張 毅 張倩葦

(1.華南師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510631； 2.廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學(xué)院，廣東佛山 528216)

創(chuàng)造力是人類最寶貴的財富，人類歷史就是一部由創(chuàng)造力推動的歷史。如何為人工智能賦予更多的創(chuàng)造力是人類當(dāng)前追求的目標(biāo)。計算創(chuàng)造力(computational creativity，CC)，也有譯為創(chuàng)新計算(文貴華等，2003)，是人工智能發(fā)展的一個分支，是對人工智能具有創(chuàng)造能力，并能進行擬人創(chuàng)作的描述。人工智能的發(fā)展推進了計算創(chuàng)造力的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的詩歌創(chuàng)作機器人、譜曲機器人、畫畫機器人等，都是計算創(chuàng)造力發(fā)展的印證。教育人工智能的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在知識的表示方法、機器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、智能代理、情感計算等方面(閆志明等，2017)，而計算創(chuàng)造力將是下一個可能的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，可以為人類創(chuàng)造力的訓(xùn)練、評價和培養(yǎng)提供機會。本研究系統(tǒng)梳理了國際計算創(chuàng)造力領(lǐng)域的研究進展，以期為計算創(chuàng)造力與教育融合前瞻性思考提供方向。

一、背景與定義

(一)提出背景

創(chuàng)造力研究與經(jīng)濟社會的發(fā)展休戚相關(guān)。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，創(chuàng)造力研究受到各個學(xué)科關(guān)注，計算創(chuàng)造力也隨之出現(xiàn)。1950年，創(chuàng)造心理學(xué)奠基人之一吉爾福德(Guilford)在美國心理學(xué)年會上作了題為“創(chuàng)造性”的著名演講，之后創(chuàng)造力快速成為心理學(xué)研究熱點。到20世紀(jì)下半葉，世界競爭表現(xiàn)為知識經(jīng)濟的競爭，創(chuàng)造力在管理領(lǐng)域大受追捧，相關(guān)研究隨之逐漸走向成熟。21世紀(jì)初，隨著計算機科學(xué)的發(fā)展，創(chuàng)造力受到人工智能科學(xué)家的關(guān)注，計算創(chuàng)造力逐漸成為新的交叉研究領(lǐng)域。計算創(chuàng)造力研究的目的是使用計算機建模、模擬或復(fù)制創(chuàng)造力(Toivonen & Gross，2015；Gobet & Sala，2019)。

(二)創(chuàng)造力定義

早期，沃拉斯(Wallas，1926)將創(chuàng)造視為一種心理歷程，分為準(zhǔn)備期、醞釀期、豁朗期、驗證期四個階段。在之后的近一百年中，從不同學(xué)科提出的60多種創(chuàng)造力定義，大致可歸納為從學(xué)科視角出發(fā)的學(xué)理定義和從操作視角出發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)定義。

1.學(xué)理定義

斯騰伯格(Sternberg，1988)從認(rèn)知科學(xué)的角度認(rèn)為，創(chuàng)造力是智力、認(rèn)知風(fēng)格及人格/動機三方面交互作用的一種心理特質(zhì)，是將元成分(metacomponent)、表現(xiàn)成分(performance component)與知識獲得成分(knowledge-acquisition component)等應(yīng)用于新穎的作業(yè)或情境，或以新穎的方法應(yīng)用到熟悉的作業(yè)或情境的歷程。巴恩斯和雪莉(Barnes & Shirley，2007)從行為科學(xué)角度，將創(chuàng)造力定義為兩個或以上的想法、材料或活動放在一起的行為，對創(chuàng)作者而言是一種原創(chuàng)的、令人驚訝的和有價值的方式。坎皮里斯等(Kampylis et al.，2009)從社會學(xué)角度將創(chuàng)造力定義為，在特定的時空、社會和文化框架中發(fā)生的活動(包括精神和身體上的)，并導(dǎo)致有形或無形的成果，這些成果對創(chuàng)造者來說是原始的、有用的、合乎道德和可取的。無論從哪個學(xué)科視角下定義，創(chuàng)造力都被視為一種作業(yè)的能力或過程，或二者皆有，產(chǎn)生新穎、有用的結(jié)果。

2.標(biāo)準(zhǔn)定義

為了使創(chuàng)造力定義更具操作性，學(xué)者們提出一系列標(biāo)準(zhǔn)來定義創(chuàng)造力。這樣，定義標(biāo)準(zhǔn)成了爭論的焦點，包括生產(chǎn)新穎的、有價值的、適應(yīng)性強的、與問題相關(guān)的、被認(rèn)可的東西(Martin & Wilson，2017)。倫科和耶格(Runco & Jaeger，2012)闡述了創(chuàng)造性的標(biāo)準(zhǔn)定義，將新穎性(novelty)或獨創(chuàng)性(originality)、有用性(usefulness)或有效性(effectiveness)作為創(chuàng)造力的兩個必要組成部份。因此，創(chuàng)造力可以被理解為一種設(shè)計或生產(chǎn)新穎、有效的事物的能力或技能(Creely et al.，2020)。

