第1章　科學技術與藝術 1 1.1　科學技術與藝術及美學交融的多元化形態1 1.1.1　美術、藝術、科學、技術之間的相互關系·1 1.1.2　科學對傳統藝術審美的影響·2 1.1.3　科學原理對視覺藝術審美規則的定義·2 1.1.4　科學規則對音樂審美的定義·2 1.1.5 科學技術推動藝術的變革及審美形態的發展3 1.2　科技藝術：藝術與科技交融的全新領域·3 1.2.1 當代科技對藝術觀念的推進和影響3 1.2.2 新媒體藝術：概念的局限4 1.2.3 當代科技藝術：一種新的理論視角5 1.2.4 當代科技藝術與傳統藝術之間的關系·6 1.2.5 當代科技藝術研究的價值及意義·6 1.2.6 當代科技藝術的審美主體7 1.2.7 當代科技藝術的審美創作7 1.2.8 當代科技藝術的學科體系與研究領域·8 1.2.9 當代科技藝術的發展趨勢8 第2章　數學藝術9 2.1　數學藝術的源起與發展9 2.1.1 藝術與數學9 2.1.2 算法藝術·9 2.1.3 當代數學藝術的舞臺：Bridges會議·10 2.2 數學思想與藝術審美11 2.2.1 對稱11 2.2.2 黃金分割與斐波那契數列12 2.2.3 隨機過程與混沌美學14 2.2.4 基于隨機函數的藝術15 2.2.5 Voronoi圖17 2.2.6 數學公式對自然物態的模擬：超級公式20 2.3 透視、幾何與造型藝術·20 2.3.1 透視與繪畫20 2.3.2 視覺欺騙：反透視及仿透視的藝術22 2.3.3 坐標變換與歪像藝術23 2.3.4 圖形鑲嵌與鋪塊24 2.3.5 光效應藝術25 2.3.6 多面體藝術26 2.3.7 雙曲幾何與藝術30 2.3.8 高維幾何體的藝術·34 2.4 拓撲與藝術38 2.4.1 拓撲學38 2.4.2 點集拓撲結構·38 2.4.3 Mobius環39 2.4.4　Klein瓶39 2.4.5　Hilbert曲線40 2.4.6 結的藝術·41 2.5 分形、混沌與復雜系統的藝術43 2.5.1 分形·43 2.5.2 模擬生物系統的分形44 2.5.3 混沌與蝴蝶效應 ·45 2.5.4 復雜性理論46 2.5.5 表現復雜系統的藝術作品46 2.6 生成藝術與計算美學47 2.6.1 生成藝術·47 2.6.2 生成藝術作品·47 2.6.3 參數化與群簇化51 2.6.4 參數化設計52 第3章　物理藝術·53 3.1 對物質形態和物理現象內在美的表現·53 3.1.1 微觀世界的影像53 3.1.2 晶體的藝術54 3.1.3 宏觀物質的科學影像56 3.1.4 氣象藝術·56 3.2 物理過程的美學呈現60 3.2.1 力與氣流的藝術60 3.2.2 光線與影像62 3.2.3 影子雕塑·63 3.2.4 超高壓放電63 3.2.5 聲波的藝術64 3.2.6 運動的可視化·66 3.3　物理科技手段的藝術化創造·68 3.3.1 成像技術的革命與影像審美的拓展68 3.3.2 空中立體成像技術：全息攝影70 3.3.3 光的藝術創造·75 3.3.4 電磁效應·76 3.3.5 電聲效應·78 3.3.6 磁懸浮79 3.3.7 實驗性聲音裝置80 3.3.8 微納加工·81 3.4 新材料的藝術表現·82 3.4.1 黏性材料·82 3.4.2 磁流體的藝術表現·83 3.4.3 熱效應及熱功能材料84 3.4.4 超材料86 3.5 太空藝術—當代太空探索為藝術創造的全新舞臺·87 3.5.1 太空攝影·87 3.5.2 在太空中創作的藝術88 3.5.3 衛星藝術·90 3.5.4　在外星球實現的藝術91 3.6 物理規則的模擬及藝術化表現91 3.6.1 計算機模擬的物理特效·91 3.6.2 計算機圖形對真實物理效果的模擬95 3.6.3 物理規則的藝術化虛構·96 第4章　化學及生物藝術98 4.1 化學反應：分子級的創作手段98 4.1.1 化學過程與視覺造型98 4.1.2 來自化學及生物過程的美麗圖案100 4.1.3 無生命物質中的奇跡·101 4.2 生物信息藝術·104 4.2.1　DNA音樂·104 4.2.2 DNA存儲與遺傳藝術104 4.2.3 轉基因藝術·105 4.2.4 基于生物信息的藝術化重建106 4.3 生命形態美的探索與創造106 4.3.1 微生物的藝術表現106 4.3.2 對動植物形態及生命的審美探索110 4.3.3 物種雜交的藝術表現·111 4.3.4 關注人與環境112 4.3.5 電子機械系統對生物的美學拓展114 4.4　生命倫理藝術116 4.4.1 關注活體組織與生物材料·116 4.4.2 關注生物倫理118 4.4.3 關注醫療觀念118 4.4.4 藝術家對基因技術的反思·119 第5章　人工智能與人工生命的藝術 