向STEAM人才學習

對于當今的世界來說，硅谷在技術創新方面走在了進步的前沿。在該地區究竟有哪些行業正如火如荼地發展著？又有哪些精英在大顯神通？始終被人津津樂道的STEAM到底是什么？帶著這些疑問，本書將圍繞21世紀新型STEAM人才以及教育方向展開詳細介紹，力求接近STEAM人才培養的本質。

毋庸置疑，STEAM并非是僅存于硅谷的特例，它也不是一種特異功能。只要養成合理的思維習慣，掌握相應的方法和技巧，大多數人都能達到這個境界。

在說明STEAM的本質之前，請允許筆者再介紹幾位能夠代表STEAM精神的硅谷精英。相比于抽象地解釋概念，從真人真事切入進行講述更有助于讀者理解。

值得一提的是，這也是STEAM人才格外推崇的交流方式，即故事講述（Story Telling）。

隨著科學技術取得越來越多驚人的進步，如今單憑產品的功能或性能參數已經不足以保證企業和生產者取得行業領先地位，他們還需要會講述令人耳目一新的故事，從此來吸引消費者。

例如，在講解產品或創意的時候，若能插入經驗之談或者耐人尋味的奇聞軼事，對方就更容易理解你的意思。如今的消費者不會輕易被數據所迷惑，打動人心的故事無疑具有更佳的效果。

TED是美國的一家非營利性機構。TED由技術（Technology）、娛樂（Entertainment）和設計（Design）這3個英文單詞的首字母組成。該機構以組織有各行業專家登臺的TED演講會著稱，TED演講會的宗旨是“傳播一切值得傳播的創意”。從1984年成立以來，不少來自各領域的風云人物都曾擔任過TED的演講嘉賓，比如美國前總統比爾·克林頓（Bill Clinton）、U2搖滾樂隊主唱波諾（藝名Bono）、蘋果公司創始人史蒂夫·喬布斯（Steve Jobs）等。嘉賓在臺上暢談18分鐘，演講的全過程會被傳到網上供全球觀眾免費觀看，如今的累計播放量已經高達5000多萬。

接下來，筆者也將效仿這一做法，力求展現STEAM的價值與魅力。筆者此前曾采訪多名STEAM人才，對其中3人的印象最為深刻。

第一位是前田·約翰（John Maeda）——少有的追求設計、藝術和技術緊密結合的人文技術專家。圍繞極簡主義對思維的影響、人與人的關系、以設計為核心的主題，前田始終重視前沿技術和藝術感悟的并行發展，深入挖掘二者的關聯，探索共同繁榮的模式。近年來，他通過鉆研軟件技術、開發網頁、著書立說等，廣泛活躍于各大媒體。在講解設計對于商業的重要性之余，他頻頻發表涉及多個領域的真知灼見。從2015年起，前田領導的團隊每年都會發布《科技中的設計報告》（Design in Tech Report），該報告因被譽為STEAM行業發展的風向標而備受業界關注。

第二位是斯坦福大學中計算機合成音樂研究領域的領軍人物王戈，他發明的音頻編程語言Chuck堪稱劃時代的創新。在計算機科學與藝術音樂的融合取得突破之后，他于2008年創立Smule公司，相繼開發出多款具有極高商業價值的軟件。例如，可以把iPhone變成樂器且可多人合奏的手機軟件，以及大名鼎鼎的音樂軟件“陶笛（Ocarina）”。

第三位是與谷歌創始人拉里·佩奇（Larry Page）共同創業并聯合成立谷歌X實驗室（現為X）的松岡容子（Yoky Matsuoka）。作為銳意進取的科學家，她成功將最先進的機器人研發成果與神經科學相結合，大膽開辟了神經機器人學（Neurorobotics）這個新興領域，并因此獲得了美國麥克阿瑟基金會頒發的“天才獎”（MacArthur Fellows）。

在后信息時代大顯身手的STEAM人才究竟展現了怎樣的風采？這三人的傳奇故事想必會給讀者朋友們留下深刻的印象。

融合科學和藝術的設計師前田

“約翰很擅長藝術和數學呢……”

自從在小學四年級的家長會上聽到班主任的評價之后，前田的耳畔時常會回響起這番話。他之所以下定決心往STEAM的研究方向發展，起因正是家長會次日父親對他的點評：“數學才是你的強項。”

藝術怎么就不值得讓人驕傲呢？這件事一直讓少年時代的前田耿耿于懷。

前田的父母在美國西雅圖開了一家豆腐店，前田從小就不得不幫忙操持家業。或許是因為離家不遠處有一座生產波音飛機的大型工廠，所以父親對他的期望就是考入一所一流大學并成為一名工程師。