以新穎性區(qū)分創(chuàng)造力，有利于加強對創(chuàng)造力的辨識。齊克森特米哈里(Csikszentmihalyi，1998)將大創(chuàng)造力(Big-C)指向杰出的、影響深遠的創(chuàng)造，小創(chuàng)造力(Little-C)指向日常生活的新想法。鑒于這種二分法存在局限，考夫曼和貝赫托(Kaufman & Beghetto，2009)增加了指向?qū)W習(xí)過程的個體內(nèi)在創(chuàng)造力(Mini-C)和指向依托專業(yè)知識的專業(yè)創(chuàng)造力(Pro-C)，構(gòu)建了“4C”模型。其中，個體內(nèi)在創(chuàng)造力的創(chuàng)造性比小創(chuàng)造力小，而指向?qū)I(yè)知識的專業(yè)創(chuàng)造力遠不及大創(chuàng)造力。

總之，創(chuàng)造力涉及多個學(xué)科，且各學(xué)科對其定義不同，學(xué)界至今未達成一致，但標(biāo)準(zhǔn)定義法逐漸成為最有效指導(dǎo)實踐的定義方法。以新穎程度區(qū)分創(chuàng)造力，更利于深入理解創(chuàng)造力的現(xiàn)實存在。

(三)計算創(chuàng)造力定義

計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域奠基人之一博登(Boden，1998)指出，創(chuàng)造力是人類智能的基本特征，人工智能也不能忽視創(chuàng)造力。計算創(chuàng)造力被認(rèn)為是超越人工智能其他子領(lǐng)域的前沿(Colton & Wiggins，2012)。計算創(chuàng)造力的最終愿景是為人工智能賦予創(chuàng)造性。因創(chuàng)造力的定義尚不明確，精準(zhǔn)定義計算創(chuàng)造力也相當(dāng)困難，歸納起來有系統(tǒng)視角的規(guī)定性定義和工程視角的工作定義。

1.規(guī)定性定義

威金斯(Winggins，2006)認(rèn)為計算創(chuàng)造力是通過計算的手段和方法，研究和支持自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)表現(xiàn)出來的行為。它如果在人類中表現(xiàn)出來，將被視為具有創(chuàng)造性的。計算創(chuàng)造力研究指導(dǎo)委員會的定義是：通過計算手段對自然和藝術(shù)行為的研究和模擬，它如果在人類身上觀察到，將被認(rèn)為是創(chuàng)造性的(Jordanous，2012)。這兩種定義基本一致，都將計算創(chuàng)造力視為計算系統(tǒng)的創(chuàng)造性能力，并規(guī)定了主體對象、方法手段和評價標(biāo)準(zhǔn)，但對“創(chuàng)造”的規(guī)定較含糊。

2.工作定義

為促進計算創(chuàng)造力的研究與實踐，有學(xué)者提出計算創(chuàng)造力的工作定義，即為共同工作的人士能理解、接受，并有效指導(dǎo)開展工作的定義?？茽栴D和威金斯(Colton & Wiggins，2012)提出計算創(chuàng)造力的工作定義為：計算系統(tǒng)的哲學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)，它通過承擔(dān)特定的責(zé)任，表現(xiàn)出被不帶偏見的觀察者認(rèn)為具有創(chuàng)造性的行為。這一定義強調(diào)兩點：一是“責(zé)任”，即為了凸顯計算創(chuàng)造力系統(tǒng)與創(chuàng)意支持工具的區(qū)別，表現(xiàn)出主動性和創(chuàng)造性；二是“不帶偏見的觀察者”，即強調(diào)客觀公正地評估機器產(chǎn)生的創(chuàng)造性。由于計算創(chuàng)造力在藝術(shù)方面表現(xiàn)突出，計算創(chuàng)造力國際會議(International Conference on Computational Creativity，ICCC)基于科爾頓和維金斯的工作定義，在哲學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)上擴增了“藝術(shù)”(ICCC，2014)。ICCC國際會議自2010年每年舉辦一次，自2014年以來一直沿用該工作定義。

工作定義增強了計算創(chuàng)造力的可操作性。理解該定義需注意四點：一是計算創(chuàng)造力的最終目的是使計算系統(tǒng)具有創(chuàng)造性行為，主體是計算系統(tǒng)；二是計算創(chuàng)造力是計算系統(tǒng)的能力，可由計算輸出的創(chuàng)造性產(chǎn)品展現(xiàn)出來；三是創(chuàng)造性的評判者應(yīng)客觀公正、不帶偏見，評判標(biāo)準(zhǔn)與創(chuàng)造力標(biāo)準(zhǔn)定義的指標(biāo)一致；四是計算創(chuàng)造力在學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)造實踐上應(yīng)以藝術(shù)、哲學(xué)、科學(xué)和工程學(xué)為基礎(chǔ)，尋求學(xué)科融合的同時需符合各學(xué)科的邏輯要求。

