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, por lo general, se repite 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 son a menudo caóticos , rara vez se repiten exactamente y, a menudo, involucran fractales . Los patrones naturales incluyen espirales , meandros , olas , espumas , mosaicos , grietas y los creados por simetrías derotación y reflexión . Los patrones tienen una estructura matemática subyacente ; [1] 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 número de prendas similares.
Naturaleza
La naturaleza proporciona ejemplos de muchos tipos de patrones, incluidas simetrías , árboles y otras estructuras con una dimensión fractal , espirales , meandros , olas , espumas , mosaicos , grietas y rayas. [2]
Simetría
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. [3] 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 . [4]
Entre los seres no vivos, los copos de nieve tienen una sorprendente simetría séxtuple : cada copo es único, su estructura registra las condiciones variables durante su cristalización de manera similar en cada uno de sus seis brazos. [5] Los cristales tienen un conjunto muy específico de posibles simetrías cristalinas ; pueden ser cúbicos u octaédricos , pero no pueden tener una simetría quíntuple (a diferencia de los cuasicristales ). [6]
Espirales
Los patrones en espiral se encuentran en los planos 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 en las estructuras de la fruta como la piña. . [7]
Caos, turbulencias, meandros y complejidad
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 diferencias extremadamente pequeñas en las condiciones iniciales pueden conducir a resultados muy diferentes. [8] 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. [9] Muchos patrones naturales están moldeados por esta complejidad, incluidas las calles con vórtices , [10] otros efectos del flujo turbulento como los meandros en los ríos. [11] o interacción no lineal del sistema [12]
Olas, dunas
Las ondas 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. [13] Las ondas de viento son ondas superficiales que crean los patrones caóticos del mar. A medida que pasan sobre la arena, estas ondas crean patrones de ondas; de manera similar, cuando el viento pasa sobre la arena, crea patrones de dunas . [14]
Burbujas, espuma
Las espumas obedecen a las leyes de Plateau , que requieren que las películas sean suaves y continuas, y que tengan una curvatura media 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 . [15] [16]
Grietas
Se forman grietas en los materiales para aliviar la tensión: 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 agrietamiento están muy extendidos en la naturaleza, por ejemplo, en rocas, barro, corteza de árboles y esmaltes de pinturas y cerámicas antiguas. [17]
Manchas, rayas
Alan Turing , [18] y más tarde el biólogo matemático James D. Murray [19] 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: una reacción-difusión sistema 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. [20] Estos patrones espacio-temporales se desplazan lentamente, la apariencia de los animales cambia imperceptiblemente como predijo Turing.
Arte y arquitectura
Azulejos
En las artes visuales, el patrón consiste en la regularidad que de alguna manera "organiza las superficies o estructuras de una manera consistente y regular". En su forma más simple, un patrón en el arte puede ser una forma geométrica u otra forma repetida en una pintura , dibujo , tapiz , baldosas de cerámica o alfombra , pero un patrón no necesita repetirse exactamente siempre que proporcione alguna forma u "esqueleto" organizador en la obra de arte. [21] En matemáticas, una teselación es el mosaico de un plano usando una o más formas geométricas (que los matemáticos llaman mosaicos), sin superposiciones ni espacios. [22]
En arquitectura
En arquitectura, los motivos se repiten de diversas formas para formar patrones. De manera más simple, las estructuras como las ventanas se pueden repetir horizontal y verticalmente (ver imagen inicial). Los arquitectos pueden utilizar y repetir elementos decorativos y estructurales como columnas , frontones y dinteles . [23] No es necesario que las repeticiones sean 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. [24]
Ver también: libro de patrones .
Ciencia y matematicas
Las matemáticas se denominan a veces la "ciencia de los patrones", en el sentido de reglas que pueden aplicarse donde sea necesario. [25] 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. [26]
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 qué tan de cerca lo mires. La auto-semejanza se encuentra en los fractales. Ejemplos de fractales naturales son las líneas costeras y las formas de los árboles, que repiten su forma independientemente de la ampliación a la que se mire. Si bien los patrones auto-similares 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 ). [27]
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. [28]
En el sentido más amplio, cualquier regularidad que pueda ser explicada por una teoría científica es un patrón. Al igual que en las matemáticas, la ciencia se puede enseñar como un conjunto de patrones. [29]
Ciencias de la Computación
En informática, un patrón de diseño de software , en el sentido de una 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 de computadora. [30]
Moda
En la moda, el patrón es una plantilla , una herramienta técnica bidimensional que se utiliza para crear cualquier número de prendas idénticas. Puede considerarse como un medio de trasladar del dibujo a la prenda real. [31]
Ver también
- Arquetipo
- Autómata celular
- Forma constante
- Moneda de patrón
- La coincidencia de patrones
- Reconocimiento de patrones
- Patrón (fundición)
- Patrones pedagógicos
Referencias
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