121 5.1 人工智能簡介 ·121 5.2 人工智能藝術 ·121 5.2.1 人工智能與文學·121 5.2.2 人工智能象棋122 5.2.3 人工智能音樂122 5.2.4 人工智能與繪畫·123 5.2.5 神經網絡與生成對抗網絡的藝術創造124 5.2.6 輔助創作型AI繪畫126 5.2.7 從文本生成圖像：基于擴散模型的AI繪畫126 5.3 人工生命的藝術127 5.3.1　人工生命127 5.3.2 生命游戲與細胞自動機128 5.3.3 基于細胞自動機原理的藝術作品128 5.3.4 智能藝術對生命規則的探索131 5.3.5 有機藝術134 5.3.6 遺傳藝術136 5.3.7 人工進化過程的繁殖系統·139 5.4 人工社會的藝術143 5.4.1　人工社會143 5.4.2 基于人工社會的藝術·143 5.4.3 人群的模擬·146 5.5 人工生命裝置藝術·147 5.5.1 具有自發及自適應行為的裝置·147 5.5.2 條件反射式裝置·148 5.5.3 社會型人工生命裝置·150 5.6 機器人的藝術·152 5.6.1 機器人的基本構造152 5.6.2 創造藝術體驗的電子機械·153 5.6.3 仿生機器人·157 5.6.4 智能機器人·161 5.6.5 微電子機械系統及未來的納米機器人164 第6章　沉浸式體驗與虛擬現實藝術 167 6.1 境由心生：沉浸感審美的產生與發展·167 6.1.1 沉浸感：一種由來已久的審美取向·167 6.1.2 沉浸式技術：VR的產生與發展 171 6.1.3 沉浸感融入現實：從AR到MR的發展·176 6.1.4 沉浸感技術的發展177 6.2 漸入佳境：虛擬現實的技術美與藝術美177 6.3 虛擬現實藝術創造對審美的拓展·178 6.3.1 沉浸：虛擬現實對藝術審美維度的拓展·179 6.3.2 構想：虛擬現實對藝術想象力的拓展180 6.3.3 交互：藝術審美從旁觀到參與和主導180 6.4 VR其他感知體驗技術的功能美·181 6.4.1 深度沉浸：增強虛擬中身體運動對臨境感審美體驗的強化·181 6.4.2 身臨其境：多感知對審美體驗的維度拓展185 6.5 建構主義美學視野下VR對傳統藝術審美的拓展·187 6.5.1 視覺藝術審美在虛擬空間里的延續與發展188 6.5.2 聽覺審美在虛擬空間里的延續與發展189 6.6 VR環境下直覺主義美學的意向化表現190 6.6.1 基于直覺互動的沉浸式審美191 6.6.2 基于思想直覺的抽象及隱喻性空間的審美意向化·191 6.6.3 直接化及直覺化表達的VR繪畫192 6.7 后結構主義美學視角下VR電影的審美變革·193 6.7.1 VR電影：從結構主義到后結構主義·193 6.7.2 VR電影對接受美學的重構·193 6.8　增強現實藝術：虛擬與現實的疊加194 6.8.1 城市景觀與文化的虛實融合194 6.8.2　反其道而行之：減弱現實·195 6.8.3 在現實的空間里遭遇虛擬事物·195 6.8.4 通過真實的道具與虛擬人物互動195 6.8.5 現實體驗與虛擬視覺的交融196 6.8.6 基于現實空間的多人虛擬互動·196 6.9 空間增強現實：空中成像與視頻映射·197 6.9.1 在物理空間中呈現增強現實影像 ·197 6.9.2 視頻映射：在任意表面呈現“正常”影像197 6.9.3　TeamLab的大型沉浸式藝術空間198 6.9.4 舞臺展演空間增強現實199 6.10 混合現實：在物理空間中的虛實融合199 6.10.1 混合現實的基礎技術·199 6.10.2 MR內容的敘事設計200 6.11 人際互動在虛擬空間里的延伸·202 第7章　信息物理融合與人機交互藝術204 7.1 信息物理融合·204 7.1.1 信息世界與物理世界的融合204 7.1.2 信息物理融合與人機交互的多元化發展·205 7.2 信息物理融合模式與藝術體驗的創新·206 7.2.1 藝術體驗及審美·206 7.2.2 信息物理融合為感知體驗帶來突破·206 7.2.3 走向多元融合的藝術·207 7.2.4 信息物理融合與人機交互藝術的形態及分類·207 7.3 虛擬信息在物理世界中的藝術化體驗·208 7.3.1 虛擬信息的物理介質化呈現208 7.3.2 影像采集及其在物理世界中的轉換呈現·212 7.3.3 通過物理直覺及行為方式與虛擬信息互動215 7.4 物理信息的采集轉換及互動體驗·217 7.4.1 物理信息的轉換、可視化及互動217 7.4.2 GPS藝術224 7.4.3 RFID的藝術·227 7.4.4 三維掃描228 7.4.5 物理信息的轉換與網絡化傳播·228 7.4.6 物理世界互動信息的采集與互動轉換231