二、數(shù)據(jù)來源與研究方法

(一)數(shù)據(jù)來源

本研究以Web of Science核心數(shù)據(jù)庫為文獻來源，檢索時段為1985年1月至2020年9月，選用計算創(chuàng)造力領(lǐng)域采用的computational creativity artificial intelligence、computation、computing、creative為搜索詞，結(jié)合高級檢索方法進行組合檢索。將檢索條件設(shè)置為TS=((computational creativity)OR(creativity AND(artificial intelligence)))，以computational creativity或artificial intelligence為詞組與creativity結(jié)合分別在標(biāo)題、關(guān)鍵字、摘要中精準(zhǔn)檢索。結(jié)合條件AB=(computational AND creativity)，檢索摘要同時含有computational和creativity的文獻，再結(jié)合條件TI=(comput*)AND(creativ*)、KP=(comput*)AND(creativ*)，檢索標(biāo)題和關(guān)鍵詞以comput為詞頭并同時含有creativ為詞頭的文獻。本研究通過對檢索文獻進行篩選，增加未檢索到的相關(guān)文獻，去除不相關(guān)文獻，最終得到446篇文獻作為數(shù)據(jù)來源。

(二)研究方法

本研究采用文獻計量法和文獻分析法：用文獻計量法分析文獻的發(fā)文時間、發(fā)文所屬學(xué)科，了解該領(lǐng)域研究發(fā)展階段及客觀現(xiàn)狀；用CiteSpace軟件(5.6.R5版本)進行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析、作者共被引分析、文獻共被引分析、聚類分析，以展現(xiàn)其發(fā)展歷程、研究重點、關(guān)鍵人物及重要文獻；用文獻分析法梳理關(guān)鍵人物的主要研究貢獻、關(guān)鍵文獻的重要觀點，繪制計算創(chuàng)造力研究的整體知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

三、計算創(chuàng)造力研究現(xiàn)狀

(一)描述性統(tǒng)計分析

本研究用文獻計量法對446篇文獻進行了描述性統(tǒng)計分析，呈現(xiàn)計算創(chuàng)造力研究的整體概貌；并依據(jù)每年發(fā)文量，將計算創(chuàng)造力近30年研究歷程分為三個階段(見圖1)。

第一階段(1987～2004年)為研究醞釀期。該階段發(fā)文量普遍偏少，年均2.3篇，研究處于基礎(chǔ)理論探索階段。1987年，《科學(xué)發(fā)現(xiàn)：對創(chuàng)造過程的計算探索》(Langley et al.，1987)一書問世標(biāo)志著“計算”與“創(chuàng)造”作為交叉新領(lǐng)域進入了研究者視野。1999年后，計算創(chuàng)造力研討活動作為人工智能會議、推理協(xié)會會議的子議題被納入討論。

第二階段(2005～2014年)為研究形成期。年發(fā)文量超15篇的有5年，年均14.1篇。該階段理論和實踐研究并存，豐富了計算創(chuàng)造力的相關(guān)理論，促進了與其他學(xué)科的交叉融合。會議附帶的討論活動發(fā)展為一年一屆的專門研討會，再到計算創(chuàng)造力國際會議。持續(xù)遞進的學(xué)術(shù)交流，推動了該研究領(lǐng)域向?qū)W科邁進。

第三階段(2015年～至今)為研究發(fā)展期。年發(fā)文量均超20篇，并呈現(xiàn)穩(wěn)定增長態(tài)勢，2019年發(fā)文量達68篇，計算創(chuàng)造力研究步入新發(fā)展階段。

圖1 計算創(chuàng)造力領(lǐng)域年發(fā)文量統(tǒng)計

統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，計算創(chuàng)造力研究呈現(xiàn)研究方向廣闊、學(xué)科交叉性強、應(yīng)用性強、歐美領(lǐng)先等特點。

按文獻所屬學(xué)科研究方向進行歸類統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，共有計算機科學(xué)(295篇)、工程學(xué)(80篇)、心理學(xué)(78篇)、神經(jīng)科學(xué)(56篇)、教育教學(xué)研究(26篇)、商業(yè)經(jīng)濟學(xué)(15篇)等32個方向，各學(xué)科領(lǐng)域都青睞與計算創(chuàng)造力研究結(jié)合，可見其研究方向廣闊，學(xué)科交叉性強。

根據(jù)文獻所屬研究類別統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，排名前六的依次是人工智能(158篇)、計算機科學(xué)理論方法(60篇)、神經(jīng)科學(xué)(55篇)、計算機科學(xué)跨學(xué)科應(yīng)用(44篇)、計算機科學(xué)信息系統(tǒng)(37篇)，軟件工程(37篇)?？梢?，計算機科學(xué)類文獻較多，呈現(xiàn)工程性、應(yīng)用性強的特征。

按作者所在國家統(tǒng)計可以得出，排名前五的是美國(136篇)、英國(67篇)、西班牙(41篇)、中國(28篇)及意大利(27篇)。其中，美英兩國合計占45.5%，在該領(lǐng)域的研究中走在世界前列。按作者所在機構(gòu)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，排名前五的是馬德里康普斯頓大學(xué)(17篇)、倫敦瑪麗女王大學(xué)(15篇)、斯坦福大學(xué)(8篇)、科英布拉大學(xué)(8篇)、蘇塞克斯大學(xué)(8篇)，該領(lǐng)域的研究重鎮(zhèn)大多集中在歐洲，這些大學(xué)都有較強的藝術(shù)類學(xué)科。

