基于遺傳算法將TRIZ理論應(yīng)用于計算機平面設(shè)計

盧櫻桃

摘要：本文開發(fā)一種名為AEGIS（加速進化圖形界面系統(tǒng)）的CAI（計算機輔助創(chuàng)新）工具并應(yīng)用于平面設(shè)計。該工具使用TRIZ引導(dǎo)算法，與圖形設(shè)計專家進行測試。該系統(tǒng)將基于TRIZ的算法應(yīng)用于它們并輸出創(chuàng)新設(shè)計，研究表明，TRIZ在平面設(shè)計領(lǐng)域有應(yīng)用潛力，有可能實現(xiàn)創(chuàng)新自動化的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：平面設(shè)計;計算軟件;遺傳算法

中圖分類號：TP18 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0128-01

0 引言

TRIZ是俄文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的縮寫，其英文全稱是Theory of the Solution of Inventive Problems（發(fā)明問題解決理論），是基于知識的、面向人的發(fā)明問題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。本文使用系統(tǒng)創(chuàng)新程序確定了創(chuàng)新途徑。許多創(chuàng)新理論以前的研究表明，創(chuàng)新不是隨機的，而是系統(tǒng)的。本文討論了CAI工具結(jié)構(gòu)，實施和分析 [1-2]。本文重點介紹了通過基于計算機的工具可以執(zhí)行創(chuàng)新設(shè)計的研究。除了提供自動化創(chuàng)新之外，這項研究使用計算機輔助創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)的特定自動化創(chuàng)新結(jié)果，基于計算機的創(chuàng)新也為進一步發(fā)展提供豐富的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

TRIZ是這項研究的一個組成部分[3]。創(chuàng)新方法是TRIZ原則的核心部分，在本研究開發(fā)的軟件工具中實現(xiàn)。本文介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)CAI工具（軟件）輸出和分析，用于驗證在自動化工具中實現(xiàn)的TRIZ值（嘗試自動化創(chuàng)新）。該軟件被稱為AEGIS，已經(jīng)開發(fā)出六個主要版本。最新版本（6.6）已使用遺傳算法進行編碼，其中TRIZ原則已被轉(zhuǎn)換圖形設(shè)計效果或轉(zhuǎn)換。先前已經(jīng)人工地實施了遺傳算法進化圖形[4]，但這項研究采用的方法略有不同，而是以TRIZ為指導(dǎo)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換。本文討論了遺傳算法的詳細實現(xiàn)，從而討論TRIZ原理下的遺傳算法結(jié)構(gòu)，以獲得幾代表型圖像。以前開發(fā)過各種版本的AEGIS[5-6];目前的兩個版本是專門用遺傳算法實現(xiàn)的。本文討論了遺傳算法的詳細實現(xiàn)，從而討論了TRIZ的翻譯和實現(xiàn)遺傳算法結(jié)構(gòu)的原理，以獲得幾代表圖像。

1 TRIZ在平面設(shè)計中的應(yīng)用

1.1 圖形設(shè)計師使用AEGIS

該軟件為圖形設(shè)計師專用設(shè)計工具。該工具旨在供圖形設(shè)計人員在設(shè)計的初始階段使用。在這個階段，平面設(shè)計師應(yīng)該掌握一些信息，例如：初始徽標(biāo)圖層，初始背景圖層和初始額外品牌/徽標(biāo)圖層，包括字體名稱，類型和大小以及設(shè)計中使用的文本。設(shè)計人員應(yīng)將此信息/數(shù)據(jù)輸入到軟件。該軟件在顏色和形狀方面產(chǎn)生各種變化，并以矩陣的形式呈現(xiàn)設(shè)計師。在這些迭代的某個階段，設(shè)計人員可以決定選擇幾個輸出和，然后，這些輸出可以由其他圖形設(shè)計工具進一步處理。該軟件可作為用于觸發(fā)初始創(chuàng)意圖形設(shè)計過程的工具。

1.2 用圖形設(shè)計師分析創(chuàng)新圖形設(shè)計

從閱讀參考書籍和參加平面設(shè)計研討會中收集了各種圖形設(shè)計的例子，然后在圖形設(shè)計師的幫助下分析這些嵌入式TRIZ原理。這個與調(diào)查問卷會話數(shù)據(jù)相結(jié)合，幫助研究人員制定了一個表格來定義圖形設(shè)計具體的TRIZ原則。在準(zhǔn)備問卷調(diào)查時，平面設(shè)計師在TRIZ上接受了適當(dāng)?shù)膱D形設(shè)計實例培訓(xùn)，以及AEGIS演示。然后設(shè)計師被賦予了TRIZ的圖形翻譯任務(wù)及設(shè)計效果/轉(zhuǎn)換的原則。整個轉(zhuǎn)型過程的定義是圖形設(shè)計元素（如線條，形狀等）的效果/變化。

