گرس‌هاپر فراتر از یک افزونه

اگر تا به حال نمونه پروژه‌های پارامتریک و الگوریتمیک را دیده باشید احتمالا با نرم‌افزار گرس‌هاپر آشنایی دارید. از آنجایی که گرسهاپر یک افزونه برای الگوریتم نویسی تصویری است، عمل الگوریتم نویسی را، حتی برای آنهایی که با زبان‌های برنامه نویسی مختلف آشنایی ندارند بسیار ساده می‌کند. گرس‌هاپر ابتدا بعنوان افزونه‌ای برای نرم‌افزار راینو که فضای الگوریتم نویسی را مهیا می‌کرد، ارائه شد. اما به دلیل منبع باز بودن آن امروزه، قابلیت‌های مختلفی در قالب افزونه‌ها به آن اضافه شده است. برای شروع کار با گرس‌هاپر ابتدا نیاز است تا منطق کار با آن به درستی فرا گرفته شود. از آنجایی که در این پلاگین الگوریتم نویسی صورت می‌پذیرد در نتیجه نیاز است تا منطق تفکر الگوریتمیک فراگرفته شود. با تسلط بر قواعد الگوریتم نویسی و برنامه نویسی نیز می‌توان وارد دنیای مهندسی الگوریتمیک در گرس‌هاپر شد.

می‌توان گفت بیشتر پروژه‌هایی که تا به امروز در نرم‌فزار گرس‌هاپر انجام شده، مرتبط با حوزه معماری و ساختمان است. در این مقاله قصد داریم تا با حوزه‌های مختلفی از محدوده کاری گرس‌هاپر و پلاگین‌های آن آشنا شویم.

احتمالا پرکاربردترین حوزه در گرسهاپر، حوزه مدلسازی پارامتریک است. می‌توان فرم‌های بسیار پیچیده‌ای را که گاها نرم‌افزارهای دیگر، توان مدل کردن آنرا ندارند به راحتی در گرسهاپر مدلسازی کرد. از مزایای پارامتریک بودن یک مدل سه بعدی این است که خروجی کار وابسته به عوامل و پارامترهای سازنده آن است. اگر هر تغییر کوچک یا بزرگی در حین فرایند مدلسازی اتفاق بیافتد نیازی به انجام تمامی مراحل مدلسازی نیست. گرس‌هاپر خود توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیاری در زمینه مدل‌سازی دارد اما پلاگین‌های بسیار زیادی نیز در این زمینه وجود دارد. از دیگر قابلیت‌های مهم مدل سازی در گرس‌هاپر، امکان گرفتن خروجی دقیق برای اهداف مهندسی و ساخت است. از طرفی این افزونه توانایی بالایی در ارتباط گرفتن با دیگر نرم‌افزارهای حوزه مهندسی دارد.

در زمینه آنالیزهای مرتبط با انرژی افزونه‌های مختلفی وجود دارند که هرکدام را می‌توان بنا به نیاز استفاده کرد. ویژگی این افزونه‌ها این است که می‌توانند آنالیزهای انرژی را بصورت تصویری و با سرعت بالا روی پروژه اعمال کنند. همچنین فرایند اعمال اطلاعات اقلیمی و انرژی بر روی پروژه با کمک این افزونه‌ها ساده‌تر است و اکثر طراحان می‌توانند از آنها بدون نیاز به دانش بالا در این زمینه استفاده کنند.

به طور مثال افزونه Ladybug اطلاعات اقلیمی را دریافت می‌کند و می‌تواند آنها را به صورت تصویری شبیه‌سازی کند. افزونه پرکاربرد دیگری که در این زمینه وجود دارد، Honeybee است. این افزونه نیز امکانات بسیار متنوعی را در زمینه آنالیزهای انرژی و نور روز فراهم می‌آورد. Diva نیز یکی دیگر از پلاگین‌هایی است که در این زمینه می‌تواند به کمک معماران بیاید.