(二)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是文章的核心提煉，體現(xiàn)文章的研究領(lǐng)域、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點。本研究根據(jù)關(guān)鍵詞頻數(shù)、中心度和出現(xiàn)的年份，分析追蹤了該領(lǐng)域各時段的研究熱點，并借助CiteSpace軟件對446篇樣本文獻進行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，時間片為1年，排除其他干擾，分析源僅設(shè)為Author Keywords(DE)字段，節(jié)點類型選擇為Keyword，數(shù)據(jù)抽取對象為TOP50, 得到43個關(guān)鍵詞節(jié)點。研究獲得共現(xiàn)頻次統(tǒng)計排名前十的共現(xiàn)關(guān)鍵詞(見表一)，這些詞體現(xiàn)了計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域的重點和熱點。與人工智能本身的研究熱點相比，認(rèn)知結(jié)構(gòu)和概念整合、藝術(shù)是與創(chuàng)造力緊密相關(guān)的特殊熱點。

本研究結(jié)合最大似然算法進行聚類，按頻數(shù)生成關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖(見圖2)。時區(qū)圖的節(jié)點與關(guān)鍵詞一一對應(yīng)，文字和節(jié)點大小與頻數(shù)正相關(guān)，將時區(qū)圖結(jié)合計算創(chuàng)造力研究的三階段，可分析各階段的研究熱點與發(fā)展邏輯。

表一 計算創(chuàng)造力領(lǐng)域研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)頻次統(tǒng)計

圖2 計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖譜

計算創(chuàng)造力研究中artificial intelligence和creativity兩個熱點關(guān)鍵詞先于關(guān)鍵詞computational creativity出現(xiàn)，可見，計算創(chuàng)造力是在人工智能及創(chuàng)造力理論發(fā)展基礎(chǔ)上孕育的新領(lǐng)域。

在研究醞釀期，關(guān)鍵詞creativity出現(xiàn)時間早、頻數(shù)高，表明在該領(lǐng)域創(chuàng)造力研究本身的基礎(chǔ)性和中心性。與計算創(chuàng)造力相關(guān)的理論研究包括創(chuàng)造力如何發(fā)生？影響創(chuàng)造力發(fā)揮的環(huán)境如何？如何評價創(chuàng)造性產(chǎn)品？基于創(chuàng)造力的基本理論，結(jié)合人工智能和人機交互技術(shù)，坎迪(Candy，1997)提出的基于知識的計算機創(chuàng)意支持，成為該時段實踐研究的主要內(nèi)容。為設(shè)計者提供知識支持是前期研究創(chuàng)意支持系統(tǒng)的重要目的。

在研究形成期，圍繞計算創(chuàng)造力理論開展了許多跨學(xué)科應(yīng)用研究，計算創(chuàng)造力逐漸成為學(xué)術(shù)關(guān)注熱點。計算創(chuàng)造力最早在2004年首屆計算創(chuàng)造力研討會中被提出，作為關(guān)鍵詞于2006年同期出現(xiàn)在威金斯(Wiggins，2006b)和里奇(Ritche，2006)的文章中。該階段出現(xiàn)的熱點關(guān)鍵詞有演化計算、概念設(shè)計、優(yōu)化、自治、藝術(shù)等。分析文獻得知該階段計算創(chuàng)造力的研究多基于某一理論并結(jié)合相關(guān)算法，設(shè)計自主的創(chuàng)造性系統(tǒng)并開展實踐研究；系統(tǒng)算法及模型優(yōu)化受到高度關(guān)注；實踐領(lǐng)域包括音樂、繪畫、游戲、詩歌、舞蹈等藝術(shù)領(lǐng)域。

表二 計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域重要學(xué)者

在研究發(fā)展期，研究延伸到計算創(chuàng)造力系統(tǒng)的各種可能應(yīng)用場景，深入到各種認(rèn)知模型下的計算系統(tǒng)理論與實踐探究。該階段涌現(xiàn)出一批新關(guān)鍵詞，它們與計算創(chuàng)造力直接關(guān)聯(lián)，如計算思維、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、概念整合、機器學(xué)習(xí)等。計算思維在該階段受到重點關(guān)注，它是計算創(chuàng)造力與教育領(lǐng)域的重要結(jié)合點，研究主要集中在認(rèn)識計算創(chuàng)造力與計算思維的關(guān)系，以及借助創(chuàng)造性計算系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生計算思維。此外，認(rèn)知結(jié)構(gòu)的研究被認(rèn)為是實現(xiàn)計算系統(tǒng)創(chuàng)造性的關(guān)鍵，研究者根據(jù)不同的應(yīng)用場景，結(jié)合認(rèn)知理論，提出相應(yīng)的計算創(chuàng)造認(rèn)知體系結(jié)構(gòu)，如類人機器人舞蹈認(rèn)知結(jié)構(gòu)。另外，概念整合是認(rèn)知科學(xué)提倡的一種概念創(chuàng)造方法，是創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。構(gòu)建概念整合的計算框架研究也是該階段的熱點。

