Шлях макера
Блог предназначен для публикации научных статей и материалов

Шлях макера

Фон

У 1989 році я написав статтю для журналу інженерної та науки про стан технічних складані, які, навіть тоді, здавалося, прогресує не по днях, а по годинах за рахунок вливання наукових і математичних принципів. Розповідаючи деякі з зв'язків між орігамі, математики та технології, я писав:

Обчислення піддався на заклик складений аркуш паперу, коли в 1971 році Артур Appel запрограмований IBM System 360 комп'ютера, щоб роздрукувати простих геометричних конфігурацій у розмірі понад сто хвилин. Дев'яносто відсотків вважалися невдалими, але це піднімає цікаве питання: чи може комп'ютер коли-небудь розробити модель вважається краще, ніж розроблені людиною? Оскільки велика частина процесу проектування є геометричним, перспектива не так обурливо, як може здатися.

Наступне десятиліття побачили це спекуляція перетворилася на реальність (і ніхто не був більш здивований, чому я!) Протягом найближчих декількох років, потужні методи проектування кола річка-упаковки були виявлені і систематизовані кілька папок, включаючи мене, Тосиюки Meguro в Японія та інші. Спираючись на ці поняття, я виклав на початку 1990-х років робити саме те, що я припустив у моєму E & S статті: написати комп'ютерну програму, яка може «Дизайн» нетривіальних орігамі цифра, заснована на описі числа, довжини , і зв'язність закрилки. Після кількох місяців роботи мені вдалося, і в результаті, була комп'ютерна програма, яку я назвав TreeMaker, так як воно почалося з певним типом фігурку (називається деревом в теорії графів).

Спочатку TreeMaker був трохи більше, ніж математичним курйозом та інструмент для вивчення математичної теорії, як проектувати бази. У першій версії було трохи більше, ніж вирішити пов'язані коло упаковки проблеми, але не дав підказку про те, як заповнити велику частину складки. Протягом багатьох років, так як моє розуміння складки моделей росла, я додав, що знання, які я отримала в TreeMaker, додавши, алгоритми обчислення молекул, введення симетрії і введення процідіть в фігурку, випускаючи нові версії кожні кілька років.

Знімок екрану конструкції екрана для скорпіона використанням TreeMaker 4. Блакитної лінії визначають дерева; потрібної довжини вводяться числові значення.

До 1998 року я закінчив версії 4.0 TreeMaker, який, на додаток до включаючи багатьох алгоритмів для проектування орігамі, включений потужний цифровий код оптимізації, CFSQP розроблений професором сиськи Андре і його студентів в Університеті штату Меріленд (код зараз ліцензії та підтримується дизайн AEM, це зробило його дуже швидко бігти і раптом, TreeMaker вже не академічний інтерес;. вона стала потужним інструментом, здатним побудови повної картини складку для широкого кола баз орігамі.

TreeMaker crease pattern

У самому справі, версія 4 TreeMaker може вирішити для збільшення моделей, які я не міг побудувати будь-який інший спосіб - за допомогою якого я маю на увазі, за допомогою олівця та паперу. Я (і при цьому листі, більшість інших композиторів технічних орігамі), як правило, призначені мого / нашого композиції на папері, використовуючи геометричні поняття колективної описав як "Круг / ріка упаковки". (Ці поняття описані в моїй книзі, секрети Origami Design, див. її сторінку для подробиць.) Немає комп'ютера, необхідних для цього виду дизайну, один просто ескізи кіл і складки моделі відомі як молекул, створює складки зразок, і складає . Іноді трохи алгебри, необхідні для роботи з початкової точки відліку або два (див. ReferenceFinder докладніше про це).

TreeMaker дозволяє створити досить складні стосунки між клапанами, їх довжину, а їх кути: набагато більш складні відносини, ніж це можливо за допомогою олівця і паперу орігамі дизайн. Це означало, що тепер можливо, з TreeMaker, щоб вирішити для баз орігамі, які дійсно були більш складними, ніж що-небудь людина може розробити вручну.

Знімок екрана обчисленого шаблон для збільшення скорпіона використанням TreeMaker 4. Кола відповідні кінцеві вузли (термінал закрилки) показано, щоб допомогти інтуїція.

Зворотним боком цієї влади: ці складні візерунки складки надзвичайно важко скинути. Оскільки всі вам дається є збільшення шаблон, це до вас, щоб розробити крок за кроком послідовність складання для всіх складки, і наступного складання в базу також може бути чертовски важко. Але цінність TreeMaker в тому, що вона поєднує в собі новизну з ефективністю: шаблони побудовані, як правило, найбільш ефективні рішення можливі для даного фігурку, і вони так само часто зовсім нових структур у світі орігамі.

