Onder de multilegged-wezens in de luchtige studio van Robert Lang in Alamo, Californië, zijn een glinsterende blauwe langhoornige kever, een slinky, dun gekleurde duizendpoot, een bidsprinkhaan met voorpoten omhoog gehouden, een mollige cicade, een schorpioen en een zwarte paardevlieg.
Deze papieren modellen, die twintig jaar geleden vrijwel onuitvouwbaar zijn, zijn zo realistisch dat sommige mensen ermee dreigen te stompelen en vormen een nieuwe grens in origami. Niet langer beperkt tot traditionele vogels en boten, evolueert origami - de kunst van het vouwen van papier - artistiek en technologisch, dankzij een klein maar groeiend aantal wiskundigen en wetenschappers over de hele wereld, waaronder Lang. Bovendien gelooft deze groep dat de oude kunst elegante oplossingen biedt voor problemen op uiteenlopende gebieden als autoveiligheid, ruimtewetenschap, architectuur, robotica, productie en geneeskunde.
Een laserfysicus en voormalig onderzoeker bij het Jet Propulsion Laboratory van NASA, Lang, 46, is een pionier in technische en computationele origami, die zich richt op de wiskunde achter de kunst. "Hij is de Renaissance-origami-man", zegt Jan Polish van Origami USA, die wereldwijd 1.700 leden heeft. "Veel mensen die uit de wetenschap komen, zijn vooral geïnteresseerd in origami als een probleem dat moet worden opgelost. Zijn werk is zeer intrigerend omdat hij kunst en wiskunde heeft gecombineerd. Zijn handtekening is een hoge mate van realiteit met een adem van leven. "
Lang heeft meer dan 495 ingewikkelde nieuwe origamimodellen tot leven gebracht of ingeblazen, waarvan sommige honderden plooien nodig hebben: schildpadden met patroonschelpen, roofvogels met getextureerde veren, een ratelslang met 1.000 schalen en een teek ter grootte van een popcornpit. Zijn meesterwerk, voor het eerst gemaakt in 1987, is een levensgrote, 15-inch lange koekoeksklok uit het Zwarte Woud, compleet met slinger, dennenappels en hertskop. Het is zo complex dat Lang werd gevraagd om zijn vouwen op de Japanse televisie te demonstreren - een taak die vijf uur duurde. De meeste van deze werken voldoen aan één bedrieglijk eenvoudige eis: het gebruik van een enkel vel papier zonder sneden of scheuren.
Lang, die acht boeken over origami heeft geschreven of mede-auteur, heeft stukken tentoongesteld in kunstgalerijen en op origami-congressen in Parijs, New York, Tokio, Boston, Seattle en San Diego. In 2004 verbleef hij een week als artist-in-residence aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT), waar zijn lezingen een alleenstaand publiek trokken van papieren mappen en studenten wiskunde en informatica. Afgelopen september organiseerde hij de vierde internationale conferentie over origami in wetenschap, wiskunde en onderwijs, gehouden aan het California Institute of Technology.
"Een van de dingen die echt ongebruikelijk aan hem is, is zijn intuïtie voor papier en zijn technische scherpte bij het vouwen", zegt Erik Demaine, universitair hoofddocent elektrotechniek en computerwetenschappen aan het MIT die alle soorten vouwen bestudeert en een frequente medewerker is met Lang. "Wanneer hij aan een probleem werkt, kan hij meestal de oplossing zien, een stuk papier tevoorschijn halen en het demonstreren."
Lang begon zijn papieren route op de leeftijd van 6, toen zijn vader, Jim, een verkoop- en servicemanager voor een apparatuurbedrijf in Atlanta, en zijn moeder, Carolyn, een huisvrouw, hun vroegrijpe zoon een boek over origami gaven. "Ik herinner me het moment dat ik begon, " herinnert Lang zich. "Dit leek zoiets geweldigs, dat je wat papier, iets gratis kon nemen en er echt leuk speelgoed van kon maken. Er is in wezen een eindeloze voorraad grondstoffen."
Tegen de leeftijd van 10 had Lang klappende vogels en springende kikkers gevouwen en raakte de gepubliceerde modellen op. "Ik begon dingen te maken die niet in de boeken stonden en begon op een gegeven moment mijn eigen ontwerpen te maken", zegt hij. Hij bleef vouwen en tegen de tijd dat hij afstudeerde aan het California Institute of Technology - met een doctoraat in de toegepaste fysica - was de kunst van origami weer in opkomst.
Niemand weet zeker wanneer of waar het vouwen van papier is ontstaan, maar het lijkt goed ingeburgerd te zijn door de jaren 1600 in Japan, waar berichten van geluk en voorspoed al lang in ceremoniële stukken zijn gevouwen. Er was ook een onafhankelijke traditie van papiervouwen in Europa. Maar tot het midden van de 20e eeuw waren beoefenaars beperkt tot slechts een paar honderd klassieke en vaak herhaalde ontwerpen. Toen, in de jaren 1950, werden nieuwe technieken en ontwerpen gemaakt door de Japanse origami-kunstenaar Akira Yoshizawa gepubliceerd en tentoongesteld. Kort daarna begonnen experts aan de wiskunde te werken die het ontwerpen en berekenen van abstracte geometrische vormen in gevouwen papier mogelijk zou maken. Lang en anderen gebruiken analytische geometrie, lineaire algebra, calculus en grafentheorie om origamiproblemen op te lossen.
