淺談工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)

畢瑩雪 于全年 郭聰穎

摘 要：設(shè)計(jì)不僅是一種表現(xiàn)美的行為，同時(shí)它也是充滿生命的。從古至今，人們一直開拓著不同層次、不同種類的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)風(fēng)格。而自然界中也不乏“優(yōu)良設(shè)計(jì)”的實(shí)例，諸如巍峨的山川，波瀾壯闊的大海，振臂翱翔的雄鷹，婀娜多姿的花朵……對(duì)于設(shè)計(jì)師而言，它們都是取之不盡的設(shè)計(jì)素材，當(dāng)今尤其常見的仿生設(shè)計(jì)由此而生，它不僅體現(xiàn)了設(shè)計(jì)產(chǎn)品與自然和諧統(tǒng)一的設(shè)計(jì)理念，還有著更加深刻、不同凡響的意義。

關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì)；自然；和諧統(tǒng)一

1 仿生設(shè)計(jì)的定義與研究范疇

仿生設(shè)計(jì)學(xué)，也被稱為設(shè)計(jì)仿生學(xué)（Design Bionics），即是以自然界萬事萬物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對(duì)象，在設(shè)計(jì)過程中有選擇地應(yīng)用以上特征原理，并結(jié)合仿生學(xué)的研究成果，提出設(shè)計(jì)中的新方法、新思想、新原理以及新途徑。仿生設(shè)計(jì)是在仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科，在某種意義上，它可以說是仿生學(xué)的延續(xù)和發(fā)展，是仿生學(xué)研究成果在人類生存方式中的反映。

在設(shè)計(jì)專業(yè)中，仿生設(shè)計(jì)有著更為具體的解釋，它是從人性化的角度上，主要運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的藝術(shù)與科學(xué)相結(jié)合的思維方法，實(shí)現(xiàn)不僅在物質(zhì)上更是在精神上追求自然與人類、藝術(shù)與技術(shù)、傳統(tǒng)與現(xiàn)代、個(gè)體與大眾等多元化的設(shè)計(jì)融合。

仿生設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容豐富多彩，研究范圍非常廣泛，但因?yàn)榉律O(shè)計(jì)學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)里的眾多學(xué)科，所以我們很難對(duì)它的研究內(nèi)容進(jìn)行具體劃分?；趯?duì)所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的不同應(yīng)用，我們可以將其大體歸納為以下幾類：形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)，功能仿生設(shè)計(jì)學(xué)，視覺仿生設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)學(xué)，并且從國內(nèi)外仿生設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展情況來看，前兩者在目前研究中被視為重點(diǎn)。

2 歷史上的仿生設(shè)計(jì)

人類早在遠(yuǎn)古時(shí)期似乎可以從自然生態(tài)系統(tǒng)中領(lǐng)悟到自身生存、發(fā)展、進(jìn)步的真諦，可以說，人類是在模仿和適應(yīng)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

回顧中國的發(fā)展歷史，不難看到先人已經(jīng)留下了模仿自然生態(tài)的痕跡。遠(yuǎn)古時(shí)代原始人在日常生活中所使用的器皿，如石斧、骨針等，這些工具的創(chuàng)造都不能說是人類憑空想象出來的，可以是對(duì)自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬，也是我們今天仿生設(shè)計(jì)得以發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)秦漢時(shí)期史書記載，兩千多年前，古人就發(fā)明了風(fēng)箏，并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò)。春秋戰(zhàn)國時(shí)代，魯國匠人魯班首先開始研制能飛的木鳥；而后他又從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示發(fā)明了鋸子。大量的事例記述了人們對(duì)自然生命的外在形態(tài)和功能創(chuàng)造性地模仿。

國外亦然，古時(shí)人們向往鳥兒可以在天空中自由自在飛翔，于是便用各種方法模仿鳥。達(dá)芬奇被認(rèn)為是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)學(xué)之父。在大約公元1500年，他完成鳥翅模型之后，又畫了一系列的無法實(shí)現(xiàn)的飛行設(shè)備草圖。大約400年之后，奧托根據(jù)鸛的翅膀成功地制造出了滑翔機(jī)。一直以來，許多研究者都在不斷嘗試把自然界的形態(tài)和功能類比的應(yīng)用于科學(xué)。

