Patrón

Varios ejemplos de patrones

Un patrón es una regularidad en el mundo, en un diseño hecho por humanos o en ideas abstractas. Como tal, los elementos de un patrón se repiten de manera predecible. Un patrón geométrico es un tipo de patrón formado por formas geométricas y normalmente repetido como un diseño de papel tapiz.

Cualquiera de los sentidos puede observar patrones directamente. Por el contrario, los patrones abstractos en ciencia, matemáticas o lenguaje pueden ser observables solo mediante análisis. La observación directa en la práctica significa ver patrones visuales, que están muy extendidos en la naturaleza y en el arte. Los patrones visuales en la naturaleza a menudo son caóticos, rara vez se repiten exactamente y, a menudo, involucran fractales. Los patrones naturales incluyen espirales, meandros, ondas, espumas, mosaicos, grietas y aquellos creados por simetrías de rotación y reflexión. Los patrones tienen una estructura matemática subyacente; de hecho, las matemáticas pueden verse como la búsqueda de regularidades, y el resultado de cualquier función es un patrón matemático. De manera similar, en las ciencias, las teorías explican y predicen regularidades en el mundo.

En el arte y la arquitectura, las decoraciones o los motivos visuales pueden combinarse y repetirse para formar patrones diseñados para tener un efecto elegido en el espectador. En informática, un patrón de diseño de software es una solución conocida para una clase de problemas de programación. En la moda, el patrón es una plantilla que se utiliza para crear cualquier cantidad de prendas similares.

En muchas áreas de las artes decorativas, desde cerámica y textiles hasta papel tapiz, "patrón" se utiliza para un diseño ornamental que se fabrica, quizás para muchas formas diferentes de objetos.

Naturaleza

La naturaleza proporciona ejemplos de muchos tipos de patrones, incluidas simetrías, árboles y otras estructuras con una dimensión fractal, espirales, meandros, ondas, espumas, mosaicos, grietas y rayas.

Simetría

Símetría de copo de nieve

La simetría está muy extendida en los seres vivos. Los animales que se mueven suelen tener simetría bilateral o de espejo ya que esto favorece el movimiento. Las plantas a menudo tienen simetría radial o rotacional, al igual que muchas flores, así como animales que son en gran parte estáticos cuando son adultos, como las anémonas de mar. La simetría quíntuple se encuentra en los equinodermos, incluidas las estrellas de mar, los erizos de mar y los lirios de mar.

Entre los seres no vivos, los copos de nieve tienen una sorprendente simetría séxtuple: cada copo es único, su estructura registra las diferentes condiciones durante su cristalización de manera similar en cada uno de sus seis brazos. Los cristales tienen un conjunto muy específico de posibles simetrías cristalinas; pueden ser cúbicos u octaédricos, pero no pueden tener simetría quíntuple (a diferencia de los cuasicristales).

Espirales

Aloe polyphylla phyllotaxis

Los patrones en espiral se encuentran en los planes corporales de los animales, incluidos los moluscos como el nautilus, y en la filotaxis de muchas plantas, tanto en las hojas que giran en espiral alrededor de los tallos como en las múltiples espirales que se encuentran en las cabezas de las flores, como el girasol y las estructuras frutales. como la piña.

Caos, turbulencias, meandros y complejidad

Turbulencia calle Vortex

La teoría del caos predice que, si bien las leyes de la física son deterministas, hay eventos y patrones en la naturaleza que nunca se repiten exactamente porque las diferencias extremadamente pequeñas en las condiciones iniciales pueden conducir a resultados muy diferentes. Los patrones en la naturaleza tienden a ser estáticos debido a la disipación en el proceso de emergencia, pero cuando hay una interacción entre la inyección de energía y la disipación, puede surgir una dinámica compleja. Muchos patrones naturales están formados por esta complejidad, incluidas las calles de vórtices, otros efectos del flujo turbulento, como los meandros de los ríos. o interacción no lineal del sistema

Olas, dunas

Dune madura

Las ondas y tablas Dune forman un patrón simétrico.

Las olas son perturbaciones que transportan energía a medida que se mueven. Las ondas mecánicas se propagan a través de un medio, aire o agua, haciéndolo oscilar a su paso. Las olas de viento son olas superficiales que crean los patrones caóticos del mar. A medida que pasan sobre la arena, tales olas crean patrones de ondas; de manera similar, cuando el viento pasa sobre la arena, crea patrones de dunas.

Burbujas, espuma

Foam de burbujas de jabón

Las espumas obedecen las leyes de Plateau, que requieren que las películas sean suaves y continuas, y que tengan una curvatura promedio constante. Los patrones de espuma y burbujas ocurren ampliamente en la naturaleza, por ejemplo, en radiolarios, espículas de esponja y esqueletos de silicoflagelados y erizos de mar.

