نمط

النمط هو انتظام في العالم، في التصميم من صنع الإنسان، ^[1] أو في الأفكار المجردة . وعلى هذا النحو، تتكرر عناصر النمط بطريقة يمكن التنبؤ بها. النمط الهندسي هو نوع من الأنماط المكونة من أشكال هندسية وتتكرر عادةً مثل تصميم ورق الحائط .

يمكن لأي من الحواس ملاحظة الأنماط بشكل مباشر. وعلى العكس من ذلك، قد لا يمكن ملاحظة الأنماط المجردة في العلوم أو الرياضيات أو اللغة إلا من خلال التحليل. تعني الملاحظة المباشرة في الممارسة العملية رؤية الأنماط المرئية، والتي تنتشر على نطاق واسع في الطبيعة والفن. غالبًا ما تكون الأنماط المرئية في الطبيعة فوضوية ، ونادرًا ما تتكرر تمامًا، وغالبًا ما تنطوي على كسورية. تشمل الأنماط الطبيعية اللوالب والتعرجات والأمواج والرغوة والبلاط والشقوق وتلك التي تم إنشاؤها بواسطة تناظرات الدوران والانعكاس . تحتوي الأنماط على بنية رياضية أساسية ؛ [ 2 ] : 6 في الواقع ، ^{يمكن اعتبار} الرياضيات بحثًا عن الانتظامات، ومخرجات أي دالة هي نمط رياضي. وبالمثل في العلوم، تشرح النظريات وتتنبأ بالانتظامات في العالم.

في العديد من مجالات الفنون الزخرفية ، من السيراميك والمنسوجات إلى ورق الحائط ، يتم استخدام "النمط" لتصميم زخرفي يتم تصنيعه، ربما لأشكال مختلفة من الأشياء. في الفن والعمارة، يمكن دمج الزخارف أو الزخارف المرئية وتكرارها لتشكيل أنماط مصممة لإحداث تأثير مختار على المشاهد.

تقدم الطبيعة أمثلة على العديد من أنواع الأنماط، بما في ذلك التناظرات والأشجار والهياكل الأخرى ذات البعد الكسري ، واللوالب ، والتعرجات ، والأمواج ، والرغوة ، والبلاط ، والشقوق والخطوط. ^[3]

التناظر منتشر على نطاق واسع في الكائنات الحية. عادةً ما يكون للحيوانات المتحركة تناظر ثنائي أو مرآوي لأن هذا يفضل الحركة. ^{[2] : 48–49} غالبًا ما يكون للنباتات تناظر شعاعي أو دوراني ، كما هو الحال مع العديد من الزهور، وكذلك الحيوانات التي تكون ثابتة إلى حد كبير عند البلوغ، مثل شقائق النعمان البحرية . يوجد التناظر الخماسي في شوكيات الجلد ، بما في ذلك نجم البحر وقنافذ البحر وزنابق البحر . ^{[2] : 64–65}

من بين الأشياء غير الحية، تتمتع رقاقات الثلج بتناظر سداسي مذهل : كل رقاقة فريدة من نوعها، حيث يسجل بنيتها الظروف المتغيرة أثناء تبلورها بشكل مماثل على كل من أذرعها الستة. ^{[2] : 52} تمتلك البلورات مجموعة محددة للغاية من التناظرات البلورية المحتملة ؛ يمكن أن تكون مكعبة أو ثماني السطوح ، ولكن لا يمكن أن يكون لها تناظر خماسي (على عكس شبه البلورات ). ^{[2] : 82–84}

توجد الأنماط الحلزونية في مخططات أجسام الحيوانات بما في ذلك الرخويات مثل النوتيلوس ، وفي التاكسي النباتي للعديد من النباتات، حيث تلتف الأوراق حول السيقان، وفي اللوالب المتعددة الموجودة في رؤوس الأزهار مثل عباد الشمس وهياكل الفاكهة مثل الأناناس . ^[4]

