Vật lý có thể đo lường nghệ thuật?

Mặc dù biết rằng các nhà khoa học luôn nhìn vào thế giới nghệ thuật với quan điểm khác biệt nhưng không ai ngờ, họ đã tìm ra một cách mới để đo lường được cả sự tiến hóa của hội họa trong vòng 10 thế kỷ, trong đó có cả sự tương tác của các trào lưu nghệ thuật.

Các nhà vật lý Higor Y.D. Sigaki, Matjaž Perc và Haroldo V. Ribeiro đã cùng nhau làm điều mà từ trước đến nay, ít nhà lịch sử hội họa nào có thể làm, đó là tìm cách để xâu chuỗi sự tiến hóa từ hiện thực Phục Hưng đến các phong cách Tiên phong trừu tượng và gần gũi nhất với chúng ta là Hậu hiện đại.

Điều gì đưa họ đến với nghiên cứu này? “Nghệ thuật là biểu hiện cao nhất của sự sáng tạo của con người. Nó chịu ảnh hưởng sâu sắc từ triết học và văn hóa của thời đại lịch sử tương ứng với nó. Do đó, việc phân tích định lượng nghệ thuật là điều quan trọng để hiểu sâu hơn về sự tiến hóa trong văn hóa của con người”, họ cho biết như vậy.

Các nhà vật lý yêu nghệ thuật cho rằng, trước đây có nhiều chuyên gia hội họa tìm hiểu về phong cách nghệ thuật của từng giai đoạn trong lịch sử, tuy nhiên số lượng giới hạn của các tác phẩm mà họ có khiến họ không thể đo lường trọn vẹn trong một khoảng thời gian nào đó. Hiện tại, việc số hóa các tác phẩm nghệ thuật của các bảo tàng trên thế giới và độ mở của các bộ sưu tập đó cho phép những ai quan tâm có thể tìm ra nhiều cách phân tích nghệ thuật thông qua việc sử dụng các phương pháp tính toán sẵn có, Vấn đề ở đây là sử dụng phương pháp nào phù hợp mà thôi.

Do vậy, họ đã nảy ra ý định dùng những trắc lượng khoa học của vật lý để ước tính các mẫu hình bậc trật tự định xứ về không gian trong các bức họa được mã hóa thông tin chính về các tác phẩm nghệ thuật. Sau đó, họ dùng các thang đo số để vạch ra các khái niệm phù hợp trong lịch sử nghệ thuật và tìm hiểu xu hướng tiến hóa có thể đo lường được trong nghệ thuật. Bằng cách này, họ có thể phân biệt được các phong cách nghệ thuật khác nhau và các tác phẩm nghệ thuật khác nhau dựa trên bậc trật tự định xứ trong các bức họa. Bằng việc lập sơ đồ về sự phức hợp và entropy của 140.000 bức họa từ năm 1031 đến năm 2016, họ đã đưa ra cho mọi người, trong đó có cả giới lịch sử hội họa, một cái nhìn mới về nghệ thuật. Kết quả được họ công bố trong “History of art paintings through the lens of entropy and complexity” (Lịch sử các bức họa thông qua những lăng kính entropy và sự phức hợp) xuất bản trên tạp chí PNAS ¹.

Tiếp cận nghệ thuật từ góc nhìn mới

Việc định lượng đặc điểm của các tác phẩm nghệ thuật theo các phương pháp vật lý cách này từng được coi là một nghiên cứu không tưởng, không chỉ vì trước đây không ai có trong tay đầy đủ các tác phẩm mà còn vì nghệ thuật vẫn thường được coi là chỉ phù hợp với nghiên cứu định tính. Khi đi tìm câu trả lời, bộ ba nhà vật lý cho rằng, “những cách tiếp cận định lượng nhằm vào đặc điểm của nghệ thuật có thể đem lại cái hiểu rõ hơn về sự tiến hóa về văn hóa của con người cũng như các vấn đề về thực hành nghệ thuật như đặc tính hình ảnh, phân loại hình ảnh”, họ viết như vậy trong bài báo.

Tuy nhiên, ba nhà vật lý Higor Y.D. Sigaki, Matjaž Perc và Haroldo V. Ribeiro không phải là những nhà khoa học đầu tiên có ý tưởng này. Vào năm 1933, qua cuốn sách Aesthetic Measure (Đo lường nghệ thuật), nhà toán học Mỹ George David Birkhoff đã tinh chỉnh một phương pháp đo lường nghệ thuật theo tỉ lệ giữa bậc (số các quy luật tìm thấy trong một bức ảnh) và sự phức hợp (số các yếu tố trong một bức ảnh). Sau đó, nghiên cứu trên Nature đã được coi là dấu mốc về định lượng tác phẩm nghệ thuật khi xem xét các bức họa của Pollock bằng một chiều fractal gia tăng trong suốt sự nghiệp, qua đó mở ra những nghiên cứu quan trọng về việc xác định một bức họa là thật hay giả mạo, nghiên cứu về tiến hóa của từng họa sĩ, phân tích các đặc điểm thống kê về các bức họa, các họa sĩ, các trào lưu nghệ thuật và nhiều biểu hiện nghệ thuật khác.

