Bretter man et stykke papir på den rette måten, kan man lage alt fra et papirfly til en geometrisk figur eller et livaktig tusenbein.

Det har fingernemme utøvere av den tradisjonelle japanske papirkunsten origami visst i århundrer.

[gallery:1]

Du kan se flere avanserte origami-figurer og mønstere på Brian Chans egen nettside.

Men det er nok de færreste som er klar over at teknikker fra papirbrettingen kan hjelpe med å kurere livstruende sykdommer og finne opp høyteknologiske apparater som kan skifte form alt etter behov.

– Det viser seg at brettinger finnes overalt i vitenskapen, og alt det vi har studert innen origami kan brukes til å designe mer praktisk brettinger, forklarer den kanadiske professoren Erik Demaine fra Massachusetts Institute of Technology.

Han besøkte nylig IT-Universitet i København i forbindelse med den europeiske algoritmekonferansen ALGO 2009.

Å forvandle et flatt stykke papir til en hyperbolsk paraboloide, som er en kjent konstruksjonsform innen arkitektur, er kjempelett for den kunstneriske informatikeren, noe han – som man kan se på videoen under – demonstrerte for videnskab.dk under konferansen:

Papir for moro skyld

Demaine var invitert til å holde foredrag fordi han er litt av en stjerne i matematikkens verden, til tross for at han aldri har sittet på en vanlig skolebenk og egentlig virker som litt av et lekende barn, som bare synes matematikk er artig.

Som ung gutt reiste han rundt i Nord-Amerika med faren, glasskunstneren Martin Demaine, som underviste sønnen selv.

Via dataspill var Erik i en alder av tolv blitt så betatt av programmering og matematikk at han fikk lov til å ta timer på Dalhousie University i Halifax, Canada, der han allerede som 14-årig tok sin bachelorgrad.

Kort etter ble det matematiske vidunderbarnet introdusert til origami, men den gangen ante han ikke at denne kunsten rommer matematiske verktøy som vitenskapen kan lære av.

– Det var litt av en overraskelse. Jeg var opprinnelig motivert av at det var artig, og fordi det fra en kunstnerisk side virket fint å designe ny origami ved hjelp av algoritmer, forteller Demaine.

– Men så fortsatte folk å komme til meg og sa «vi vil gjerne bygge en solfanger i rommet, som er så stor at den ikke kan være inne i romskipet. Hvordan bretter vi den ned slik at den passer til romskipet, og slik at vi kan brette ut den igjen når den er ute i rommet?» eller «vi har disse proteinene …», sier de nå 28 år gamle Demaine.

Origami kan redde menneskeliv

Og selv om dette med proteiner virker fjernt fra det å brette skulpturer av papir, så er det en ganske fornuftig grunn til at proteinforskere interesserer seg for origami. Proteiner minner nemlig på en måte om et flatt stykke papir – bare i form av en kjede, forklarer Demaine.

Proteinkjeden bretter seg selv inne i kroppen til en helt spesiell 3D-struktur etter en bestemt oppskrift – eller algoritme, som informatikeren uttrykker det. Og denne sammenfoldede strukturen er avgjørende for egenskapene til proteinet.

– Hvordan et protein interagerer med bestemte miljøer avhenger i høy grad av den formen det er i – hvilke ting det vil kollidere med, hvordan det vil kollidere, hva det vil henge fast i, og hva det blir frastøtt av. Så formen bestemmer hva proteinet gjør, sier Demaine.

Men selv om vitenskapen vet mye om proteiners bestanddeler og funksjon i kroppen, så forstår ingen helt nøyaktig fremgangsmåten for hvordan proteinene krøller seg sammen.

Her kommer Demaines kunnskap om origami inn. Han og forskerne tror nemlig på at teknikkene fra origami kan brukes til å avdekke brette-oppskriften til proteinene.

– Hvis vi kunne forstå den og for eksempel lage våre egne proteiner, som brettes til den formen vi vil ha, så kunne vi designe et stoff som angriper et virus – for eksempel HIV – uten å skade kroppen.

– Jo bedre vi forstår bretteprosessen, og hvordan man kan lage en 3D-form fra en proteinkjede, desto bedre kan vi lage medisiner for å bekjempe sykdommer, forteller Demaine.

Dra på seiltur i teltet ditt

Og papirbretting kan i det hele tatt inspirere til å gi framtidens teknologi en ny dimensjon.

Under foredraget sitt på IT Universitetet viste Demaine bilder av en flat robot som kunne brettes og skifte form, og teknikken kan i fremtiden overføres til et hav av apparat, mener han.

– Man kan forestille seg en solfanger i form av en programmerbar flate som kan tilpasse seg solens posisjon og fokusere energien på et punkt, slik at man kan skape mer effektiv solenergi, sier Demaine og fortsetter med å spytte ut idéer:

– Man kan forestille seg et virkelig kult apparat, en mobiltelefon som transformerer seg til et videokamera, som transformerer seg til en lydopptaker. Når man kan skifte form, kan man forestille seg helt nye apparater. Kanskje en slags universelt apparat som kan gjøre hva som helst, spår han.

Demaine synes et interessant perspektiv er at det er mer effektivt å gjenbruke det samme materialet til en lang rekke ting. Det gjelder hvis man selv skal brette tingene, men det ville særlig være «kult», hvis tingene fungerte som en robot og kunne brette seg selv automatisk.

Han forestiller seg at framtidens campingturister for eksempel vil få et lettere liv med et universelt apparat som kan brettes og omformes.

– Hvis man reiser på campingtur, kan man bygge et telt. Teltet kan så tilpasse formen sin til vinden eller gjøres større hvis en ny person kommer inn. Og når man er ferdig, kan man gjøre om teltet til en båt, slik at man kan ta seg en tur på vannet, sier Demaine.

Men før proteinene kan brettes av mennesker, eller telt kan gjøres om til båter, må det fortsatt lekes en del med matematikken bak den gamle japanske kunsten.
 ______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.