تتنبأ نظرية الفوضى بأنه في حين أن قوانين الفيزياء حتمية ، إلا أن هناك أحداثًا وأنماطًا في الطبيعة لا تتكرر أبدًا تمامًا لأن الاختلافات الصغيرة للغاية في الظروف الأولية يمكن أن تؤدي إلى نتائج مختلفة على نطاق واسع. ^[5] تميل الأنماط في الطبيعة إلى أن تكون ثابتة بسبب التبديد في عملية الظهور، ولكن عندما يكون هناك تفاعل بين حقن الطاقة والتبديد، يمكن أن تنشأ ديناميكية معقدة. ^[6] تتشكل العديد من الأنماط الطبيعية من خلال هذا التعقيد، بما في ذلك شوارع الدوامة ، ^[7] والتأثيرات الأخرى للتدفق المضطرب مثل التعرجات في الأنهار. ^[8] أو التفاعل غير الخطي للنظام ^[9]

الموجات هي اضطرابات تحمل الطاقة أثناء تحركها. تنتشر الموجات الميكانيكية عبر وسط - الهواء أو الماء، مما يجعلها تتأرجح أثناء مرورها. ^[10] موجات الرياح هي موجات سطحية تخلق الأنماط الفوضوية للبحر. عندما تمر فوق الرمال، تخلق هذه الموجات أنماطًا من التموجات؛ وبالمثل، عندما تمر الرياح فوق الرمال، فإنها تخلق أنماطًا من الكثبان الرملية . ^[11]

تخضع الرغوة لقوانين بلاتو ، والتي تتطلب أن تكون الأغشية ناعمة ومتواصلة، وأن يكون لها انحناء متوسط ​​ثابت . تحدث أنماط الرغوة والفقاعات على نطاق واسع في الطبيعة، على سبيل المثال في الشعاعيات ، والإشواك الإسفنجية ، وهياكل السيليكوفلاجيلات وقنافذ البحر . ^{[12] [13]}

تتكون الشقوق في المواد لتخفيف الضغط: حيث تكون المفاصل بزاوية 120 درجة في المواد المرنة، ولكن بزاوية 90 درجة في المواد غير المرنة. وبالتالي فإن نمط الشقوق يشير إلى ما إذا كانت المادة مرنة أم لا. أنماط التشقق منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة، على سبيل المثال في الصخور والطين ولحاء الأشجار وتزجيج اللوحات القديمة والسيراميك. ^[14]

وصف آلان تورينج ، ^[15] ولاحقًا عالم الأحياء الرياضي جيمس د. موراي ^[16] وعلماء آخرون، آلية تخلق تلقائيًا أنماطًا مرقطة أو مخططة، على سبيل المثال في جلد الثدييات أو ريش الطيور: نظام تفاعل-انتشار يتضمن آليتين كيميائيتين متضادتين، إحداهما تنشط والأخرى تمنع تطورًا، مثل الصبغة الداكنة في الجلد. ^[17] تنحرف هذه الأنماط المكانية الزمنية ببطء، ويتغير مظهر الحيوانات بشكل غير محسوس كما تنبأ تورينج.

في الفنون البصرية، يتكون النمط من الانتظام الذي "ينظم الأسطح أو الهياكل بطريقة منتظمة ومتسقة". في أبسط صوره، قد يكون النمط في الفن شكلًا هندسيًا أو شكلًا متكررًا آخر في لوحة أو رسم أو نسيج أو بلاط سيراميك أو سجادة ، ولكن لا يلزم بالضرورة أن يتكرر النمط بالضبط طالما أنه يوفر شكلًا أو "هيكلًا" منظمًا في العمل الفني. ^[18] في الرياضيات، التبليط هو تبليط المستوى باستخدام شكل هندسي واحد أو أكثر (يسميه علماء الرياضيات بلاطات)، بدون تداخلات وبدون فجوات. ^[19]

في العمارة، تتكرر الزخارف بطرق مختلفة لتشكيل الأنماط. وببساطة، يمكن تكرار الهياكل مثل النوافذ أفقيًا ورأسيًا (انظر الصورة الرئيسية). يمكن للمهندسين المعماريين استخدام وتكرار العناصر الزخرفية والبنيوية مثل الأعمدة والواجهات الأمامية والعتبات . ^{[20] لا يلزم أن تكون التكرارات متطابقة؛ على سبيل} المثال ، تتمتع المعابد في جنوب الهند بشكل هرمي تقريبًا، حيث تتكرر عناصر النمط بطريقة تشبه الكسورية بأحجام مختلفة. ^[21]