Trong thời gian khoảng năm năm trở lại đây, sự sẵn có của các bộ sưu tập khiến các nhà khoa học đã rọi cái nhìn mới vào lịch sử nghệ thuật, ví dụ như phân tích 29.000 bức để tìm ra sự phân bố của bảng màu sắc hết sức khác biệt giữa những thời kỳ lịch sử của hội họa phương Tây hoặc phân tích 180.000 bức chỉ để thấy sự tiến hóa của sự tương phản màu sắc… Tuy vậy, ít ai quan tâm đến các mẫu hình phân bố theo không gian liên quan đến các điểm ảnh trong hội họa. Bằng cái nhìn kết nối 140.000 bức, trải dài qua hàng trăm năm của lịch sử nghệ thuật, Higor Y.D. Sigaki, Matjaž Perc và Haroldo V. Ribeiro đã tính toán hai cách đo lường khác nhau liên quan đến trật tự định xứ của việc sắp xếp điểm ảnh trong các tác phẩm nghệ thuật để quan sát sự tiến hóa theo thời gian. Trên con đường tiến hóa này, họ nhận thấy những đặc trưng của chuyển pha, tương đồng với sự khác nhau của những thời kỳ nghệ thuật. Thú vị hơn, họ còn phát hiện ra những thời kỳ này được đánh dấu bằng bậc trật tự và quy luật trong những sắp xếp điểm ảnh của những tác phẩm nghệ thuật tương ứng.

Tìm quy luật giữa 100 phong cách nghệ thuật

Để có được nguồn tư liệu quý giá cho nghiên cứu của mình, họ đã truy cập một cơ sở dữ liệu bao gồm 137.364 hình ảnh nghệ thuật thị giác (chủ yếu là hội họa) trên WikiArt (https://www.wikiart.org). Trang web này là một trong những nguồn mở quan trọng của nghệ thuật thị giác, quy tụ tác phẩm nghệ thuật của hơn 2.000 nghệ sĩ khác nhau, thuộc trên 100 phong cách, kéo dài trong khoảng một thiên niên kỷ. Các nhà khoa học đã đưa các tác phẩm thành các nhóm điểm ảnh nhỏ và sau đó xác định entropy và độ phức hợp của chúng. Ở đây, entropy có thể hiểu theo giải thích của nhà vật lý đoạt giải Nobel Vật lý 2020 Roger Penrose là số đo độ hỗn độn – chỉ dấu một hệ chứa rất nhiều thông tin khác nhau. Việc kết hợp hai cách đo lường này tạo ra một mặt phẳng chứa cả độ phức hợp và entropy, vốn là một kỹ thuật từng được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực. Trong trường hợp các bức họa, độ phức hợp dựa vào tính biến thiên của các mẫu hình bên trong từng tác phẩm, trải rộng từ dự biến đổi cao (nhiều phức tạp hơn) sang đồng nhất (ít phức tạp hơn). Entropy được xác định bằng độ hỗn độn trong tác phẩm; càng gia tăng độ đồng đều, cân đối thì entropy của bức họa càng thấp. Phép đo lường thứ nhất miêu tả độ mất trật tự của một bức họa: giá trị tiến gần đến 1 miêu tả sự phân bố ngẫu nhiên của các điểm ảnh, giá trị tiến gần đến 0 ghi dấu các mẫu hình lặp lại. Phép đo lường thứ hai chỉ dấu sự hiện diện của các cấu trúc: cả sự trật tự hay mất trật tự đều phản hồi mức phức tạp thấp trong bức họa. Nếu theo phương pháp này của khoa học tự nhiên, mỗi bức họa được tối giản xuống hai giá trị để có thể dễ dàng so sánh bức họa này với một bức họa khác.

Không chỉ có vậy, toàn bộ lịch sử hội họa đều có thể được đưa vào cùng một hàng để so sánh. Ribeiro và cộng sự quan sát thấy sự chuyển đổi trong giá trị của độ phức hợp và entropy giữa các bức họa phản ánh sự thay đổi về phong cách trong suốt lịch sử nghệ thuật. Nghệ thuật hiện đại – với những kết hợp giữa các đường nét và các nét cọ thả lỏng – về tổng thể cho thấy độ phức hợp thấp và entropy cao. Nghệ thuật hậu hiện đại, một phong cách đơn giản hơn với những chủ thể dễ ghi nhận và những đường nét nổi bật (ví dụ những hộp xúp ăn liền của Andy Warhol) lại có độ phức hợp cao và entropy thấp. Vào giữa những năm 1960, có một cú chuyển nhanh từ nghệ thuật hiện đại sang hậu hiện đại. Họ phát hiện ra điều này là nhờ thuật toán có khả năng định lượng được điểm nút của sự chuyển đổi này.