Base and Folded Model

І це відкриває ще одне питання: якщо ви композитора орігамі (або хочуть робити), то вам потрібно використовувати TreeMaker? Відповідь: Абсолютно ні. Переважна більшість композиторів у світі технічних орігамі не використовувати його, в самом деле, я не використовую його для більшості моїх власних проектів. Що я роблю використовувати її для є за що ви могли б назвати "швидкого прототипування", швидко розгляді 3 або 4 (або 5 або 10) різних загальних механізмів закрилків в базу, перш ніж зупинитися на одній конкретній конфігурації, в центрі уваги мого дизайну. Для цієї мети, це безцінний інструмент у моєму арсеналі. І для деяких з моїх проектів, зокрема, Скорпіон varileg, опус 379, білохвостий олень, опус 550, Mule Deer, і Мен Омар, опус, не могли були розроблені їм і без нього.

Опис

TreeMaker це програма для проектування баз орігамі. Ви малюєте фігурку з бази на екран, кожна палиця в палицю фігура («дерево») буде представлена ​​клапоть на базу. Ви також можете розмістити різні обмеження на закрилки, змушуючи їх в кут, ребро або середнього закрилки, і / або налаштування різних відносинах симетрії (змушуючи пар закрилків, щоб бути симетричним щодо осі симетрії паперу, наприклад) . Як тільки ви визначили дерева, TreeMaker обчислює повну картину для збільшення бази, яка, в складеному стані, буде мати проекцію (грубо кажучи, його "​​тінь"), еквівалентна тій, яка вказується у визначенні дерева. Збільшення шаблон можна роздрукувати або скопіювати і вставити в інший графічній програмі для подальшої обробки. Криз призначення (гора або долина) не обчислюються, але з декілька простих правил, і деякі розвідці боку, належне призначення складки, як правило, легко знайти.

Генезис TreeMaker 5

В останні роки я мав задоволення працювати з професором Еріком Demaine і Martin L. Demaine в Массачусетському технологічному інституті з різних аспектів математичної теорії орігамі. Одна з проблем, ми напали була задача про обчислення повної картини для збільшення TreeMaker база, і відповідні (і набагато складніше) завдання довести, що алгоритми теорія дерева завжди дають правильне рішення (тобто, з плоским складаний бази ), або якщо вони цього не роблять, за яких обставин вони роблять. У моїй початковій розвиток теорія дерева, я знайшов ранніх версіях TreeMaker, щоб бути безцінним інструментом для тестування і вивчення математичних понять, і тому в 2003 році я вирішив оновлювати TreeMaker використовувати в цій подальшого вивчення.

Проблема збільшення призначення оманливе складно, тому що ми можемо ідентифікувати більшість з складок простий огляд:

  • Всі хребта складки долиною складки;
  • Всі ластовицею складки гірські складки;
  • Більшість осьових складки гірські складки.

Проблема в тому, що ми не знаємо, які з осьових складки гір і які є долини. І остання родина складки - складки петлі - були повністю невизначеним. На щастя, можна майже завжди знайти складку призначення дуже швидко, експериментуючи шляхом складання картини виробництва TreeMaker 4, але це було дратівливим затяжний діри в теорії, що я відчайдушно хотів підключити.

Хоча це виявилося набагато складніше, ніж я спочатку собі, в кінці 2005 року, у мене була алгоритм для повної картини покоління складки, які працювали на широке коло структур і який був реалізований в TreeMaker 5. За той же період, я мігрував базі коду від Apple Macintosh конкретного графічного інтерфейсу на основі Metrowerks PowerPlant до крос-платформних бібліотек класів WxWidgets, який запропонував обіцянку - тепер зрозумів - повністю крос-платформної версії TreeMaker: це останній завершений при неоціненною допомогою бразильського програміста Карлоса Furuti для GNU / Linux портування і польський програміст і WxWidgets член команди Влодзімеж Скиба "ABX" для портування ОС Windows (не кажучи вже багатоборстві допомогу та консультації з програмування і WxWidgets від них обох).

Ще одна хороша розвиток, що, хоча CFSQP був неймовірно швидше, ніж моя власна рука прокату оптимізації коду, приблизно 1000x поліпшення в чисельному швидкості обчислювальних за останнє десятиліття означало, що мій власний код оптимізації тепер досить швидко. Це означало, що я міг випустити повний код TreeMaker. І тому в мене є, ви знайдете його нижче.

Що нового в TreeMaker 5

Як і його попередники, TreeMaker 5 дозволяє малювати фігурку, яка представляє базу ви після цього, із зазначенням довжини і зв'язку між закрилками, а також дозволяє встановлювати різні типи обмежень, які забезпечують виконання симетрії в підставу (наприклад, дзеркальна симетрія), і в складці шаблон (наприклад, змушуючи зокрема кутом складки). Що TreeMaker 5 додає в суміш:

TreeMaker 5 Screen Shot

  • Повний гірничо-долинних завдань складки;
  • Рентгенівське зображення в складеному вигляді бази;
  • Численні нові варіанти відображення і спрощеного редагування.