從計算創(chuàng)造力研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)結(jié)果來看，醞釀期的創(chuàng)意支持系統(tǒng)到形成期的自主創(chuàng)造性系統(tǒng)，再到發(fā)展期的不同認(rèn)知模型下的創(chuàng)造力系統(tǒng)，都凸顯了計算創(chuàng)造力理論與實踐交相促進的發(fā)展特征。計算創(chuàng)造力不斷吸收其他學(xué)科的成果，已初步構(gòu)建了自身的理論體系，建立了穩(wěn)定的學(xué)術(shù)研討組織，正朝著成為學(xué)科方向邁進。

(三)重要學(xué)者

本研究利用Citespace軟件，統(tǒng)計分析446篇文獻的作者共被引情況，設(shè)置時間分片為1年，節(jié)點類型為Cited Author，數(shù)據(jù)抽取對象為TOP50, 門限閾值設(shè)置為20，生成計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域的作者共被引狀況圖(見圖3)。

在作者共被引網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點越大，表明作者的共被引值越高，在該領(lǐng)域的地位越重要。其中也包括有關(guān)創(chuàng)造力的心理學(xué)理論研究和人工智能理論研究的學(xué)者。結(jié)合他們在計算創(chuàng)造力研究的發(fā)文量、中心度、學(xué)者H指數(shù)和研究貢獻，可準(zhǔn)確獲取該領(lǐng)域的重要代表人物(見表二)。

本研究分析得出該領(lǐng)域10位重要代表人物。H指數(shù)和中心度表明奠基人物有博登、科爾頓、威金斯三位具有較高的學(xué)術(shù)地位和影響力，他們提出了計算創(chuàng)造力的基本理論和框架，使創(chuàng)造計算成為可能；計算創(chuàng)造力的評價是該領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，里奇、喬丹諾斯的研究為計算創(chuàng)造力系統(tǒng)評價提供了基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；維爾、奧杰羅、奧爾特蒂亞努、杰維斯結(jié)合不同領(lǐng)域開展了實踐研究。從發(fā)文量和中心度看，杰維斯最活躍，與多個學(xué)者合作緊密，共同提出了多種創(chuàng)造力計算模型，在機器人創(chuàng)作方面頗有建樹；卡多索長期致力于推動計算創(chuàng)造力的研究社區(qū)，在推動計算創(chuàng)造力發(fā)展上作出了重要貢獻。

圖3 計算創(chuàng)造力研究作者共被引網(wǎng)絡(luò)

表三 計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域重要文獻統(tǒng)計

(四)文獻共被引分析

文獻被引頻次是體現(xiàn)其學(xué)術(shù)價值的重要指標(biāo)，共引分析側(cè)重于探究共引文獻的同質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。分析文獻共被引的頻次和中心度可以探究該領(lǐng)域的重要文獻和研究主題。本研究利用CiteSpace對446篇文獻進行共被引分析，節(jié)點類型選擇Reference，數(shù)據(jù)抽取對象K值為25，得到關(guān)鍵詞節(jié)點877個；利用LLR聚類算法對文獻共被引網(wǎng)絡(luò)進行聚類，得到172個聚類，聚類模塊值Modularity Q=0.89306>0.3，表明劃分的聚類結(jié)構(gòu)顯著；平均輪廓值S=0.5726>0.5，表明聚類效果清晰合理；以關(guān)鍵詞提取聚類標(biāo)簽，得到文獻共被引聚類圖(見圖4)。聚類#0、#1、#3和#5是4個典型核心聚類，#9號聚類是與教育相關(guān)的特殊聚類。

共被引聚類分析是對主要相關(guān)文獻的引文網(wǎng)絡(luò)特征進行分析, 以部分呈現(xiàn)共被引文獻的主題(Chen，2006)。本研究結(jié)合共被引頻次、中心度和突現(xiàn)值，得出12篇重要文獻(見表三)。

圖4 計算創(chuàng)造力研究領(lǐng)域文獻共被引聚類圖

本研究通過對重要文獻進行分析，推斷出當(dāng)前與計算創(chuàng)造力較相關(guān)的主題及該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。對關(guān)鍵文獻回顧, 可以加深對計算創(chuàng)造力領(lǐng)域的研究主題和基本理論的理解。文獻1、2、3和6屬于#0號聚類，該聚類規(guī)模最大，含68篇文獻。主題是創(chuàng)造性系統(tǒng)的設(shè)計與評估。文獻3是重要的理論基礎(chǔ)文獻，博登(Boden，2009)奠定了計算創(chuàng)造力系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)理論，他將創(chuàng)造力分為三種類型：“組合型”創(chuàng)造力、“探索型”創(chuàng)造力、“變革型”創(chuàng)造力。組合型是兩個關(guān)聯(lián)概念共享固有的概念結(jié)構(gòu)，探索型和變革型是對原有概念空間維度的改變(含增加新維度或改變原有維度)。轉(zhuǎn)換越基本，其結(jié)構(gòu)越新，該理論推動了計算創(chuàng)造力的實踐進程。文獻1是推進實踐研究的重要文獻，科爾頓和威金斯(Colton & Wiggins，2012)在該文獻中界定了計算創(chuàng)造力的“工作定義”，肯定了計算創(chuàng)造力是人工智能研究前沿的技術(shù)，是文化革命的關(guān)鍵。這不但鼓舞了研究者的信心，也為研究者指明了方向，所以該文獻共被引值和突現(xiàn)值最高。文獻2和6是計算創(chuàng)造力評估理論的重要文獻，討論了計算創(chuàng)造力系統(tǒng)評估的模型及方法。里奇(Ritchie，2007)在文獻6中討論了程序的創(chuàng)造力評估標(biāo)準(zhǔn)，提出建立評估公式判定應(yīng)用程序的創(chuàng)造性行為。 喬丹諾斯和安娜(Jordanous，2012)在文獻2中提出評估創(chuàng)意系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程序，解決計算創(chuàng)造力中出現(xiàn)的“方法論缺陷”。

