田顺丨艺术与工程共生下的纤维艺术跨学科协同创作研究

更新时间：2026-01-04 23:42  浏览量：3

本文从当代纤维艺术中艺术直觉与工程逻辑的融合切入，以珍妮特·埃施曼的创作为案例，揭示了其以跨界材料工程为突破点，围绕作品结构形态，进行深度跨学科协作的创作范式。从而理清了在此框架下艺术与工程的共生关系，为当代的艺术跨学科实践提供了可资借鉴的方法与路径。

关键词：纤维艺术、艺术与工程、跨学科创新、艺科融合

引 言

当前，艺术与科技的跨界合作正在全球范围内蓬勃发展。正如《自然》（Nature）杂志所观察到的：世界各地的科学家和艺术家之间正在展开合作。日常社交媒体上带有#SciArt标签的帖子表明，这两个不同的领域正在以鲜活且使人兴奋的方式融合。[1] 而纤维艺术，这门古老而常新的艺术形式，也因在经历着这场变革而不断蜕变。但客观而言，纤维艺术的跨学科转向并非自今日始，而是有着清晰的历史轨迹。其序幕可追溯至20 世纪中后期的“纤维艺术运动”。以瑞士洛桑“国际壁挂双年展”为关键节点，彼时，艺术家们已开始突破“装饰”与“工艺”的藩篱，在空间中探索纤维的雕塑性与建构性。然而，真正意义上的规模化与多元化跨学科创新，则是自21 世纪以来，随着数字技术的成熟、新物质科学的兴起，以及当代艺术议题的日益复杂化而迅速发展起来的。

当下，纤维艺术的跨学科实践主要呈现出两大路径。其一，是同材料科学与工程的纵深性融合。艺术家与科学家、工程师合作，将智能纤维、生物材料、纳米涂层、可降解聚合物等前沿材料引入创作。这使得作品围绕纤维材料本体的创新不断深化、发展，衍生出超越传统的视觉呈现，具备了可感知温度、发光、变形，甚至自我“生长”的活性，从而在动态装置等领域催生了全新的应用场景与美学语言。其二，是与数字媒介及互动技术的结构性耦合。通过将纤维材料与传感器、编程、投影等技术相结合，把纤维艺术创作从物质实体延伸至虚拟场域，逐步衍生出了沉浸式的、可供观者参与的交互体验。这种耦合不仅改变了作品的最终形态，更重构了创作流程本身：在纤维艺术本体创作之外，与算法生成、投影互动、数据可视化等形式的恰当结合，成为新的创作重点。

而驱动纤维艺术走向跨学科协作的动因是多层次的。首先，这是纤维艺术寻求自我突破的必然。传统技艺的语言在经过千百年的锤炼后，面临着叙事枯竭的危机，跨学科创新为纤维艺术注入了新的观念、方法与表现力，使其得以在当代艺术的话语体系中重获新生。其次，是技术哲学对整个社会的影响。在当下的社会语境中，技术已不仅是工具，更是塑造世界观的媒介，对此纤维艺术无法也不应置身事外，于是产生了与诸多技术形态的跨学科融合。再者，是来自社会议题的裹挟，如生态危机、身份政治、科技伦理等，对这些复杂问题的创作表现，往往需要超越单一学科的视野和表达方式。

而来自纤维艺术与其他学科在交叉地带的新知识生成，加速了纤维艺术自身表达方式与手段的多元化。因此，纤维艺术的跨学科流变，并非简单的技术嫁接或形式拼贴，而是一场关涉其本质的价值重构。它打破了手工艺与高科技、传统与当代、艺术与非艺术的二元对立，正在重塑着纤维艺术的边界、身份与未来可能性。

珍妮特·埃施曼（Jenet Echelman）是以纤维材料创作见长的美国著名艺术家。她毕业于哈佛大学，在艺术界享有很高声誉，曾入选《建筑文摘》（Architectural Digest）评选的2012（全球）创新者，其作品被誉为“重塑了城市空间的内核”[2]。《纽约时报》称赞其“为手工艺注入了一种很酷的先锋概念”[3]。她还曾获2014 史密森尼美国视觉艺术创造奖（Smithsonian American Ingenuity Award in Visual Arts），该奖主要用以表彰当今美国的杰出创新成就。虽然其本人常将自己作品定义为雕塑，但因其极为符合纤维艺术的特征，故在此作为纤维艺术讨论。埃施曼的艺术创作突破了传统纤维艺术的边界，将柔软的纤维网结构带入城市天空，创造出随风摇曳、与自然对话的空中景观。而在她的那些看似轻盈梦幻的作品背后，隐藏着极其复杂的工程挑战。其所以能实现，正因为她与材料工程师、结构工程师等多领域专家建立的深度跨学科合作，以及由此形成的一套独特的“艺术—工程”共生创作范式。本文将以其跨学科协同创作范式为案例，对其方法、流程、特征以及深层机制，进行系统性剖析，从而洞悉其内理。

