膜結(jié)構(gòu)生成設(shè)計框架

雙曲面單元是組成膜結(jié)構(gòu)形狀的基本單位，就如生物界的基本單位一—細胞。在生物界中細胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位，有單細胞生物、有多細胞生物，但不論個體的形象差別，其組成細胞的基本構(gòu)造是相同的。一群相似的細胞構(gòu)成了組織，同樣的一組相似的雙曲面單元連接在一起就形成了膜造型基本單元，我們歸納為 10 類。一個生命有機體或是一個器官，是由一種或多種組織構(gòu)成的，那么一種或多種膜造型基本單元也可以組合形成豐富的膜結(jié)構(gòu)造型。這個過程主要包含以下三個方面。

1. 正常進化

正常的進化過程是指：膜造型單元在限定的空間內(nèi)按照一定組織原則進行排列組合，生成初步模型，在這個基礎(chǔ)上再進行模型優(yōu)化整理，最后經(jīng)過結(jié)構(gòu)找形掃描得出最終造型模型。

在這個過程中，對參與進化的膜造型單元要事先設(shè)定矢跨比范圍，對每一類單元可以單獨定義范圍。對限定的空間要預(yù)先設(shè)定生成網(wǎng)格，實際上網(wǎng)格尺寸是對造型單元的尺度限制；網(wǎng)格是立體的，按照設(shè)計可接受空間的范圍在網(wǎng)格球上劃定，可以調(diào)整網(wǎng)格球的經(jīng)緯線密度來改變網(wǎng)格的數(shù)量。一定的組織原則即是進化基因編碼，一系列的組織原則按順序排列就是進化基因鏈。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)正常進化的過程，需要制定一個理想化的樣本基因鏈。在純凈的環(huán)境中考慮問題，不加人諸如環(huán)境氣候等因素，不加人相關(guān)的判斷選擇因素，在限定的空間進行有限的膜造型單元排列組合，這可以看作是一個理想的模式下的判斷、分析與選擇。實質(zhì)上，排列組合產(chǎn)生的每一結(jié)果都是膜造型基本單元的控制點、線在空間的分布，按照一定原則將這些點、線就近擬合，形成在空間的重新分布，生成新的網(wǎng)格面，再進行找形，點、線屬性即是結(jié)構(gòu)找形初始模型的支座類型和邊界條件，在適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力下得出曲面造型。單元的排列組合將會在選定的空間網(wǎng)格內(nèi)產(chǎn)生一系列組合造型。這些造型數(shù)量是有限的，造型雖會隨著

矢跨比和空間網(wǎng)格變化而變形，總體上看是穩(wěn)定的、勻質(zhì)的，進化是可重復(fù)的。

2. 受控進化

生成設(shè)計不是單一的、純凈的，如同有機體需要由多個器官共同協(xié)作構(gòu)成，膜造型也需要多樣的形狀。在生成進化過程中加人一段控制基因編碼

-進化基因，控制某一部分

基本造型單元在某一條件下向著特定方向進化，以形成新的 “器官”。受進化基因和樣本基因共同作用的進化過程稱為受控進化。受控進化產(chǎn)生的造型群體仍是相對有限的，變形

趨勢是可預(yù)測的。

3. 變異進化

為了繼天優(yōu)良特質(zhì)或產(chǎn)生新的物種，基因工程采用切割、重組、轉(zhuǎn)移和表達等手段，基本步驟為：取得所需要的 DNA 特定片段 （目的基因）；選擇基因的合適運載體（另一種DNA 分子），使目的基因和運載體結(jié)合，得到重組 DNA；將重組 DNA 引人細菌或動植物細胞并使其增殖復(fù)制，達到目的基因的屬性在新的機體中體現(xiàn)。相同的機理，為表現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)造型的多樣性和復(fù)雜性，在受控進化過程中，在進化基因鏈上運用切割、重組、轉(zhuǎn)移、表達等技術(shù)，把參照基因加人到或進化基因鏈中合成新的進化基因鏈。受參照基因鏈生成進化的過程稱為變異進化。變異進化的結(jié)果是不可預(yù)測的，這為末來的空間形式的產(chǎn)生創(chuàng)造出不可限量的可能。

一個細胞可以發(fā)育為個體，不同的細胞會生長成不同的個體，即便是來自同父母基因的受精卵也會因為生長環(huán)境（位置）的不同而發(fā)育成差異的個體。與此類似，模型中膜造型基本單元的基因是相對穩(wěn)定的，在發(fā)育基因的控制下生成個體，我們改變基本單元基因和發(fā)育基因上任何點位都會引起最終賦形結(jié)果的變化。而且，還可以把主觀判斷為否的形狀模型的基因鏈同樣本基因鏈相比較，減小差異調(diào)整出新的基因鏈，重新進人進化程序來

修正最終的形狀。

參照基因即是目的基因，是用戶從其他形狀、物體中取得的基因編碼，我們可以把基因編碼看成是一組能夠描繪和確定某種特殊設(shè)計行為的語言，期望它可以影響最終的生成結(jié)果。然而，這些語言不是客觀的，這些語言表現(xiàn)了用戶對于美的理解，反映出;用戶的特征，帶有用戶的個人色彩。正是這種開放的特性，才使得生成設(shè)計法可以最終的形狀表現(xiàn)出人工的個性化特征，表現(xiàn)用戶的特殊要求。