前田不負眾望，于1984年考入麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）。同年，面向個人用戶的麥金塔計算機（Macintosh）問世，誰也沒有料到它在日后會成為硅谷的傳說、商業廣告的寵兒、挑戰行業巨頭IBM的斗士。隨著搭載圖像功能的計算機涌入市場，圖標開始流行。

為了發揮自身的數學技能，前田把用戶界面的技術開發作為研究方向，在研究生院就讀軟件工程專業。

某日，他在圖書館隨手翻開了設計大師保羅·蘭德（Paul Rand）的著作《關于設計的思考》（Thoughts on Design）。蘭德簡潔明快的理念、空間操控感極強的風格令他大為折服，就此下定決心從事圖形設計行業。與此同時，既是校友又是計算機圖形學開拓者的穆里爾·庫珀（Muriel Cooper）教授也建議他去藝術院校進修。

為了重新起航、鉆研設計，前田來到日本，在日本筑波大學研究生院學習藝術。為了擺脫技術的束縛，他用紙和筆找回自我。此中的感悟和發現也成為他的人生哲學，并在他所著的《簡單法則》（The Law of Simplicity）一書中展現得淋漓盡致。

通過與蘭德、田中一光等圖形設計權威的邂逅與交流，前田以美國和日本為舞臺，初步接觸了圖形設計的核心思想。

之后他重回學術氛圍濃厚的麻省理工學院，在麻省理工學院媒體實驗室（The MIT Media Lab）從事跨行業研究，探索工程、藝術、計算機與圖形的融合之道。

身為軟件工程師，他從本專業出發，研發出名為“交互式動態影像設計（Interactive Motion Graphic）”的計算機技術。以該技術為基礎，計算機圖形可以呈現出局部的動態效果，或者原本靜止的畫面可依照用戶的語音指令動起來。

這項技術如今廣泛應用于Adobe的Photoshop軟件中，但在研發之初卻因被視為“離經叛道”而備受冷落。據說，當靜態圖像根據前田的指令變成動態時，他的導師大吃一驚，繼而眉頭緊皺地說：“這是怎么回事？還不給我停下來！”

前田對人與技術的關系具有獨到的見解。在他看來，技術并非是人類的開發對象，而是一種“表現的工具”。

前田開創性地把計算機科學的數字表現形式作為一種圖形藝術，同時也把老舊的計算機和iPhone作為自己的繪畫素材……前田的種種行為使他大大偏離了傳統工程師的形象，他的一些天馬行空的作品常常在紐約、舊金山等地的現代美術館展出。

2008年，前田被羅德島設計學院（Rhode Island School of Design，RISD）聘為校長，該學院被譽為“設計領域的哈佛大學”。從此，前田苦心鉆研技術與藝術的雙劍合璧，行事風格更加顯得與眾不同。2013年，打著“從STEM到STEAM（From STEM to STEAM）”的標語，超黨派議員聯線（Caucus）得以達成。美國民主黨與共和黨的議員打破政黨壁壘，聯合倡導新型教育理念，呼吁美國教育界在傳統的科學、技術、工程、數學之外，引入廣義的藝術。在2015年的西南偏南大會（South of Southwest，SXSW）上，前田發表了題為《科學中的設計》的演講（如圖1-2所示）。

演講內容以實時圖像的形式被記錄了下來（如圖1-3所示）。

當時的美國教育依舊側重于理科和數學（詳見第2章），同時，美國財政對人文和藝術的教育經費還有削減的趨勢。有識之士擔心美國教育就此偏廢，因此掀起了“從STEM到STEAM”的運動，并且美國各界對該運動的聲援一波高過一波。

STEAM成為這場運動的星星之火，而高擎智慧火炬的正是前田。由于2016年恰逢美國總統大選、政權交替，前田主推的STEAM理念未能從政策上得到反映，但是它已經對羅德島設計學院等許多硅谷的教育機構產生了深遠的影響。

不斷跨越專業的“邊界”、反復打磨專業性、持之以恒地挑戰新的領域，這正是前田的風格。他的動力來自好奇心和探索欲，更重要的是他滿懷造福于人的熱情。

雖然前田常駐硅谷，但他在數年前便已散盡所有藏書，舍棄無用之物，過著極簡生活。這份心境顯然是日系家庭熏陶漸染的結果。日復一日地從早晨開始幫忙加工豆腐，平淡生活所蘊藏的獨特日本文化早已在他心頭悄然扎根。

在橫跨研究多個領域的同時，前田漸漸堅定了信念：設計是連接尖端技術和頂級藝術的橋梁。前田也曾多次登上前文提及的TED演講會，并堅持不懈地宣傳這個觀點。

關于藝術和設計的聯系，他習慣以科學和工程的關系進行類比。設計帶來解決問題的方法，藝術則提出問題。藝術拋出的問題使得從STEAM中衍生出的技術不斷完善，人們的生活也由此變得豐富多彩。前田認為，藝術和設計將在未來的商業活動中扮演越來越重要的角色。

