پژوهشگران MIT روشی پیدا کردهاند که با یک کشیدنِ سادهٔ نخ، یک صفحهٔ تخت را به یک جسم سهبعدی کاربردی تبدیل میکند. این کار شبیه کتابهای پاپآپ است، اما بسیار پیچیدهتر؛ با این حال اجرای آن به صورت شگفت انگیزی ساده است.
این پژوهش در آزمایشگاه علوم رایانه و هوش مصنوعی MIT انجام شده و جزئیات آن در مقالهای در نشریه ACM Transactions on Graphics منتشر شده است. ایدهٔ پروژه از «کیریگامی» الهام گرفته؛ در حالی که اوریگامی هنر تا کردن کاغذ است، کیریگامی هنر بریدن کاغذ برای ساختن شکلهای پیچیده محسوب میشود.
میدانی وقتی کاغذ را چند بار تا میکنی، چند برش روی آن میزنی و بعد که بازش میکنی یک شکل شبیه دانهٔ برف به دست میآید؟ این همان کیریگامی!! است.
تیم پژوهشی یک روش محاسباتی طراحی کرده که به کاربر اجازه میدهد یک جسم سهبعدی را طراحی کند، اما آن جسم ابتدا بهصورت یک شبکهٔ تخت ساخته میشود و بعد با یک کشیدن سادهٔ نخ فوراً به شکل نهایی درمیآید.
در نگاه اول اصلاً به نظر نمیرسد این ماده توانایی خاصی داشته باشد. ظاهرش فقط یک الگوی کاشیمانند از چهارضلعیهایی است که در یک صفحهٔ تخت کنار هم چیده شدهاند.
در دل این شبکه یک سازوکار «آوگزتیک» قرار دارد؛ یعنی ساختار رفتاری خلاف انتظار دارد: هنگام کشیده شدن ضخیمتر میشود و هنگام فشرده شدن نازکتر. همین ویژگی باعث میشود صفحهٔ تخت هنگام اعمال کشش باز شود و در شکل موردنظر قفل شود.
نوآوری اصلی در الگوریتم پشت این سیستم است. کاربر شکل سهبعدی دلخواه را وارد میکند و سیستم آن را به یک الگوی تخت تبدیل میکند تا مشخص شود برشها کجا باشند و کاشیها چگونه به هم متصل شوند.
سپس الگوریتم «مسیر بهینهٔ نخ» را محاسبه میکند؛ مسیری که یک نخ واحد باید از میان ساختار عبور کند تا با یک کشیدن، شکل نهایی دقیقاً همان چیزی شود که کاربر میخواسته. این مسیر اصطکاک را کم میکند و نیرو را بهطور یکنواخت پخش میکند تا با یک بار کشیدن، تنش لازم دقیقاً به بخشهای موردنیاز وارد شود.
در این روش نه موتور لازم است، نه لولا، نه دستورالعملهای پیچیدهٔ مونتاژ. همهچیز با یک حرکت ساده انجام میشود؛ یک کشیدن نخ. همین سادگی راه را برای کاربردهای عملی باز میکند؛ جاهایی که سرعت، قابلحمل بودن و سهولت استفاده اهمیت زیادی دارد.