На малюнку праворуч показані TreeMaker 5 взяти на проектування скорпіона показано вище, з повним гори / Долина призначений збільшення картини, складені формі підстави, і новий "Ревізор" вікно для редагування дерева та його умов. TreeMaker 5 є крос-платформних: скріншоти з підтримуваних платформ можна побачити на цих посилань:

  • Mac OS X Tiger
  • GNU/Linux/Fedora Core 4
  • GNU/Linux/Ubuntu
  • Microsoft Windows XP
  • Microsoft Windows 2000

Завантаження

У поточній версії TreeMaker є версія 5.0.1. Історія версій знаходиться тут. Я буду оновлювати цю сторінку як нові версії, щоб виправити помилки або внести нові можливості. Напишіть мені на treemaker@langorigami.com, якщо ви виявите які-небудь помилки (але, будь ласка, перевірте списку Відомі проблеми нижче першого). Ця програма є вільним програмним забезпеченням без гарантії товарної придатності або придатності для яких-небудь конкретних цілей; використовуйте її на свій страх і ризик, і насолоджуйтеся!

Двійкові завантажень

На даний момент, TreeMaker доступно як завантажувані двійкового для трьох платформ: Mac, GNU / Linux i386 і Windows. Документація є частиною додатка, і можуть бути роздруковані з меню Довідка.

Завантажити та встановити образ диска і перетягнути TreeMaker додатків в папки програми, двічі клацніть бігти. TreeMaker 5 є Universal Binary, який буде працювати на платформах Intel Macs, вона вимагає система 10.4 або більш пізньої.

  • Apple Macintosh OS 9, OS X 10.3.9 або більш ранньої версії: TreeMaker 4,0 керівництва з Mac OS версій раніше, ніж 10,4, вам доведеться використовувати TreeMaker 4,1 в класичному режимі. Через умов ліцензування, пов'язані з використанням TM4 про CFSQP, вам потрібно, напишіть мені інформацію, описану в керівництві, і я буду вам по електронній пошті виконуваний файл. (Я настійно закликаю вас оновити Mac; TreeMaker 5 пропонує багато поліпшень в порівнянні з версією 4.1).
  •   GNU/Linux i386: TreeMaker5Linux.sh.zip [4,5 Мб]

Щоб встановити, розпакуйте архів, а потім запустити файл, як і в "ш TreeMaker5Linux.sh" (вам буде потрібно дозвіл на запис до каталогу установки, або бути суперкористувачами). Для отримання додаткової інформації та реквізитів, натисніть тут. Перевірено на Mandriva 2006, Fedora Core 4, і Ubuntu 5.10.

Щоб встановити, просто запустіть файл "treemaker5-setup.exe" та дотримуйтесь інструкцій на екрані.

Автономна документація

TreeMaker документацію включені в додаток, доступне і для друку з меню довідки, але ви також можете завантажити документацію та переглянути його окремо, без додатка. Завантажити цей архів і розширити його, а потім відкрити файл "index.htm" з будь-якого веб-браузера.

Вихідний код

Код TreeMaker джерело випущений під ліцензією GNU Public License, яка включена в цю завантаження.

Вихідного коду включає повний вихідний код плюс будувати системи для Mac, GNU / Linux, і Windows, з загальною базою коду. Якщо ви хотіли б спробувати перенесення TreeMaker до системи, не перераховані вище (iPhone хто?), Я був би радий додати вас в офіційній командою розробників.

Базова теорія (Англійська + Японський)

TreeMaker 4,0 Керівництво по експлуатації [PDF, 784kb] містить главу, яка описує основні теорії в скороченому вигляді. (Більш повний опис теорії (і багато іншого) тепер можна знайти в моїй книзі Origami Design Secrets (2-е видання).) Комп'ютерні вчений Yohsuke Фурута перевів теорію чолі TreeMaker 4 ручних у двомовному виданні (Англійська + Японський), так що якщо ви хотіли б прочитати основні теорії (на будь-якій мові), ви можете завантажити його тут [PDF, 892KB].

Відомі проблеми

TreeMaker 5 пережила значний тестування і є досить стабільним. якщо ви виявите які-небудь помилки, будь ласка, повідомте нам, і ми постараємося розглянути їх у майбутньому виправлені помилки.

  • Є в даний час немає відомих проблем у версії 5.0.1.

 

Перекладено з http://www.langorigami.com/science/computational/treemaker/treemaker.php

Домашня сторінка

© 2012 Все права под надежной защитой.