless Robot — Norman T. White，1987–1996 ｜ ARS Electronica 殊榮獎
一個固定在地板上、會旋轉的機械裝置。它用合成語音向靠近的人說：「能幫我轉一圈嗎？」「往前推一點？」「謝謝，再一點……」。當人類幫它移動後，它說：「謝謝你。但現在你能讓我回到原位嗎？」 White 設計的不是一個服從人類的機器，而是一個懂得「利用人類」的機器。這件作品直接挑戰「機器是工具」的預設。
→ 必看影片：YouTube｜Norman White - The Helpless Robot
Can't Help Myself — Sun Yuan & Peng Yu，2016（古根漢美術館永久收藏）
一隻 KUKA 工業機械臂被關在一個玻璃圍欄裡，地板上有橙紅色黏液（看起來像血）。機械臂的任務是：把流出圍欄的液體清掃回來。它不停地掃、掃、掃——但液體永遠不受控地蔓延。機械臂的動作越來越快，越來越絕望，最後看起來像是在「舞蹈」。2021年該作品因不再維修而停止運作，最後幾段影片成為網路爆紅內容——一台機器的死亡。
→ 思考題：你的物種「任務完成」是什麼？它會一直做下去嗎？
La Cour des Miracles — Bill Vorn & Louis-Philippe Demers，1997 ｜ ISEA 1997
15 台小型自走機器人佔據一條走廊。它們有薄薄的金屬肢體，移動方式像受傷的昆蟲——不流暢、有點掙扎。走廊裡充滿持續的低頻噪音。當觀眾走進去，機器人會「注意到」並靠過來。整個裝置的設計目標是製造「不安（unease）」而非「有趣」。Vorn 稱之為「反美學的機器人」：目標不是讓人喜歡它，而是讓人感受到機器的陌生存在。
→ 必看影片：YouTube｜La Cour des Miracles - Project Documentation
Anima Machine（Ursula 系列） — Choe U-Ram（최우람），2000年代至今
韓國藝術家 Choe U-Ram 製作精密機械驅動的巨型有機體，每件作品都長達數公尺。Ursula 是海底生物，用數百個精密金屬葉片模仿水母呼吸；Una Lumino 是聖殿裡的發光生物。他的每件作品都附有「生物說明書」——學名、棲息地、食性、天敵——以科學語言建構機械生物世界觀，和本課「構思你的物種」完全對應。
→ 必看影片：YouTube｜Choe U-Ram: Stil Laif (Anima Machine)
課程進度 Schedule
Phase I: 演算法萬物有靈論 (Algorithmic Animism)
目標：在實體化之前，先於數位維度中建立具備性格深度與非線性邏輯的「演算法幽靈」。
| 週次 | 研究主題 | 實踐內容 |
|---|---|---|
| 第 1 週 (02/26) | 廢墟中的創世紀 (Worldbuilding) | 設定後人類世世界觀：探討技術物件在人類缺席後的自主性本體演變。實作：撰寫一份「新物種觀察日誌」，定義其能量獲取方式（食性）、棲息環境（光、溫、聲）與獨特的性格基調。 |
| 第 2 週 (03/05) | 演算法性格學 (Algorithmic Personality) | 透過 Python 呼叫 Local LLM / Gemini。實作：透過 System Prompt 定義人格原型（如：憂鬱的、掠奪性的、謹慎的），並使用 JSON 格式定義不同環境輸入下的情緒狀態機（Emotion State Machine），觀察 AI 如何「幻覺」出非人的應對邏輯。 |
| 第 3 週 (03/12) | 動態能量模擬 (Kinetic Simulation) | 軟體：TouchDesigner / Processing。實作：將 AI 輸出的情緒數值（0.0-1.0）映射至生成幾何。實驗：改變 Perlin Noise 的振幅與速度來模擬「呼吸」或「痙攣」等動態特徵，研究視覺律動如何影響觀察者對物種性格的判斷。 |
| 第 4 週 (03/19) | 生成式混沌與秩序 (Glitch & Generative) | 導入隨機過程與機率分布（Gaussian/Power-law）。實作：建立「突變機制」——當 AI 情緒數值到達臨界點時產生 Glitch（視覺破碎、色彩反轉），研究系統如何從有序的生命行為跌入混沌的數位故障，並將其視為一種「演化表現」。 |