一、融合材料工程的跨学科创新及工作流程建立

1. 创作瓶颈催生的问题与需求

埃施曼的艺术转型始于她对材料本身的重新思考。事实上她的跨学科创新并非凭空出现，而是针对实践中所遇到的真实问题所进行的一种解决问题的尝试。因此这种跨学科创新的第一步就在于明确问题并提出需求。

1. 早期采用钢结构骨架的作品

2. 采用Spectra® 纤维的《地球时间1.26》

埃施曼早期的纤维艺术作品主要采用尼龙、麻、棉、丝绸等材质制作的渔网、蕾丝等，搭配镀锌钢结构制作而成。（图1）但在2010年创作作品《地球时间1.26》（Earthtime 1.26）时（图2），她最初依然设想采用钢骨架来支撑大型网状纤维。然而，由于作品形态十分复杂，她很快意识到钢材的特性与重量限制了作品形式表达的丰富性与自由度。在2015 年接受《公共艺术评论》（Public Art Review）杂志采访时，她回忆起当时的情况：“我已经到了无法再做下去的地步，作品形态非常复杂，而钢材的结构性能不再合适。又是一个倍感压力的时刻，我该怎么办？”[4] 这种创作上的瓶颈迫使她必须寻找新的路径。但在此，她清晰地提出了问题与需求：找到一种能替代钢材，兼具高强度、轻质和柔性的新材料。

2. 主动跨界搜寻与积极有效沟通

在明确需求后，埃施曼开始了解决方案的搜寻，她主动将视线投向艺术领域之外。在跨界搜寻中她意识到，航空航天和海洋工业领域可能已存在解决方案。正如她后来的回忆：“突然间，新方法变得如此清晰，如果我们用新型超强轻质科技纤维（比如超高分子量聚乙烯）制作网格，就能做出任何我们想要的形状！”[5]为此，她锁定了一种名为Spectra® 纤维的超高分子量聚乙烯材料，并直接联系了生产商霍尼韦尔（Ho n e ywe ll）公司。在沟通中，埃施曼不仅说明了她艺术创作所面临的问题，还详细阐述了将Spectra® 纤维应用于公共纤维艺术的可能性和意义。这种深入的沟通取得了显著成效，霍尼韦尔公司不仅同意捐赠Spectra® 纤维供其研究开发，还指派专门的材料工程师提供技术咨询。至此，埃施曼成功将工业领域的先进材料注入了她的纤维艺术创作。埃施曼曾在采访中回忆：她的本领源于她当过记者的工作经历，她懂得如何主动出击并提出问题。同时，她还十分强调积极沟通的意义。在她看来，如果问的第一个人无法给出答案，或许这个人能引荐另外三个可能知晓答案的人。这种积极主动、富有技巧的沟通能力，成为她在材料领域开启跨学科协作的起点。

3. 系统化、标准化工作流程建立

随着跨学科协作的深入，埃施曼的材料创新应用也走上了系统化、标准化的道路。在2017年完成的《捕梦者》（Dream Catcher）中，整个作品由四层结构网层和多片装饰性网面构成，作品主体选用了超高分子量聚乙烯（U H MWP E）和聚四氟乙烯（P T F E）材料，以手工拼接和编织的形式制作，充分照顾到了户外环境对强耐磨性、质地轻盈、韧性好、能承受强风荷载等特点的需要。但作为结构网层的核心材料——绳索，在选型和力学性能处理上仍产生了很多问题。埃施曼团队与绳索供应商科特兰公司（Cortland Company）、萨姆森绳缆公司（Samson Rope Technologies）以及工程服务商SOM 建筑设计事务所（Skidmore, Owings & Merrill LLP）的工程师们建立了系统化的合作机制。而且这一机制有着较为明确的工作流程：性能测试与分析→材料选择→应用优化。

