ひだに科学| スミソニアン - 記事、科学、野生生物

カリフォルニア州アラモにあるロバートラングの風通しの良いスタジオにいる多足の生き物の中には、きらめく青い長い角のあるカブトムシ、柔らかく、くすんだ色のムカデ、前脚を高く掲げたカマキリ、ふっくらセミ、サソリ、黒がありますあぶない。

一部の人々が彼らを踏みつけると脅すほど現実的であるこれらの紙のモデルは、20年前に事実上展開不可能であり、折り紙の新しいフロンティアを表しています。従来の鳥やボートに限らず、折り紙（紙の折り畳みの芸術）は、ラングを含む世界中の少数ながら増え続ける数学者や科学者のおかげで、芸術的かつ技術的に進化しています。さらに、このグループは、古代美術が自動車の安全性、宇宙科学、建築、ロボット工学、製造、医学などのさまざまな分野の問題に対するエレガントな解決策を保持していると考えています。

レーザー物理学者であり、46歳のラングのNASAジェット推進研究所の元研究者は、技術と計算の折り紙の先駆者であり、技術の背後にある数学に焦点を当てています。「彼は折り紙のルネッサンスの男です」と、Origami USAのJan Polishは言います。「科学の終わりから来た多くの人々は、解決すべき問題として折り紙にほとんど興味を持っています。彼の作品は、芸術と数学を組み合わせたため非常に興味をそそられます。」

ラングは495を超える複雑な新しい折り紙モデルに命を吹き込み、その中には数百の折り畳みが必要なものもあります：パターン化されたシェルを持つカメ、テクスチャ付きの羽を持つ猛禽類、1, 000スケールのガラガラヘビ、ポップコーンカーネルの大きさ。 1987年に最初に作成された彼の傑作は、振り子、松ぼっくり、および雄鹿の頭を備えた、実物大の高さ15インチの黒い森の鳩時計です。非常に複雑なため、ラングは日本のテレビで折り畳みをデモンストレーションするよう求められました。これには5時間かかりました。これらの作品のほとんどは、一見単純な要件に準拠しています。つまり、カットや破れのない1枚の紙を使用します。

折り紙に関する8冊の本を執筆または共著したラングは、パリ、ニューヨーク、東京、ボストン、シアトル、サンディエゴで開催された折り紙コンベンションやアートギャラリーで作品を展示しています。 2004年、彼はマサチューセッツ工科大学（MIT）に1週間滞在し、紙のフォルダー、数学、コンピューターサイエンスの学生の立ち見だけの聴衆を集めました。昨年9月、彼はカリフォルニア工科大学で開催された、科学、数学、教育における折り紙に関する第4回国際会議を開催しました。

「彼について非常に珍しいことの1つは、彼の紙に対する直観と、それを折り畳むことの技術的な鋭さです」と、あらゆる種類の折り畳みを研究し、頻繁に協力するMITの電気工学およびコンピューターサイエンスの准教授であるErik Demaine氏は言いますラングと。「彼が問題に取り組むとき、彼は通常、解決策を見て、紙を取り出してそれを実証することができます。」

ラングは、アトランタの機器会社のセールスおよびサービスマネージャーである父親のジムと、主婦であるキャロリンの母親が折り紙の本を贈ったとき、6歳で初めて紙のルートに乗り出しました。「始めた瞬間を覚えている」とラングは回想する。「これはとても素晴らしいことのように思えたので、無料の紙を取り出して、そこから本当にきちんとしたおもちゃを作ることができました。本質的には、原料の供給が無限にあります。」

10歳になるまでに、ラングは羽ばたく鳥とカエルの跳躍を折り畳み、公開されたモデルを使い果たしていました。「私は本にないものを作りたいと思い始め、ある時点で自分のデザインを作り始めました」と彼は言います。彼は折り畳みを続け、カリフォルニア工科大学を卒業するまでに、物理学の博士号を取得して、折り紙の芸術は復活しました。

いつ、どこで紙の折り畳みが始まったのかは誰にもわかりませんが、幸運と繁栄のメッセージが長い間儀式用の断片に折り畳まれてきた日本では、1600年代に定着したようです。ヨーロッパでは、紙の折り畳みの独立した伝統もありました。しかし、20世紀半ばまで、開業医は数百の古典的で頻繁に繰り返されるデザインに限定されていました。その後、1950年代に、日本の折り紙作家である吉澤明が作成した新しい技術とデザインが公開され、展示され始めました。その後すぐに、専門家は、折り畳まれた紙の抽象的な幾何学的形状の設計と計算を可能にする数学の研究を開始しました。ラングなどは、分析幾何学、線形代数、計算法、グラフ理論を使用して折り紙の問題を解決しています。

