TODAY- 01 October, 2011
موقع إلكتروني لتصميم النماذج المجسمة و«طباعتها»
يستخدم وظائف رياضية بسيطة تحاكي تطور الأجسام الحية


أطلق باحثون بجامعة كورنيل موقع «EndlessForms» الإلكتروني الذي يسمح للمستخدمين بتصميم تماثيل افتراضية ثم تحويلها إلى أشكال مجسدة ملموسة. ويشرح الموقع تقنية من الممكن أن يستخدمها المصممون لعمل منتجات جديدة وزيادة سرعة استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على نحو شامل.

* تصميم مجسم
* من الممكن أن يستخدم الأشخاص هذا الموقع دون أن تكون لديهم أي خبرة سابقة في التصميم ثلاثي الأبعاد. ويبدأ المستخدم باختيار نموذج من معرض يتم عمله عشوائيا، حيث يشكل الموقع معرضا جديدا يتكون من نماذج متنوعة تم اختيارها، ويقوم المستخدم باختيار أحد هذه الأشكال المتنوعة. وتتكرر هذه العملية ويتم تعديل التصميم تدريجيا إلى الشكل الذي يرغب فيه المستخدم. ومن الممكن أن يتشارك المستخدمون في هذا الشكل كما يمكنهم، إذا ما أرادوا ذلك، أن يرسلوا الصورة إلى آلة طباعة ثلاثية الأبعاد لتجسيدها باستخدام مواد متنوعة، من بينها البلاستيك والفضة والحديد المطلي بالذهب. ويتكلف نموذج بلاستيكي يتراوح حجمه بين خمسة وسبعة سنتيمترات أقل من 10 دولارات. ويعتقد جيف كلون، الباحث ما بعد الدكتوراه بجامعة كورنيل ورئيس هذا المشروع، أن هذا النهج يعد تقدما شديد الأهمية في إطار المحاولات الأولى لإنتاج نماذج وأشكال باستخدام الطفرة الرقمية وعملية الانتقاء. كما ذكر أن هذه المحاولات تنتج أشياء «لا تبدو طبيعية كثيرا، لذا ذهبنا وسرقنا الأسرار، في حين استغرق اكتشاف التطور البيولوجي ملايين السنين». ويرى كلون أن إنتاج نماذج بهذه الطريقة منحهم وبصورة آلية خصائص مفيدة مثل التماثل. وعندما تتم طباعة هذه النماذج بصورة ثلاثية الأبعاد تكون سليمة هيكليا.

* قواعد «بيولوجية»
* تتشابه القواعد التي يستخدمها موقع «EndlessForms» لعمل نماذج وأشكال متنوعة مع قواعد علم بيولوجيا النمو، وهو العلم الذي يدرس كيف تقوم المادة الجينية الموجودة في الحمض النووي «دي إن إيه» بتشكيل الكائنات الحية. ويقول كلون: «إن الأجنة تصنع أشكالا لها تدرجات كيميائية». وتحدد التدرجات الكيميائية، وهي عبارة عن التغيرات في نسبة تركيز جزيئات معينة، الأجزاء التي تظهر داخل التكوين الجيني للأجنة. وأضاف: «ربما يكون هناك تدرج خطي بسيط، مثل تدرج خطي من الرأس إلى المؤخرة، أو ربما يكون هناك تدرج متكرر، مثل هذا الذي يحكم عملية خلق أجزاء الدودة». ويشكل الجمع بين الرأس بالمؤخرة والوجه بالظهر والتدرجات المتكررة، على سبيل المثال، الهيكل الرئيسي للفقاريات. وبدلا من محاكاة التدرجات الكيميائية، يقوم موقع ««EndlessForms بتخزين «الجينوم» لكل نموذج يصف مجموعة من الوظائف الرياضية البسيطة التي تتشابه مع تلك التدرجات، وبهذا، على سبيل المثال، فإن وظيفة جيب الزاوية تحل محل تدرجات كيميائية متكررة. وينتج الموقع الإلكتروني تنويعات على نماذج من خلال تعديل الحمض النووي الرياضي. ويحدد موقع «EndlessForms» ما إذا كان يتم ملء وحدات أو عناصر حجمية يطلق عليها «فوكسل» من مساحة ثلاثية الأبعاد في نموذج معين أو يترك فارغا من خلال جمع الإسهامات من جميع الوظائف التي يصفها الجينوم، وفحص ما إذا كانت النتائج تفوق قيمة المعدل.

وفي الوقت الحالي، يمكن لموقع «EndlessForms» إنتاج مجموعة محدودة من الأشكال المبتكرة. ويستخدم النظام عددا صغيرا نسبيا من العناصر الحجمية لكل نموذج من أجل حساب التكاليف الحسابية. ونظرا لأن كل نموذج يتم إنتاجه بصورة عشوائية في البداية، على المستخدم الذي يكون لديه رؤية معينة للشكل أن يقوم بعدد من الاختيارات والتطورات لإنتاج نموذج قريب من الشكل الذي يريده. وعلى الرغم من ذلك تخطط مجموعة «كورنيل» والمشاركون معها لتطوير هذا النظام حتى يتمكن المستخدم من إدخال تقنية المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد لنموذج موجود بالفعل ومن ثم عمل أشكال متنوعة من هذا النموذج. وسوف يسمح هذا للمصمم بإجراء مسح على نظارة شمسية، على سبيل المثال، وأن يستخدم النظام لتصميم موديلات جديدة. إن هذه التقنية «مثيرة للغاية»، بحسب نيري أوكسمان، مديرة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ووسائل الإعلام، حيث تعتقد أن العلاقة الحميمية بين المستخدم والنهج التطويري من الممكن أن تساعد على تبني تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد على نحو أكثر شمولا، وهو ما يشبه الطريقة سهلة الاستخدام لبرامج تحرير الصور التي ساهمت في نمو التصوير الرقمي والمعالجة الخطية. وتوضح نيري قائلة لمجلة «تكنولوجي ريفيو»: «من الممكن أن يقوم الناس بعمل مسح ضوئي لفرش الأسنان الخاصة بهم أو نماذج أخرى وتطوير تصميمات متنوعة من هذه النماذج لأعضاء أسرهم». وأشارت إلى أن احتمال أن يكون لهذا تأثير على تصميم مشابه لتأثير المدونات ووسائل الإعلام الاجتماعية على الصحافة وأن يفتح المجال أمام عامة الناس.