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DIY (日曜大工) とものづくり・実験:3 次元印刷 (3D printing)・CAD, 数学・計算・情報学・プログラミング:人工知能・複雑系と人工生命

3D プリンタがつくりだす,セル・オートマトン風のパターン

3D 印刷しているときに,移動中のプリントヘッドが糸をひき,もようをつくりだすのをみていて,それを積極的にためしてみようとおもった. 円筒を印刷するようにして,しかしフィラメントの量をずっとすくなくしてみると,セル・オートマトン風のパターンをえがくことができる.

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以前,ランダムな非同期セル・オートマトンの論文を書いたことがある. 上図はそのときに生成したパターンだ. 最上段から計算をはじめて,しだいに下にのばしている. 平面にえがいているが,左右の端点は実はつながっているので,実際は円筒上にえがいていることになる.

今回 3D 印刷でつくりだしたパターンはすこしこれににているが,それは,その生成のしかた (非同期性),ランダムさがはいっているところがよく似ているからだろう. 3D 印刷の場合は下にのばしていくことができないので,逆に上にむかってえがいていく.

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上のセル・オートマトンのパターンは下にいくにつれてパターンが左にながれていくようにみえるが,それに似て,上の写真では 3D プリンタがつくったパターンがながれていくが,右まわり (時計まわり) の印刷ではパターンは左まわりになり,左まわりの印刷ではパターンは右回りになる.

ほとんど 1 本の線になっている部分もあるが,2 本が 1 本に融合したり,1 本が 2 本に分裂したりしているところもある. 融合と分裂が比較的みじかいあいだにくりかえして,網目状になっている部分もある.

パターンがながれないように,右まわりと左まわりとを交互にしてみたのが下の写真だ. それによって,パターンがながれるのは期待どおりにとめられた. しかし,いつもおなじ部分で回転を逆にしているので,そこでのパターン生成がさまたげられている (右下の写真では,前面でパターンのない部分がひろがっているのがわかるだろう).

RIMG2193.jpg RIMG2195.jpg

プリントヘッドの移動速度をかえたり,フィラメントの析出量をかえたりしてみたが,パターンじたいにあまりおおきな変化はなかった. ただし,パターンがながいきするばあいと,すぐになくなってしまうばあいとがある. パターンがなくなってしまうと,フィラメントは空中に糸をひくしかなくなる (下の写真).

RIMG2210.jpg

最後の 2 枚の写真では,パターン生成がうまくいっていない. 空中に糸をひくだけではなくて,あまったフィラメントがちぎれて,あちこちにくっついている.

RIMG2208.jpg RIMG2212.jpg

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