Design material as a shared language: exploring human-Al co-creation to augment creativity

Abstract

Els avenc¸os recents en intel·lige`ncia artificial (IA) han despertat un creixent intere`s en com l’IA pot augmentar la creativitat humana. Aquestes noves eines, potenciades per l’IA, cada cop me´s passen de tenir un rol passiu a ser col·laboradors actius en els processos creatius, fent sorgir la necessitat de definir nous models d’interaccio´ que donin suport a la cocreacio´ huma`-IA.

La recerca realitzada en aquesta tesi considera el suport de l’IA en tasques creatives com un dia`leg reflexiu mitjanc¸at el material de disseny produit en aquesta sessio´. Aquesta perspectiva implica una creacio´ iterativa, on la modificacio´ i l’obtencio´ d’inspiracio´ sobre l’espai de solutions ens fa refleccionar i entendre el problema original, que evoluciona durant la sessions creatives. Aquest fet, s’ajusta estretament a la pra`ctica del disseny i les teories de la creativitat que consideren el proce´s de disseny com un proce´s iteratiu i reflexiu, sobre les quals ampliem aquests conceptes per incloure un agent computacional com a co-creador en l’acte creatiu.

En aquesta tesi, examinem la col·laboracio´ huma`-IA en dos a`mbits creatius diferents, amb l’objectiu d’augmentar la creativitat humana en la resolucio´ de problemes mitjanc¸ant un sistema computacional. En primer lloc, analitzem el potencial de l’IA per oferir solucions noves en escenaris complexos, com ara el disseny de perfils per a un forat negre acu´stic. En aquest a`mbit, destaquem el paper dels algoritmes evolutius en l’exploracio´ de l’espai de solucions proporcionant noves propostes fins al moment inexplorades. En segon lloc, pre- sentem Coevo, un entorn de fi´siques en 2D, juntament amb un llenguatge de disseny per definir propostes en aquest a`mbit. Coevo facilita la col·laboracio´ en temps real per a la resolucio´ creativa de problemes amb un agent d’IA, permetent investigar diverses te`cniques de comunicacio´ i analitzar quins rols prenen humans i agents d’IA en el proce´s creatiu. En aquest a`mbit, mostrem com l’intervencio´ de l’IA han millorat el proce´s exploratori huma`, proposant solucions noves, millorant les generades per humans o proporcionant noves direc- cions creatives a explorar. A me´s, mostrem com els humans tambe´ poden influir en la sortida de l’IA, encarnant la naturalesa de la col·laboracio´.

El nostre treball demostra com la col·laboracio´ huma`-IA pot augmentar la creativitat humana mitjanc¸ant la interaccio´ amb els materials de disseny produi¨ts durant una sessio´ creativa. La nocio´ d’aquest augment de la creativitat esta` recolzada per les evide`ncies ex- perimentals presentades en aquest treball, que posen de relleu la importa`ncia d’expressar intencions i avaluar les contribucions de l’IA. La recerca presentada en aquesta tesi, millora la comprensio´ del paper flexible de l’IA com a parella col·laborativa, ajudant a co-crear solu- cions creatives per diferents problemes, ja que ajuda a generar solucions diverses, permet descobrir noves idees i augmenta la creativitat humana mitjanc¸ant l’exploracio´ d’aquest espai de problemes.

Los avances recientes en inteligencia artificial (IA) han generado un creciente intere´s en explorar co´mo la IA puede apoyar y potenciar la creatividad humana. La llegada de nuevas herramientas impulsadas por IA, cada vez assumiendo un rol activo en los procesos creativos, genera la necesidad de definir nuevos me´todos de interaccio´n que fomenten la co-creacio´n entre humanos y IA.

La investigacio´n realizada en esta tesis considera el apoyo de la IA en tareas creativas como un dia´logo reflexivo mediado por el material de disen~o. Esta perspectiva implica la creacio´n iterativa, la modificacio´n y la obtencio´n de inspiracio´n a partir de la reflexio´n sobre las soluciones obtenidas durant la exploracio´n, que nos permiten entender mejor el problema inicial y evolucionar durante la sesio´n creativa. Esta perspectiva se alinea con las teori´as de la pra´ctica del disen~o y las teori´as de la creatividad que ven el proceso de disen~o como un proceso iterativo y reflexivo, por lo que en esta tesis, extendemos estos conceptos para incluir a un agente computacional como co-creador en un proceso creativo.

