文化仿生在產品設計中的應用研究

劉佳琪　高炳學

關鍵詞：設計研究 文化仿生 產品設計 設計過程 設計方法

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）09-0029-05

引言

仿生設計已從工程領域擴展到文化領域，產品文化價值越來越受到人們重視，文化仿生應運而生。文化仿生立足于底蘊豐厚的文化基礎，借助仿生設計思維與方法，使產品在實現功能的同時，傳承文化、體現意象之美，達到“天人合一”的意識境界，改善用戶的情感體驗。近些年文化仿生概念在產品設計中備受關注，但缺少對其研究現狀與研究成果的系統性梳理。本文對文化仿生在產品設計中應用的相關文獻進行分析和梳理，論述文化仿生產品的三個層次，提出文化仿生的設計過程、設計方法，闡述其未來發展趨勢，為文化仿生理論的深入研究提供一定的參考。

一、文化仿生

（一）文化的概念

文化仿生的核心是文化。文化，指的是人類在社會實踐活動中所創造的物質文化與精神文化總和[1]。從文化的空間性，文化可細分為以物質形態呈現的表層文化，以人的行為活動或語言文字表現的中層文化，以人的意識形態表現的深層文化[2]。許多學者在產品設計中運用該劃分方式對文化進行分類與再設計，如圖1。

（二）仿生學與仿生設計

仿生學是一門具有相似性、跨學科性以及創新性的前沿學科。它通過模擬自然界生物所具有的特殊本領，移植于工程技術領域，以促進人類社會的發展與進步。此外，仿生思維也為人類的發明與創新提供了許多啟發[3]。

仿生設計是從設計學的角度研究仿生學的學科。它將仿生對象的形態、結構、色彩、聲音等方面進行選擇性地應用于設計領域之中。雖然仿生設計與仿生學的應用領域不同，但二者的本質都是從自然界獲取靈感，對自然界萬事萬物進行有選擇性的模仿、模擬。

（三）文化仿生與仿生設計的兩種關系

仿生設計按其研究內容可分為功能仿生、形態仿生、結構仿生、材料仿生等，目前對于文化仿生與仿生設計的關系，存在兩種觀點。

第一種觀點認為：文化仿生是仿生設計的新形式。宋云等[4]將文化仿生定義為“傳統文化設計與仿生設計的結合”;通過對文化仿生對象（具有文化寓意的自然物、人造物和文化符號）的功能、結構和形態等方面的仿生，體現文化仿生對象的文化內涵。

第二種觀點認為：文化仿生屬于形態仿生中意象仿生的子集。方方等[5]認為文化仿生是運用仿生思維，提煉文化領域的事物形態，與產品形態、行為、情境進行創新性擬合。其將文化仿生對象界定為涵蓋了非自然界事物的文化領域事物。羅仕鑒等[6]從產品外形仿生設計的視角，將意象仿生定義為對生物神態特征及其象征意義的提取。圖2是文化仿生與仿生設計的兩種關系。

在關注點上，觀點1和觀點2均聚焦文化領域，但觀點2局限于關注文化的形態特征。從上述文化的空間性可知，以人的行為活動為主的中層文化可通過其動態行為特征體現文化內涵。相較于觀點2，觀點1對文化仿生的剖析更加全面，其主張從形態、功能、結構等多維度關注文化的呈現方式。

在文化仿生對象的界定上，呈現兩種劃分方式。其一將文化仿生對象界定為文化領域的事物;其二將文化仿生對象界定為具有文化寓意的自然界生物。仿生學和仿生設計的本質是向自然界學習，若將文化仿生對象擴展到人造自然這樣更廣泛的領域，與仿生學和仿生設計的出發點會有所偏離，本文認為文化仿生對象聚焦于具有文化寓意的自然界事物更具合理性，下文對文化仿生產品的分析也是在此基礎上展開的。