يُطلق على الرياضيات أحيانًا اسم "علم الأنماط"، بمعنى القواعد التي يمكن تطبيقها حيثما دعت الحاجة. ^[22] على سبيل المثال، يمكن اعتبار أي تسلسل من الأرقام يمكن نمذجته بواسطة دالة رياضية نمطًا. يمكن تدريس الرياضيات كمجموعة من الأنماط. ^[23]

الجاذبية هي مصدر للأنماط العلمية الشاملة أو أنماط المراقبة. إن نمط شروق الشمس وغروبها كل يوم ينتج عن دوران الأرض أثناء وجودها في مدار حول الشمس. وعلى نحو مماثل، فإن مسار القمر عبر السماء يرجع إلى مداره حول الأرض. هذه الأمثلة، على الرغم من أنها ربما تكون تافهة، هي أمثلة على "الفعالية غير المعقولة للرياضيات" التي تنشأ بسبب المعادلات التفاضلية التي يعمل تطبيقها داخل الفيزياء على وصف الأنماط التجريبية الأكثر عمومية للكون . ^[24]

يقدم مفهوم دانييل دينيت للأنماط الحقيقية ، والذي ناقشه في ورقته البحثية التي تحمل نفس الاسم عام 1991، ^{[25] إطارًا وجوديًا يهدف إلى تمييز حقيقة الأنماط بما يتجاوز مجرد التفسير البشري، من خلال فحص فائدتها التنبؤية والكفاءة التي توفرها في ضغط المعلومات. على سبيل المثال، يعد} مركز الثقل نمطًا حقيقيًا لأنه يسمح لنا بالتنبؤ بحركات الأجسام مثل الأرض حول الشمس، ويضغط جميع المعلومات حول جميع الجسيمات في الشمس والأرض التي تسمح لنا بإجراء هذه التنبؤات.

يمكن تصور بعض أنماط القواعد الرياضية، ومن بينها تلك التي تشرح الأنماط في الطبيعة بما في ذلك رياضيات التناظر والموجات والتعرجات والكسيريات. الكسيريات هي أنماط رياضية لا تتغير في الحجم. وهذا يعني أن شكل النمط لا يعتمد على مدى قرب النظر إليه. يوجد التشابه الذاتي في الكسيريات. ومن أمثلة الكسيريات الطبيعية خطوط الساحل وأشكال الأشجار، والتي تكرر شكلها بغض النظر عن التكبير الذي تنظر إليه. وبينما يمكن أن تبدو الأنماط المتشابهة ذاتيًا معقدة إلى ما لا نهاية، فإن القواعد اللازمة لوصف أو إنتاج تكوينها يمكن أن تكون بسيطة (على سبيل المثال أنظمة ليندنماير التي تصف أشكال الأشجار ). ^[26]

في نظرية الأنماط ، التي ابتكرها أولف جريناندر ، يحاول علماء الرياضيات وصف العالم من حيث الأنماط. والهدف هو عرض العالم بطريقة أكثر ملاءمة للحوسبة. ^[27]

بالمعنى الأوسع، أي انتظام يمكن تفسيره بنظرية علمية هو نمط. وكما هو الحال في الرياضيات، يمكن تدريس العلوم كمجموعة من الأنماط. ^[28]