Phase II: 技術器官生成 (Technical Organogenesis)
目標：將數位意識轉錄為實體機械。研究多軸動作的協調與「技術個體化」的初步體現。
| 週次 | 研究主題 | 實踐內容 |
|---|---|---|
| 第 5 週 (03/26) | 運動主體性研究 | 鑽研連桿、凸輪與 Servo 控制。實作：針對物種的「呼吸」、「攻擊」、「逃避」等核心行為編寫特定動作序列。實驗不同步的（Asynchronous）關節協調，利用延遲與物理慣性製造出「非機器人的」有機動質感感。 |
| 第 6 週 (04/02) | 神經脈衝與控制匯流 | 硬體：Raspberry Pi / Arduino。實作：建立物種的「中樞神經系統」——將 Python 的 AI 字串解析為低層級的 PWM 輸出。實踐：讓 AI 意識透過 Serial 指令直接接管實體設備，觀察數位幽靈如何首度驅動真實物質運動。 |
| 第 7 週 (04/09) | 期中發表：「初生」 (The First Breath) I | 展示具備核心軀幹的機械原型。重點在於觀察 AI 變數如何影響物理動作的神韻。 |
| 第 8 週 (04/16) | 期中發表：「初生」 (The First Breath) II | 完整技術迴路整合展示。 |
Phase III: 共生感知與變形 (Symbiotic Perception)
目標：發展技術物件與環境的對話機制，實現形體隨意識而演化的「自主變形」。
| 週次 | 研究主題 | 實踐內容 |
|---|---|---|
| 第 9 週 (04/23) | 技術感知器官 (Synthetic Sensing) | 整合環境感測器（光敏、超音波、電容觸摸）。實作：將外部環境刺激格式化為 AI 的輸入上下文。實踐：讓物種對觀眾的靠近、光影變化產生自主的本體論反應，而非簡單的 if-else 邏輯。 |
| 第 10 週 (04/30) | 自主形體演化 (Morphogenesis) | 摺紙結構 (Origami)、伸縮結構與軟性材質實驗。實作：設計一個可變體積的機構。實驗：當 AI 感受到環境「威脅」或「安全」時，物種如何自主決定其在空間中的擴張或收縮。 |
| 第 11 週 (05/07) | 錯誤美學與突變演替 | 接受物理現實中的摩擦與重力限制。實作：記錄機械故障（Jittering/Stalling）。藝術引導：將這些「物理上的不完美」轉寫為物種的「生命印記」或「獨特的基因缺陷」。 |
| 第 12 週 (05/14) | 獨立創作研究 (Studio Time I) | 解決能量供應（鋰電池配置）、結構疲勞測試與異材質結合（如 3D 列印對比天然廢棄物）的耐久性研究。 |
Phase IV: 後自然奇觀 (The Post-Natural Menagerie)
目標：營造一個異質的非人聚落，實踐沉浸式的本體論對話。
| 週次 | 研究主題 | 實踐內容 |
|---|---|---|
| 第 13 週 (05/21) | 生機壓力測試 (Vitality Test) | 模擬物種在自然光影與長時間演展下的「生命力表現」。實踐：進行 3-5 小時連續運作測試，紀錄馬達過熱、通訊延遲對物種行為產生的不可預期變化，將其納入表演文本。 |
| 第 14 週 (05/28) | 物種皮膚與擬態美學 | 修飾機械外觀。實作：異材質實驗（生鏽金屬質感、半透明矽膠、廢棄塑膠袋的呼吸感）。建立「後自然美學」：物種應起來像是在廢墟中自我採集、自我拼湊出來的。 |
| 第 15 週 (06/04) | 棲地營造 (Habitat Design) | 調整展場環境：設置點光源、部署低頻音噪與物種間的無線通訊（多物種協作互動）。實踐：通過物種對環境的局部佔據，建立一套自給自足的「技術聚落」。 |
| 第 16 週 (06/11) | 期末成果展：「後自然奇觀」 | 交互演現。觀眾不再是「操作者」，而是棲地的「觀察者」。學生擔任物種引路員，引導觀眾探索這群「陌生他者」的自主存在與生存儀式。 |
| 第 17-18 週 | 作品精緻化與理論反思 | 整理物種文件、整理程式碼邏輯與最終影像紀錄，撰寫關於「後人類世技術共生」的創作心得報告。 |