論當前設計環(huán)境下仿生學于家具設計中的應用與必要性

岳建宇 張明昊 尹夢涵 趙清澤

摘要：隨著科技與經(jīng)濟的發(fā)展，人們從大自然各種各樣的生物中汲取靈感，仿生學應運而生。“仿生設計”這個概念大致出現(xiàn)于1961年。一些設計師認為，在自然界中很多生物的造型結(jié)構(gòu)比人工機器優(yōu)越得多，仿生學就是在工程上有效應用生物功能的一門學科。仿生學是模仿自然界的設計原則和結(jié)構(gòu)，將自然界中生物的特點應用到人工設計中，從而提高設計的可持續(xù)性和效率。“仿生”概念的出現(xiàn)為家具設計行業(yè)注入了更多的感性因素，在滿足家具固有功能需求的同時，重視家具的形式美感與文化內(nèi)涵，將豐富的自然元素融入設計。設計師基于以人為本的原則，將工業(yè)與機械化技術和自然特色相融合，在使家具擁有新穎的造型與結(jié)構(gòu)的同時，也讓仿生對象的特點引發(fā)人情感上的共鳴。經(jīng)過改造創(chuàng)新的家具造型樣式能給人帶來舒適的視覺美感，提高家具的觀賞性和趣味性，符合人性化設計以人為本、重視使用者生理和心理雙重需求的設計原則。在家具設計中，應用仿生學可以創(chuàng)造出更加健康、自然、環(huán)保、舒適的家居環(huán)境。文章從仿生學的起源、種類、發(fā)展延伸出發(fā)，與家具設計相結(jié)合，輔以各種家具設計案例，闡述仿生學在家具設計中的實際運用理念、設計師的設計思路與設計步驟以及未來仿生學在家具設計中的進一步應用。

關鍵詞：仿生學；家具設計；設計步驟

中圖分類號：TS664 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）05-0-03

0 前言

仿生設計作為當前家具設計的一種常用方法，要求設計師從自然界事物的造型、結(jié)構(gòu)、色彩和肌理中提取重要元素，為家具設計提供更多的參考和借鑒，從自然中獲得靈感［1］。以自然界為靈感來源的仿生設計能使家具產(chǎn)品具有獨特的魅力，符合自然生態(tài)理念的仿生家具設計迎合了廣大消費者的需求。仿生設計是設計學科的一個分支，通過仿生設計，家具設計師可以展現(xiàn)豐富的想象力與強大的創(chuàng)新力，即使是自然界中不易察覺的細節(jié)，也能夠被設計師捕捉，從而轉(zhuǎn)化為新穎的設計［2］。仿生設計的運用，改變了家具在空間環(huán)境中單一冰冷的狀態(tài)，為家具添加了情感色彩。

仿生設計的種類：從仿生對象的生命形態(tài)來劃分，可分為生命形態(tài)仿生（動植物）和無生命形態(tài)仿生（山水）；從參考對象外形結(jié)構(gòu)的程度來劃分，可分為具象仿生和抽象仿生；從參考對象仿生的范圍來劃分，可分為整體仿生和局部仿生；從參考對象仿生的態(tài)勢來劃分，可分為靜態(tài)仿生和動態(tài)仿生。另外，有單一類別的仿生設計，也有多個類別的交叉仿生設計。

1 仿生設計中產(chǎn)品的設計步驟

1.1 立足使用者的需求研究產(chǎn)品功能

這里的功能指廣泛意義上的功能，包括產(chǎn)品所處行業(yè)、產(chǎn)品的主要使用群體、產(chǎn)品使用環(huán)境、產(chǎn)品靜動態(tài)等。針對某些行業(yè)、某些使用群體、某些使用環(huán)境和產(chǎn)品性質(zhì)，產(chǎn)品仿生設計思維天生是合理的。而在某些行業(yè)中，仿生設計則沒有太大的意義。

1.2 研究產(chǎn)品與自然生命的互通性

確定相關產(chǎn)品適合進行仿生設計之后，可通過產(chǎn)品與自然的關聯(lián)性確定仿生類型，比如在外觀（色彩、形態(tài)等）上進行仿生設計，在聲音、氣味、質(zhì)感上進行仿生設計等。為給消費者帶來不可替代性體驗，在同等條件下，仿生設計涉及的感官多多益善。

