用数学算法来折纸,固然能使折纸艺术变得奇妙精巧,而反过来看,折纸中的数学问题其实也在生活中具有多种应用可能,并且十分重要。这些应用包括降落伞的折叠、太空探测器设计、安全气囊设计,以及Erik Demaine研究的蛋白质折叠问题。
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Erik出生于加拿大,可以说是计算折纸领域中的超级大牛,这个梳着性感马尾的80后有着一串不同寻常的履历,足以让人咋舌惊叹:2008年,纽约现代博物馆(MOMA)将Erik与其父亲Martin Demaine合作的三件折纸作品作为永久收藏(见下图);2003年,Erik获得麦克阿瑟天才奖;2001年,20岁的Erik获得博士学位,并接受了MIT的聘请,成为该校历史上最年轻的教授。
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在博士期间Erik研究的是一些欢乐的折纸数学问题,一个是 “一刀剪”(single cut),即一张纸用任意方法折叠若干次,之后只剪一刀,是不是可以得到所有的形状? Erik与父亲以及滑铁卢大学教授Anna Lubiw合作,通过数学演算证明“一刀剪”可创造出各种形状,尤其是近似人物、地方、事物的多边形,只是复杂的结构可能需要多次折叠与较大的纸张而已。另一个折纸问题则称为 “木工尺”(carpenter's rule problem),即“如果一把木工尺是由一根一根横杆组成,横杆之间以转轴联结,可以折叠出各种多边形,问题是所有以木工尺折叠成的多边形在拆开时,是否都能避免让横杆相互交叉?”传统数学界的答案是否定的,认为交叉有时无可避免,不过Erik和他的同事却证明了,所有多边形都可以在不让横杆交叉的前提下拆开。前面提到的蛋白质折叠研究,属于木工尺问题的实际应用。蛋白质可以看作是由氨基酸折叠而成,结构精巧又复杂,然若折叠有误,蛋白质将无法正常地发挥功能。所以掌握和预测蛋白质的折叠方式和折叠原因,进而学习控制这一进程,是“生物信息学医学”(bioinformatic medicine)中非常有意义的工作。- r; b) A W$ p5 K$ A& n9 N, X$ n
其实就个人而言,Erik身上最让我感兴趣、觉得最传奇的并不是他在科学领域中的天赋和成果,而是其7岁开始中止正规教育、跟着流浪艺术家老爹漫游北美、边走边玩边学、12岁进入大学这一段经历。这对父子现在还是一起工作,MIT为了招揽Erik,同时也向Martin Demaine提供了职位,Martin成为了MIT第一位驻校艺术家,父以子贵也不外如此了,真是一段佳话。
/ H* ?6 u( S7 _: g5 i) JErik和Martin的折纸作品被称为Curved Origami Sculpture(曲面折纸雕塑),这种艺术形式起源于1920年的包豪斯(详见“了解更多:Erik整理的曲面折纸雕塑历史”),下面是他们近几年的曲面折纸作品。: Z S, c+ L2 V1 R9 X4 `* V" ~
2011年“The Circle” 系列4 D, W; U5 f D2 k; [% A% l( p, N/ m
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2010年“Waves in Glass”+ b$ r" V' Y4 C3 v3 [5 u- z. ~
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2010年“Natural Cycles”+ T6 o6 u3 h0 P8 G& i
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2009年“Pushing Curves to the Limit”
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2009年“Waves”9 v3 G6 N1 P4 A6 i
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了解更多艺术家个人主页( `& `, j+ `: r2 v
Erik Demaine关于计算折纸的演讲视频(ED君那的确是很有魅力啊!)
6 \8 K1 m7 h" v# f: J4 wErik整理的曲面折纸雕塑历史南通0 |