功能仿生在產品仿生設計中的重要地位

葛華東

湖北工業大學，湖北武漢 430068

產品仿生設計指人類對自然界各種生物外在形態和內在功能創造性的模仿和應用（設計實踐）的過程，其設計源于對自然物質存在的外部形態的思索和啟發，是順應當今產品設計潮流的一種設計手段，它融合了仿生學、仿生設計及產品設計等諸多學科的理論和方法。由于產品仿生設計所涉及的領域非常廣泛，其設計的內容也因關注的角度不同而產生不同的層次和方向，

基于生物特征認知與產品構成要素的關聯性，通常將其劃分為五類，即“形態仿生、功能仿生、結構仿生、色彩仿生、肌理仿生”等，各類型要素并非各自為政，而是互有聯系和滲透，既相互依存，又各有特點。形態是內在結構的外在表現，色彩、肌理是形態的直觀表達，結構是功能和形態的承擔者，結構影響肌理形態和色彩的形成，各要素可謂你中有我，我中有你，不可分割。仔細分析各要素，其最終目的是為了滿足人類對物質生活的需要，而這種需要隨著物質生活的質量的提高而不斷提高。歸結到底，即產品仿生設計最終要完成設計的最高和最低目標的使命，這個使命就是實用性，或者說，功能的設計。功能決定了設計作品的性質是符合市場需求的產品，而非個人孤芳自賞的藝術品。就這一點來說，功能要素在產品仿生設計的各要素中占據重要地位，那么，應如何理解功能要素在產品仿生設計中的重要性呢？

1 正確理解和認知“功能仿生”

根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈；人類模仿警犬的高靈敏嗅覺制成了用于偵緝的“電子警犬”；科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領制成了世界上第一批防毒面具；生物學家通過對蛛絲的研究制造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索；船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿……

以上列舉的這些實例都是我們熟知的一些發明創造，響尾蛇導彈、電子警犬、防毒面具、高強度纜索、潛艇等等，不管是軍事裝備，還是民用器具，顯而易見，都借鑒了具體生物本身所獨有的功能，而這個啟發、借鑒、設計乃至最后制造并在特定領域發揮特殊作用的過程其實就是一個“功能仿生”的設計過程。確切的說，“功能仿生”是研究和分析自然生物的功能與構造關系并自然生物形態相結合的一種綜合的設計思維與方法。這種設計方法的設計靈感來自于自然生物具備的功能，將這些功能進行提煉加工，揚長避短，改進現有的不合理的產品或創造新的具有發展空間的產品，促進產品的更新換代。換言之，即功能仿生是根據生物系統的某些優異的特性來捕捉設計靈感的，通過技術上的模擬，使產品擁有更優越的性能，從而最大限度地滿足人類對功利與實用的雙重需求。需要指出的是，仿生設計源于自然，但絕不是簡單的拿來主義，更不是機械地對自然的抄襲和復制。在設計中發揮主觀能動性，將仿生學的科學理論應用到仿生設計，關鍵是理解、體會仿生對象生物系統原理的實質，為功能仿生打下堅實基礎。

2 “形態仿生、結構仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要素的局限性

形態仿生是對生物外在形態的模仿，這種模仿是建立在結構基礎上的，結構如同是形態的骨架一樣，沒有骨架的支撐的形態便無法立體起來，而結構的外在形式表現為立體形態，因此形態與結構在仿生設計中的關系是互為依賴的；同樣，色彩仿生、肌理仿生兩者之間也存在這樣的依賴關系，色彩與肌理都依附于形態上，仿生的色彩是適應自然環境的結果，所以才出現了偽裝色，迷彩服的設計靈感應該歸功于色彩的仿生，而與色彩密切相關的肌理除了本身的特殊紋理變化，同時本身也是有色彩的，所謂色彩肌理，因而我們很難將色彩與肌理完全分開探討。總結以上幾點，我們不難發現，形態、結構、色彩、肌理都無法獨立支撐整個設計，它們或多或少都要依賴其他方面的支持和補充，它們都有各自特點和優勢，但又存在這樣那樣的“硬傷”，先天的局限性決定了它們只能處于從屬地位，起主導地位的是那些可以統一協調各要素優勢的要素，而這個要素就是——功能要素。

3 形態、結構、色彩、肌理等仿生要素的高級形式統一于“功能仿生”