“幸福是什么？”每每面對這個問題，前田總是脫口而出：“造福于人。”

他不懈探索的正是STEAM人才試圖回答的終極問題：為了讓世界更美好，我們可以做些什么？

指揮計算機管弦樂的音樂家王戈

“每當被人問到職業，我總是語塞。究竟什么是計算機音樂，我自己都還在摸索中呢……”

說這話的時候，王戈像個孩子般左右甩了甩一頭烏黑的長發，眼中充滿了熱情。他主攻計算機音樂研究，目標是把計算機和藝術這兩門看起來毫無關聯的學科結合到一起，可以說是最先進領域的開拓者之一。作為獨樹一幟的STEAM人才，王戈在群星薈萃的硅谷也大放異彩。

發明音頻編程語言Chuck的尖端科學研究員、開發熱門手機音樂應用的軟件工程師、前所未有地熱愛計算機及音樂的音樂家、大學教授……身兼多個角色，王戈被戲稱為硅谷的現代達·芬奇。

王戈敲擊著計算機鍵盤，用Chuck語言輸入程序，揚聲器中傳來類似敲擊音叉發出的質樸聲音——“當”。雖然音色樸實無華，但只需調整頻率和回放時間或隨機添加各類指令，便會形成許多不可思議的旋律，宛如天籟之音。

假如再設置回聲、疊加音波，就可以完成對音色的個性化訂制。盡管音色聽起來和弦樂器的音色相仿，但這畢竟是計算機程序生成的樂曲，因此被定義為由計算機演奏的“計算機音樂”。

“這終究只是機械音，并非真正的音樂。”抱有此類質疑的人不少，而好奇為什么要用計算機演奏音樂的也大有人在。

事實上，這個問題正是王戈最看重的部分。他之所以苦心研究計算機音樂，歸根結底是因為一個頗具哲學意味的問題：“究竟何為人性？”

基于Chuck開發的各類手機軟件給用戶帶來了前所未有的音樂體驗。人們紛紛搜尋喜愛的音色，并在其中尋找自我，通過計算機音樂與他人建立聯系。

王戈在斯坦福大學組建的樂隊名為“筆記本電腦交響樂隊（Laptop Orchestra）”（如圖1-4所示）。大提琴演奏家馬友友和小提琴演奏家五嵨綠都是舉世聞名的音樂家，與他們同臺的則是一群手捧筆記本電腦的“演奏家”。通過特制揚聲器，獨特的旋律傳遍了全球，被稱為人與計算機技術的合奏。

在Chuck的基礎上，王戈又研發出把iPhone變成樂器的軟件“陶笛（Ocarina）”。“陶笛”的操作方法更為簡單，只需對著手機的麥克風吹氣，然后再按下屏幕上的組合鍵就能輕松演奏出樂曲。

從電子設備中傳出類似陶笛所發出的純樸音色，這種感覺宛如夢幻。既能通過氣息改變音量的高低，又可以通過調整吹氣角度實現顫音效果，這一切都是Chuck的功勞。“陶笛”不僅可以為人們帶來演奏樂器的愉快體驗，還能幫助用戶發掘充滿個性的演奏風格。

“陶笛”之所以一經面世就大受歡迎，除了作為電子樂器本身性能出色外，它所具備的作為社交媒介的互動性也是功不可沒。“陶笛”的使用者可以“看見”全世界使用同款軟件演奏的其他用戶。在軟件中顯示的地球界面上，世界各地同時演奏的用戶都會使其所在的區域閃閃發光。

王戈創辦的Smule公司專門從事音樂軟件的開發，并在商業上取得了巨大的成功。不過，他之所以被視為頂尖的STEAM人才，還因為他獨特的世界觀。

在世界各地的人們同時用“陶笛”奏響音樂，傾聽這質樸的合奏，讓人心中產生萬千感觸，這正是技術帶給人們的感動，也是王戈鉆研技術的初衷。

“關鍵在于，如何通過技術使人與人的聯系更密切？”王戈一直在思考這個問題。

“用戶的年齡有多大？”“為什么會選擇巴赫的音樂？”“用戶畫像是怎樣的？”……徜徉在音樂的海洋中時，他總會冒出諸如此類的疑問。王戈強調說：“正是因為這些情感的存在，我們才顯得有血有肉。”為了尋求正確答案，人們總會在忙碌的日常生活中停下腳步，同時真正地開始思考人生。這樣的探索沒有答案，就和欣賞那些偉大的藝術作品一樣，只能不斷地追問為什么。而使這種體驗化為可能的，正是最先進的技術，以及把人們聯系起來的人性化設計。

