Quand l'art de la science rencontre la science de l'art

Il y a mille ans, sous la dynastie médiévale des Song, l’artiste et ingénieur Bi Sheng a inventé la première technologie d’impression à caractères mobiles, en utilisant des pièces de porcelaine et de bois disposées et organisées pour imprimer des caractères chinois. Ce système a révolutionné l’impression.

Aujourd’hui, les chercheuses et chercheurs du Computer Vision Laboratory (CVLAB) de l’EPFL, au sein de la Faculté Informatique et Communications, travaillant sur le programme Master Type Design de l’ECAL, ont peut-être créé la prochaine révolution dans l’art et la manière de concevoir des polices numériques. Ils ont développé un algorithme d’apprentissage machine pour générer des sinogrammes sous forme d’images.

La conception de caractères consiste à dessiner chaque forme de lettre en utilisant un style cohérent. Dans chaque forme de lettre, un glyphe est un symbole élémentaire destiné à représenter un caractère lisible à des fins d’écriture. Pour concevoir une police latine, le nombre minimum de caractères nécessaires est de 26 lettres majuscules. L’écriture chinoise, quant à elle, compte 6 763 caractères d’usage courant et des dizaines de milliers pour des ensembles plus élaborés, ce qui signifie qu’il faut parfois des années pour créer une police de caractères.

Après avoir étudié pendant deux ans la conception de caractères latins, Shuhui Shi, étudiante de l’ECAL, s’est adressée au Computer Vision Laboratory avec ce défi: «Lorsque je dessine des caractères latins, des dizaines de glyphes suffisent généralement pour un usage quotidien. Mais lorsque j’ai essayé d’appliquer mes compétences en conception de caractères au chinois, j’ai constaté qu’il m’était presque impossible de terminer un ensemble de caractères standard comportant 6 763 glyphes. Et beaucoup d’autres designers étaient confrontés au même problème. J’ai pensé que l’apprentissage machine pourrait peut-être m’aider», déclare-t-elle.

Le nombre considérable de sinogrammes pose clairement un défi pour les designers, mais offre des possibilités pour l’intelligence artificielle. C’est ainsi qu’est né le projet AIZI. La première tâche consistait à développer des glyphes qui pourraient être utilisés pour entraîner l’intelligence artificielle.

«Shuhui Shi a créé une grande base de données de caractères qui ont été divisés en éléments très basiques. Pour créer de nouvelles polices de caractères, l’idée était qu’il suffirait de concevoir une série d’éléments basiques, qui pourraient ensuite être assemblés automatiquement pour former tous les ensembles de caractères», explique Mathieu Salzmann, chercheur au Computer Vision Laboratory. «Nous avons ensuite conçu des algorithmes pour réaliser la seconde partie: générer différents caractères en fonction de ces éléments.»

L’algorithme est désormais capable de créer des dizaines de milliers de sinogrammes sous forme d’images, l’objectif final étant de générer automatiquement des caractères chinois à partir de moins de 500 sinogrammes. Ce nouvel outil constitue une approche moderne et pluridisciplinaire, à la croisée du design et de la technologie.

Pour le CV LAB, le projet AIZI a été l’occasion de travailler sur quelque chose de nouveau. «Bien que nous utilisions souvent cette technologie, appelée réseau antagoniste génératif ou GAN, travailler sur ce type de problématique était une première. Le GAN est un réseau neuronal profond servant à générer des images telles que des visages. L’idée était donc d’essayer d’utiliser ce type de technologie pour créer des caractères», poursuit Mathieu Salzmann.

«Cette collaboration m’a apporté une nouvelle vision du monde. Nous espérons développer un assistant IA pour permettre aux designers de créer un ensemble de caractères complet avec moins de 500 sinogrammes conçus par l’être humain. Pour l’instant, nous disposons d’une base de données comportant plus de 90 000 sinogrammes et des dizaines de milliers de sinogrammes générés à l’échelle dans la composition gauche-droite. Les résultats devront être optimisés», déclare Shuhui Shi.

À l’ECAL, Matthieu Cortat-Roller, responsable du Master Type Design, qui a travaillé en étroite collaboration avec Shuhui Shi, a déjà des idées pour un futur projet combinant design et intelligence artificielle: «L’année dernière, dans le cours de Master, nous avons travaillé sur l’écriture syriaque, utilisée au Moyen-Orient depuis le premier siècle de notre ère. La grande difficulté était qu’il existe seulement quelques polices de caractères, avec une petite communauté d’utilisateurs, et presque aucune documentation. Les étudiants ont passé beaucoup de temps à rechercher et à numériser des manuscrits en ligne. Je pense que c’est le genre de travail que l’apprentissage machine pourrait très bien faire.»

Mais pour Matthieu Cortat-Roller, il y a une motivation plus profonde, au-delà de l’efficacité, à voir ce que l’intelligence artificielle peut apporter à ce travail.

«Aujourd’hui, les utilisateurs de l’écriture syriaque sont vraiment rares. Avec la guerre en Syrie, une grande majorité d’entre eux se trouvent en Europe, aux États-Unis et ailleurs dans le monde. Ils craignent pour l’avenir de leur culture et de leur identité. Conserver un système d’écriture quand on vit en diaspora n’est pas si simple. Par exemple, sans polices de caractères, le syriaque doit être écrit à la main. Vous ne pouvez tout simplement pas envoyer un e-mail. Nous nous intéressons à la question de savoir si l’apprentissage machine peut contribuer à préserver le patrimoine culturel en créant une variété de polices de caractères pour la langue, élargissant ainsi la palette d’expression graphique aux usages contemporains.»

De retour en Chine, Shuhui Shi continuera de se pencher sur l’apprentissage machine et la conception de caractères. «J’espère que le projet AIZI permettra à tout designer qui souhaite s’essayer à la conception de sinogrammes de démarrer plus facilement. Cette aide de la technologie devrait leur permettre de se concentrer davantage sur leurs idées créatives sans craindre de devoir concevoir des milliers de caractères et, espérons-le, d’inciter davantage de personnes à essayer leur première police de caractères chinoise. Il y a encore tant de choses à faire avec le projet AIZI. Je ferai de mon mieux pour qu’elles deviennent réalité.»