（1）纤维绳索测试与选型：材料功能与创作需求的契合

3. 材料供应商提供的单层编织结构绳索与双层编织结构绳索（左：12 股单编织绳；右：绳芯承力型双编织绳）

在绳索选型方面，工程师们首先对多个绳索材质进行了性能测试，最后把目标锁定在了12股单编织绳、绳芯承力型双编织绳两种绳索上。（图3）他们给出的技术分析是 [6]：12股单编织绳，其结构由6 股顺时针和6 股逆时针缠绕的绳股交织而成，优势在于能保持圆形截面，抗旋转性能优于股数少的绳索，比双编织绳更便于现场拼接。而绳芯承力型双编织绳的结构则更适合在恶劣环境中使用，其内部是承重芯绳，可承担主要荷载；其外部包裹着一层保护性编织套，可提供优异的防紫外线、耐磨和防切割保护。他们还提出，芯绳和外包套可以采用不同材质的纤维，从而制造出具有不同特性的绳索，以满足结构中不同部位的受力和耐久性需求。

埃施曼团队从艺术制作角度提出，希望结构能便于现场调整和安装，同时保持视觉上的统一性。经过反复的技术讨论，双方最终达成共识：在主受力网中采用12 股单编织绳，而在暴露于外界环境、易受磨损的关键部位，则使用双编织结构或特殊处理的绳索。

（2）材料力学性能处理与优化：建立工程指标体系深度评估

在绳索材质选定后，还需要进一步针对作品的需求，作材料的力学性能处理与优化，这实际上是围绕创作在材料工程层面的查漏与完善。工程师们为埃施曼团队分析认为，这类合成绳索的优势在于极高的强度重量比和良好的加工性能，它们足以替代传统钢缆和钢丝绳，并极大地减轻了自重，这对于将纤维艺术作品悬挂于建筑上至关重要。然而，与钢材、混凝土等传统结构材料不同，绳索的力学行为极为复杂，其应力—应变关系非常不确定，受多种因素影响。

4. 材料供应商科特兰公司的样例绳索性能及载荷—伸长曲线

为了确保作品的安全性，工程师们必须将绳索材料（图4）纳入严谨的工程规范体系中。他们为埃施曼团队引入了一套基于美国绳索协会(Cordage Institute) 标准的评估体系，这也成为埃施曼在后续户外作品材料考量的重要内容。在作品的绳索材料选用中必须考虑以下关键力学性能指标 [7] ：

①刚度（绳索在受力时的变形程度）：工程师需要精确预测绳索在受力时的变形程度，这与弹性模量(MOE) 相关，并且刚度会随着绳索预加载历史而变化。

②断裂强度（在拉伸试验中导致绳索断裂的标称载荷）：这是安全底线，工程师必须确保所有绳索在设计荷载下远低于其最小断裂强度。

③线密度（单位长度的绳索质量）：这直接关系到作品的总重和锚固点的设计，是工程师进行荷载计算的基础。

④其他载荷—伸长特性：

（a）结构伸长：全新绳索在初次承受较小载荷时，内部结构被压实产生的永久性伸长。

（b）弹性伸长：与绳索弹性模量相关，载荷移除后可恢复。

（c）滞后伸长：需要一段时间才能恢复的伸长。

（d）蠕变：在长期静载作用下产生的永久性伸长。

通过对上述指标评估，工程师们认为，在作品《捕梦者》的结构网层中，“蠕变”这项内容须进行优化处理，否则可能导致作品在形态控制上产生缺陷。起初，艺术团队对这些复杂的技术要求感到不适。但在工程师推演出“蠕变”可能导致的形态失真后果和隐患后，艺术团队最终认可了这项工程措施的必要性，并采纳了方案：在结构网层中预期受力最大的绳索上，采用库拉雷（Kuraray）公司生产的Vectran ™材料作为芯绳，这是一种具有抗蠕变特性的液晶聚合物纤维。

围绕埃施曼创作所筛选并定制的这套工程指标体系，是工程师在此阶段与她开展跨学科合作的重要方法。他们从众多参数中，重点筛选并强调了与作品安全性、耐久性及形态稳定性最相关的关键指标，同时引导艺术团队学会理解和运用这套指标。这不仅为埃施曼后续的同类创作建立了一套可延续的标准，更在本质上完成了从工程语言到纤维艺术表达的系统性转译。

在回顾向材料工程领域寻求跨学科合作时，埃施曼感慨地说：“那是真正的突破，因为这使得材料能够变为完全柔软的形式，不需要刚性结构支撑。一旦抛弃了沉重的钢材，作品就会足够轻盈，可以直接链接到现有的城市、建筑物以及基础设施中。突然之间，这些作品也可以装进盒子里带去旅行，如此轻便。”[8]埃施曼对形态的执着追求，使她走出舒适区，主动寻求合作。这为她的艺术构想提供了实现基础，也赋予了其后续大型公共纤维艺术创作更多可能性。