Grietas

Aprendices

Se forman grietas en los materiales para aliviar el estrés: con juntas de 120 grados en materiales elásticos, pero a 90 grados en materiales inelásticos. Así, el patrón de grietas indica si el material es elástico o no. Los patrones de grietas están muy extendidos en la naturaleza, por ejemplo, en rocas, barro, corteza de árbol y los esmaltes de pinturas y cerámicas antiguas.

Manchas, rayas

Mbu pufferfish skin

Alan Turing, y más tarde el biólogo matemático James D. Murray y otros científicos, describieron un mecanismo que crea espontáneamente patrones manchados o rayados, por ejemplo en la piel de los mamíferos o el plumaje de las aves: un sistema de reacción-difusión que involucra dos mecanismos químicos que actúan en contra, uno que activa y otro que inhibe un desarrollo, como el de pigmento oscuro en la piel. Estos patrones espaciotemporales se desplazan lentamente, los animales' apariencia cambiando imperceptiblemente como predijo Turing.

Skins of a South African jiraffeGiraffa camelopardalis giraffa) y la cebra de Burchell (Equus quagga burchelli)

Arte y arquitectura

Elaborar baldosas cerámicas en el Palacio Topkapi

Azulejos

En el arte visual, el patrón consiste en la regularidad que de alguna manera "organiza superficies o estructuras de manera uniforme y regular." En su forma más simple, un patrón en el arte puede ser una forma geométrica u otra forma repetitiva en una pintura, un dibujo, un tapiz, un mosaico de cerámica o una alfombra, pero un patrón no necesariamente tiene que repetirse exactamente siempre que proporcione alguna forma u organización " esqueleto" en la obra de arte. En matemáticas, una teselación es el mosaico de un plano utilizando una o más formas geométricas (que los matemáticos llaman mosaicos), sin superposiciones ni espacios.

En arquitectura

Patrones en arquitectura: el templo de Virupaksha en Hampi tiene una estructura similar a fractal donde las partes se asemejan a todo.

En arquitectura, los motivos se repiten de varias maneras para formar patrones. De manera más simple, las estructuras como las ventanas se pueden repetir horizontal y verticalmente (vea la imagen principal). Los arquitectos pueden usar y repetir elementos decorativos y estructurales como columnas, frontones y dinteles. Las repeticiones no necesitan ser idénticas; por ejemplo, los templos en el sur de la India tienen una forma más o menos piramidal, donde los elementos del patrón se repiten de forma fractal en diferentes tamaños.

Patrones en Arquitectura: las columnas del templo de Zeus en Atenas

Ver también: libro de patrones.

Ciencias y matemáticas

Modelo fractal de un helecho que ilustra la autoimilaridad

Las matemáticas a veces se denominan la "ciencia de los patrones", en el sentido de reglas que se pueden aplicar donde sea necesario. Por ejemplo, cualquier secuencia de números que pueda ser modelada por una función matemática puede considerarse un patrón. Las matemáticas se pueden enseñar como una colección de patrones.

Fractales

Se pueden visualizar algunos patrones de reglas matemáticas y, entre ellos, se encuentran los que explican patrones en la naturaleza, incluidas las matemáticas de simetría, ondas, meandros y fractales. Los fractales son patrones matemáticos que no varían en escala. Esto significa que la forma del patrón no depende de cuán de cerca lo mires. La autosimilitud se encuentra en los fractales. Ejemplos de fractales naturales son las líneas de la costa y las formas de los árboles, que repiten su forma independientemente del aumento que veas. Si bien los patrones autosimilares pueden parecer indefinidamente complejos, las reglas necesarias para describir o producir su formación pueden ser simples (por ejemplo, los sistemas de Lindenmayer que describen las formas de los árboles).

En la teoría de patrones, ideada por Ulf Grenander, los matemáticos intentan describir el mundo en términos de patrones. El objetivo es diseñar el mundo de una manera más amigable desde el punto de vista computacional.

En el sentido más amplio, cualquier regularidad que pueda explicarse mediante una teoría científica es un patrón. Al igual que en matemáticas, la ciencia se puede enseñar como un conjunto de patrones.

Ciencias de la computación

En informática, un patrón de diseño de software, en el sentido de plantilla, es una solución general a un problema de programación. Un patrón de diseño proporciona un esquema arquitectónico reutilizable que puede acelerar el desarrollo de muchos programas informáticos.

Moda

En la moda, el patrón es una plantilla, una herramienta técnica bidimensional que se utiliza para crear cualquier cantidad de prendas idénticas. Se puede considerar como un medio de traducir del dibujo a la prenda real.