二、文化仿生產品的三層次

文化的形式在設計中具有多樣性，對文化的形式進行劃分，有利于理解文化在產品設計上的作用，以及它們最終在產品上的表現力與影響力[7]。根據上述文化的空間性，文化仿生產品可分為表層文化仿生產品、中層文化仿生產品、深層文化仿生產品。

（一）表層文化仿生產品

表層文化仿生關注的是文化仿生對象的形態、色彩、肌理等。它是外顯的、使人一目了然的。設計師首先提煉文化仿生對象的表層元素，然后將其融入產品設計，表達文化仿生對象所蘊含的文化內涵，如表1。

日本設計師吉岡德仁設計的櫻花火炬，提取了具有日本地域文化特色的櫻花形態作為主元素，運用到火炬的整體造型設計，當火炬被點燃的那一刻，意指櫻花瓣里綻放希望之光。竹子是中國的傳統文化元素，設計師以竹子為文化仿生對象，將其具有君子涵義的具象形態特征和象征自然環保的色彩，融入酒瓶造型設計，在展現產品綠色環保理念的同時，寄予了產品君子之交，始得長久的美好寓意。十二生肖中的豬是福氣的象征，其憨厚的形態備受人們喜愛。設計師將豬的形態特征融入日常生活中的調味瓶設計，通過對瓶身的比例調整，體現豬憨厚老實，吉祥圓滿的文化寓意，在滿足產品使用功能的同時，對十二生肖文化進行了傳承與創新[8]。

表層文化仿生主要是對文化仿生對象外在的形態進行具象或抽象運用，輔以色彩、肌理等表層元素，通過再設計形成具有文化意蘊的產品。

（二）中層文化仿生產品

中層文化仿生關注的是自然界具有文化寓意的生物行為。行為是由一系列動作組成的。動作具有瞬時性，行為具有長期穩定性[9]。當前對中層文化仿生的研究，從行為的特點上，可分為瞬時動作和長期行為兩方面，如表2。

設計師以羌族跳沙朗舞的男女作為文化仿生對象，將該舞蹈中具有典型性的雙臂前后擺動瞬時動作作為文化仿生元素，與適用人群廣泛且具有親和力的調味瓶結合，進行羌族文化的文創產品設計，以傳播羌族文化，使用戶在日常生活中感受羌族文化的魅力。迪奧以喀倫族少女作為中層文化仿生對象，將其頸戴銅圈為美的長期行為應用于香水瓶的造型設計，不僅使產品富有文脈主義的藝術特征，也將喀倫族獨特的民俗美賦予了香水瓶。生肖鼠系列茶具以鼠作為中層文化仿生對象，將“成年鼠”的站立行為和“幼年鼠”的匍匐行為與茶壺與茶杯的形態進行了擬合;通過茶杯圍繞茶壺的形式，體現生肖鼠文化中的“家庭”理念，使用戶感受到了家庭的“抱團”與“溫馨”之感。

中層文化仿生主要是提取文化仿生對象具有文化寓意的典型瞬時動作或長期穩定行為，與產品形態進行融合，進行創新性設計，從而輸出具有文化韻味的產品。

（三）深層文化仿生產品

深層文化仿生關注的是意識形態層，主要通過表層和中層仿生詮釋特定的意識或思想觀念，如表3。

高山流水香臺是通過對高山和流水的抽象仿生，較好地詮釋了靜心與空靈的禪意。“搖曳”餐具設計所蘊含的是“有無相生”的哲學思想，設計師為了使產品能夠傳達該哲學思想，將無形的“風”與有形的“樹葉”相結合，提取風中搖曳的樹葉形態，進行了餐具設計;通過有形的餐具，傳遞無形的精神文化，在賦予產品文化內涵的同時，使用戶在使用過程中感受到如沐春風的感覺[10]。某設計公司為了詮釋中國傳統吉祥觀念，以老虎上山的行為特征，設計了寓意平安無事、步步登高的上山虎香臺。