二、“回合制”协作下的艺术判断与“力密度法”融合

当访谈者问埃施曼：“你把作品从一个小房间的规模，扩展到一栋大楼的规模，这个过程会是怎样的？”埃施曼回答：“光是听到这个问题就会让我想起当时那种揪心的感觉。我的技能储备里根本没有那些能力。我知道自己想要什么，但对于实现宏大尺度所需的材料与技术却缺乏了解。”[9] 在此可以想见这种蜕变过程的艰辛。埃施曼曾表示，建筑领域开发的一些计算机软件有助于她的创作。但她同时认为，没有任何软件能够模拟她作为艺术家的创作方式。因此，面对大体量的纤维艺术作品，她依然需要直面结构工程师，进行深度协作以解决大型作品所面的结构形态问题，这也是埃施曼跨学科协作的核心内容。

埃施曼作品中常用的结构找形方法主要有两种，一种以“力密度法”为主，另一种则是基于“动态松弛法”优化而成。二者不仅处理的作品类型不同，由方法衍生出的跨学科协作模式也不同。前者侧重于通过调整力学参数来间接控制形态，更适合须获得均匀预应力的形态，其协作模式更偏向于一种“回合制”的线性协作。而后者则允许工程师直观地塑造结构形态，更适合实现基于艺术直觉、非均匀预应力的独特造型，其协作模式更注重“共创”式的实时协作。

1.“力密度法”作为网层结构找形方法的确立

5. 作品《捕梦者》

在此，我们依然沿着前文《捕梦者》（图5）的创作历程，来探寻围绕力密度法展开的“回合制”协作方式。在前文提及的网层绳索材料确定后，接下来便是网层结构的找形工作。《捕梦者》是为加州西好莱坞日落大道创作的作品，横跨两座大楼，尺度很大。作品灵感来自埃施曼在研究梦境中人的脑电波活动所得到的一个数据集合图（图6），由此她设计推演出了作品形态。可见，作品在灵感的来源上就包含着强烈的跨界意识。

6. 脑电波活动数据图

而面对这样一个充满想象力的复杂形态，在技术讨论中，工程师们认为要实现埃施曼设想的由多层网片构成的复杂空间形态，并确保其在风与重力作用下安全稳定，应采用“力密度法”作为核心方法。“力密度法”的本质是通过为网层中的每根绳索定义一个“力密度”（即单位长度的力），将复杂的、非线性的平衡问题转化为相对容易处理的线性方程组。[10]该方法的特性是通过调整抽象的力密度参数，间接求得结构的平衡形态。这决定了后续整个工作流程将以工程师的计算与迭代为核心来驱动。

2.“回合制”网层结构找形过程及其验证

整个找形与验证过程可划分为几个阶段，艺术团队与工程团队的协作发生在每个阶段的衔接点上，形成了“计算分析→反馈意见→修正完善”的循环。具体阶段如下：

首先是模型初步分析。工程师会将埃施曼团队的CAD设计稿转换为可用于结构分析的数字化模型，并导入S-FRAME 软件。同时，编写专门的MATLAB脚本，运用力密度法计算结构网层的形态。而后艺术团队会与工程师共同审视模型的初步分析结果。在这个阶段，艺术团队会从视觉和空间感受出发，提出调整意见。

接下来是参数迭代调整，工程师会将艺术团队的定性反馈转化为定量的工程参数。他们会在MATLAB脚本中调整特定区域的力密度值，重新运行计算，以寻求一个新的平衡形态。但面对埃施曼复杂的作品形态，这种调整常常不是即时可见的，需要用一定的时间调整好后再与艺术团队沟通。这个过程一般需要反复多次，每一次循环都意味着一个“回合”的协作沟通，直到找到既符合艺术预期又满足结构平衡的形态。（图7）但这种基于数据的反馈，会使得埃施曼团队在坚持核心诉求的同时，对原本形态做部分妥协和调整，以保证结构的平衡。由此得到的几何结构和内力分布，将会在S-FRAME 模型中更新，作为后续深化的基础。

7. 导出的单层结构网层的平面几何形态

再往后是结构分析阶段，在形态基本确定后，工程师还会进行深入的结构分析，模拟作品在自重、风荷载等作用下的响应。工程师们此时会依据分析结果向埃施曼展示作品在强风等荷载中的预期变形和内力分布，以便使她理解其作品在动态环境中的真实状态。