در این بخش نیز افزونه‌های متنوعی وجود دارند که هرکدام مرتبط با یکی از زیرشاخه‌های این حوزه هستند. این پلاگین‌ها اطلاعات کلی را در اختیار می‌گذارند و می‌توان با استفاده از آنها رفت و برگشت‌های بین نرم‌افزارهای مختلف را کم کرد. همچنین می‌توان اطلاعات حاصل از آنالیزهای آنها را مستقیما در نرم‌افزارهای مختص طراحی سازه استفاده کرد. مثلا افزونه Karamba3D برای طراحی سازه‌های فضاکار است و می‌تواند روی آنها نیروهای مختلفی را اعمال کند. Kiwi3D هم می‌تواند محاسبات FEM را مستقیما بر روی خطوط NURBS، بدون نیاز به تبدیل آنها به mesh، اعمال کند.

در بخش بهینه سازی هم می‌توان افزونه‌های مختلفی را پیدا کرد و یا اینکه از ترکیب چند افزونه استفاده کرد. افزونه Kangaroo2 قادر است بارهای فیزیکی را بر روی یک حجم اعمال کند. مثلا با استفاده از این افزونه و Karamba3D می‌شود فرایند طراحی و بهینه سازی یک پوسته فرم-آزاد را انجام داد.

همچنین در این زمینه پلاگین‌های مرتبطی وجود دارند که فقط برای یک بخش خاص سازه‌ای ساخته شده‌اند. مثلا پلاگین Caddisfly که توسط تیم آردائنا، برای ارائه نقشه‌های ساخت قطعات پوسته‌های فرم آزاد، ارائه شده است.

ساخت پروتوتایپ‌های کوچک یا ساختن یک نمونه در ابعاد واقعی نیاز به ارتباط درست بین نرم‌افزار طراحی و ابزار ساخت دارد. از پرینترهای سه بعدی تا ربات‌هایی که می‌توانند یک پروژه را در ابعاد واقعی بسازند، همه قابلیت اتصال به گرس‌هاپر را دارند. Xylinus و Droid دو مورد از پلاگین‌هایی هستند که می‌توانند با تنظیمات مختلف یک فایل را برای پرینت آماده کنند. از طرفی KUKA Prc  و RoboDK هم پلاگین‌هایی برای برنامه ریزی ربات‌های صنعتی هستند. بعضی شرکت‌ها درکنار محصول تولیدی خود پلاگین مرتبط با آنرا نیز ارائه می‌دهند مانند KUKA Prc Pro.

در بسیاری موضوعات دیگر نیز می‌توان افزونه‌هایی را برای استفاده در گرس‌هاپر یافت. بعنوان مثال حوزه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین یکی از بخش‌هایی است که می‌توان با گرس‌هاپر به آن ورود پیداکرد. Galapagos، Octopus و Owl افزونه‌هایی برای همین موضوع هستند که امکانات مختلفی را برای این کار در اختیار می‌گذارند. در بخش‌هایی مانند برنامه نویسی کیت‌های Arduino، طراحی جواهرات، BIM، بیولوژی، انیمیشن، واقعیت مجازی و واقعیت افزوده نیز افزونه‌هایی وجود دارند که می‌توان از آنها استفاده کرد. در نهایت باید توجه داشت که گرس‌هاپر یک نرم‌افزار منبع باز است و کاربر قادر است هر الگوریتم یا کُدی که نیاز دارد را در یکی از زبان‌های برنامه نویسی Python، C# یا VB ایجاد کرده و از آن در فضای گرس‌هاپر استفاده کند.

کارهای متنوعی را می‌توان با گرس‌هاپر انجام داد. وجود پلاگین‌های مختلف در کنار قابلیت برنامه‌نویسی، گرس‌هاپر را به نرم‌افزاری بسیار قدرتمند در زمینه الگوریتم نویسی تبدیل می‌کند. در دنیای مهندسی امروز الگوریتم‌ها بیشتر از پیش نقش گرفته‌اند و این نقش هر روز پر رنگ‌تر می‌شود. پس برای ورود و ماندگاری در این دنیا نیاز است دانش‌های مرتبط با آن فرا گرفته شود.