شاید شنیدن اسم گرس هاپر (Grasshopper3D) برای اولین بار توسط طراحان و مهندسان نامی نا آشنا و نا مفهوم باشد. اگر با راینو (Rhino3D) و نسخه های این نرم افزار آشنایی داشته باشید در ابتدا گرس هاپر بعنوان یک افزونه (پلاگین) بر روی راینو تا قبل از انتشار نسخه 6 این نرم افزار قابل نصب بوده است. اما در سال 2018 میلادی و با بروزرسانی راینو به نسخه جدید (Rhino 6) این افزونه (گرس هاپر) به بخشی از خود نرم افزار راینو تبدیل شده است. در معرفی گرس هاپر بصورت کلی می توان آن را برنامه نویسی از نوع بصری (تصویری) دانست که توسط دیوید راتن در شرکت مکنیل و شرکا (توسعه دهندگان راینو) در سپتامبر 2007 ظهور پیدا کرد و در راستای خلق الگوریتم های مولد بکار گرفته می شود.

الگوریتم های مولد در گرس هاپر :

الگوریتم در واقع روابطی تعریف شده هستند که با استفاده از ابزارهای گرس هاپر در راستای تولید هندسه دو بعدی ، سه بعدی ، عددی ، متنی و… بکار گرفته می شوند. در واقع با گرس هاپر می توان طراحی پارامتریک و… را در محیطی بدون نیاز به کد نویسی تجربه کرد. علیرغم تصور اشتباه خیلی از طراحان مبنی بر اینکه گرس هاپر یک سیستم برنامه نویسی پیچیده است باید گفت حتی بدون نیاز به دانش برنامه نویسی و با شیوه ای جذاب و کار آمد در دنیای طراحی عمل می کند. گرس هاپر در قیاس با با سایر نرم افزارهای مشابه (Rhino Script ، Generative Components و…) بدلیل رابط کاربری جذاب و سهولت در امر یادگیری از موفقیت بالاتری برخوردار بوده و در زمینه طراحی پارامتریک نظر بسیاری از طراحان را به خود جلب کرده است.

جایگاه گرس هاپر در طراحی پارامتریک :

امروزه حضور پر رنگ گرس هاپر بعنوان یک نرم افزار طراحی و ساخت ایده بصورت طراحی پارامتریک (الگوریتمیک) در رشته معماری ، طراحی صنعتی ، طلا و جواهر سازی و… غیر قابل انکار است. گرس هاپر را می توان بخاطر وسعت و قدرتش یکه تاز نرم افزار های طراحی پارامتریک دانست که این علم را متحول کرده است. علاوه بر قابلیت های منحصر به فرد این نرم افزار قدرت آن بواسطه افزونه های متعددی که در گرایش های مختلفی همچون مدلسازی داینامیکی ، آنالیز انرژی ، آنالیز سازه ، معماری ، طراحی شهری و… در بازه زمانی که از ظهور آن تا به امروز تولید شده و همچنان در حال افزایش و گسترش است غیر قابل تصور است.

در گرس هاپر ما با پارامتر سروکار داریم. پارامترهایی که در طراحی هر فرم آزادی شامل اجزای جز آن فرم می باشند. با تغییر در این پارامترها فرم کلی را متحول کرده و بصورت آنلاین این تغییر و دگرگونی قابل مشاهده است. این قابلیت علیرغم افزایش سرعت و سهولت طراحی امکان رسیدن به طرح هدف را بصورت دقیق برای طراح مهیا می کند. در کنار قدرت فوق العاده در این نرم افزار توجه به ارتباط با سایر نرم افزارها جهت تحلیل انرژی مانند Diva ، Ecotect و یا پلاگین هایی همچون Honey Bee ، Ladybug و… غیر قابل گذشت است.

ریاضی و فهم گرس هاپر در معماری:

رابطه معماری با ریاضی یک اصل غیر قابل انکار است. اصلی که طی سالیان از ابتدا در مسئله طراحی به شیوه های متفاوت وجود داشته است. از طراحی نماهای معماری حال حاضر گرفته تا طراحی در معماری اسلامی ایرانی و… همه و همه با ریاضیات درگیر بوده اند. با پیچیدگی طرح ها و همچنین روابط ریاضی سخت آن ها تمایل به این گونه طرح ها در برهه ای از زمان کاهش یافت. اما در قرن ۲۱ با ورود علوم کامپیوتر به مبحث مهندسی معماری و طراحی ساختمان با خلق آثار منحصر به فرد مسیر طراحی مجددا متحول شده است.

با ورود این صنعت (کامپیوتر و نرم افزار) در معماری طرح های خلاقانه و پیچیده با دقت فوق العاده بالا ظهور کردند. اتفاقی که به مرور زمان عمق مباحث مرتبط با کامپیوتر را در معماری پیاده کرد و با ادغام هندسه و برنامه نویسی ، سیستم های جدیدی تحت عنوان الگوریتم های مولد هندسه (Generative Algorithm) در معماری رشد کردند و جای پای کامپیوتر را در طراحی ساختمان محکم تر از قبل کردند.