最后是装饰网层的模拟与验证。本来，埃施曼团队使用与Autodesk合作开发的专用插件，已经对装饰网面进行了建模，并模拟出其张拉和悬垂效果。然而工程师们认为，实际中的受力情况会更复杂，因此艺术团队的建模无法完全准确模拟。为此，他们决定采用数字和实物两向验证（图8）：一方面对艺术团队制作的装饰网面模型进行精细的有限元分析(FEA)，用以解析装饰网面的永久和临时荷载状况，了解装饰网面对结构网层产生的荷载分布，以及整个纤维作品的预期变形形态。另一方面搭建缩小比例的实物模型进行对照测试，用以验证相关数据的实效性，从而更全面地预测情况。

8. 处于张拉状态下的装饰网层建模与装饰网层实物模型

3. 工程思维下的材料与连接节点测试与修正

在大型纤维艺术作品的工程实践中，材料与连接节点的可靠性直接决定了作品的安全性与耐久性。为确保结构网层绳索的预期伸长量控制在设计范围内，并获得特定连接节点的精确强度数据，工程师基于绳索行业标准进行了系统的实验测试。（图9）由于作品结构复杂且尺度巨大，对现场每根绳索进行预张拉循环在实践中难以实现。为此，工程师选取了15 个绳索样本进行实验室测试，每个测试案例包含三个样本以充分考虑材料性能的变异性。测试主要分为两种类型：循环拉断试验，通过模拟预加载循环和最终拉断的综合过程，用于校准结构分析模型中的绳索弹性模量；非循环拉断试验，则专注于评估不同连接类型的极限强度承载力。测试结果显示，其中一种打结式拼接连接的平均测试承载力，未能达到标准。这一发现促使工程师立即改进了该连接细节，并与艺术团队进行了信息同步。基于测试数据，团队制定了最终用于现场安装的绳索设计长度表，其中综合考虑了单编织和双编织构件的预期伸长量、设计内力及其与抗拉强度的比值。

9. 测试装置示意图

这种依据实测数据在最后阶段进行的针对性修正，确保了作品在户外高空环境长期使用中的安全性与形态稳定性。其“测试→分析→反馈→修正”的工作模式，强化了“艺术—工程”协作中数据驱动优化和阶段性问题解决的“回合制”特征，体现了工程严谨性对艺术实现的重要保障作用。

总结下来，在《捕梦者》创作中，艺术与工程的协作犹如一场分工明确的接力赛。工程师是赛跑的主力，负责将艺术家的概念愿景通过参数化计算转化为可行的结构形态；而艺术家则在特定的节点介入，提供方向性的指导。这种模式确保了工程的严谨性与安全性。但协作本身并非连续实时进行，而是通过一系列有间隔的、目标明确的“回合”来推进。而这多次的“回合”但却并非低效的体现，其暗合了不同领域专家为交流和协作默契所必需的磨合过程。因为艺术家和科学家通常身处不同的世界，一旦团队组建起来，需要时间来建立富有成效的伙伴关系，以便能够有意义地交流思想并为最终产出设定预期。[11] 同时，她的成功也印证了关于跨学科协作一个的观点：无论科学家和艺术家在各自领域建立的界限如何，科学和艺术界的成员通常都有义务跨越这些界限进行工作。[12]

三、“实时共创型”协作下的艺术直觉与“动态松弛法”的融合

10. 地震和海啸能量传播数据图

11. 作品《地球时间1.8》设计草图

作品《地球时间1.8》（Earthtime1.8）的制作过程充分展示了埃施曼团队与工程服务商奥雅纳（Arup）公司在探索结构形态上的深度协作。这件作品的整体外形，源于美国国家海洋和大气管理局2011年3月11日关于日本东北部地震和海啸能量传播的数据图。（图10、图11）这次地震和海啸横跨太平洋，事件影响很大，它使得地球地轴发生了偏移，一天的时间也因此缩短了1.8 微秒，作品《地球时间1.8》也因此得名。1.8 微秒虽是极短的时间，但却直观地展示了单一的自然事件影响全球宏观系统（地球的自转）的过程。基于此，作品深刻探讨了人类与宏观时空周期、物质世界之间错综复杂的依存关系。按照埃施曼团队的说法，相互联结的网状结构以实体形式隐喻了任一元素发生变化，其他元素都会随之联动的理念。但作品呈现出的有机、流动的形态对结构找形提出了很高的要求。为此，结构工程师与埃施曼团队探索出了一套有效的解决办法。