أشارت دراسة حديثة من Aesthetics and Psychological Effects of Fractal Based Design ^[29] إلى أن الأنماط الكسورية تمتلك مكونات متشابهة ذاتيًا تتكرر عند مقاييس حجم مختلفة. يمكن التأثير على التجربة الإدراكية للبيئات التي صنعها الإنسان بإدراج هذه الأنماط الطبيعية. وقد أظهرت الأعمال السابقة اتجاهات متسقة في تفضيل وتقديرات تعقيد الأنماط الكسورية. ومع ذلك، تم جمع معلومات محدودة حول تأثير الأحكام البصرية الأخرى. هنا نفحص التجربة الجمالية والإدراكية لتصميمات "الغابة العالمية" الكسورية المثبتة بالفعل في المساحات التي صنعها الإنسان ونوضح كيف ترتبط مكونات النمط الكسورية بالتجارب النفسية الإيجابية التي يمكن الاستفادة منها لتعزيز رفاهية شاغليها. هذه التصاميم عبارة عن أنماط كسورية مركبة تتكون من "بذور أشجار" كسورية فردية تتحد لإنشاء "غابة كسورية عالمية". تتمتع أنماط "بذور الأشجار" المحلية والتكوين العالمي لمواقع بذور الأشجار وأنماط "الغابة العالمية" الناتجة بشكل عام بصفات كسورية. وتمتد هذه التصاميم عبر عدة وسائط، ولكنها تهدف جميعها إلى تقليل إجهاد شاغليها دون الانتقاص من وظيفة المساحة وتصميمها العام. وفي هذه السلسلة من الدراسات، نؤسس أولاً علاقات متباينة بين السمات المرئية المختلفة، مع زيادة تعقيد النمط والتفضيل وتقييمات المشاركة مع التعقيد الكسري مقارنة بتقييمات الانتعاش والاسترخاء التي تظل كما هي أو تنخفض مع التعقيد. وبعد ذلك، نحدد أن أنماط الكسور المكونة المحلية ("بذرة الشجرة") تساهم في إدراك التصميم الكسري العام، ونتناول كيفية تحقيق التوازن بين التأثيرات الجمالية والنفسية (مثل التجارب الفردية للمشاركة والاسترخاء المتصورين) في تركيبات التصميم الكسري. وتوضح هذه المجموعة من الدراسات أن تفضيل الكسور مدفوع بتوازن بين الإثارة المتزايدة (الرغبة في المشاركة والتعقيد) وانخفاض التوتر (الرغبة في الاسترخاء أو الانتعاش). إن تركيبات هذه الأنماط المركبة من "الغابات العالمية" ذات التعقيد المتوسط ​​إلى العالي والمكونة من مكونات "بذور الأشجار" تحقق التوازن بين هذه الاحتياجات المتناقضة، ويمكن أن تكون بمثابة تطبيق عملي للأنماط الحيوية في البيئات التي صنعها الإنسان لتعزيز رفاهية السكان.

• آدم، جون أ. الرياضيات في الطبيعة: نمذجة الأنماط في العالم الطبيعي . برينستون، 2006.
• بال، فيليب، النسيج المصنوع ذاتيًا: تشكيل الأنماط في الطبيعة . أكسفورد، 2001.
• إدمير، بيرنهارد أنماط الأرض . مطبعة فايدون ، 2007.
• هايكل، إرنست، أشكال الفن الطبيعية ، دوفر، 1974.
• ستيفنز، بيتر س. الأنماط في الطبيعة . بنغوين، 1974.
• ستيوارت، إيان . ما هو شكل ندفة الثلج؟ الأرقام السحرية في الطبيعة . ويدنفيلد ونيكلسون ، 2001.
• تومسون، دارسي دبليو. حول النمو والشكل . 1942 الطبعة الثانية (الطبعة الأولى، 1917). ISBN 0-486-67135-6 

• ألكسندر، سي. لغة النمط: المدن والمباني والإنشاءات . أكسفورد، 1977.
• دي بايك، P. أنماط . بوكس، 2009.
• جارسيا، م. أنماط العمارة . وايلي، 2009.
• كيلي، أو. باترن . كونران أخطبوط، 2010.
• بريتشارد، س. نمط فيكتوريا وألبرت: الخمسينيات . دار نشر فيكتوريا وألبرت، 2009.

• آدم، جيه إيه ، الرياضيات في الطبيعة: نمذجة الأنماط في العالم الطبيعي . برينستون، 2006.
• ريسنيك، إم دي ، الرياضيات كعلم للأنماط . أكسفورد، 1999.

• جاما، إي، هيلم، آر، جونسون، آر، فليسيدس، جيه . أنماط التصميم . أديسون ويسلي، 1994.
• بيشوب، سي إم، التعرف على الأنماط والتعلم الآلي . سبرينغر، 2007.