根據王戈《藝術設計：追求崇高的技術》（Artful Design：Technology in Search of the Sublime）一書的介紹，將技術與藝術結合之后，可以實現設計的完美創造。此時，人們也會沐浴在莊嚴神圣的感覺中，他將這種狀態形容為“崇高（Sublime）”。

靈魂的升華需要藝術和技術的合力，而這正是STEAM的精髓。

打破人機壁壘的工程師松岡容子

松岡容子出生于日本，少女時代的她熱衷于網球運動。抱著成為女子網壇第一人的夢想，她于16歲時遠赴美國訓練。

在日本時，松岡的整個學生時代都是在信奉天主教的女子學校中度過的，耳濡目染的都是約束女性表達自我主張的刻板教育。即便是在走在時代前沿的硅谷，性別歧視也是一個嚴峻的社會問題，女性至今未能徹底揚眉吐氣。根據松岡的表述，自己一方面堅持“后退一步則滿盤皆輸”的昂揚斗志，另一方面也保留了日本傳統女性知難而退的優雅從容，注重兩者的平衡正是鞭策她不斷進步的動力所在。

為了延續對網球的夢想，擅長數學和物理的她進入加利福尼亞大學伯克利分校（University of California，Berkeley）學習，主修工程專業。但是由于傷病連連，她不得不放棄成為職業網球選手的規劃，轉而把這種熱情投向機器人制作上。

不過她的網球夢并沒有就此中斷，在研究過程中，她想打造一個可以陪自己打網球的夢幻機器人——“網球伙伴（Tennis Buddy）”，在她狀態正佳的時候機器人可以作為對練的強敵，而在她情緒不高的時候機器人可以讓她獲勝，從而鼓勵她。

在麻省理工學院的研究生院完成電氣工程及計算機科學的學習后，松岡如愿進入挑戰機器人與人工智能極限的“類人型機器人（Humanoid Robot）”研究團隊，并負責機器人手和手腕部分的制作，目標是賦予機器人與人體反射神經相似的功能，從而使其學會抓取物品。

她在研究的一開始四處碰壁，深感無能為力。人工智能技術涉及生物學和神經科學，但當時的松岡對這些領域還一無所知。既然想要再現人體精密的運動功能，首先就要了解大腦的相關構造，因此神經科學就不能不學；同時，要想找出大腦與運動之間的關聯，那就還得整合最先進的機器人學和神經科學，開創名為“神經機器人學”的全新領域。

松岡創造性地融合了科學和工程這兩項研究領域迥異的學科，她引領了這項最尖端的研究，因此在2007年被授予麥克阿瑟基金會頒發的“天才獎”。那一年，她只有38歲。

她倡導的人文主義精神正好符合STEAM人才的特質。身為神經科學的研究人員，她了解了太多罹患帕金森綜合征而行動不便的病人的故事，以及因為事故而落下殘疾的孩子的經歷。只要發揮自身所學，一定可以改變他們的人生，她對此深信不疑。

松岡的技術被卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）和華盛頓州立大學（Washington State University）用于研究機械臂和假肢，為廣大失去手腕或腦中風的患者帶來福音。松岡深感自身所學可以造福于人，并有志于在有限的人生中為更多人謀福利，便從大學研究所轉戰商界。

此后她聯合拉里·佩奇成立了谷歌X實驗室，自主創業，然后加盟蘋果公司并領導最先進的健康護理團隊，意氣風發的松岡成為硅谷各界爭搶的人工智能專家。

她如今擔任智能溫控器制造商Nest的首席技術官，積極挑戰“智能家居”領域，致力于運用人工智能技術在保證舒適溫度的同時減少電能消耗。在節能技術的研發現場，她最關注的始終是人與技術的和諧發展。

未來，人工智能技術勢必會不斷進步，但這并不意味著每個人都能體驗到同等的幸福。例如，有些人希望在力所能及的事上親力親為，并不需要無所不能的機器人來幫忙；或者，智能家居雖然可以根據不同用戶的需求進行細分或者私人訂制，但從便利性的角度來看未免存在不足。有感于此，松岡在研發技術、造福于人時經常強調，最重要的就是先區分并深刻理解研發對象。

前田把提問視為藝術，王戈堅信技術開發是為了尋找答案，松岡對機器人的探索也是如此。他們矢志不渝、上下求索的正是STEAM人才共同面對的終極難題。

希望通過設計建立人與技術的聯系，繼而改變社會，STEAM人才的這份愿景和執著正是前田、王戈和松岡容子等人堅持不懈的動力源泉。他們的熱情和巧思也正在重新勾勒人們的生活，進而為人們帶來翻天覆地的變化。