文獻4、7、9、11同屬#5號聚類，該聚類含25篇文獻，聚合了關(guān)于計算創(chuàng)造力的基本概念、理論及其發(fā)展的相關(guān)文獻。文獻4是博登(Boden，2004)專著《The creative mind：Myths and mechanisms》的第二版，該著作最先提出了計算創(chuàng)造力的概念和模型，如計算創(chuàng)造力、創(chuàng)造性系統(tǒng)、創(chuàng)造性行為等概念，讓更多學(xué)者了解該領(lǐng)域。文獻11是對博登在創(chuàng)造性描述層次中提出模型的形式化。威金斯(Wiggins，2006a)提出了描述創(chuàng)意系統(tǒng)的框架，報告了博登的變革創(chuàng)造力實際上是元層次上的探索性創(chuàng)造力，而他們給出的創(chuàng)造性行為六個分類，可以直接從創(chuàng)造性系統(tǒng)的行為中識別出來。文獻9是關(guān)于計算創(chuàng)造力的期刊社評，科爾頓等(Colton et al.，2009)為正確看待計算創(chuàng)造力以及公正評價計算創(chuàng)造及其產(chǎn)物指明了方向。他還指出，計算創(chuàng)造力實踐中，除了關(guān)注生產(chǎn)者及產(chǎn)品，也需根據(jù)實際關(guān)注過程和環(huán)境。在文獻7中，卡多索等(Cardoso et al.，2009)對計算創(chuàng)造力相關(guān)的研討會進行了綜述，促進了計算創(chuàng)造力的國際交流與合作。

文獻5、8屬于#1號聚類，該聚類含53篇文獻，主要聚焦創(chuàng)造性認(rèn)知計算模型研究主題。用計算模型描述創(chuàng)造性認(rèn)知理論，進而實現(xiàn)創(chuàng)造性計算、創(chuàng)造生成，是計算創(chuàng)造力研究的重要內(nèi)容?？茽栴D等(Colton et al.，2011)在文獻5中提出計算創(chuàng)造力理論(computational creativity theory，CCT)，包括FACE模型(描述軟件的創(chuàng)造性表現(xiàn))和IDEA模型(描述軟件創(chuàng)造性行為的影響)。該模型引入計算創(chuàng)造力研究，為計算創(chuàng)造力發(fā)展提供了計算模型參考。文獻8中奧爾特蒂亞努和法洛米爾(Olteteanu & Falomir，2015)在創(chuàng)造性認(rèn)知問題解決(CreaCogs)理論框架下探索計算求解器，提出了基于特定類型的知識組織和過程的方法(comRAT)。

#3號聚類主題是創(chuàng)意構(gòu)思計算方法，含文獻34篇。類比是核心的認(rèn)知過程，借助先前的經(jīng)驗產(chǎn)生新的想法，是創(chuàng)造性構(gòu)思的重要方法。文獻10共被引值為7，是該聚類的代表文獻，研究了類比設(shè)計中的類比刺激與設(shè)計問題間的距離關(guān)系，得出類比距離的“近”與“遠”是相對的，設(shè)計類比存在一個“最佳點”(Fu et al.，2012)。該研究為類比構(gòu)思工具的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

#9號聚類主題是計算思維，含文獻18篇，也是與教育領(lǐng)域最相關(guān)的特殊聚類。溫(Wing，2006)指出，計算思維包括借鑒計算機科學(xué)的基本概念來解決問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為。計算思維是解決問題的通用范式(劉敏娜等，2018)，提倡對問題進行計算求解。計算上還需創(chuàng)造性解決。計算創(chuàng)造力體現(xiàn)了計算思維與創(chuàng)造性思維的協(xié)同，受到計算機科學(xué)教育領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。文獻12中，彼得蘭茨等(Peteranetz et al.，2017)通過實證研究得出計算思維和創(chuàng)造性思維的整合是由二者的優(yōu)勢所推動的，計算思維為創(chuàng)造性過程提供結(jié)構(gòu)支持，提高過程的效率；創(chuàng)造性思維有助于解決計算問題的新穎性和獨創(chuàng)性，提高問題解決的有效性。

(五)計算創(chuàng)造力與教育相關(guān)研究分析

本研究利用CiteSpace軟件對446篇文章的關(guān)鍵詞進行聚類，并顯示為時間線圖，選中節(jié)點education可以發(fā)現(xiàn)，計算創(chuàng)造力與教育主題相關(guān)研究的關(guān)鍵詞包括model、thinking、torrance test(托蘭斯測試)、K12、computational thinking、skill、machine learning等?？梢?，與教育相關(guān)的研究結(jié)合點主要是計算思維、計算工具、創(chuàng)意設(shè)計、創(chuàng)造性問題解決等(見圖5)。