الگوریتم مولد :

الگوریتم مولد اولین سیستمی است که مبحث پارامتر را در طراحی معماری و… وارد کرده است. طراحی فرم های آزاد بواسطه بررسی اشکال اقلیدوسی در دستور کار طراحان و معماران با ایده های جدید قرار گرفت. طراحی فرم هایی که علیرغم پیچیدگی از اجزای جز در کنار یکدیگر شکل گرفته و براحتی بواسطه روش های گذشته و سبک های سنتی قابل درک و پیاده سازی نبود. در این برهه مبحث الگوریتم نویسی یکه تاز علم معماری در خلق طرح های پارامتریک است. در عصر حاضر پیاده سازی و شبیه سازی طرح ها و فرم هایی پیچیده که در ذهن هر طراح وجود دارد بواسطه ابزارهای هوشمند و قدرتمند که بتوان حالت های متنوع از آن را بررسی و آنالیز کرد امری ضروری است.

بی شک به کمک ابزارهایی همچون الگوریتم مولد ، هندسه فراکتال ، ورونوئی و… در دنیای طراحی پارامتریک طراح براحتی و با ایده های هوشمندانه قادر به خلق احجام متنوع و غیر معمول خواهد بود. در الگوریتم مولد با اعداد ، هندسه و ریاضیات کار می کنیم و از جزء پارامترهای یک حجم را تعریف و به هم مرتبط می کنیم. در انتهای کار پس از دریافت فرم و یا هدف مورد نظر با تغییر در پارامترهای اصلی مسیر رابطه جدیدی را تعریف می کنیم و هندسه جدیدی بصورت زنده تولید و ویرایش می شود.

ریاضی و طراحی پارامتریک :

بوجود آمدن ریاضی و رابطه دقیق در طراحی اختلاف بین معماری و رشته های مختلف اعم از سازه ، تاسیسات ، عمران و… را بصورت گسترده کاهش داده است. دانش کامپیوتر بواسطه ابزارها و نرم افزارهای ساخته شده همیشه در تلاش برای کاهش فاصله در طراحی معماری پیچیده و دنیای ساخت است. نرم افزارهای پاراتری دی در مکس ، داینامو در رویت و… از این دست ابزارها هستند که توانسته اند حضور موفقی در این عرصه داشته باشند. اما علیرغم تمام قابلیت های نرم افزارهای دیگر ، نرم افزاری که فراتر از حد تصور عمل کرده است و یکه تاز این عرصه در طراحی پارامتریک عمل می کند گرس هاپر است.

رابط کاربری و گرافیکی در گرس هاپر :

گرس هاپر با رابط کاربری و محیط گرافیکی جذاب و البته کمی پیچیده و پیشرفته دارای عملکردی منحصر به فرد است و جزو برترین ها از لحاظ جذب کاربر می باشد. در این نرم افزار در محیط کاربری که در یک پنجره بر روی محیط راینو باز می شود و در اختیار طراح می گذارد عملیات بصری برنامه نویسی صورت می گیرد. ابزارها در گرس هاپر (کامپوننت) به شکل باکس هایی هستند که از یک سری ورودی و خروجی تشکیل شده اند و روند الگوریتم نویسی بدین شکل هست که از خروجی ها به ورودی ها توسط سیم ارتباط بر قرار می شود. از بهم پیوستن منطقی کامپوننت ها جهت تولید حجم با هدف خاص ، فرم نهایی بصورت آنلاین در محیط راینو شکل می گیرد و با تغییر در داده ها و… می توان ویرایش فرم را همانند قابلیت Record History راینو بصورت زنده مشاهده کرد.

عناوین طراحی الگوریتمیک در گرس هاپر :

طراحی مفهومی شبکه های تکثیر شونده و زایشی
ساخت فرم های سطح آزاد (مدلسازی هر سطح و پوسته دلخواه)
بهینه سازی مطابق با روند طراحی و با در نظر گرفتن مبحث ساخت
مفهوم دیجیتال در ساخت فرم ها
ویرایش فرم های تولید شده در گرس هاپر
انواع طراحی سطوح بر اساس مدول و قطعات جزء
و…

افزونه ها در گرس هاپر :

در واقع افزونه ها الگوریتم هایی هستند که بصورت ابزارهای آماده پک شده اند و در اختیار طراح قرار می گیرند. این فرایند منجر به افزایش سرعت و دقت در طراحی می شود. گاها الگوریتم نویسی برخی از طرح ها و اهداف توسط هر شخص مقدور نیست و یا دانش کافی جهت تکمیل آن با دقت و ظرافت بالا وجود ندارد. از همین رو پلاگین ها بهترین گزینه جهت افزایش کارایی و مهارت می باشند. پلاگین ها در گرس هاپر مجموعه ابزارهایی را در نوار بالایی و یا منوهای آن اضافه می کنند. تنوع پلاگین ها در گرس هاپر در شاخه ها و گرایش های متفاوت اعم از پنل سازی ، تحلیل سازه ، انرژی ، طراحی صنعتی ، فرم یابی و… به حدی زیاد است که به طرز شگفت انگیزی گرس هاپر را به یک نرم افزار بی رغیب در عرصه دنیای دیجیتال و طراحی پارامتریک تبدیل کرده است.