2 軟件工具：AEGIS（加速進化圖形界面系統(tǒng)）

2.1 軟件需求規(guī)范（輸入和輸出）

設(shè)計師會議開始時接受以下AEGIS設(shè)計輸入（見圖1），從左到右依次是：背景圖像，徽標(biāo)樣品，額外圖像，字體圖像/圖層的字體規(guī)格。

2.2 在AEGIS中操作組件作為層

AEGIS將設(shè)計實例保持為圖像/層，并將它們作為單獨的層進行操作/轉(zhuǎn)換，并在每次迭代期間將其組合在一起作為輸出。在此期間為每個設(shè)計每層八次迭代，且每次迭代在執(zhí)行期間產(chǎn)生九個輸出。

2.3 AEGIS項目中的遺傳算法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。

在遺傳算法中，每個生物被認(rèn)為是由細胞組成，而細胞又由染色體組成;染色體由基因（DNA的功能塊）組成。 每個基因控制著特定的屬性生物體的一個方面或行為或部分。 財產(chǎn)可以擁有的不同可能性被稱為“等位基因”?；蛟谌旧w中具有特定的位置（這被稱為“基因座”）。本研究使用一般結(jié)構(gòu)AEGIS的遺傳學(xué)庫（版本6.6_GA-A和B）。

2.4 在AEGIS中實施的染色體的實例

在C#中，每個染色體以功能的形式編碼。每個功能被認(rèn)為是染色體，每個功能的參數(shù)被認(rèn)為是一個基因它控制圖像的特定等位基因。一組定義了15個轉(zhuǎn)換（從TRIZ原則轉(zhuǎn)換為專門針對字體的圖形設(shè)計效果）。每組轉(zhuǎn)化以染色體的編碼形式。

本節(jié)討論圖形輸出并簡要分析AEGIS的兩個層次，其中TRIZ效果應(yīng)用于圖像組件：原子水平和分子水平。 原子級突變應(yīng)用于單個字體圖像（字體層是使用設(shè)計者給出的輸入規(guī)范生成-參見圖1。 然后將這些進行遺傳算法基于TRIZ指導(dǎo)進行轉(zhuǎn)換。這些圖像（徽標(biāo)，背景）輸入的其他圖層被分子水平突變，用戶呈現(xiàn)這些圖像的九組組合正在經(jīng)歷不同的轉(zhuǎn)換（見圖2）。

3 結(jié)語

綜上所述，通過計算機軟件進行設(shè)計輸出是非常具有研發(fā)和應(yīng)用前景的。并且在某種程度上這個工具有助于專業(yè)圖形設(shè)計師生產(chǎn)更多創(chuàng)新設(shè)計或加速設(shè)計過程，從而相比其他專業(yè)的圖形設(shè)計工具達到有用產(chǎn)出（設(shè)計）所花費的時間似乎要少得多。雖然設(shè)計師無法預(yù)測設(shè)計輸出，但是允許設(shè)計人員在很短的時間內(nèi)從一系列輸出中進行選擇。筆者走訪了很多平面設(shè)計師他們均表達有興趣在不久的將來定時使用該軟件。與其他常用的圖形設(shè)計軟件包（Adobe Photoshop等）相比，AEGIS突出了一些優(yōu)點。該軟件的進一步開發(fā)以及持續(xù)的反饋可能或多或少地導(dǎo)致設(shè)計過程在TRIZ的幫助下實現(xiàn)自動化觸發(fā)轉(zhuǎn)換，這可能有助于圖形設(shè)計師他們的初始階段設(shè)計。這也將突出TRIZ在平面設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，有可能建立實現(xiàn)創(chuàng)新自動化的目標(biāo)。

參考文獻

[1] 樓炯炯.基于可拓學(xué)與TRIZ理論的創(chuàng)新方法研究及其在裁床設(shè)計中的應(yīng)用[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 陳劍飛.基于TRIZ與功能拓展的產(chǎn)品創(chuàng)新方法研究與應(yīng)用[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2017.

[3] 劉軍輝.基于TRIZ理論的行星齒輪系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計[D].鄭州大學(xué)，2017.

[4] 王梁武.TRIZ理論在產(chǎn)品專利規(guī)避中的應(yīng)用研究及軟件開發(fā)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2016.

Application of TRIZ Theory to Computer Graphic Design Based on Genetic Algorithm

LU Ying-tao

（Shanxi Traffic Technician College， Taigu Shanxi? 030800）

Abstract：This paper mainly discusses the application of computer technology in the field of graphic design. This paper develops a CAI （Computer Aided Innovation） tool called AEGIS （Accelerated Evolution Graphical Interface System） and applies it to graphic design. The tool uses a TRIZ boot algorithm to test with graphic design experts. The system applies TRIZ-based algorithms to them and outputs innovative designs. Research shows that TRIZ has potential applications in the field of graphic design， and it is possible to achieve the goal of innovation automation.

Key words：graphic design; computational software; genetic algorithm