深層文化仿生產品雖然借助表層元素與中層行為進行表達，但其核心是體現人的思想意識、哲學觀念等深層精神文化，一定程度上彌補了用戶對抽象概念具有模糊性的缺陷，滿足了人們在精神層面的高級需求。

三、文化仿生產品設計過程

文化仿生作為仿生設計的子領域，可從仿生設計的一般過程推演出其設計過程。從目前的仿生設計研究文獻看，仿生設計過程不是單向的，而是具有互補性的雙向設計過程，即從自然界出發，發現潛在設計應用;從明確定義的問題出發，在自然界尋求解決方案。Coelho等[11]從產品設計的角度，提出了具有互補性的雙向仿生設計過程：一種方向是基于對自然界的觀察，收集有用信息，將其應用于產品設計之中，以解決相應問題或進行創新性設計;另一種方向是從一個確定的問題出發，在自然界尋找解決方案。羅仕鑒等[6]提出了適用于產品形態仿生設計的自上而下和自下而上的兩種設計過程。他認為，自上而下的設計過程對生物外形特征的提取與表達更具針對性，自下而上的設計過程使產品的創新設計方向更加多元化。此外，Biomimicry Institute[12]提出了兩種具有優化迭代性質的螺旋型仿生設計過程，其與上述設計過程不同之處在于增加了評價環節，利于對設計進行不斷地完善。

在綜合國內外仿生設計過程及對大量典型文化仿生設計案例進行分析的基礎上，總結出了兼具互補性與優化迭代性質的雙向文化仿生設計過程，如圖3。

（一）文化仿生對象導向型的設計過程

文化仿生對象導向型的設計過程，是從明確的文化仿生對象出發，多維度挖掘其文化內涵，并將其文化特征應用于產品設計中，進行產品的設計評價與優化迭代。該過程可以發散設計師思維，為設計師提供更具多樣性的創新性方案。

葛秋等[13]以荷花為文化仿生對象，運用頭腦風暴法，從荷花的象征、寓意以及描寫荷花品質的詩詞等方面挖掘了多種與荷花文化相關的信息;運用簡化、幾何化的方法，對能體現女性優美特點的荷花形態進行了提取;依據產品定位，將荷花的形態與產品形態進行了演化與融合，如圖4。但該設計過程，缺少從用戶的文化感知角度對產品進行設計評價的環節，設計師賦予產品的特定文化內涵，是否被用戶準確感知具有不確定性。

（二）文化內涵導向型的設計過程

文化內涵導向型的設計過程，是從明確的文化內涵開始，尋找與之相匹配的文化仿生對象，并對其文化特征進行提取與表達，應用于產品設計之中，最終對產品進行設計評價與優化迭代。該過程對文化仿生對象的選取以及其特征的運用更具針對性，設計師能更好地把握產品的創新方向。

陸冀寧等[14]為了體現泰國文化，選擇了具有泰國地域文化特征的國鳥火背鷴作為文化仿生對象，對其具有文化識別性的頭部特征形態進行了提取，運用于高速列車車頭設計，并從空氣動力學、涂裝表現等角度對設計方案進行了評價，如圖5。亦有學者以地域文化為設計限定，選取了當地具有代表性的生物，運用具象仿生、色彩仿生等方法對其文化特征進行提取與表達，應用于目標產品設計中，使產品引起了用戶高度的文化認同感[15]。

四、文化仿生產品設計方法

文化仿生產品設計過程有三個主要環節，分別是：文化仿生對象與文化內涵之間的雙向探尋，文化仿生對象的文化特征表達，文化仿生產品的設計評價。為了完善以上環節，人們在形態仿生、色彩仿生等傳統仿生方法的基礎上，從心理學、感性工學等領域，提出了一些有效的設計方法。

