基于遗传算法将TRIZ理论应用于计算机平面设计

卢樱桃

摘要：本文开发一种名为AEGIS（加速进化图形界面系统）的CAI（计算机辅助创新）工具并应用于平面设计。该工具使用TRIZ引导算法，与图形设计专家进行测試。该系统将基于TRIZ的算法应用于它们并输出创新设计，研究表明，TRIZ在平面设计领域有应用潜力，有可能实现创新自动化的目标。

关键词：平面设计;计算软件;遗传算法

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）02-0128-01

0 引言

TRIZ是俄文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写，其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems（发明问题解决理论），是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。本文使用系统创新程序确定了创新途径。许多创新理论以前的研究表明，创新不是随机的，而是系统的。本文讨论了CAI工具结构，实施和分析 [1-2]。本文重点介绍了通过基于计算机的工具可以执行创新设计的研究。除了提供自动化创新之外，这项研究使用计算机辅助创新产业的特定自动化创新结果，基于计算机的创新也为进一步发展提供丰富的数据和经验。

TRIZ是这项研究的一个组成部分[3]。创新方法是TRIZ原则的核心部分，在本研究开发的软件工具中实现。本文介绍了该系统的结构和实现CAI工具（软件）输出和分析，用于验证在自动化工具中实现的TRIZ值（尝试自动化创新）。该软件被称为AEGIS，已经开发出六个主要版本。最新版本（6.6）已使用遗传算法进行编码，其中TRIZ原则已被转换图形设计效果或转换。先前已经人工地实施了遗传算法进化图形[4]，但这项研究采用的方法略有不同，而是以TRIZ为指导基础转换。本文讨论了遗传算法的详细实现，从而讨论TRIZ原理下的遗传算法结构，以获得几代表型图像。以前开发过各种版本的AEGIS[5-6];目前的两个版本是专门用遗传算法实现的。本文讨论了遗传算法的详细实现，从而讨论了TRIZ的翻译和实现遗传算法结构的原理，以获得几代表图像。

1 TRIZ在平面设计中的应用

1.1 图形设计师使用AEGIS

该软件为图形设计师专用设计工具。该工具旨在供图形设计人员在设计的初始阶段使用。在这个阶段，平面设计师应该掌握一些信息，例如：初始徽标图层，初始背景图层和初始额外品牌/徽标图层，包括字体名称，类型和大小以及设计中使用的文本。设计人员应将此信息/数据输入到软件。该软件在颜色和形状方面产生各种变化，并以矩阵的形式呈现设计师。在这些迭代的某个阶段，设计人员可以决定选择几个输出和，然后，这些输出可以由其他图形设计工具进一步处理。该软件可作为用于触发初始创意图形设计过程的工具。

1.2 用图形设计师分析创新图形设计

从阅读参考书籍和参加平面设计研讨会中收集了各种图形设计的例子，然后在图形设计师的帮助下分析这些嵌入式TRIZ原理。这个与调查问卷会话数据相结合，帮助研究人员制定了一个表格来定义图形设计具体的TRIZ原则。在准备问卷调查时，平面设计师在TRIZ上接受了适当的图形设计实例培训，以及AEGIS演示。然后设计师被赋予了TRIZ的图形翻译任务及设计效果/转换的原则。整个转型过程的定义是图形设计元素（如线条，形状等）的效果/变化。

2 软件工具：AEGIS（加速进化图形界面系统）

2.1 软件需求规范（输入和输出）

设计师会议开始时接受以下AEGIS设计输入（见图1），从左到右依次是：背景图像，徽标样品，额外图像，字体图像/图层的字体规格。

2.2 在AEGIS中操作组件作为层

AEGIS将设计实例保持为图像/层，并将它们作为单独的层进行操作/转换，并在每次迭代期间将其组合在一起作为输出。在此期间为每个设计每层八次迭代，且每次迭代在执行期间产生九个输出。

2.3 AEGIS项目中的遗传算法实现结构。

在遗传算法中，每个生物被认为是由细胞组成，而细胞又由染色体组成;染色体由基因（DNA的功能块）组成。 每个基因控制着特定的属性生物体的一个方面或行为或部分。 财产可以拥有的不同可能性被称为“等位基因”。基因在染色体中具有特定的位置（这被称为“基因座”）。本研究使用一般结构AEGIS的遗传学库（版本6.6_GA-A和B）。

2.4 在AEGIS中实施的染色体的实例

在C#中，每个染色体以功能的形式编码。每个功能被认为是染色体，每个功能的参数被认为是一个基因它控制图像的特定等位基因。一组定义了15个转换（从TRIZ原则转换为专门针对字体的图形设计效果）。每组转化以染色体的编码形式。

本节讨论图形输出并简要分析AEGIS的两个层次，其中TRIZ效果应用于图像组件：原子水平和分子水平。 原子级突变应用于单个字体图像（字体层是使用设计者给出的输入规范生成-参见图1。 然后将这些进行遗传算法基于TRIZ指导进行转换。这些图像（徽标，背景）输入的其他图层被分子水平突变，用户呈现这些图像的九组组合正在经历不同的转换（见图2）。

3 结语

综上所述，通过计算机软件进行设计输出是非常具有研发和应用前景的。并且在某种程度上这个工具有助于专业图形设计师生产更多创新设计或加速设计过程，从而相比其他专业的图形设计工具达到有用产出（设计）所花费的时间似乎要少得多。虽然设计师无法预测设计输出，但是允许设计人员在很短的时间内从一系列输出中进行选择。笔者走访了很多平面设计师他们均表达有兴趣在不久的将来定时使用该软件。与其他常用的图形设计软件包（Adobe Photoshop等）相比，AEGIS突出了一些优点。该软件的进一步开发以及持续的反馈可能或多或少地导致设计过程在TRIZ的帮助下实现自动化触发转换，这可能有助于图形设计师他们的初始阶段设计。这也将突出TRIZ在平面设计领域的应用潜力，有可能建立实现创新自动化的目标。

参考文献

[1] 楼炯炯.基于可拓学与TRIZ理論的创新方法研究及其在裁床设计中的应用[D].浙江工业大学，2017.

[2] 陈剑飞.基于TRIZ与功能拓展的产品创新方法研究与应用[D].广东工业大学，2017.

[3] 刘军辉.基于TRIZ理论的行星齿轮系统创新设计[D].郑州大学，2017.

[4] 王梁武.TRIZ理论在产品专利规避中的应用研究及软件开发[D].广东工业大学，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