圖5 計算創(chuàng)造力與教育主題相關(guān)研究的時間線圖譜

分析發(fā)現(xiàn)，自2009年起，國際學(xué)術(shù)界加強了計算創(chuàng)造力與教育相結(jié)合的探討。研究主要集中在兩方面：一是從認(rèn)知維度探討計算創(chuàng)造力與計算思維的關(guān)系，探索計算思維與創(chuàng)造性思維的結(jié)合，如希爾等(Shell et al.，2014)認(rèn)為在計算機科學(xué)課程中增加計算創(chuàng)造力練習(xí)(computational creativity exercises，CCEs)對學(xué)生提升計算思維和促進計算機科學(xué)知識和技能的學(xué)習(xí)有積極作用；二是從工具維度研究、設(shè)計用于教育的、有創(chuàng)造力的計算系統(tǒng)，并探索其教育應(yīng)用價值，如奇塔等(Città et al.，2017)討論了使用跳舞的類人機器人作為創(chuàng)新技術(shù)支持和增強STEAM學(xué)習(xí)活動的可能。莫里斯和費布利克(Morris & Fiebrink，2013)探討了利用計算創(chuàng)造力工具支持藝術(shù)教學(xué)的可行性并得出結(jié)論：機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)Songsmith可以幫助教師鼓勵學(xué)生音樂創(chuàng)新，體現(xiàn)了算法對學(xué)生音樂創(chuàng)造力的支持作用，這一結(jié)論在其他藝術(shù)學(xué)科領(lǐng)域也有重要教學(xué)參考價值。

四、研究展望

研究計算創(chuàng)造力主要有三類動機：一是從認(rèn)知科學(xué)視角提供關(guān)于人類創(chuàng)造力的計算視角，幫助人們理解創(chuàng)造力；二是從工程學(xué)視角，使機器具有創(chuàng)造性，以某種方式改善人類生活；三是從輔助工具視角，生產(chǎn)增強人類創(chuàng)造力的工具，幫助人類提升創(chuàng)造力(Pease & Colton，2011)。無論哪種動機取向，都為計算創(chuàng)造力的教育應(yīng)用提供了機會。輔助工具視角更是肯定了計算創(chuàng)造力在教育技術(shù)研究中的潛在價值。

目前，學(xué)界對人工智能教育的關(guān)注集中在人工智能技術(shù)作為教學(xué)內(nèi)容或作為新技術(shù)在教育中的應(yīng)用。計算創(chuàng)造力作為人工智能的子領(lǐng)域，“計算創(chuàng)造力與教育”研究應(yīng)在計算創(chuàng)造力的教學(xué)內(nèi)容和計算創(chuàng)造力技術(shù)在教育中的應(yīng)用研究兩方面給予重視。參考國際上計算創(chuàng)造力在認(rèn)知、工具維度的教育應(yīng)用經(jīng)驗，再結(jié)合當(dāng)前計算創(chuàng)造力的機器學(xué)習(xí)、概念整合、計算思維、認(rèn)知結(jié)構(gòu)等研究熱點，從課程、系統(tǒng)和教學(xué)變革三個角度可以洞悉計算創(chuàng)造力與教育融合的未來研究方向。

(一)“計算創(chuàng)造力”課程研究

作為一門新興課程，國外已有喬治亞理工學(xué)院、萊頓大學(xué)、赫爾辛基大學(xué)等開設(shè)。2016年ICCC第8屆國際會議上，阿克曼等(Ackerman et al.，2017)提供了計算創(chuàng)造力的教學(xué)指南，并呼吁關(guān)注計算創(chuàng)造力課程教學(xué)研究。該課程的跨學(xué)科特點，使其教學(xué)對象不應(yīng)僅限于計算機專業(yè)，還應(yīng)成為各學(xué)科創(chuàng)造型人才培養(yǎng)的重要課程?！坝嬎銊?chuàng)造力”課程研究未來應(yīng)重點聚焦教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及學(xué)習(xí)評估策略等。教學(xué)內(nèi)容層面應(yīng)重點包含計算創(chuàng)造力概念、理論、創(chuàng)造生成方法及創(chuàng)造系統(tǒng)的評估模型等。教學(xué)方法層面，理論部分可重點運用案例教學(xué)法開展教學(xué)，實踐部分可關(guān)注計算創(chuàng)造力練習(xí)CCEs方法的設(shè)計與應(yīng)用。蘇等(Soh et al.，2015)總結(jié)了CCEs設(shè)計使用框架，該框架規(guī)定每個CCE由目標(biāo)、任務(wù)、CS彈框(CS概念與解釋活動)、學(xué)習(xí)對象四個部分組成，為計算思維與創(chuàng)造性思維的融合訓(xùn)練提供了支持。教學(xué)評價層面應(yīng)以形成性評價為主，探索基于過程的多元評價模式。