Điểm thú vị không dừng ở đó. Trên đường thẳng này, nghệ thuật từ thế kỷ 11 đến thế kỷ 17 nhìn chung có nhiều trật tự hơn nghệ thuật hiện đại và bám sát đến giữa thế kỷ 20. Đến năm 1950, các nghệ sĩ đương đại lại trở lại với trật tự và thậm chí còn tuân thủ nó chặt chẽ hơn các bậc tiền bối Phục Hưng, Tân cổ điển hay Lãng mạn. Về độ phức tạp, nghệ thuật đương đại ẩn chứa nhiều phức tạp với những đường nét sắc cạnh trong khi Ấn tượng lại có những hình ảnh mờ nhòe. “Mỗi thời kỳ nghệ thuật đều có đặc trưng là một độ entropy và phức hợp nhất định”, các nhà khoa học kết luận như vậy.

Các nhà nghiên cứu còn cho thấy, các phép đo lường độ phức tạp của mình đã mã hóa phần nào các khái niệm cơ bản trong lịch sử nghệ thuật mà các học giả đặt ra để miêu tả chất lượng các tác phẩm nghệ thuật. Cụ thể hơn, các phép đo này đã phân biệt được các phong cách nghệ thuật khác nhau theo thứ tự trung bình của chúng trong cách sắp xếp các điểm ảnh, cho phép sắp xếp theo thứ bậc các phong cách và cũng có khả năng phân loại một cách tự động các tác phẩm nghệ thuật vào các phong cách nghệ thuật khác nhau.

Những ai yêu các con số chắc hẳn sẽ hạnh phúc với thông tin này nhưng ai đó cũng có thể hạnh phúc hơn trước việc tìm ra một quy luật chung có thể giải thích sự tiến hóa theo thời gian các phong cách nghệ thuật. Các phép đo lường đơn giản này có thể hữu dụng với mọi người để có thể hiểu sâu hơn về cách nghệ thuật phát triển, nắm bắt thông tin về các thời kỳ nghệ thuật khác nhau và xác định cách các thời kỳ tương tác với nhau, các nhà nghiên cứu cho biết. Bằng việc học hỏi từ những mẫu hình này, thuật toán có thể có ích trong việc sắp xếp các bức họa mà các nhà giám tuyển vẫn còn mơ hồ về thông tin vào những phong cách nghệ thuật cụ thể.

Maximilian Schich, một giáo sư khoa học và công nghệ tại trường Đại học Texas ở Dallas cho rằng ông thấy thích những nghiên cứu liên ngành như thế này. “Tôi nghĩ rằng thật nhã khi họ nhìn vào độ phức tạp tại quy mô định xứ, các điểm ảnh và những gì xung quanh chúng”, Schich nói. “Người ta có thể nói là ‘ồ nhưng nó quá đơn giản – nó không thể giải thích được tất cả những gì trong bức họa’. Nhưng dẫu thế thì nghiên cứu này cũng thật giá trị”.

Dẫu vậy thì các nhà vật lý cũng hiểu là hai phép đo lường họ sử dụng dựa trên toàn bộ quy mô định xứ của tác phẩm nghệ thuật qua các điểm ảnh dĩ nhiên là không thể nắm bắt được cái độc đáo và độ phức tạp vốn có của nghệ thuật đã được mã hóa trong những tác phẩm. Điều họ thấy hài lòng nhất là các phép trắc lượng vật lý đơn giản cũng có thể có mối liên hệ với các khái niệm do các nhà lịch sử nghệ thuật đề xuất và quan trọng hơn là chúng lại mang đến những thông tin liên quan về các tác phẩm nghệ thuật, phong cách của chúng và sự tiến hóa của chúng. Nó cũng trùng khớp với quan điểm khoảng một thế kỷ trước của nhà lịch sử nghệ thuật Heinrich Wölfflin: lịch sử nghệ thuật như một chuyển động có chu kỳ giữa đường thẳng tuyến tính của thời gian và sự biểu hiện theo nét cọ của các họa sĩ qua từng thời kỳ lịch sử, thể hiện qua câu nói của ông về sự tiến hóa của nghệ thuật “Nghệ thuật không bao giờ quay lại đúng điểm nó từng xuất hiện trong quá khứ mà ngược lại, nó chuyển động theo hình xoắn ốc”. □

Tô Vân tổng hợp từ Techxplore, Scientific American, faz.net

————————————–

^1. https://www.pnas.org/content/115/37/E8585