Generic Shape Grammars projecto GSG an expert system shell for shape grammars Joaquim Reis Joaquim.Reis@iscte.pt 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
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
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
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 1 1 1 1 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, 14 5. 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, 15 9. 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-2012. Joaquim Reis, DCTI - ISCTE - mestrados de MCC, METI, 16
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), 28-29 de Agosto de 2006, Riva del Garda, Itália, Simon Colton, Alison Pease (eds.), pp.61-62. 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, 22-24 Setembro de 2008, pp 207-214. 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 2011. 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 2011. 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