國內(nèi)學(xué)者對計算創(chuàng)造力領(lǐng)域的關(guān)注嚴(yán)重不足，主要是計算創(chuàng)造力的綜述性介紹及嘗試性應(yīng)用，如文貴華等(2001)探討了創(chuàng)新計算及其應(yīng)用，樊陽程(2006)簡要綜述了計算創(chuàng)造力研究。目前，我國尚未有高校開設(shè)“計算創(chuàng)造力”課程。在人工智能時代，我國學(xué)者應(yīng)積極關(guān)注該領(lǐng)域的研究，在高校探索并推廣該課程。

(二) 創(chuàng)造力支持系統(tǒng)研究

創(chuàng)造力支持系統(tǒng)(creativity support systems，CSS)是計算創(chuàng)造力研究的重要內(nèi)容。它致力于支持創(chuàng)造性工作的開展。盧巴特(Lubart，2005)把計算機支持創(chuàng)造力類比為四類，即教練(提供建議、幫助實施和應(yīng)用技術(shù))、筆友(為協(xié)作提供支持)、保姆(監(jiān)督工作進展并提供框架)、同伴(計算機產(chǎn)生自己想法和解決方案)。不同類型的創(chuàng)造力支持系統(tǒng)依托不同的創(chuàng)造力理論與技術(shù)模型(Gabriel et al.，2016)。未來教育領(lǐng)域中的創(chuàng)造力支持系統(tǒng)應(yīng)為教師和學(xué)生提供支持，輔助實現(xiàn)創(chuàng)意資源生成、設(shè)計方案生成、創(chuàng)造性問題解決等。教育中創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的研究，理論上應(yīng)關(guān)注創(chuàng)造力計算模型理論與教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論及相關(guān)學(xué)習(xí)理論的結(jié)合，指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計；技術(shù)上可重點關(guān)注計算創(chuàng)造力技術(shù)相關(guān)方法，如演化計算、機器學(xué)習(xí)、概念整合、狀態(tài)空間搜索、馬爾科夫鏈方法等；研究上可結(jié)合國際研究經(jīng)驗，遵循從系統(tǒng)框架設(shè)計到算法模型設(shè)計再到系統(tǒng)應(yīng)用模式及評價研究的路徑。

我國學(xué)者對創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的研究匱乏，主要有關(guān)于創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的介紹和模型與體系的構(gòu)建，如群體支持系統(tǒng)與創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的比較(唐錫晉等，2006)，創(chuàng)造力支持系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)模型探索(馮勤超等，2006)，創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究(梁志成等，2010)，未見對教育創(chuàng)造力支持系統(tǒng)的相關(guān)研究。因此，我們呼吁教育技術(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科加強在教育計算創(chuàng)造力支持系統(tǒng)領(lǐng)域展開合作。

(三) 計算創(chuàng)造力促進教學(xué)變革研究

計算創(chuàng)造力是人工智能的高級形式，隨著技術(shù)的發(fā)展，如何利用計算創(chuàng)造力推進創(chuàng)造性教與學(xué)，將成為教學(xué)變革研究的重要課題。在人工智能賦能教育的大背景下，創(chuàng)造力支持系統(tǒng)將在推動教師創(chuàng)造性教學(xué)和學(xué)生個性化學(xué)習(xí)改革中發(fā)揮著獨特作用，它將變革教學(xué)系統(tǒng)的基本要素、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、評估方式等。計算創(chuàng)造力支持下的課堂教與學(xué)是研究重點。機器不僅是工具，還能擔(dān)當(dāng)共同創(chuàng)造伙伴的角色和責(zé)任(Veale & Pérez，2020)。未來的創(chuàng)造性機器人將走進教學(xué)，作為工具，教師如何借助創(chuàng)造力支持系統(tǒng)生成的創(chuàng)造性教學(xué)方案、創(chuàng)意案例整合教學(xué)資源，進行創(chuàng)造性教學(xué)設(shè)計并開展創(chuàng)造性課堂教學(xué)實踐，以及效果如何評價；作為學(xué)伴，學(xué)生如何借助自主創(chuàng)造性系統(tǒng)協(xié)同完成作品創(chuàng)造，激發(fā)興趣，促進學(xué)生創(chuàng)造力發(fā)展，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)，以及效果如何評價，這些都將是新的研究內(nèi)容。

李建會等(2020)通過對人工智能獲得的創(chuàng)造力分析后指出，人類創(chuàng)造力將在計算創(chuàng)造力的協(xié)助下得到前所未有的解放。未來計算創(chuàng)造力有機會促進教育變革，助力21世紀(jì)四大核心能力，即批判性思維、協(xié)作能力、交流能力及創(chuàng)造力的培養(yǎng)。我國教育技術(shù)學(xué)界，應(yīng)加強計算創(chuàng)造力支持下的課堂教與學(xué)的理論與實證研究，為深度推進教育變革提供政策建議。

智能時代的人才培養(yǎng)，首先應(yīng)反映智能時代的特點——智能泛在，教育的主要任務(wù)不是知識的傳承，而是知識的生產(chǎn)，但更重要的是發(fā)展人類的創(chuàng)造力。隨著人工智能的發(fā)展，教育將走向利用人工智能手段輔助創(chuàng)造性思維的訓(xùn)練，利用計算創(chuàng)造力支持系統(tǒng)作為智能伙伴發(fā)展人類的創(chuàng)造力，計算創(chuàng)造力在未來教育領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椤?/p>