1.基于“动态松弛法”的网层结构找形方法的确立

12. 作品《地球时间1.8》实物效果

在《地球时间1.8》（图12）的实现过程中，工程师团队确立了与《捕梦者》截然不同的技术路径。其核心是采用“动态松弛法”并深度集成于Rhino 平台中。动态松弛法是一种基于虚拟动力系统的数值计算方法，其科学原理在于将结构离散为节点和单元后，赋予节点虚拟质量，通过计算每个时间步长内节点的不平衡力，根据牛顿第二定律获得加速度，再通过数值积分更新节点位置，直至系统动能衰减至零，达到静力平衡状态。[13] 该方法本质上是一种物理模拟过程，通过在数字空间中模拟绳索网络的受力与运动，使其最终松弛至平衡状态。这与《捕梦者》通过调整抽象“力密度”参数来间接求解形态的数学方法形成了鲜明对比。动态松弛法赋予了工程师直接“雕琢”模型的能力，他们可以像处理真实物理模型一样，直观地“拉扯”节点或网格，并实时观察形态与内力的演变。这一根本性的区别，为艺术家与工程师创造了一个可以实时互动、共同塑造作品的平台，并奠定了“实时共创”型工作流的基石。在技术实现上，奥雅纳的工程师团队为此在Rhino环境中开发了专用找形插件。他们在Rhino 环境中开发的专用插件构建了独特的双模型架构：一个是由Rhino几何对象构成的视觉模型，另一个是进行力学计算的有限元模型，二者通过一个“管理器”模块实时同步。[14]这种架构使得工程师能够直接运用Rhino丰富的几何工具直观地“雕琢”模型。

2.“实时共创型”网层结构找形

项目启动后，工程师面对埃施曼的设计稿并非被动地将定稿概念转化为结构模型，而是与艺术家共同审视这些视觉素材，深入探讨其空间意图与美学目标。工程师敏锐地认识到，支撑网的结构绳索图案本身具有显著的视觉表现力，因此主动邀请艺术团队参与图案的共同设计。这种从源头开始的融合，确保了结构网层不仅是承重构件，更是纤维艺术美学的有机组成部分。

13. 基于Rhino 的专用插件找形

为实现高效的协同，如前所述，团队在Rhino环境中开发了专用的找形插件。（图13）其技术工作流程严格遵循“从制造状态张拉至目标形态”的逆向逻辑：首先，对结构网层在工厂地板上拼接完成的无应力状态进行精确建模；随后通过在锚固点施加预张力，模拟实际安装过程中的张拉操作，使网结构逐步进入受力平衡状态。工程师发现，这种基于物理模拟的逆向方法，非常契合埃施曼这件作品对非均匀、艺术化预应力分布的追求，远比传统的先定义预应力再求解形态的数学方法更为直接有效。

事实上，结构形态确定过程本身，就是一场高度密集的跨学科对话。工程师利用插件，可以根据艺术家的直观感受（如“这个褶皱再柔和些”或“那个边界更清晰点”），实时地手动移动节点或自动优化网层。调整的结果立即可视，双方能即刻就形态的细微变化进行沟通与决策。这种围绕着一个动态、可视的三维模型进行的实时协作，是此流程的核心特征，它与“捕梦者”项目中分阶段的“计算分析→反馈意见→修正完善”回合制协作形成了差异。

3. 工程思维下的分析验证与可建造性协同

为确保安全，经Rhino 插件确定的形态会导入专业的GSA软件进行风荷载等复杂工况的复核。为实现无缝衔接，插件内置了与GSA自动读写的模块。同时，团队开发的Python脚本能自动从模型中提取数据，生成标有精确下料长度的施工详图。这些后台工具的开发，有效地满足了艺术作品频繁变更、高效迭代的协作需求，同时将工程师从重复的绘图工作中解放出来，可以更专注于形态的共创。

在细部设计上，艺术诉求与工程现实得到了同步考量。为保持作品统一的手工质感，团队优先采用绳与绳的直接拼接，并为此开发了既美观又高效的多向连接节点。面对手工拼接固有的精度挑战（公差可达±13 毫米），工程师并未追求不切实际的制造精度，而是在设计策略上主动适应：通过采用连续绳索和避免三角形网格，利用四边形网格的剪切变形能力来吸收误差。这种在设计阶段就预先包容艺术制作特性的智慧，体现了工程思维深度服务于艺术作品的协作思想。