（一）文化仿生對象與文化內涵之間的雙向探尋方法

目前對文化仿生對象與文化內涵之間關系的研究，主要呈兩個方向。一是從文化仿生對象探尋其蘊含的文化內涵。常用方法有列舉法、情景法、語義差異法等。列舉法主要從多維度羅列文化仿生對象相關的文化信息;情景法主張從事物的特定場景中探尋其蘊含的文化內涵;語義差異法注重從眾多與仿生對象相關的文化內涵中選出用戶認知度較高的文化寓意。

另一是從特定的文化內涵出發探尋與之相匹配的文化仿生對象。常用方法有頭腦風暴法、層次分析法、形態基因法等。頭腦風暴法側重發散設計師思維，從而產生更多的觀念與想法;層次分析法著重通過對文化內涵的劃分，優選出匹配度高的文化仿生對象;形態基因法的核心是通過類比的形式找尋與文化內涵相匹配的文化仿生對象。

（二）文化仿生對象的文化特征表達方法

當前研究通過形態表達文化仿生對象文化特征的方法較多，而闡述從色彩、肌理、材質等方面表達文化仿生對象文化特征的方法較少。

通過形態表達文化仿生對象文化內涵的方式可分為直接模仿和間接轉化。直接模仿主要是對文化仿生對象的文化特征進行整體或局部沿用與簡化，能直觀、明確地表達文化仿生對象的文化內涵，設計師需要對文化特征的觀察分析和概括能力較強;間接轉化主要是通過變異、隱喻等方式再現文化仿生對象的文化特征，其特點是對文化特征的反復推敲，通過間接的方式反映事物的本質，該方法的運用需要注意設計師與用戶之間對文化特征的認知差異和對文化特征抽象“度”的把握。

（三）文化仿生產品的設計評價方法

產品的文化內涵能否被用戶準確感知，是文化仿生的關鍵，通過感性工學的相關方法，可對文化仿生對象的文化內涵表達進行評價與有效檢驗。當前對產品文化內涵的設計評價可分為定性與定量研究，定性研究主要包括口語分析法、焦點訪談法等，能直觀地研究用戶對文化認知的程度;定量研究主要包括問卷法、語義分析量表法等，其通過詞匯對的方式量化用戶對文化的認知等級。

文化仿生設計方法是在仿生設計方法的基礎上，融合設計師的經驗知識以及科學、定量的研究方法而進行的，在一定程度上為設計師的主觀意識提供了客觀考量，提升了產品的文化品質。上述文化仿生設計過程的三個主要環節的具體方法、方法原理及方法特點歸納于表4中。

五、文化仿生產品設計實踐

基于上述對文化仿生理論與方法的研究，以兔兒爺為文化仿生對象，依照文化仿生的設計方法展開設計實踐。兔兒爺曾是北京中秋節流行的兒童玩具，現大多以紀念品的形式呈現，設計形式單一，多為泥塑品，缺少創新性。所以筆者旨在文化仿生設計過程和設計方法的指導下，對兔兒爺進行創新性設計。

（一）文化內涵的挖掘

在產品設計階段，采用文化仿生對象導向型的設計過程為指導，以兔兒爺為文化仿生對象，用列舉法，從神話故事、歷史淵源、傳統節日方面挖掘了其有玉兔搗藥的傳說，早期由拜月文化誕生，作為中秋被人祭拜的兔神，是宗教儀式的偶像，具有吉祥福氣的寓意，20世紀60年代逐漸淡出人們視野，直到20世紀80年代，隨著對民間傳統文化的重視，重回大眾視野，為中秋節增添喜慶、吉祥的文化氛圍。兔兒爺跌宕起伏的演化過程，變的是其從偶像變為民俗文化代表的身份轉變，不變的是其吉祥福氣、喜慶祥和的文化色彩，如圖6。