由此可見，運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)性思維進(jìn)行設(shè)計(jì)，可作為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)與自然界的契合點(diǎn)，仿生設(shè)計(jì)正逐漸成為創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展的大趨勢。

3 現(xiàn)代創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)

當(dāng)今人們生存在信息時(shí)代，生活品質(zhì)的提高也代表著對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的提高，人們更傾向于既注意優(yōu)良功能，又有著清新淳樸形態(tài)的個(gè)性化產(chǎn)品?，F(xiàn)代社會(huì)文明的主體是人與機(jī)器。人類在這種文明所導(dǎo)致的生態(tài)失調(diào)狀況下開始反思并力求尋找新的出路，建立人與自然、機(jī)器的對(duì)話平臺(tái)，創(chuàng)造出人類社會(huì)與自然和諧融合的局面。因此，師法自然的仿生設(shè)計(jì)成為一種良策和新理念。

在創(chuàng)造物質(zhì)文明的過程中，人類常常將生物的某些特性運(yùn)用到創(chuàng)造發(fā)明之中。例如科學(xué)家根據(jù)蛙眼原理，利用電子技術(shù)制成了雷達(dá)系統(tǒng)，方便準(zhǔn)確快速地識(shí)別目標(biāo)；根據(jù)螢火蟲100%的光能轉(zhuǎn)化效率原理，制成冷光源，將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量；根據(jù)仿昆蟲單復(fù)眼的構(gòu)造特點(diǎn)，造出了大屏幕模塊化的彩電和復(fù)眼照相機(jī)；根據(jù)狗鼻子的嗅覺功能，造出了電子鼻，可以檢測出極其微量的有毒氣體等等。同時(shí)，生活中也有著許多將生物形態(tài)應(yīng)用于設(shè)計(jì)的例子，瑞典設(shè)計(jì)師Jangir Maddadi設(shè)計(jì)了一款蜂群吊燈，圓形燈泡好比是蜜蜂的腦袋，身子和尾巴則由木頭精雕細(xì)刻而成，近似水平放置的燈泡看上去仿佛是幾只正在采蜜的蜜蜂。臺(tái)灣設(shè)計(jì)師郭子榮設(shè)計(jì)了一款蒲公英凳子，若干根木釘插在同一個(gè)圓球上，仿佛一朵盛開的蒲公英。這些令人驚嘆的創(chuàng)造，無不體現(xiàn)著仿生設(shè)計(jì)在當(dāng)代設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)地位，它值得人們更深入地探究。

4 仿生設(shè)計(jì)的前景

神奇的大自然向人類展示著精妙絕倫的生命形態(tài)和絢麗多彩的悅?cè)松?，同時(shí)，大自然還無聲地闡釋了自然界的生存哲學(xué)——和諧與共生。在創(chuàng)造物質(zhì)文明過程中，創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)師該怎樣更好利用仿生設(shè)計(jì)發(fā)明來創(chuàng)造產(chǎn)品呢？首先，設(shè)計(jì)師應(yīng)明確科學(xué)家或工程師與創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)師職責(zé)的不同，前者解決物與物之間或物體本身整體與部分之間的關(guān)系；后者則解決物與人之間的關(guān)系，即構(gòu)建人機(jī)對(duì)話的平臺(tái)。因此，創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)造的基礎(chǔ)是仿生設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)設(shè)計(jì)師要關(guān)注最新的仿生設(shè)計(jì)成果，細(xì)心地觀察自然，合理借鑒，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

今天，我們生活在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能，已經(jīng)成為技術(shù)革新和技術(shù)革命的一個(gè)新方向。許多事實(shí)說明，仿生設(shè)計(jì)學(xué)是發(fā)展新技術(shù)的金鑰匙。例如研究顯示，不遠(yuǎn)的將來一種仿生設(shè)計(jì)電子眼可望誕生。因?yàn)榭蒲腥藛T已揭開眼睛是如何看到經(jīng)大腦“翻譯”的圖像。他們已發(fā)明一種稱為“細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的電腦微型集成電路，據(jù)此將發(fā)明仿生設(shè)計(jì)“電子眼”可以用來進(jìn)行類似視網(wǎng)膜功能的圖像處理。所有這些都預(yù)示著仿生設(shè)計(jì)前途似錦，所以人們對(duì)仿生設(shè)計(jì)的探索也是永無止境的。