Osoba szyje kołdrę z wielu różnych kawałków materiału

Nowy algorytm automatyzuje niezwykle skomplikowany – i często frustrujący – proces określania kolejności kroków w zaawansowanych wzorach pikowania.

Dzięki temu pikowacze mogą skupić się na projektowaniu i kreatywności.

Mackenzie Leake, absolwentka informatyki na Uniwersytecie Stanforda, pikowała od 10 roku życia, ale nigdy nie wyobrażała sobie, że to właśnie rzemiosło będzie przedmiotem jej rozprawy doktorskiej. Prace te obejmują nowe prototypowe oprogramowanie, które może ułatwić tworzenie wzorów dla formy pikowania zwanej podkładaniem papieru, co polega na użyciu podkładu wykonanego z papieru podkładowego do rozłożenia i uszycia pikowanego wzoru.

Opracowanie wzoru pikowania z papieru podkładowego, który wygląda podobnie do malowanie po liczbach zarys — często nie jest intuicyjny. Istnieje niewiele formalnych wytycznych dotyczących tworzenia wzorów, a te, które istnieją, są niewystarczające, aby zapewnić pomyślny wynik.

„Pikowanie ma tę bogatą tradycję, a ludzie tworzą te bardzo osobiste, cenione pamiątki, ale pikowanie kawałków papieru często wymaga, aby ludzie pracowali według wzorów zaprojektowanych przez innych ludzi”, mówi Leake, członek laboratorium Maneesha Agrawala, profesora informatyki i dyrektora z Brown Institute for Media Innovation w Stanford.

„Chcieliśmy więc stworzyć narzędzie cyfrowe, które pozwoli ludziom projektować wzory, które chcą zaprojektować, bez konieczności zastanawiania się nad całą geometrią, kolejnością i ograniczeniami”.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Wzór pikowania z kilkoma zielonymi trójkątami w różnych kwadratowych panelach Każdy z bloków tej kołdry został zaprojektowany przy użyciu narzędzia opartego na algorytmie, opracowanego przez naukowców ze Stanford. (Źródło: wyciek Mackenzie)

Poszanowanie rzemiosła

Opisując urok kołder z kawałków papieru, Leake powołuje się na nowoczesną estetykę oraz wysoki poziom kontroli i precyzji. Szwy kołdry są przeszywane przez papierowy wzór, a w miarę postępu procesu zszywania poszczególne kawałki tkaniny są odwracane, aby utworzyć ostateczny wzór. Cała ta czynność „zszyj i odwróć” oznacza, że ​​wzór musi być wykonany w starannej kolejności.

Źle wykonane wzory mogą prowadzić do luźnych kawałków, dziur, źle umieszczonych szwów i projektów, które są po prostu niemożliwe do wykonania. Kiedy pikatorzy tworzą własne projekty kawałków papieru, ustalenie kolejności szwów może zająć dużo czasu – i nadal prowadzić do niezadowalających wyników.

„Największym wyzwaniem, z którym się mierzymy, jest umożliwienie ludziom skupienia się na twórczy część i odciąży umysłową energię od zastanawiania się, czy mogą użyć tej techniki, czy nie” – mówi Leake, główny autor artykułu. „Ważne jest dla mnie, abyśmy byli naprawdę świadomi i szanowali sposób, w jaki ludzie lubią tworzyć i że nie nadmiernie automatyzujemy ten proces”.

To nie pierwszy krok firmy Leake do pikowania wspomaganego komputerowo. Wcześniej zaprojektowała narzędzie za improwizacyjne pikowanie, które zaprezentowała na konferencji interakcji człowiek-komputer CHI w maju.

Wzory pikowania

Opracowanie algorytmu będącego sercem tego najnowszego oprogramowania do pikowania wymagało solidnych podstaw teoretycznych. Mając do dyspozycji niewiele istniejących wytycznych, naukowcy musieli najpierw uzyskać bardziej formalne zrozumienie tego, co sprawia, że ​​papier do pikowania można układać, a następnie przedstawić to matematycznie.

W końcu znaleźli to, czego potrzebowali w określonej strukturze wykresu, zwanej hipergrafem. Podczas gdy tak zwane „proste” wykresy mogą łączyć punkty danych tylko liniami, hipergraf może uwzględniać nakładające się relacje między wieloma punktami danych. (Diagram Venna jest rodzajem hipergrafu). Naukowcy odkryli, że a wzorzec będzie czytelny na papierze, jeśli można go przedstawić za pomocą hipergrafu, którego krawędzie można usuwać pojedynczo w określonej kolejności — co odpowiadałoby sposobowi szycia szwów we wzorze.

Prototypowe oprogramowanie pozwala użytkownikom naszkicować projekt, a bazowy algorytm oparty na hipergrafie określa, jakie wzory podkładów papierowych mogą to umożliwić — jeśli w ogóle. Wiele projektów skutkuje wieloma opcjami wzoru, a użytkownicy mogą dostosowywać swój szkic, aż uzyskają wzór, który im się podoba. Naukowcy mają nadzieję, że wersja ich oprogramowania zostanie publicznie dostępna tego lata.

„Kiedy zaczynałem, nie spodziewałem się, że będę pisać pracę magisterską z informatyki o pikowaniu” — mówi Leake. „Ale znalazłem tę naprawdę bogatą przestrzeń problemów związanych z projektowaniem, obliczeniami i tradycyjnym rzemiosłem, więc było wiele różnych elementów, które byliśmy w stanie wyciągnąć i zbadać w tej przestrzeni”.

Naukowcy zaprezentują swoje papier na konferencji grafiki komputerowej SIGGRAPH 2021 w sierpniu. Dodatkowi współautorzy pochodzą z University of California, Berkeley i Cornell University.

Źródło: Stanford University

 

O autorze

Taylor Kubota-Stanford

Artykuł pierwotnie pojawił się na Przyszłość