Па́ттерн ( англ. pattern «узор, образец, шаблон; форма, модель; схема, диаграмма ») — схема-образ, действующая как посредствующее представление, или чувственное понятие, благодаря которому в режиме одновременности восприятия и мышления выявляются закономерности, как они существуют в природе и обществе.

Паттерн понимается в этом плане как повторяющийся шаблон или образец. Элементы паттерна повторяются предсказуемо. Так, из графических паттернов складываются красивые узоры.

Каждый из органов восприятия ( чувств ) воспринимает паттерны в соответствии со своими особенностями.

В науке, в том числе в математике и языкознании, паттерны выявляются путём исследования.

Прямое наблюдение может выявлять визуальные паттерны, как они формируются в природе и в искусстве.
Визуальные паттерны в природе часто хаотичны. Они не копируют друг друга и часто являются фрактальными .

Паттерны в природе включают спирали , меандры , волны , пену , трещины , а также паттерны, созданные благодаря симметрии поворота и отражения. Все подобные паттерны имеют математически описываемую структуру, которая может быть выражена формулами, тем не менее математика сама по себе является поиском регулярностей, и любой конечный продукт применения функций является математическим паттерном.

Когда научные теории исследуют и предсказывают синхронно существующие регулярности в природе и обществе, то это и есть выявление паттернов.
В искусстве и архитектуре для получения определённого устойчивого воздействия декорации и различные визуальные элементы могут комбинироваться и повторяться, образуя паттерны.
В компьютерных науках шаблоны проектирования являются широко используемым решением большого класса проблем программирования.

Под паттерном в медицине понимают устойчивую комбинацию результатов исследований или других признаков (например, симптомов ) при сходных жалобах пациента или у больных одной нозологии . Понятие «паттерн» включает несколько признаков (симптомов). Синдром включает один или несколько паттернов. Болезнь включает один или несколько синдромов.

Паттерны в природе

Ранние греческие философы, такие как Платон , Пифагор , Эмпедокл , исследовали паттерны, пытаясь объяснить порядок в природе. Современное понимание визуальных паттернов формировалось постепенно с развитием наук.

В XIX веке бельгийский физик Жозеф Плато , изучая мыльные пузыри , сформулировал концепцию минимальной поверхности . Немецкий биолог и художник Эрнст Геккель нарисовал сотни морских организмов, подчёркивая их симметрию . Шотландский биолог Дарси Томпсон первым начал изучение паттернов роста как растений, так и животных, показав, что спиральный рост можно описать простыми уравнениями. В XX веке британский математик Алан Тьюринг предсказал механизмы морфогенеза , которые ответственны за образование пятен и полос. Венгерский биолог Аристид Линденмайер и французско-американский математик Бенуа́ Мандельбро́т показали, как математика фракталов может объяснить паттерны роста растений.

Математика , физика и химия объясняют паттерны в природе на различных уровнях. Паттерны в живых организмах могут быть объяснены биологическими процессами естественного и полового отбора . Изучение формирования паттернов использует компьютерное моделирование для симуляции широкого спектра паттернов.

Виды паттернов в природе

Симметрия

Симметрия для живых организмов является практически всеобщей. У большинства животных наблюдается зеркальная, или билатеральная, симметрия , она также присутствует в листьях растений и некоторых цветах, например орхидеях . Растения часто имеют круговую, или вращательную, симметрию , как у многих цветов и некоторых животных, например у медуз . Пятилучевая симметрия встречается у иглокожих , таких как морские звёзды , морские ежи и морские лилии .

В неживой природе снежинка имеет красивую шестилучевую симметрию , каждая снежинка уникальна, но один и тот же паттерн повторяется на всех шести её лучах . Кристаллы обычно имеют разные виды симметрии и габитусы , они могут быть кубическими, шестигранными, восьмигранными, но настоящие кристаллы никогда не имеют пятилучевую симметрию (чего нельзя сказать о квазикристаллах ) . Вращательная симметрия встречается в различных явлениях неживой природы, например при всплеске, когда капля падает в водоём , а также в сферических формах и кольцах планет , таких как Сатурн .

Деревья, фракталы

Фракталы бесконечно самоподобны . Бесконечные повторения в природе невозможны, поэтому 'фрактальные' паттерны фрактальны лишь приблизительно. Например, листья папоротников и зонтичных (Apiaceae) самоподобны на 2-м, 3-м или 4-м уровне. Схожие с папоротником паттерны самоподобия встречаются также у животных, включая мшанки , кораллы , гидроидные , а также в неживой природе, преимущественно в электрических разрядах .

Фракталоподобные паттерны широко встречаются в природе, в таких распространённых феноменах, как облака, речные сети , геологические разломы , горы , береговые линии , окрас животных, снежинки , кристаллы , разветвления кровеносных сосудов и морские волны .

Спирали

Спирали часто встречаются у растений и некоторых животных, преимущественно моллюсков . Например у наутилусов , головоногих моллюсков, каждая камера его раковины является приблизительной копией предыдущей камеры, увеличенной на определённый коэффициент и представленной в виде логарифмической спирали . Исходя из современного понимания фракталов, растущая спираль является частным случаем самоподобия .