总结而言，在《地球时间1.8》的创作中，艺术与工程的协作已演变为一场深度交融的“共舞”。这一演变的关键，在于他们成功地构建了一个跨学科的“共同问题空间”。正如比尔塞尔（Birsel）等学者在构建“艺术—科学—技术”（A S T）合作框架时所强调的，通过使用诸如共享心智模型、认知制品……等多样化工具来建立一个共同的问题空间，似乎是跨学科 / 超学科合作中的一项关键实践。[15] 对于埃施曼与奥雅纳团队而言，在Rhino 环境中深度开发的专用找形插件，正是这样一个有效的“认知制品”。在这个统一的数字工作坊中，艺术家与工程师得以围绕一个实时响应、可视可塑的模型进行即时沟通。工程师运用动态松弛法，将其工具转化为艺术家手的延伸，直接将艺术直觉转化为平衡的形态；而艺术团队则能全程参与结构的生成过程，其审美判断与空间诉求得以即时反馈及呈现。这种协作还印证了一个观点：现代艺术与科学融合的一个关键，在于对抽象与复杂概念的理解与传达。[16] 在此，艺术家的感性直觉与工程师的理性模型的融合，使得那些单一领域无法应付的复杂事物诸如难以言喻的形态与力学关系，得以实现和解决。

结 语

1. 纤维艺术跨学科协作趋势的必然性

珍妮特·埃施曼的创作范式，是纤维艺术在当代语境下通过深度跨学科协作以实现自我变革的缩影。这种范式的出现绝非偶然，事实上，在当代纤维艺术的演进脉络中，跨学科协同已演变为一种核心驱动力。其必要性根植于纤维艺术自身寻求突破的内生需求与外部技术社会环境的深刻变迁。传统纤维艺术在历经千百年发展后，其技艺语言与叙事框架面临某种程度的枯竭，难以独立回应日益复杂的当代议题，如融入大尺度城市空间，适应特定户外环境，呈现复杂的形态，反映社会焦点问题等。而材料技术及其他新技术成果的涌现，使得其艺术创作的媒介、方法与观念得以极大拓展。所以在此趋势下，纤维艺术无法也不应置身于这场技术革命之外。珍妮特·埃施曼的创作范式正是顺应这一时趋势的典型：当她试图将柔软的纤维推向城市天际线，创作宏大、动态且安全的纤维艺术作品时，单一艺术学科的知识与技能储备已明显捉襟见肘。材料强度的局限、结构稳定性的挑战、环境荷载的复杂性，这些都不是传统艺术训练所能解决的。因此，跨学科协作并非追逐时尚，而是纤维艺术在特定历史阶段，是其突破自身边界、重获表达活力，有效介入当代艺术话语体系所必须依仗的路径。它标志着纤维艺术已经逐步转向为一个以复杂问题为导向、积极寻求外部知识融合的开放系统。

2. 跨学科协作的磨合进程：从工具借用到融合共生

跨学科协作并非一帆风顺的坦途，其核心难点在于不同学科范式之间，尤其是艺术直觉与工程逻辑之间的沟通壁垒与磨合历程。埃施曼的创作经历清晰地揭示了这一进程中从初步接触到深度融合所必须克服的障碍。初始阶段，阻力常体现在语言不通、目标差异与方法论冲突上。艺术家追求形态的独特与视觉的震撼，而工程师则首要关注结构的稳定与计算的可控。例如，在应用“力密度法”进行结构找形时，艺术家基于感性判断提出的形态调整，需要工程师转化为抽象的力学参数进行迭代计算，这个过程并非即时反馈，而是以“回合制”的协作模式进行，期间充满了理解、转译与妥协。更深层的磨合体现在工作流程与工程标准的建立上。例如，工程师为埃施曼引入的那套基于美国绳索协会标准的材料评估体系，涉及刚度、断裂强度、蠕变等艺术家陌生的概念。起初，艺术团队或有不适，但在工程师推演了可能导致的隐患后，双方在实用与美学的平衡点上达成共识，完成了工程语言向艺术表达的系统性转译。而在如《地球时间1.8》的创作中，这种磨合升华为了“实时共创型”协作。通过共同构建基于Rhino平台和动态松弛法的“共同问题空间”，艺术直觉得以直接参与结构的生成，工程手段则成为艺术家手臂的延伸，实现了两个学科的方法融合为一个有机创作体的升华。因此，克服跨学科协作中难点的关键，一方面在于建立有效的语言“转译”机制；另一方面，协作双方要走出自身舒适区，在持续的磨合中建立起共同目标与共情机制。如此，方能实现从简单的“工具借用”到融合乃至共生的升华。

