目录
1. 引言与概述
“WASTIVE”是一个互动艺术装置，它提出了一个引人深思的问题：如果数字制造废料能够观察世界会怎样？它将3D打印、激光切割等过程中产生的废弃材料，转化为能与人类存在互动的、有意识的观察者。该装置模仿海洋潮汐的韵律，在观众与他们产生的技术残留物之间创造了一场无声而诗意的对话。这件作品位于人机交互（HCI）、数字制造、媒体艺术和可持续性的交叉点，旨在促进公众更广泛地参与通常局限于专家群体的环境议题。
2. 问题：数字制造废料
数字制造的普及化导致了原型制作和材料使用（主要是塑料）的增加。这产生了大量废料，包括支撑结构、打印失败品和边角料。
2.1 环境影响
处理不当的塑料会分解成微塑料，威胁海洋生态系统。据估计，每年有1100万至2300万吨塑料进入海洋[4]。人机交互领域的原型开发生命周期常常忽视了材料消耗的全部环境成本。
关键数据
1100-2300万吨塑料每年进入海洋，其中一部分来源于工业和原型制作产生的废料流。
2.2 当前废料流
常见的废料包括3D打印支撑结构、多余填充物、打印失败品以及激光切割的胶合板边角料。这些材料通常被视为惰性的副产品，而非具有对话或反思潜力的实体。
3. WASTIVE：概念与设计
该装置将废料从一个问题重新定位为参与者。
3.1 诗意的再想象
核心概念是拟人化。废料被赋予了“声音”和“凝视”。它将视角从“观察3D打印废料”转变为“被3D打印废料观察”，挑战了观众的角色和责任。
3.2 互动机制
当观众靠近时，装置被唤醒。其运动和声音设计模仿海浪——这是许多塑料废料最终归宿的直接隐喻。这创造了一种既美丽又令人不安的、引人反思的感官体验。
4. 技术与艺术框架
该作品融合了传感技术、动态雕塑和声音设计。
4.1 传感与响应系统
接近传感器（如超声波或激光雷达）检测观众的存在和距离。这些数据驱动执行器（可能是伺服或步进电机），在组装好的废料碎片中产生波浪般的运动。音频反馈（类似海洋的低语）根据互动参数算法生成。
4.2 材料与美学选择
物理材料就是废料本身——精心挑选的3D打印塑料和激光切割木料边角料。组装方式可能遵循有机、不规则的图案，以与废料原本精确、几何化的起源形成对比。色彩方案源自材料的原始状态，可能辅以灯光来增强水环境的隐喻。
5. 相关工作与背景
WASTIVE建立在已有的研究领域之上。
5.1 可持续交互设计 (SID)
由Blevis[1]等研究者开创的SID倡导将环境考量融入交互设计。Eldy等人提出的可持续原型开发生命周期[3]提供了一个实用框架，WASTIVE通过增加情感和说服层面，对此进行了补充。
5.2 环保材料研究
像Rivera等人利用废弃咖啡渣制作3D打印线材[5]这样的倡议，代表了可持续性的材料科学层面。WASTIVE则作用于感知和行为层面，旨在改变驱动此类创新需求的态度。
核心见解
- 视角转换：成功地将废料从被动对象重新定义为主动观察者。
- 情感参与：运用艺术和隐喻（海洋）将理性理解的问题与内心感受联系起来。
- 弥合鸿沟：旨在通过易于理解的体验，将专家层面的可持续性关切（SID、循环设计）转化为公共话语。
6. 核心见解与分析
核心见解： WASTIVE并非解决废料问题的技术方案；它是一个心理上的“特洛伊木马”。其真正的创新在于利用人机交互的核心优势——创造引人入胜的体验——来改变用户对废料的感知，使数字制造的环境后果变得个人化、即时化，并带有一种奇异的美感。
逻辑流程： 该项目的逻辑是一个优雅的循环：1) 获取问题系统（制造废料）的物理输出。2) 使用同一系统的工具（传感器、执行器、代码）赋予其能动性。3) 利用这种能动性将问题（海浪隐喻）反映给系统的使用者。它闭合了通常在处置环节断裂的反馈循环。
优势与不足： 其优势在于其有力且非说教式的表达。与统计数据或警告标签不同，它为非生命体创造了共情。其不足（在思辨设计中很常见）在于可衡量性。画廊中一次深刻的体验，能否转化为实验室或创客空间中行为的变化？该项目在很大程度上依赖于情感参与会导致行动这一假设，而行为科学常常发现这种联系是脆弱的。
可操作的见解： 对于研究者而言，这是一个如何使SID研究引人入胜的标杆。下一步应该是对装置进行改造，收集数据以了解该体验如何改变观众陈述的意图，或者更理想的是，改变他们在关联工作坊中后续的原型制作选择。对于业界而言，这是一个呼吁，要求将废料流不仅视为物流问题，更应视为设计材料和沟通渠道。想象一下，一台3D打印机在打印失败后，不只是发出哔哔声，而是用其废料箱的波浪状运动“叹息”——这是WASTIVE原理的小型化、集成化版本。
7. 技术细节与数学模型
波浪状运动可以建模为一个阻尼谐波系统，其中废料碎片对观众接近距离（$d$）做出响应。给定执行器的激活水平 $A(t)$ 可由如下函数控制：
$A(t) = A_{max} \cdot e^{-\beta d} \cdot \sin(2\pi f t + \phi) \cdot S(t)$
其中：
- $A_{max}$ 是最大振幅。
- $\beta$ 是与接近敏感度成反比的阻尼系数。
- $f$ 是波浪振荡的频率。
- $\phi$ 是相位偏移，用于在多个执行器间产生行波效果。
- $S(t)$ 是一个随机噪声函数（例如柏林噪声），用于模拟自然的、非机械的波浪变化。
