当人工智能遇上传统书法教学，会碰撞出怎样的火花？是用电子屏幕代替宣纸的无纸书法课？或是机器人写书法做示范？都不是。华东师大通信与电子工程学院微电子“菁英班”本科生刘杭、王茜、顾俊杰研发的书法教学智能系统，近日荣获“2019（第12届）中国大学生计算机设计大赛”人工智能组一等奖。据悉，这套系统集合了图像处理技术、深度学习技术、增强现实技术、智能机器人技术于一体，为智能书法学习、书法等级考试训练提供了一套完整的解决方案。
书法教学智能系统利用智能书法提取技术，打破以往书法教学软件脱离纸笔书写的弊端，将深度学习应用于毛笔字迹的书法评价，真正实现了人工智能与艺术的结合；利用智能机器人技术，实现了智能书写台的移动与升降，打破了传统书写台不可移动的限制，帮助行动不便人士进行书法学习。
刘杭团队
“有敏锐眼光的伴读书童”
团队负责人刘杭自幼练习书法，他表示，“我们计划组队参与比赛，却还没确定选题。当时我一边临习《颜勤礼碑》，一边和大家开线上会议，突然就有了灵感：利用图像处理技术识别出书写字迹的好坏，并进行指导，把这种功能整合成系统，便实现了书法的智能教学。”在刘杭看来，书法作为一种“审美”艺术，永远无法被机器所代替。书法作品不仅仅是线条和结构，它的呈现与书写者的情感、经历密不可分。由于每个人的审美各不相同，书法作品也没有绝对的好坏之分。
“所以智能教学系统更应该是具有敏锐眼光的伴读书童。帮助书写者观察、分析、比对，迫使书写者进行思考和自我纠错。在练习书法的过程中，这种协助很有效果。”谈到智能系统和人工教学的差异，刘杭表示：“经验丰富的书法老师能够对‘笔’和‘墨’进行控制，也就是笔法和墨法。可是在某些地区，书法教师资源相当稀缺。即使学校开设书法课堂，授课老师也并不专业，很多有天赋的孩子没有机会接受正规的书法教育。”他认为，书法人工教学的效果取决于老师的水平，书法学习者找到合适的书法老师并不容易。如果将书法教学的过程智能化、系统化，这样就可以解决书法师资缺少的问题，也可以随时随地进行书法学习。
申请专利及软件著作权十余项
行、草、隶、篆、楷，使用者可以根据自身喜好选择合适的书法字体以及书写风格。系统利用基于向量误差的书写评析模型，通过书法字迹智能提取、智能书法评分、智能书写指导等过程，将单字书法中书写失误部位用红色标记，将书写准确部位用绿色标记。最终实现有效指导书写者进一步改进与学习的目的。
同时，团队研发的另一个亮点是智能书写台。将机器人技术与人工智能相结合，造福行动不便人士，实现了智能书写台的移动以及书写台面的升降。为了积累足够多的书法字迹数据，团队前期通过网络字库获取了几千张名家名帖及搜集手写字迹。此外，通过拍摄搜集了5000多张正确执笔姿势图片，5000多张错误执笔姿势图片。
刘杭这样表达自己对书法艺术的理解：“只有对线条的处理和掌控有足够的表现力时，才能够将书写上升为艺术，线条组织才能上升为艺术语言。”因此，他认为在书法教学中，需要分辨出书法的墨色变化是否自然，线条的运动和力度是否具有韵律。
据了解，团队在设计智能教学系统时，运用图像处理技术对书写者字迹墨色的变化、线条的运动节奏以及结构的准确性进行精确检测。特别是通过和原帖进行比对，能给出相应的书写评分和深度解析。“您写的书法，比例合适，用笔轻重合适呢，写得很棒，综合得分为：87分，请看右图，红色区域需要注意。”系统的评分及指导表达很“接地气”，根据书写字迹的特征分析情况，给出相应的书写建议。这一过程实际上是为书法学习者提供可参控的书写建议及分析，以引导书写者反思书写方式，提升书写水平。
目前，该团队已申请1项软件著作权、5项国家发明专利、6项实用新型专利，并拿到申请号，部分专利已授权。