3. 工具变革的反向影响

跨学科协作的深刻影响，还在于它引入了一系列全新的工具，不仅是物理材料工具，更包括计算方法、软件平台和工程指标体系。这些工具的变革，从根本上反向塑造了纤维艺术作品的最终形态、尺度、美学特征以及艺术家的工作方式。首先，材料工具的革新是最直接的动力。Spectra® 纤维、Vectran ™等高科技材料的引入，替代了沉重的钢材，使得作品在物理尺度上实现了飞跃。埃施曼的作品从房间尺度扩展到建筑尺度，轻盈到可以悬挂于城市建筑之间，其宏大的体量本身就是工具变革的直接产物。同时，材料的轻质与高强特性，使得作品能够实现极度柔软、复杂的空间曲面形态，这是传统刚性骨架无法支撑的。其次，计算与软件工具的介入，深刻地改变了作品的形态生成逻辑与艺术家的构思方式。“力密度法”和“动态松弛法”作为核心找形工具，使得那些源于脑电图、地震波的复杂数据形态得以从二维图像转化为安全稳定的三维实体。特别是“动态松弛法”与Rhino 平台的结合，使艺术家能非常直观地塑造形态，也使得作品的形态更加有机、流动，充满艺术化的张力。而相关工程指标体系（如刚度、蠕变等）的引入，作为一种“思维工具”，反向规训并提升了艺术家的创作思维，使得埃施曼团队在后续创作中会主动考量这些内容，这也意味着艺术家的直觉判断开始与工程理性深度融合。这种工具的内化，导致工作方式发生了根本性变化：创作不再是先有完整形态再寻求实现，而是在形态构思之初就会对材料性能、结构逻辑、环境荷载进行同步考量。

这种由跨学科催生的工具与成果变革，对纤维艺术这一学科本身也产生了深远而持久的推动力。其影响核心在于，极大地拓展并重塑了纤维艺术的学科边界、知识体系与价值内核。这不仅激励了更多艺术家勇于突破传统的限制，更重要的是，将工程思维、材料科学和计算逻辑系统地引入了纤维艺术的创作方法论与教学范畴之中，促使学科知识构成从以“工艺表现”为中心，转向聚焦于“多元跨界性表达”。其结果不仅仅是增加了几件宏大且炫目的作品，而是从根本上丰富了纤维艺术的语言体系，证明其可以作为主导媒介，去面对城市、环境、社会等宏大空间与议题，并最终实现学科自身的现代化转型与价值升华，完成一场一场颠覆式的自我超越。

注释（向上滑动查看）：

[1] Gewin V. How to Shape a Productive Scientist-Artist Collaboration[J]. Nature , 2021, 590(7846): 515.

[2] Brown P L. AD Innovator: Janet Echelman[J/OL]. Architectural Digest , https://www.architecturaldigest.com/story/artist-janet-echelman-sculptures-article, 2012-08-31.

[3] Lovett I. An Interactive Art Festival Illuminates a California Beach[N]. NY Times , 2013-09-30(C7).

[4] Tucker D. Discovery the Unknown: An Interview With Janet Echelman[J]. Public Art Review, 2015, 52: 46.

[5] 同[4]，p.46.

[6] Echelman J, Sarkisian M, Long E, et al. The Dream Catcher: Design of a Rope Net Sculpture

[C]. Proceedings of IASS Annual Symposia. Boston: International Association for Shell and Spatial Structures (IASS), 2018: 2.

[7] 同[6]，p.3.

[8] 同[4]，p.46.

[9] 同[4]，p.45.

[10] 同[6]，p.8.

[11] 同[1]，p.515.

[12] Halpern M K. Across the Great Divide: Boundaries and Boundary Objects in Art and Science[J]. Public Understanding of Science , 2012, 21(8): 924.

[13] Binkley C B. Structural Design and Form Finding of Janet Echelman’s Sculptures Structural Art [C]. Proceedings of IASS Annual Symposia. Boston: International Association for Shell and Spatial Structures (IASS), 2018: 2-5.

[14] 同[13]，pp.3-4.

[15] Birsel Z, Marques L, Loots E. Daring to Disentangle: Towards a Framework for Art-sciencetechnology Collaborations[J]. Interdisciplinary Science Reviews , 2023, 48(1): 122.

[16] Zhu L, Goyal Y. Art and Science: Intersections of Art and Science through Time and Paths Forward[J]. EMBO Reports , 2019, 20(2): 3.