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基于Arduino的创意作品植物的哭声
摘 要：Arduino交互作品——“植物的哭声”是旨在提升人们环保意识的作品,将玫瑰在受外界伤害时所产生的电信号通过Arduino电信号传感器转化为图像信号与声音信号,将玫瑰以少女的形象呈现,并且将玫瑰的“感受”表现在少女身上,使观众能够通过“共情”感受到植物也同样有感情有知觉,并且由于植物无法反抗,很多时候受到的伤害比动物更为严重,从而使人们进一步了解保护植物的重要性.
关键词：Arduino创意作品技术设计
一、“植物的哭声”作品创意来源
在当下环境中,人们对于同类与动物的保护意识在逐渐提高,但对植物的保护意识较弱.植物作为生态环境中极为重要的一环,却无法受到与人类和其他动物相同的保护,其中一个原因就是它们无法像动物一样表现出它们的“情感”.
虽然植物无法像动物一样表达自己的情感,但它们也同样会感知到外界的伤害,只是它们的表达形式与动物不同且难以被捕捉到.德国波恩大学应用物理研究所的研究者们发现,植物释放的气体其实是一种痛苦的喊叫,科学家们甚至发现了受伤的植物在释放上述气体的同时还会发射声波.这不仅仅只存在于一种或是一类植物上,许多植物包括黄瓜与大量观赏花都能发射声波,这些声波被认为是一种求生本能,虽然它不为人耳所听见.
植物甚至还有可能听到自己被吃掉.密苏里大学的研究人员发现,植物会对毛毛虫咀嚼它们的声音做出回应.因此,一些研究人员认为,这些紧急信号的存在能证明植物也拥有痛觉.
有研究证明,植物在受到侵害时,也会发出信号,通知身体的其他部位做好防御准备.这个信号的产生和传递过程,以及产生的效果都与动物的痛觉反应如出一辙.
当植物受到侵害时,首先做出的反应是提高受伤部位的超氧化物含量,同时也分泌出葡萄糖组成寡聚糖和氨基酸系统素,这些化学分子在植物体内慢慢扩散开来,并激活植物的防御基因,促使那些还没有受到侵害的细枝叶做好防御准备（如分泌氰化物和单宁）.受伤的叶片还会释放出乙烯等气体信号,更快速地将“疼痛”信号传递给身体的其他部位.除了受伤害的植物外,临近的同族也会接收并识别这类化学信号,并做好防御准备.
植物似乎还明白“疼痛”的轻重.当卷心菜受到菜粉蝶青虫啃食的时候,释放出的化学信号（用以吸引黄蜂来收拾这些青虫）会随着入侵者数量的增多而增强.如果碰上下嘴比较狠的小菜蛾,不管敌人的数量多少,卷心草都会释放出高强度的“求救信号”.
二、“植物的哭声”作品形态描述
1992年,东英格兰大学的研究人员发现,当对番茄幼苗的子叶进行隔离冷冻时,其他叶片的细胞也有同步的电位变化,也就是说冻伤信息以电信号的形式传遍了幼苗全身.虽然植物体内没有特化的神经细胞,但是,植物细胞间存在被称为胞间连丝的通道.目前认为,这些通道在传导电信号过程中起了重要作用.这跟动物体内的神经传导有着异曲同工之妙.由以上研究可知,植物在受到伤害时会释放电信号,理论上可以接收植物产生的电信号并将其转化为声音信号和图像信号.
“植物的哭声”这件作品便是通过数字化设备赋予植物表达情感的能力.将植物的“无声”转化为“有声”,使观众能够通过作品感受到植物也有生命,也具有感知能力,并且相比于动物和人类,植物更加脆弱更容易受到伤害,从而提高人们对植物的保护意识.
“植物的哭声”的形态是将栽种在土壤中的鲜活玫瑰植株与Arduino传感器相连接,并连接可以播放声音和画面的屏幕,屏幕上显示少女的画面,观众可以与玫瑰植株互动,抚摸植株时屏幕上的少女会微笑,拔掉植株的叶子或者摘下花瓣,屏幕上的少女会发出尖叫并且在身体的相应部位留下伤痕,观众对玫瑰的伤害越大,屏幕上少女发出的尖叫和留下的伤口也越大,伤害会累加,如果将玫瑰连根拔起,电信号彻底中断,屏幕上的少女也会死亡.观众将体会到,他们所面对的不是一株不会动的玫瑰,而是一个活生生的少女,虽然跨越了物种,可是受到伤害的疼痛感在彼此间是互通的,Arduino交互作品“植物的哭声”形态图如下：
三、“植物的哭声”作品所需材料及创作方案
“植物的哭声”作品实施所需的素材及硬件为：栽种在土壤中的鲜活玫瑰植株一盆,电信号传感器一个,Arduino开发板一块,LED屏幕一个、扬声器一个、少女的各种动作的动画视频一套.
“植物的哭声”作品创作技术方案如下：
(1)在玫瑰植株内插入电信号传感器的导线,导线尽量均匀分布在玫瑰各个部位,并将导线与玫瑰的连接口用胶封死保证导线不会由于剧烈动作轻易脱出.
(2)连接电信号传感器与Arduino开发板.
(3)连接Arduino与LED屏幕、扬声器.
(4)制作少女不同动作的动画,不同部位的伤口配合不同程度的尖叫,并随着互动的深入累加伤口.
(5)编写程序,将玫瑰不同位置的导线所传递出来的电信号连接至少女各部位受伤的动画,按照头对应根部,手臂对应枝叶,躯干对应玫瑰主枝干,腿部对应花朵的大致顺序进行编排.
Arduino交互作品“植物的哭声”的主旨是通过“共情”提升人们的环保意识,将玫瑰与少女的形象相联结,人们在与玫瑰互动的同时也是在与动画中的少女互动,使人们能够体会到植物并不是没有感觉的“死物”,而只是对痛觉的表达与人类不同的另一种生物.观众在与玫瑰互动时,会由于少女的尖叫和伤痕感受到在伤害同类的愧疚,体会到玫瑰的痛苦,从而减少日常生活中对于植物的伤害.同时,也可以将玫瑰换成各种树木、植物甚至昆虫,使人类对有着与自身不同的表达形式的生物拥有更强的同情心,从而更好地保护动植物.
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