Среди растений спирали образуют некоторые виды алоэ , спиралевидным является распределение листьев на стебле, а также других частей у иных растений, например: соцветья астровых , семянные головки подсолнечника или фрукты вроде ананаса ^:337 и салака , а также паттерн на шишках , где многочисленные спирали располагаются как по часовой, так и против часовой стрелки.

Спираль произрастания листьев может быть выведена из последовательности чисел Фибоначчи : 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13… (каждое следующее число является суммой двух предыдущих). Например, при росте листьев из ствола, один поворот спирали равен двум листьям, поэтому паттерн или соотношение равно 1/2. У орешника соотношение 1/3; у абрикоса 2/5; у груши 3/8; у миндаля оно составляет 5/13.

Хаос, потоки, меандры

В математике динамическая система является хаотической, если она слишком чувствительна к начальным условиям (так называемый эффект бабочки ).

Теория хаоса считается одним из самых важных факторов, влияющих на возникновение паттернов в природе. Существует связь между хаосом и фракталами — странные аттракторы в хаотических системах имеют фрактальную размерность .

Турбулентность в газах и жидкостях при преодолении твердого препятствия образует характерные паттерны кручения.

Меандры — это синусообразные изгибы в реках и других каналах, формируемые жидкостью, обычно водой, текущей вдоль изгибов. Если русло не является ровным, размеры и неровность изгибов увеличивается за счёт того, что течение переносит твёрдый материал, обычно песок и гальку к внутренней стороне изгиба. Внешняя часть изгиба остаётся незащищённой, поэтому эрозия усиливается, увеличивая темпы меандрирования .

Волны, дюны

Под влиянием ветра на поверхности воды и песка в природе образовываются схожие по строению хаотические паттерны, оставляющие рябь, называемые волнами на воде и дюнами на песке. Под действием ветра происходит неравномерное распределение, возвышенные участки чередуются с понижениями уровня.

Частным случаем дюн являются барханы .

Пузыри, пена

Замощение

Замощение — разбиение без каких-либо накладок и без пробелов. Наиболее известным примером замощения в природе являются пчелиные соты, где шестиугольный паттерн многократно дублируется, заполняя всё пространство улья.

Трещины

Пятна и полосы

Этот раздел статьи ещё не написан . Здесь может располагаться отдельный раздел. Помогите Википедии, написав его. ( 31 января 2017 )

Паттерны в архитектуре

• 
  Индуистский храм Брахидеешварар
• 
  Дворец дожей
• 
  Голубая мечеть в Стамбуле

Этот раздел статьи ещё не написан . Здесь может располагаться отдельный раздел. Помогите Википедии, написав его. ( 31 января 2017 )

Паттерны в дизайне

Паттерны (повторяющиеся элементы) широко используются для украшения среды обитания человека — от лепнины, тротуарной плитки, обоев, паркета и кафеля до орнаментов в одежде, раскраски тканей и использования узоров в оформлении всевозможной печатной продукции. Наиболее популярными паттернами являются клетка , гусиные лапки , бута , турецкие огурцы , алагрек , меандр .

Паттерны часто употребляются в исламском мире. Искусствоведы подразделяют исламские узоры на стилизованные растительные, которые называются арабеска , и геометрические, называемые мореска .

• 
  Японская кольчуга
• 
  Шебеке
• 
  Древняя мозаика в Пафосе на Кипре
• 
  Цветной узор на ткани
• 
  Мармированная бумага

Паттерны для детей

Простым инструментом для создания паттернов является спирограф .

Наблюдать причудливые паттерны можно с помощью калейдоскопа .

Паттерны в медицине

В медицине термин «паттерн» употребляют при анализе, например, кардиограмм , энцефалограмм и результатов других исследований, понимая под ним одинаковую последовательность колебаний биопотенциалов , повторяющуюся в одном или нескольких отведениях при одинаковых состояниях и условиях

Термин паттерн используется для обозначения последовательности нервных импульсов , имеющей определённое информационное значение , например, «паттерны боли при биомеханических нарушениях суставов краниовертебрального перехода и шейного отдела позвоночника » или «паттерны двигательных и чувствительных расстройств при патологии нервных структур в дистальных отделах верхней конечности » .

Паттерны широко представлены в глоссарии мануальных терапевтов (например паттерн ходьбы), рефлексотерапевтов (например, паттерн сырости-жара) и прикладных кинезиологов (например, паттерн дыхания).

Паттерны вязания

В разделе не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску ). Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена. Вы можете статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок . ( 17 октября 2022 )

В вязании часто используются схемы рисунков, которые повторяются через определённое количество столбцов и рядов. Один такой рисунок, предназначенный для многократного повторения в вязаном изделии, и называется паттерном (чаще используют термин раппорт). Паттерн может состоять из различных видов петель, в результате получается объемный узор, или образовываться повторением узора из пряжи различных цветов, например стилизованные цветы или олени на свитерах.

Паттерн в музыке

Особый ритмический рисунок, выводимый определённым инструментом, басовая партия или повторяющийся барабанный или гитарный риф, неотъемлемая часть практически любой музыкальной композиции .

См. также

• Фрактал
• Фрактальное искусство
• Фрактал Ляпунова
• Фрактальная поверхность
• Паттерн (технический анализ)
• Паттерн (оригами)
• Паттерн (психология)

Примечания