（二）文化仿生對象的文化特征表達

從兔兒爺的文化內涵中，提取表層造型元素和中層行為元素來表達相應的文化內涵，以期通過中層行為元素將原本以靜態形式呈現的兔兒爺產品以動態的形式呈現。玉兔搗藥的神話故事，體現了兔兒爺吉祥福氣的文化寓意，且在漫長的歷史演化過程中，其擬人化的頭部形態特征具有穩定性，是表達吉祥福氣寓意的直接體現，所以運用直接模擬法，保留其擬人化的頭部形態特征。由于兔兒爺誕生于拜月文化，人在拜月時，是靈魂和神靈的溝通，通過向上旋轉的動態螺旋結構比擬與神靈溝通時向上升起的意念，同時營造出拜月時的神圣感;采用“球冠”元素，使兔兒爺在使用中具有起伏搖擺的動態行為，表達兔兒爺“跌宕起伏”的演化過程。如表5，圖7為文化特征表達的推演過程。

（三）在產品設計中尋找潛在的應用

兔兒爺是民俗文化的代表，具有文創產品的屬性。本文旨在以動態的形式呈現新式兔兒爺文創產品，使用戶在使用產品的過程中，營造出中秋賞月的傳統文化氛圍，滿足用戶的精神文化需求。“兔兒爺的頭部形態元素”代表著兔兒爺的文化意向和精神，所以將其置于產品的頂部;“向上旋轉的動態螺旋結構元素”能夠體現拜月文化的精神狀態，具有向上旋轉的意向，將其置于產品的中間部分，形成兔兒爺的軀干;“球冠”型元素體現兔兒爺文化演化的起伏跌宕過程，將其置于產品的底部，創造一種起伏搖擺的動態行為。圖8為文化特征元素在產品設計中的應用推演。

（四）產品設計方案

在形態的設計上，注重兔兒爺的頭身體量占比，使整體具有主次之分;增添產品的形態美感不僅與兔兒爺整體的曲線造型相呼應，更能賦予產品趣味性，如圖9。

在色彩的運用上，以象征吉祥福氣寓意的黃色和紅色為主，輔以深藍色，整體呈現活潑、喜慶的文化氛圍。

在材質的選擇上，文創產品具有便攜性、輕量性等特點，塑料材質具有質量輕、易成型等優良性能，所以綜合比較，選取塑料進行材質的表達。

為了滿足產品的便攜性以及用戶使用時的舒適性，分析了用戶的手部尺寸和握姿，便于用戶對產品的攜帶，圖10為產品的尺寸圖。

（五）產品設計評價

最后，運用犀牛等建模軟件制作產品效果圖，從產品造型設計、產品文化內涵感知、產品的創新性等維度，對方案進行設計評價，得到在文化仿生設計過程和方法指導下的新式兔兒爺文創產品更具創新性，用戶的滿意度更高。圖11為新式兔兒爺的文創產品設計過程，圖12為產品效果圖。

結語

文化仿生是仿生設計的新形式，也是仿生設計新的發展趨勢。本文從文化視角，對文化仿生產品進行了層次劃分，并總結了三個層次的設計特點：表層關注文化仿生對象的形態、色彩、肌理等;中層側重文化仿生對象的行為動作;深層主要通過產品營造的意境，詮釋抽象化的哲學思想、傳統觀念等。同時基于仿生設計過程，提出了文化仿生的設計過程和方法，文化仿生設計過程包括：1）以文化仿生對象為導向型的設計過程：該過程有助于發散設計師的思維，為設計師提供更多的創新性設計方案。2）以文化為導向型的設計過程：該過程對文化仿生對象的選取及其文化特征的運用更具針對性，設計師能更好地把握產品的創新方向。這兩個設計過程包含的設計方法有列舉法、情景法、層次分析法;直接模仿法和間接轉化法;定性評價法和定量評價法。最終以兔兒爺為文化仿生對象，完成了產品設計實踐.

總之，從文化仿生視角研究產品設計理論與實踐，對于繼承和傳播中華民族的優秀傳統文化，提高產品的文化價值，拓寬文創產品設計創新路徑，具有理論和實踐意義。