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图片来源：Jonathan Hiller
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当计算机学会消除人类的需要与多材料打印机功能之间的隔阂时，将会发生什么？结果将是下一代设计软件或者是我称为“物质编译器”的出现。
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物质编译器这个术语最初由科幻作家尼尔·斯蒂芬森提出。在他的小说《钻石时代》（The Diamond Age）中，书中的人物讲述了他们的物质编译器会制造什么，他们会把物质编译器从机器中拖出来，不一会就制成一个塑料床垫、某种食物或一把枪。当然，斯蒂芬森的物质编译器不是3D打印机，它们是核心食物的原子重新组合后形成的“纳米装配”。像《星际迷航》中的Replicator一样，这些物质编辑器不能设计新的东西，它们仅限于复制已经存在的东西。
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物质编译器的发展前景在于将人工智能的力量与3D打印相结合。人工智能将利用算法将人类提供的高级要求自动“编译”到一个最佳设计中，适用于3D打印，3D打印机将设计变为现实。将两者结合在一起，物质编译器能够使我们设计出目前尚不存在的新事物。
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也许我们将物质编译器比喻成传统的软件编译器更合适。为了更好地在计算机硬件上运行，软件编译器将高级计算机语言（如C++）转换成机器代码，然后由物理处理器执行这些代码。同样，物质编译器将高级需求转变为可以利用3D打印机最新材料和特性的设计文件，然后，3D打印机创建物质编译器生成的设计文件所描述的对象。
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也许墙上支架不是最好的例子，它只是一个简单的设计，挑战性不大。如果你试图设计和制造一个复杂的机器，附属于3D打印机的物质编译器的作用就非常明显了。如果20年后有人邀请我为未来的火星任务设计一个机器人，我会按照下面的步骤来做。
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首先描绘火星上独特的环境，其次给出一些总体指标，如机器人重量范围、使用材料，最后我将给出它的具体性能，如移动速度、稳定性和工作效率。然后，敲一下“回车”键，等待物质编译器生成设计方案。将来某一天，当物质编译器成为日常的设计工具时，那些因试验和错误而耗费大量时间的复杂设计项目将变得非常简单。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398868]
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交互式设计：和计算机交流设计想法
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尽管物质编译器很智能，但它不能读懂你的心思。诚然，物质编译器可以根据你的要求制定优秀的设计方案，但是它还不能和你进行思想交流。如果你和你的设计工具在迭代设计过程中能够交流并且一起工作，将会怎样呢？
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如果一台计算机能够在快速迭代中迅速给出设计理念，你就可以从中做出较好的选择了。然后计算机“研究”你的设计建议后，快速做些调整再反馈给你。你可以再次选择自己想要的选项反馈给计算机。计算机会再次进行调整，并将结果返回给你。
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在迭代设计过程中，人和计算机之间相互交换想法被称为交互式“进化设计”。就像生物进化一样，但速度比生物进化更快，计算机可以使用数学算法重新调整设计。交互式进化的美妙之处在于，用户不需要了解任何有关计算机进程的内部原理，也不需要知道如何使用设计软件或如何制作出最佳设计方案。实际上，在某种程度上这有点儿像艺术家在一个新项目开始前通过浏览网页获取灵感。互动式设计软件可以激发新的灵感，促使设计者勇于创造出别人没想过的设计方案。
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在我的实验室，我们做了一个互动式设计软件的工作原型。这个软件是我以前的一个学生杰夫·克卢恩开发的。杰夫和他的团队将软件做成网页并将其命名为“无尽之形”（来自于达尔文生物进化过程中的描述）。
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下面介绍无尽之形网是如何工作的。人们养狗前先让那些具备他们想要的幼犬特征的狗杂交。无尽之形网可使用户选择他们喜欢的狗进行育种设计。换句话说，无尽之形网为使用者和交互式设计软件间提供了快速反复的交流。
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图13–3
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注：无尽之形网让用户可以选择他们喜欢的设计，并反复优化设计。
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图片来源：Jeff Clune and Jason Yosinski
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假如让你设计一个香水瓶，你不知道如何使用设计软件，你也不愿意参照现有瓶子的扫描图案进行新设计，那么你可以坐下来进入无尽之形网，点击网页上变体集中的一个原始形状，做出初次设计选择。这时，无尽之形网将注意到你的第一次设计选择，“思考”并迅速进行一些计算。然后，它会产生几个新的形状，这些形状有点儿类似于你第一次的选择。
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接下来，你会从这一组新的形状中再次选择。无尽之形网将重复这一过程：关注你的设计选择，产生一批新形状供你挑选。最后，在经过多次快速迭代和形状选择后，你会看到一个新的设计样式。当你觉得这个设计正是你想要的设计时，保存最终设计，这时你的设计任务就完成了。
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当杰夫和他的团队成立无尽之形网时，他们意识到他们可以亲眼看到人们的设计过程。给用户一个几乎空白的平面，他们做出一系列快速的选择后，有趣的设计就出现了。网站正式上线后，短短几个月内用户生成了超过300万个奇形怪状的物体，从蘑菇形状的灯罩、生育女神雕像到显示出幽灵般面孔的立方体。
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当人们使用传统的设计工具时，界面和软件使人们通过自我意识塑造他们的想法。但无尽之形网用户可以通过不断点击他们喜欢的形状完成设计。快速选择然后坐下来等待的过程与计算机为用户做了大部分工作的事实使人们的潜意识似乎有了一个新的表现。
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无尽之形网也许不是创建下一代火星探测器零件最好的设计工具。当用户带着冲动点击他们喜欢的形状进行方案设计时，设计结果可能不完美，也不具有最佳性能。作为一种新型的人机交互的早期原型，无尽之形网的价值就在于证明人机是可以进行合作设计的。
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事实证明，让人们评价提供给他们的设计方案比让他们从头开始设计方案要容易得多。虽然你可能无法从头至尾设计一所房子，但是你很容易说出你喜欢或不喜欢一所房子。一个好的建筑师会听从你的意见和反馈，经过反复交流，设计出你喜欢的房子。人们饲养狗已有几百年的历史，却不懂动物遗传；农民在了解植物遗传学之前很早就培育出玉米了。我们也可以创造复杂的东西，而不需要了解它们是如何工作的。
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无尽之形网展示了计算机和交互设计软件如何将一个新维度引入创造性工作中。计算机艺术先锋斯蒂芬·托德和威廉·莱瑟姆描述了一个以计算机为基础的艺术创作过程，包括两个阶段：创建和园艺。艺术家首先运用他选择的物理和生物规则，如光线、颜色、重力、成长和进化，以及他自己发明的其他规则创建虚拟世界系统。然后，艺术家在他创造的虚拟世界里变成园丁，像植物育种家培育花一样选择和培育雕塑样式。
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