ซับซ้อนขั้นเทพ รางลูกแก้ว ใยแมงมุม สร้างจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

รางลูกแก้ว

ปกติเราจะเห็นรางลูกแก้วที่คนทำมือ ซึ่งมักมีไม่กี่ราง แต่วิศวกรคนนี้ อยากยกระดับมันขึ้นไปอีกขั้น ด้วยการใช้ Procedural Generation หรือ การสร้างโดยอัลกอริทึม มาออกแบบเส้นทาง ทั้ง 8 รางนี้แทนการวาดเอง

เขาเล่าว่า ตอนแรกเขาตั้งใจทำเป็นโปรเจกต์เล่นๆ สุดสัปดาห์ แต่กลายเป็นว่าเขา “ติดลม” และสนุกกับมันจนกลายเป็นโปรเจกต์ใหญ่ที่ใช้เวลาหลายเดือน

จุดเปลี่ยนสำคัญคือการที่เขาเริ่มงานใหม่ที่ Formlabs บริษัทผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ชั้นนำ ทำให้เขาสามารถเข้าถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ที่ดีที่สุดและใหญ่ที่สุดได้ เขาเลยตั้งเป้าหมายใหม่ว่า จะสร้างรางลูกแก้วที่ใช้พื้นที่พิมพ์ ให้เต็มประสิทธิภาพมากที่สุด

เขาเริ่มจากการเขียนสคริปต์เพื่อสร้างจุดสุ่มในพื้นที่จำลอง และเชื่อมจุดเหล่านั้นด้วยเส้น Splines ในโปรแกรม OpenSCAD ฟังดูง่าย แต่ความยากคือ

1.ความซับซ้อน ทำยังไงให้รางทั้ง 8 เส้นใช้พื้นที่ได้เต็มที่ แต่ไม่ชนกัน และยังคงใช้งานได้ (ลูกแก้วต้องไหลได้ตลอด)
2.ฟิสิกส์ของการควบคุมความเร็วลูกแก้ว ถ้าทางตรงไป ลูกแก้วจะเร่งจนเร็วเกินไป แต่ถ้าโค้งช้าไป โมเมนตัมก็จะหาย

เขาแก้ปัญหาด้วยการสร้าง ตัวแก้ปัญหา ที่มีกฎเข้มงวด เช่น รักษาระยะห่างระหว่างราง, รัศมีการเลี้ยว, และความลาดเอียงที่คงที่ ส่วนการคุมความเร็ว เขาใช้วิธีที่สวนทางกับความรู้สึก คือ บังคับให้รางคดเคี้ยวและเอียงตลอดเวลา เพื่อควบคุมความเร็วของลูกแก้วไม่ให้เร็วหรือช้าจนเกินไป

ผลลัพธ์คือ ได้รางลูกแก้ว ที่ดูเหมือนใยแมงมุมที่ดูเป็นธรรมชาติมากกว่าสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ผลงานนี้เจ๋งจนได้นำไปจัดแสดงที่ New Alliance Gallery ในแมสซาชูเซตส์เลยทีเดียว

ที่มา

techspot