En esta tesis, exploramos la colaboracio´n entre humanos e IA en dos dominios creativos distintos, con el objetivo de potenciar la creatividad humana en la resolucio´n de problemas a trave´s de un sistema computacional. En primer lugar, examinamos el potencial de la IA para ofrecer soluciones novedosas en escenarios complejos, como en el disen~o de perfiles para un agujero negro acu´stico. En este dominio, destacamos el papel de los algoritmos evolutivos en la expansio´n del espacio de soluciones, proponiendo nuevas solucionas que no habi´an sido consideradas hasta el momento. En segundo lugar, presentamos Coevo, un entorno de fi´sica 2D junto con un lenguaje de disen~o para definir propuestas en este dominio. Coevo facilita la colaboracio´n en tiempo real para la resolucio´n creativa de problemas con un agente de IA, lo que nos permite investigar diversas te´cnicas de comunicacio´n y roles que asumen tanto humanos como agentes de IA en el proceso creativo. En nuestros experimentos, mostramos co´mo las sugerencias de la IA mejoran el proceso exploratorio humano al proponer soluciones novedosas, mejorar las generadas por humanos o proporcionar nuevas direcciones creativas para explorar. Adema´s, mostramos co´mo los humanos tambie´n pueden influir y guiar las propuestas de la IA, encarnando la naturaleza de la colaboracio´n en un proceso creativo

Nuestro trabajo demuestra co´mo la colaboracio´n entre humanos e IA puede potenciar la creatividad humana a trave´s de la interaccio´n con los materiales de disen~o producidos durante una sesio´n creativa. La nocio´n de este aumento de la creatividad se respalda a trave´s de las pruebas experimentales presentadas en este trabajo, que resaltan la importancia de expresar intenciones y evaluar las contribuciones de la IA. Esta investigacio´n mejora la comprensio´n del papel flexible de la IA como compan~ero colaborativo en escenarios de resolucio´n de problemas de manera creativa, ya que ayuda a generar soluciones diversas, permite el descubrimiento de nuevas ideas y potencia la creatividad humana a trave´s de la exploracio´n de este espacio de problemas.

Recent advances in artificial intelligence (AI) have led to a growing interest in how AI can support and augment human creativity. With AI-powered tools increasingly transitioning from passive to active contributors in creative processes, a need arises for defining new interaction methods that support human-AI co-creation

The research conducted in this thesis views AI support in creative tasks as a reflective dialogue mediated by the design material. This perspective implies iterative creation, mod- ification, and deriving inspiration from evolving problem and solution spaces in creative sessions. This closely aligns with theories of design practice and creativity theories that view the design process as an iterative and reflective process, extending these concepts to include a computational agent as a design partner.

We explore human-AI collaboration in two distinct creative domains, aiming to augment human creativity in problem-solving, through a computational system. First, we examine AI’s potential to offer novel solutions in complex scenarios, such as profile designs for a sonic black hole. In this domain, we highlight the role of evolutionary algorithms in expanding the solution space. Second, we introduce Coevo, a 2D physics environment along with a design language to define proposals in this domain. Coevo facilitates real-time collaboration for creative problem-solving with an AI agent, allowing us to investigate various communi- cation techniques and roles between humans and AI agents in the creative process. We show how AI suggestions augmented the human exploratory process by proposing novel solutions, improving human-generated ones, or providing new creative directions to explore. In ad- dition, we show how humans could also influence the AI output, embodying the nature of collaboration.

Our work demonstrates how human-AI collaboration can augment human creativity through interacting with the design materials produced during a creative session. The notion of this creativity augmentation is supported through the experimental evidence presented in this work highlighting the importance of expressing intentions and evaluating AI’s contri- butions. This research enhances understanding of the flexible role of AI as a collaborative partner in creative problem-solving scenarios, as it helps generate diverse solutions, enables the discovery of new ideas, and augments human creativity through the exploration of the problem space.