Грамматика формы - Shape grammar

Грамматики форм в вычислениях - это особый класс производственные системы которые создают геометрические формы. Как правило, формы являются двух- или трехмерными, поэтому грамматики форм - это способ изучения двух- и трехмерных языков. Основы грамматики форм были определены в основополагающей статье автора Джордж Стини и Джеймс Гипс в 1971 г.[1]

Определение

Грамматика формы состоит из правила формы и двигатель поколения который выбирает и обрабатывает правила. Правило формы определяет, как существующая форма (часть) может быть преобразована. Правило формы состоит из двух частей, разделенных стрелкой, указывающей слева направо. Часть слева от стрелки называется Левая сторона (LHS). Он отображает состояние в виде формы и маркера. Часть справа от стрелки называется Правая сторона (RHS). Он показывает, как следует преобразовать форму LHS и где расположен маркер. Маркер помогает найти и сориентировать новую форму.

Грамматика фигур как минимум состоит из трех правил фигур: правило запуска, по крайней мере, одно правило преобразования и правило прекращения. Правило запуска необходимо для запуска процесса создания формы. Правило завершения необходимо для остановки процесса создания формы. Самый простой способ остановить процесс - использовать правило формы, удаляющее маркер. Грамматики формы отличаются от грамматик Хомского во многом: правила производства могут применяться последовательно (как с грамматиками Хомского) или параллельно (не допускается в Грамматики Хомского ), аналогично тому, как "постановки" выполняются в L-системы.

Система грамматики форм дополнительно имеет рабочую область, в которой отображается созданная геометрия. Генераторный двигатель проверяет существующую геометрию, часто называемую Текущая рабочая форма (CWS) для условий, которые соответствуют LHS правил формы. Правила формы с соответствующими LHS допускаются к использованию. Если применяется более одного правила, механизм генерации должен выбрать, какое правило применять. В альтернативном сценарии механизм сначала выбирает одно из правил грамматики, а затем пытается найти все совпадения LHS этого правила в CWS. Если совпадений несколько, движок может (в зависимости от его конфигурации / реализации)

  • применить правило ко всем совпадениям параллельно,
  • применять правило ко всем совпадениям последовательно (что может привести к несогласованности) или
  • выберите одно из обнаруженных совпадений и примените правило только к этому совпадению.

Грамматики форм наиболее полезны, когда они ограничиваются небольшой, четко определенной проблемой генерации, такой как компоновка корпуса и уточнение структуры. Поскольку правила фигур обычно определяются для небольших фигур, грамматика фигур может быстро содержать множество правил. Грамматика формы палладианских вилл, представленная Уильямом Митчеллом[2] Например, содержит 69 правил, которые применяются на восьми этапах.

Грамматики параметрических форм являются расширением грамматик форм.[3] Новая форма в правой части правила формы определяется как параметры так что он может больше учитывать контекст уже существующих форм. Обычно это влияет на внутренние пропорции новой формы, поэтому можно создать большее разнообразие форм. Таким образом, предпринимаются попытки заставить грамматику формы реагировать на условия конструкции, например ширину балок в конструкциях крыши, которая зависит от пролета.

Несмотря на свою популярность и применимость в академических кругах, грамматики форм не нашли широкого применения в общих Системы автоматизированного проектирования Приложения.

Приложения

Грамматики форм изначально были представлены для живописи и скульптуры.[1] но были изучены, в частности, в архитектуре (автоматизированное архитектурное проектирование ), поскольку они предоставляют формализм для создания новых дизайнов. Другими важными областями применения грамматики форм являются декоративное искусство, промышленный дизайн и инженерия.[4]

Программные прототипы

Это список прототипов программного обеспечения, доступных в Интернете (некоторые из них, строго говоря, представляют собой скорее установленные грамматические системы.[5][6]):

Литература

  • Стини, Г. и Гипс, Дж. (1972). Грамматики форм и генеративная спецификация живописи и скульптуры. In Information Processing 71, 1460–1465. Издательская компания Северной Голландии. ссылка на статью
  • Стины, Г. (1980). Введение в формы и грамматики форм. Окружающая среда и планирование B: планирование и дизайн 7 (3), 343-351.
  • Найт, Т. (1994). Трансформации в дизайне: формальный подход к стилистическим изменениям и инновациям в изобразительном искусстве. Издательство Кембриджского университета.
  • Стины, Г. (2006). Форма: разговор о видении и действии. MIT Press, Кембридж, Массачусетс. ссылка на книгу

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Стини, Г. и Гипс, Дж. (1972). Грамматики форм и генеративная спецификация живописи и скульптуры. In Information Processing 71, 1460–1465. Издательская компания Северной Голландии.
  2. ^ Митчелл, В. (1990). Логика архитектуры. MIT Press, Лондон.
  3. ^ Стины, Г. (1980). Введение в формы и грамматики форм. Окружающая среда и планирование B: планирование и дизайн 7 (3), 343-351.
  4. ^ Кейган, Дж. (2001). Грамматики инженерных форм: где мы были и куда идем ?. В: Антонссон, Э. К. и Кейган, Дж. (Ред.). Синтез формального инженерного проектирования. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания.
  5. ^ McKay, A .; Chase, S.C .; Shea, K .; Чау, Х. Х. (2012). Реализация пространственной грамматики: от теории к полезному (sic) программному обеспечению. AI EDAM (Искусственный интеллект для инженерного проектирования, анализа и производства) 26 (02), 143-159.
  6. ^ Стины, Г. (1982). Пространственные отношения и грамматики. Окружающая среда и планирование B: планирование и дизайн 9 (1), 113–114.

внешние ссылки