90年代初頭、ラングと日本の折り紙の巨匠である目黒俊之は同時に、折り畳みに革命をもたらした技術に出会いました。現在は「サークルリバーパッキング」と呼ばれているこの技術により、オリガミストは常に避けていたことができ、特定の場所に現実的な付属物があるモデルを作成することができました。デザインの「フラップ」のそれぞれ（たとえば、脚またはアンテナになる紙の領域）は、円またはストリップで表されます。円は、箱の中のオレンジのような正方形の紙の上に重なり合うことなく描かれ、「パック」されます。円の間のスペースには、ストリップ、または川が含まれている場合があります。初めて、心の目だけに存在するデザインが、無限の、時には実りのない試行錯誤なしに、確実に再現できるようになりました。

現在、Langのような折り紙デザイナーは、多くの脚、翼、アンテナが常にデザイナーを妨害していた昆虫を含む驚くべきリアリズムのモデルを大量生産することができました。 1990年代は昆虫の黄金時代になりました。これは内部関係者にバグウォーズとして知られています。「誰かが昆虫を作り、次に誰かが翼を持つものを作り、次に誰かが斑点のある翼を持つようになるでしょう」とラングは回想します。「私は多くの昆虫に取り組んでおり、それらの設計手法を考案する中で、多くの被験者に使用できる手法を開発しました。」

1990年代に、ラングは円川のパッキングを使用して洗練されたデザインを作成するコンピュータープログラムを開発しました。 TreeMakerと呼ばれるこのプログラムにより、アーティストは画面上に目的のモデルのスティック図を描くことができます。ソフトウェアは、最も効率的な折り目パターンを計算して印刷します。 ReferenceFinderと呼ばれる2番目のプログラムは、モデルの作成に必要なフォールドのシーケンスを決定します。ラングは、自分の作品をデザインするとき、通常は特定のモデルの基本構造のデザインをブレインストーミングするときに、プログラムを使用することはほとんどないと言います。コンピューターがうなり声を上げて、さまざまな折り目オプションを開始します。それから、鉛筆と紙と実践的な折り畳みに戻って、まだアルゴリズム形式では存在しない多くのデザインの微妙さを追加します。

「私は写真を作ろうとしているのではなく、本質、何かの印象を捉えようとしています」とラングは言います。「私は何度も何度も戻ってきます。セミ、単純な鳥。私はそれらを別の方法で実行し、彼らがどのように見えるべきかという私の心のイメージにずっと近づくことができます。折り紙ができるとは思わないでしょう方程式に還元されますが、その一部は可能です。しかし、芸術的な側面が方程式に取り込まれることは決してありません。」

それが起こると、複雑な折り畳みの科学と芸術は、宇宙用のソーラーパネルやロボットアームの操作など、板金、折りたたみ可能な構造の問題を解決する可能性を秘めています。医学では、脆弱な動脈に挿入するために折りたたむことができ、その後所定の位置に拡張できる新しい血管ステントを開発する研究が進行中です。

以前はドイツのEASi Engineering GmbHであったcarhs gmbhでは、エアバッグの展開をシミュレートしようとするエンジニアは、最初にバッグの折り畳み形への平坦化をモデル化する必要がありました。 Langが開発したコンピューターアルゴリズムにより、エンジニアはシミュレーションのためにさまざまな形状を折りたたむことができました。ラングはまた、カリフォルニア州のローレンスリバモア国立研究所のエンジニアと、眼鏡と呼ばれる新世代の宇宙ベースの望遠鏡について相談しました。目標は、直径328フィートまでの巨大な望遠鏡を、太陽系外の惑星の観測を含む目的で軌道に投入することです。スペースシャトルの保持は直径15フィートの細いため、宇宙にそのような巨獣を入れることは問題を提起します。ラングは直径16フィートのプロトタイプの折り畳みパターンを考案しました。このプロトタイプは、輸送用に折り畳むことができ、宇宙で一度咲く花のように広げることができます。

ラングはまた、数学的な折り畳み技術に関する2冊目の本の執筆と、16フィートの翼幅がケベックのレッドパス博物館を飾る巨大な紙プテラノドンの設計と折り畳みに忙しい。「芸術としての折り紙は、伝統工芸としての始まりからあらゆる方向に放射されています」と彼は言います。「私たちはまだ、可能な限界に近づいていません。」

Beth Jensen は、カリフォルニア州プレザントンに拠点を置くフリーランスライターです 。 折り紙に興味を持っているにもかかわらず、彼女はまだ成功してロードマップを作成できていません 。