声音合成可以使用类似的参数（$d$）来调制一组滤波噪声振荡器的振幅和频率，从而创造出“海洋的轻柔低语”。
8. 实验结果与用户参与
虽然PDF中没有呈现正式的定量结果，但所描述的结果是定性和行为性的。该“实验”就是装置的展览。成功与否通过观察到的观众行为来衡量：长时间的参与、沉思的姿态，以及在体验后访谈或评论日志中报告的观念转变。轶事性结果可能表明，该装置成功地引发了预期的反思，使观众意识到他们自身创意材料产出的生命周期。高科技废料与有机海洋运动的并置，是驱动这种反思状态的关键变量。
图表描述（概念性）： 一个假设的条形图，比较观众在体验WASTIVE前后对调查问题的回答。y轴显示同意以下陈述的观众百分比，例如“我觉得个人应对我的原型制作废料负责”或“数字制造废料感觉像是一个抽象问题”。体验后显著的正向转变（对责任感的认同度增加，对抽象感的认同度降低）将直观地展示该装置的影响力。
9. 分析框架：一个非代码案例研究
框架： “可持续人机交互的感知-行动循环”
WASTIVE的案例应用：
1. 模糊的感知： 常态：用户将制造废料视为不可避免的、惰性的副产品（“垃圾”）。创造与环境后果之间的反馈循环是断裂的。
2. 干预： WASTIVE直接介入这个断裂的循环。它通过物理方式重新呈现废料，并通过隐喻模拟其潜在的环境终点（海洋）。
3. 改变的感知： 新状态：用户被迫将废料视为一个与更大生态系统相连的主动实体。通过艺术，这个循环被暂时闭合。
4. 潜在行动： 该框架假设，这种改变的感知增加了在未来制造任务中采取可持续行动（例如，寻找可生物降解线材、最小化支撑材料）的可能性。这最后一步需要纵向研究来验证。
该框架可用于分析人机交互领域的其他说服性可持续项目，方法是映射它们如何针对用户关于资源使用的感知-行动循环中的特定“断裂点”。
10. 未来应用与方向
1. 教育工具整合： WASTIVE的缩小版本可以部署在大学创客空间、Fab Labs和设计学院，作为永久性的互动提醒，将创造行为与其材料后果直接联系起来。
2. 生成与自适应系统： 未来的迭代版本可以使用计算机视觉来分析输入装置的具体废料类型（例如，PLA与ABS，支撑结构与打印失败品），并相应地改变其响应模式，创造更细致的对话。
3. 废料流的数据物理化： 该概念可以演变为制造实验室的实时数据物理化仪表板。装置的潮汐运动、颜色或声音可以与材料消耗、能源使用或成功打印率的实时指标挂钩，使资源流动变得切实可见。
4. 与AI艺术的交叉融合： 集成生成式AI模型（例如基于CycleGAN风格迁移原理的模型[7]）可以使系统“梦想”或可视化其内部废料潜在的未来形态或降解路径，为反思增加一个时间维度。
11. 参考文献
- Blevis, E. (2007). Sustainable interaction design: invention & disposal, renewal & reuse. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '07).
- DiSalvo, C., Sengers, P., & Brynjarsdóttir, H. (2010). Mapping the landscape of sustainable HCI. Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '10).
- Eldy, et al. (2023). A Sustainable Prototyping Life Cycle for Digital Fabrication. ACM Conference Paper.
- IUCN. (2021). Marine plastics. International Union for Conservation of Nature.
- Rivera, M. L., et al. (2022). Sustainable 3D Printing Filament from Spent Coffee Grounds. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
- Karana, E., et al. (2015). The T(r)opic of Materials: Towards a Relational Understanding of Materials Experience. International Journal of Design.
- Zhu, J., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV).
- Gaver, W. (2012). What should we expect from research through design? Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '12).
- IPCC. (2022). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Intergovernmental Panel on Climate Change.