In het begin van de jaren negentig gebruikten Lang en de Japanse origami-meester Toshiyuki Meguro tegelijkertijd een techniek die voor een revolutie heeft gezorgd. Nu 'cirkel-rivier pakking' genoemd, stelde de techniek origamisten in staat om iets te doen dat hen altijd was ontgaan - modellen maken met realistische aanhangsels op specifieke plekken. Elk van de "flappen" van een ontwerp - bijvoorbeeld een gedeelte van het papier dat een poot of een antenne moet worden - wordt voorgesteld door een cirkel of een strook. Cirkels worden op een vierkant vel papier getekend, of "verpakt", zoals sinaasappels in een krat, zonder overlapping. De spaties tussen de cirkels kunnen stroken of rivieren bevatten, vandaar de naam, cirkel-rivier pakking. Voor het eerst konden ontwerpen die alleen in het oog van de geest bestonden, betrouwbaar worden gereproduceerd zonder eindeloze - en soms vruchteloze - vallen en opstaan.
Nu konden origami-ontwerpers zoals Lang modellen produceren van verbluffend realisme, waaronder insecten, wiens vele poten, vleugels en antennes ontwerpers altijd hadden gedwarsboomd. De jaren 1990 werden de gouden eeuw van insecten - bij insiders bekend als de Bug Wars. "Iemand zou een insect maken, dan zou iemand anders er een met vleugels maken, dan zou iemand anders vleugels met vlekken hebben, " herinnert Lang zich. "Ik heb veel aan insecten gewerkt en bij het uitwerken van die ontwerptechnieken heb ik technieken ontwikkeld die voor veel onderwerpen kunnen worden gebruikt."
In de jaren negentig ontwikkelde Lang ook een computerprogramma dat cirkel-rivierverpakking gebruikt om geavanceerde ontwerpen te produceren. Het programma wordt TreeMaker genoemd en stelt artiesten in staat om een figuur van een gewenst model op het scherm te tekenen. De software berekent vervolgens het meest efficiënte vouwpatroon. Een tweede programma, ReferenceFinder genaamd, bepaalt de reeks vouwen die nodig is om het model te maken. Lang zegt dat hij de programma's slechts zelden gebruikt bij het ontwerpen van zijn eigen stukken, meestal bij het brainstormen over het ontwerp voor de basisstructuur van een bepaald model. De computer doet het grommen en schopt verschillende kreukopties. Dan is het terug naar potlood en papier en hands-on vouwen om de vele ontwerp-subtiliteiten toe te voegen die nog niet in algoritmische vorm bestaan.
"Ik probeer geen foto te maken, ik probeer de essentie te vangen, de indruk van iets, " zegt Lang. "Sommige onderwerpen waar ik steeds weer op terugkom - cicaden, eenvoudige vogels. Ik kan ze op een andere manier doen en steeds dichter bij mijn geestesoog komen te staan van hoe ze eruit zouden moeten zien. Je zou niet denken dat origami worden gereduceerd tot vergelijkingen, maar sommige delen ervan kunnen. Maar het artistieke aspect zal nooit worden vastgelegd in vergelijkingen. "
De wetenschap en kunst van complex vouwen biedt namelijk de mogelijkheid om problemen op te lossen in plaatwerk, opvouwbare structuren zoals zonnepanelen voor ruimtetoepassingen en robotarmmanipulatie. In de geneeskunde is er onderzoek gaande om nieuwe bloedvatstents te ontwikkelen die kunnen worden opgevouwen voor inbrenging in verzwakte slagaders en vervolgens uitzetten op hun plaats.
Bij carhs gmbh, voorheen EASi Engineering GmbH in Duitsland, moesten ingenieurs die de implementatie van airbags probeerden te simuleren, eerst de afvlakking van de tas in de gevouwen vorm modelleren - iets dat hun software niet kon beheren. Met een door Lang ontwikkeld computeralgoritme konden ingenieurs verschillende vormen vouwen voor simulatie. Lang heeft ook ingenieurs van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië geraadpleegd over een nieuwe generatie ruimtetelescoop genaamd Eyeglass. Het doel is om enorme telescopen - met een diameter van maximaal 100 meter - in een baan om de aarde te brengen voor het bekijken van planeten buiten ons zonnestelsel. Zo'n kolos in de ruimte krijgen vormt een probleem omdat het ruim van de spaceshuttle een slanke diameter van 15 voet meet. Lang bedacht een vouwpatroon voor een prototype van 16 voet diameter die kan worden gevouwen voor transport en vervolgens kan worden uitgevouwen als een bloem die eenmaal in de ruimte in bloei komt.
Lang is ook bezig met het schrijven van een tweede boek over wiskundige vouwtechnieken en het ontwerpen en vouwen van een gigantisch papieren pteranodon, waarvan de spanwijdte van 16 voet Redpath Museum in Quebec zal sieren. "Origami straalt als een kunstvorm alle kanten uit vanaf het begin als een traditioneel ambacht", zegt hij. "We zijn nog steeds lang niet in de buurt van wat mogelijk is."
Beth Jensen is een freelance schrijver gevestigd in Pleasanton, Californië . Ondanks haar interesse in origami moet ze nog steeds met succes een wegenkaart vouwen, laat staan een vioolkrab .