自然生物的形態是經過時間、環境等多種因素而形成的，形成的過程充滿了變化，而這種變化是對所處生存環境的適應，其目的是為了更好的繁衍發展下去，是求生的本能。為了求生，它改變膚色毛發以及與其相關的其他色彩，盡其所能的模仿環境中其他生物的肌理，隨之結構因適應環境的需要也悄然發生變化。事實上，生物仿生的根源就是“適者生存”，而成功的偽裝能更好的保護自身。舉個簡單的例子，長頸鹿之所以脖子長是因為氣候的原因，氣候變化導致樹越長越高，而嫩葉往往長在枝端高處，長頸鹿原本并非長頸，為了夠得著嫩葉而一次次伸長脖子，久而久之便形成現在所見的長頸，那些夠不到嫩葉的短頸鹿被自然淘汰。除此以外，長頸鹿身上美麗的紋樣與色彩是為了和周圍植被保持一致，否則長頸即使吃到了嫩葉，也會因目標太暴露招致食肉猛獸的襲擊。這個例子說明“美觀”必須要“實用”，“實用”即是“功能”，不管如何優美的形態、精密的結構、斑斕的色彩、豐富的肌理，如果最終未在功能中體現，那么都是不完善的，至少是有缺陷的。形態、結構、色彩、肌理等仿生要素要為功能仿生服務，不斷改進和完善自身，設計出構思巧妙、美觀實用的產品。

4 “功能仿生”既非功能主義的仿生，也非“形式追隨功能”的翻版

功能仿生在各仿生要素中的重要性賦予了它的主導地位，那么仿生設計中是否只需要關注功能的仿生而一般對待其他仿生要素呢？答案是否定的。功能仿生的確重要，但不能凌駕于其他仿生要素之上，各要素的地位是平等的，在仿生設計中切不可過分強調和夸大功能的作用，避免落入功能主義的桎梏，或成為“形式追隨功能”的翻版。

其一，功能主義強調功能至上，設計中注重產品的功能性與實用性，即任何設計都必須保障產品功能及其用途的充分體現，其次才是產品的審美感覺。功能主義的表述似乎頗有道理，盡管功能是產品設計的重要部分，但不是全部。功能優越而外觀丑陋或者不符合當前的審美要求，這樣的產品遲早會被市場淘汰。功能仿生不能唯功能而論，形態、結構、色彩、肌理都是促成一個成功仿生設計的組成部分，拋棄或輕視這些無異于與時代潮流背道而馳，傻、大、粗的工業產品與社會發展以及人們物質生活提高后日益增長的精神追求格格不入，功能主義忽視使用者的使用感受和精神體驗的觀點在一定程度上降低了產品的品位。

其二，路易斯·沙利文認為“形式追隨功能”，設計應主要追求功能，而使物品的表現形式隨功能而改變，即一切都以實用為主，所有的藝術表現都必須圍繞著功能來做形式。他強調產品設計中重視功能的設計，其他要素隨之改變，較之功能主義更注意到產品設計各個方面的作用，但如果功能設計的很好，是否應該犧牲外觀的美感呢？追求功能不能以降低其他方面的設計要求為前提，功能上佳而外觀形態乏善可陳的產品是沒有市場競爭力的，一個成功的產品首先吸引消費者的是視覺，然后才是使用體驗，功能的優異使其產生購買的欲望，從這個角度來說，外觀的設計相當重要。功能仿生也是如此，不管是整體仿生，還是局部仿生，我們模仿功能的同時也附帶著的形態、結構、色彩和肌理，功能表現為實體，實體就需要其他仿生要素的參與，所以如何在各個要素的設計中找到一個最好的結合點就顯得非常關鍵，既要時尚新潮，又不失優良性能，充分考慮消費者心理、市場需求和廠家的生產成本，使各要素趨向平衡。

5 結論

產品仿生設計前景光明，潛力巨大，隨著仿生學研究的進一步深入和新成果的不斷涌現，人類對自然界有了更為客觀和深刻的認識，以自然為師，師法自然，從自然界的萬物中受到啟發，激發設計靈感，歸納分析，提煉精華為設計服務。功能仿生僅僅是產品仿生設計中一個小小的部分，不能替代整個產品仿生設計。對于功能仿生，我們必須要有清醒的認識，正確理解和認知“功能仿生”，在仿生設計諸要素中占有重要的地位，“形態仿生、結構仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要素存在局限性，它們的高級形式統一于“功能仿生”。在具體設計中應防止功能主義傾向，對于“形式追隨功能”的觀點也應持科學批判的態度，有的放矢的吸收。總之，功能仿生是產品仿生設計不可或缺的，它是產品立足市場競爭的根本，是維持產品生命力的基礎，在設計實踐過程中以功能為主導兼顧其他各要素，理順和打通各個要素間的關系，以人為本，關注人與環境的和諧共生，設計出更多更好的功能完善、美觀實用的產品。

[1]于帆，陳嬿.仿生造型設計[M].華中科技大學出版社，2005，11.

[2]杜海濱,薛文凱.工業設計教程（第二卷）[M].遼寧美術出版社，2010，6.