《我的世界》非常容易操作,8歲的小孩都可以玩。事實上,在幾個月前,我8歲的兒子就在家裏開始玩了。經過幾天的學習,他幫我設計和建造了我自己的虛擬家庭(在他的樹和屋子附近),並配備了淋浴間和床。
《我的世界》似乎令我兒子非常著迷。他進行了幾個實驗來測試TNT炸藥(一種威力較大的炸藥)的爆炸力,泥土和崖麵上出現大量帶棱角的彈坑。兒子告訴我,碰巧在爆炸地區附近的幾隻雞死了,但不知何故一頭路過的牛卻在爆炸中幸存下來,不久便在巨大的彈坑旁邊安靜地吃草了。
《我的世界》軟件內部(除了一些計算機科學家以外其他人不會有什麼興趣)有一個有趣的設計架構,它的軟件不使用行業標準的設計模型。《我的世界》裏的塊狀圖形不是由傳統的實體建模(工程師首選的設計工具)生成,也不是表麵網格(動畫師和藝術家首選的設計工具)生成。《我的世界》的核心是一個名為體素的數字單元。在一個三維物體的體積內,一個數字化的體素順利地轉換為一個精確的物理位置。
基於體素的設計占用大量內存,但理論上它作為設計單元或數字磚吸引用戶。據埃裏克所說,體素雖然外觀看似粗糙,但它向人們提供了一個簡單的設計方式,這一點很有吸引力。他說:“體素作為一個單元,人們可以很直接地與其發生聯係。幾十年來,我一直從事表麵建模工作,也就是繪製多邊形或曲麵。但是,它有點兒模糊,有悖常理。如果你沒有接受過培訓,表麵網格很難使用,沒有人們想象的那麼簡單。”
埃裏克向我展示了一個美麗的作品,這部作品刻畫了一個西班牙城市的雄偉和壯麗。這個城市是名為立體角(Solid Angle)的圖形設計公司的李?格裏格斯和托馬斯?費爾南德斯?塞拉諾設計建造的。在創造的世界中,他們設計了一個圓頂建築,該建築位於6個街道的環形交叉口中央。
圓頂建築周圍的模型城市布滿了紅瓦屋頂,遠處有一個圓形劇場。
你可以看到這個場景的原始圖像描繪了馬裏奧兄弟爬上一個建築物的輪廓。然而,由於知識產權的原因,當該圖像刊登在設計雜誌封麵上時,馬裏奧兄弟的形象被刪除了。該雜誌考慮到任天堂的版權問題,安全起見,要求格裏格斯和塞拉諾將馬裏奧兄弟的形象從圖片中刪除。
如果20世紀80年代末我和我的同學學習使用計算機輔助設計時,教師告訴我們有一天我們的孩子將會愉快地玩簡單的計算機輔助設計工具,我們會嘲笑他。那時我們沒有能力用計算機運行一個細節豐富的虛擬世界,我們也沒有可能獲得一台3D打印機來完成設計。
物質編譯器:讓3D打印設計變得如此簡單
如果你有一個改版的不隻是簡單服從口頭命令的“複製品”,你會用它做什麼?這台機器將會更智能。我將這個智能機器稱為“超級智能設計助手”。告訴超級智能設計助手你試圖解決的問題,而不是隻告訴它一個你試圖複製的已經存在的物體的名字。
這裏有一個例子,如果你命令超級智能設計助手“為我的書架製造一個新支架”,你最好這樣對它說:“我需要一個新的支架支撐一套書。”接下來告訴計算機這個書架應具備的功能,或提出有些人稱之為“設計規格”的設計要求。就像一個好的設計師,你的自動化超級智能設計助手會仔細聆聽你的要求並針對任務提供一個優化的解決方案。
設計支架時你需要飛快地說出幾個設計要求:“這個支架6英尺寬,能支撐比較重的課本,並靠著一麵垂直的牆。此外,支架的重量要盡可能小但能負載至少50磅的重量。”最後,告訴你的設計助手你打算用硬塑料3D打印這個支架。你的設計助手會仔細思考,然後經過一番計算提供其建議的設計方案。
在我的實驗室中,我們基於這個概念創造了一個軟件工具。該工具通過運行算法從而計算出最優的3D打印支架設計。我們將按設計要求輸入計算機並按“輸入”鍵,結果讓我們大吃一驚。
計算機為這個書架的支架提供了一個新穎的設計,這個設計看起來一點兒也不像你在當地家居用品商店裏買到的那種直角支架,而是帶著漂亮鏤空的纖維團。我使用今天的軟件設計工具不能完成這樣一個有機形狀的(最佳的)設計,考慮到計算機必須參考的重量和材料性能,我無法製造出這個支架。
當計算機學會消除人類的需要與多材料打印機功能之間的隔閡時,將會發生什麼?結果將是下一代設計軟件或者是我稱為“物質編譯器”的出現。
物質編譯器這個術語最初由科幻作家尼爾?斯蒂芬森提出。在他的小說《鑽石時代》(The Diamond Age)中,書中的人物講述了他們的物質編譯器會製造什麼,他們會把物質編譯器從機器中拖出來,不一會就製成一個塑料床墊、某種食物或一把槍。當然,斯蒂芬森的物質編譯器不是3D打印機,它們是核心食物的原子重新組合後形成的“納米裝配”。像《星際迷航》中的Replicator一樣,這些物質編輯器不能設計新的東西,它們僅限於複製已經存在的東西。
物質編譯器的發展前景在於將人工智能的力量與3D打印相結合。人工智能將利用算法將人類提供的高級要求自動“編譯”到一個最佳設計中,適用於3D打印,3D打印機將設計變為現實。將兩者結合在一起,物質編譯器能夠使我們設計出目前尚不存在的新事物。