Joaquim Reis ISCTE-IUL mestrados Fev-2012 Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, MEI, MIGE,

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1 Generic Shape Grammars projecto GSG an expert system shell for shape grammars Joaquim Reis ISCTE-IUL Dept. Ciências e Tecnologias de Informação GSG a tool for building computational systems to support work in design, architecture and art based on shape grammars intelligent rule-based systems s computational etry 2 inference engine (forward-chaining) rule memory agents working memory () agents & shape grammars 3 4

2 rule example agente & shape grammars (r1 "Horizontal rectangle rule." (and (rectangle?x1?y1?x2?y2?color?filledp) ; rectangle (is?length (-?x2?x1)) ; recognition (is?height (-?y2?y1)) (rh-hmin?hmin) (rh-hmax?hmax) (rh-ratio-min?rmin) (rh-ratio-max?rmax) (<=?hmin?height?hmax) (<=?rmin (/?length?height)?rmax) (rh-delta?delta) ; parameters for generation (is?d (eval (floor (/?height?delta)))) (is?x1a (-?x2?d)) ; coordinates for new (is?x2a (+?x1a?length)) ; horizontal rectangle (is?y1a (-?y1 (-?height?d))) (is?y2a (+?y1a?height)) (x-min?xmin) ; limits (x-max?xmax) (y-min?ymin) (y-max?ymax) (<=?xmin?x1a?x2a?xmax) ; limits verification (<=?ymin?y1a?y2a?ymax)) (rectangle?x1a?y1a?x2a?y2a dark-red t)) ; new rectangle 5 6 rule example emergence (r3 "Square rule." (and (rectangle?x1?y1?x2?y2?color?filledp) ; square (is?a (-?x2?x1)) ; recognition (is?height (-?y2?y1)) (=?a?height) (rq-amin?amin) (>=?a?amin) (rq-delta?delta) ; parameters for generation (is?d (eval (floor (/?a?delta)))) (is?x1a (+?x1?d)) ; coordinates for new square (is?x2a?x2) (is?y1a (-?y1?a)) (is?y2a (-?y2 (+?a?d))) (x-min?xmin) ; limits (x-max?xmax) (y-min?ymin) (y-max?ymax) (<=?xmin?x1a?x2a?xmax) ; limits verification (<=?ymin?y1a?y2a?ymax)) (rectangle?x1a?y1a?x2a?y2a green t)) ; new square 7 8

3 emergence emergence 9 10 GSG system architecture (a) GSG system architecture (a) programatic shape & rule input/output/edition SG interpreter shape & rule input/output/edition SG interpreter inference engine symbolic reasoning with shapes & spatial relations facts & rules shapes & SG rules spatial relations shapes & SG rules shape operations ( ) maximal shape reduction shape transformations spatial relations 11 12

4 GSG system architecture (b) 1. Interface Interactiva de Formas e Regras de Gramática de Forma Representação e edição de formas étricas 2D Representação e edição de regras de gramática de forma Tratamento conjugado dos aspectos simbólico e gráfico. a G1 a 1 n1 1 n1 a m 1 m 1 Gm a m nm m nm 2. Sistema Baseado em Regras para Gramáticas de Forma Implementação de regras de gramáticas de forma sobre um sistema baseado em regras de encadeamento para a frente Ligação à representação de formas étricas 2D e de regras de gramática de forma e à respectiva interactiva (aspectos simbólico e gráfico). 3. Implementação de uma Álgebra de Operações com Linhas Maximais Implementação das operações (subforma), + (soma), - (subtracção), (intersecção) com linhas maximais Conversão de conjuntos de linhas para linhas maximais. 4. Implementação de um Conjunto de Operações de Transformação Geométrica Implementação de operações de translação, rotação, escala e espelho em formas étricas Aplicação das operações a formas étricas elementares e a formas compostas. Fev-2012 Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, Reconhecimento de Relações de Posição entre Formas Geométricas 2D para Processamento com Gramáticas de Forma Representação e edição de formas e relações de posição entre formas étricas 2D (conjunto de formas possíveis alargado) Emparelhamento de formas e relações de posição entre formas para reconhecimento para aplicação de regras de gramática de forma 6. Facilitadores de Visualização e Edição Gráfica de Formas Maximais Implementação de operações gráficas de zoom, pan e grid (grelha) Implementação de operações de snap (captura) de pontos e ângulos particulares em grelhas ou em formas prexistentes. 7. Interfaces Gráficas Minimais e Intuitivas Emprego de s gráficas icónicas, minimais e intuitivas para simplificar interacções Aplicação a interacções complexas e requerendo precisão no contexto da etria computacional. 8. Agentes com Estilo: Composição Visual Multi-Agente com Gramáticas de Forma Representação de estilos de composição de agentes artistas com gramáticas de forma Sistema multi-agente: agentes artistas com estilos diversos participam em composição Fev-2012 Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, Ontologias para Agentes Baseados em Gramáticas de Forma Definição de um domínio de discurso de gramáticas de forma Definição de uma ontologia para o domínio numa linguagem de definição de ontologias apropriada. 10. Implementação de Gramáticas de Forma num Contexto de Sistema de CAD Escolha do sistema de CAD e respectiva programática apropriados Implementação do sistema de processamento de gramáticas de forma. 11. Criatividade e Computação Criativa: Teorias, Modelos, Ferramentas, Aplicações Revisão de teorias e modelos sobre a criatividade e o processo criativo no contexto da criatividade computacional Explorar e descrever alguns sistemas e ferramentas computacionais seleccionados que aplicam algumas das teorias e modelos. 12. Exploração de um Sistema Shell Baseado em Regras Documentação de uso orientado para a representação de conhecimento e raciocínio usando regras de encadeamento para afrente e regras de encadeamento para trás Construção de um pequeno número de exemplos demonstrativos de uso. 13. Uso de Tecnologias da Internet a partir de Ambientes de Programação não Convencionais para Sistemas Baseados em Gramáticas de Forma. Fev Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, 16

5 Referências Chase, S. C. (1989), Shapes and shape grammars: from mathematical model to computer implementation. Krishnamurti, R. (1980), The arithmetic of shapes. Reis, J. (2006), Agents with Style Multi-Agent Visual Composition with Shape Grammars, Proceedings of the Third Joint Workshop on Computational Creativity (MT Workshop, ECAI 2006, European Conference on Artificial Intelligence), de Agosto de 2006, Riva del Garda, Itália, Simon Colton, Alison Pease (eds.), pp Reis, J., (2008), Using Rules for Creativity in Visual Composition, SIGDOC 2008, Proceedings of the 26th ACM International Conference on Design in Communication, Lisboa, Portugal, Setembro de 2008, pp Reis, J., (2009) A System for Creative Pattern Generation Based on Rules, ICSOFT 2009, International Conference on Software and Data Technologie, a decorrer de 26 a 29 de Julho de 2009, Sofia, Bulgaria. Reis, J. (2011), GSG - Generic Shape Grammars, Technologies and Computational System Architecture for an Expert System Shell for Shape Grammars, Relatório Técnico do Departamento de Ciências e Tecnologias de Informação do ISCTE IUL e da ADETTI-IUL, de Fevereiro de Reis, J. (2011), Implementação e Visualização de Formas em GSG, Relatório Técnico do Departamento de Ciências e Tecnologias de Informação do ISCTE IUL e da ADETTI-IUL, de Outubro de Stiny, G. (1980), Introduction to shape and shape grammars. Joaquim Reis Joaquim.Reis@iscte.pt ISCTE-IUL Dept. Ciências e Tecnologias de Informação Fev-2012 Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, 17