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3D打印：从想象到现实 [:1700398870]
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食谱式设计
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用食谱表达未来设计软件的工作原理可能最恰当。蛋糕的食谱不会详细描述蛋糕的最终形状和成分，相反，食谱描述的是做蛋糕的一系列步骤，本质上是一个程序。
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一个简单的食谱也可以做成一个外形精美的蛋糕。将苹果片和葡萄干洒在千层饼上卷起来烘烤就可以做出苹果馅卷饼。食谱中的步骤顺序比口头描述苹果卷饼的形状、外观和材料成分要简单得多。然而，用食谱做出食物比食谱简单的建议要复杂很多。换句话说，整体要大于部分之和。
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苹果卷饼食谱相当于设计软件的“几何编程”或“功能表示”。几何编程需要新颖的思维方式、丰富的想象力和个性的设计师，生成的对象也比用传统设计工具设计出的对象复杂得多。
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几何编程软件可以很容易地描绘有些许差别的重复结构和半对称结构，但大部分雷同，也可以描绘由小的子结构组成的分层结构。
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鉴于此原因，在设计复杂的和由许多小部件组成的模型时，几何编程软件可以大大提高设计者的工作效率。例如，设计一套需要用手指点击上百万次才能完成的由极细网格组成的锁子甲，如果用传统的计算机辅助设计软件做，将是一项极其痛苦、耗费时间的工作。
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然而，如果你使用几何编程软件，这项任务将变得非常轻松。你只需要简单地写一个“食谱”：创建一个直径3毫米、厚度0.5毫米的环，然后水平交错复制1 000次，再垂直复制1 000次就可以生成一块布。按“回车”键，你的计算机辅助设计程序会按照“食谱”生产面料。
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如果布料的重量和密度需要逐渐变小，你可以简单地调整“食谱”。你可以告诉计算机，当复制每一行时，下一行的网格要比上一行小1%。在复制2 000行后，你还可以让每一个小网格连接处的尺寸慢慢增加0.5%。如果你愿意的话，你甚至可以改变塑料的混合程度。
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生长式设计
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生长式设计进一步利用了食谱的概念。不采用集中的脚本，生长式设计采用了一个种子形状和一套规则，这套规则决定形状应该如何随着时间的推移发展、变化。例如，要“长成”一棵复杂的像树一样的形状，首先你应当使用简单的“种子”：平底上的一个圆柱。其次要设立一个规则：在每个圆柱的未固定端按照字母“Y”的形状附着两个缩小10%的圆柱。使用这个规则，种子圆柱最后会长成树形。
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图13–4 生长式设计可以用于设计更具有机外表和感觉的物品
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图片来源：Nervous System, Inc.
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生长式设计系统现在刚刚开始商业化，其中定制项目的大部分工作都由熟练的设计师完成。有时生长式设计程序被称为“形状语法”，打印时可以生成复杂的三维图案。
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生长式设计系统适用于不同的设计规则、基本操作、基本形状和语法等。一些人试验过使用固定的规则，另一些人使用依赖于当前形状状态的条件规则。例如，当圆柱的直径大于5毫米时，按规则要将圆柱分裂为更小的圆柱。以生物学家阿里斯蒂德·林登迈尔命名的一套规则非常出名，它能够生成植物形状和有机组织，电影和游戏中计算机合成的郁郁葱葱的自然场景都是用该规则生成的。（你不会真的认为每一棵树都是美术家画的吧？）
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生长式设计软件可以处理半随机规则，这些半随机规则可能会导致偶然的形状变化，或者根据预先设定产生不同的结果。半随机规则将确保场景中的每棵树看起来都像一颗真正的树，同时每棵树之间也会有细微差别。与生物学不同，生成现象可以不断反复，形状也会变得更加丰富和复杂。
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生物学中的现象是可以生成的：我们的DNA不会对我们身体的每个细胞所处位置、作用以及如何与大脑中的神经元相连进行编码。DNA也不是一旦执行就会产生一个人体的脚本。相反，DNA编码了一组规则，迭代使用于第一个生殖细胞直至形成完整的人体。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398872]
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反应蓝图：复杂形状的自动化生产
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用于形状描述的最复杂的语言形式就是动态的有反应的语言，我们将这种设计过程称为“反应蓝图”。这种反应蓝图使我们的设计人员能够实现复杂形状的自动化生产，这些形状会根据环境实时调整，而设计师们都不知道这些具体环境情况。
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反应蓝图不做小物体。例如，你不能使用反应蓝图3D打印家里的洗衣机旋钮。反应蓝图可用于在未知甚至变化的环境中设计项目。
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反应蓝图可以指引大型的水泥打印机打印出适应未知地形的房子、适应风力条件的桥梁以及适应特殊环境照明条件的灯罩。反应蓝图还将是外科手术的理想选择。也许有一天，3D打印机可以就地制造出适应每个人不同情况的生物组织。
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设计软件执行反应蓝图时，首先需要扫描目标环境，并且能够非常准确地模拟目标环境，以便知道有哪些规则及它们何时起作用。利用这一信息，3D打印机才能生成适合特殊环境的形状，然后就可以用3D打印机打印了。
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