1.3 選擇仿生對象

在確定仿生類型之后，可結(jié)合人們對自然界事物的固有看法，根據(jù)產(chǎn)品需要傳達的精神或理念選擇仿生對象或元素。值得注意的是，對象的選擇要符合產(chǎn)品的特性，不能脫離產(chǎn)品本身的情況進行意象虛構(gòu)，而且在設計時還要注重對自然的保護。

1.4 仿生對象與產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)的結(jié)合

確定了仿生對象之后，要思考如何將產(chǎn)品與仿生對象巧妙融合。從產(chǎn)品語義角度來講，仿生設計的目標是讓消費者在看到產(chǎn)品時能夠明確辨認仿生的對象，并確保產(chǎn)品的類型和功能一目了然。為了實現(xiàn)這一目標，首先對仿生對象進行具象模擬，找出其關鍵代表性特征，并將其放大，以簡潔明了的形式呈現(xiàn)出來。然后找出產(chǎn)品與仿生對象在基礎屬性上的共同點，從共同點出發(fā)進行產(chǎn)品的具體形式設計。

1.5 形成方案、美學處理和設計評價

前四個步驟完成以后，仿生對象的提取和產(chǎn)品表達之間的橋梁得以架構(gòu)，因此可以形成一個初步的設想方案。在方案初具雛形之后進一步深化，使色彩更耐看、結(jié)構(gòu)更美觀、比例更合理、氣味更怡人、聲音更和諧悅耳、質(zhì)感更親膚、體驗感更人性化等。最后，對設計進行評估，包括產(chǎn)品與其仿生對象之間的映射關系、融合程度、表達效率等指標在內(nèi)的綜合評判。

2 仿生家具設計的主要類型與案例

2.1 造型仿生

造型仿生是指在家具設計的構(gòu)思過程中，設計師將參考對象的造型結(jié)構(gòu)特征融入家具造型設計，模仿自然界動植物的外形輪廓、組件關系等不同元素，使家具的造型樣式與結(jié)構(gòu)具有仿生對象的一些特點。造型仿生十分常見，如今已被廣泛應用在家具設計中，通過對生物結(jié)構(gòu)與造型的進一步解讀，設計出更具趣味性、造型與功能更新穎的家具產(chǎn)品。

2.1.1 蜂群吊燈

以瑞典設計師設計的蜂群吊燈為例，這種吊燈的燈泡的安裝位置并不是通常的豎直向下，而是處于近似水平或橫向斜向的地方，看上去就像是幾只正在飛舞的蜜蜂。圓形燈泡仿佛蜜蜂的頭部，蜜蜂的身子則由燈泡后面的木材雕刻而成，會讓人聯(lián)想起機械化之前的時代。而且每個燈泡的朝向角度都可以調(diào)控，每一只蜜蜂都栩栩如生。蜂群吊燈使用了北歐家具中最常見的三種材料——玻璃、木材、金屬，從而給人一種溫暖的、生機盎然的視覺感受。

2.1.2 螞蟻椅

丹麥家具設計大師雅科布森設計的螞蟻椅也是現(xiàn)代家具設計的經(jīng)典作品，該椅子結(jié)構(gòu)精練，造型結(jié)構(gòu)參考螞蟻，在木質(zhì)的合板與金屬上做出了錯落有致的“肢干”，之后用細鋼架模擬螞蟻的腳。運用簡練的線條分割及層壓板的適當曲面，使座椅的造型得到全新的詮釋。

2.2 結(jié)構(gòu)仿生

自然界中的動植物豐富多樣，每一種生物都有獨特的造型與結(jié)構(gòu)樣式。結(jié)構(gòu)仿生就是將自然界生物最顯著的結(jié)構(gòu)樣式以藝術的手法加以修飾并應用于家具設計中。隨著仿生學的發(fā)展，人們不僅在形狀、功能上模仿生物，而且從具有奇怪結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的生物中得到了很多靈感［3］。家具設計師一般會選擇從生物結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的參考對象中獲得靈感。自然生命的基本結(jié)構(gòu)是自然抉擇與生命迭代的重要元素，是決定物種類型與科目的必要因素，具有重要意義。

比如充氣細胞沙發(fā)。莫斯科家具設計師設計的一款多功能充氣細胞沙發(fā)名為“充氣細胞”，是一件從結(jié)構(gòu)上既可以打開又可以閉合的充氣式沙發(fā)，由外表皮和里面的仿生細胞元素組成。結(jié)構(gòu)收起時，沙發(fā)具有隔斷的功能。結(jié)構(gòu)展開后，可以看到里面的細胞狀結(jié)構(gòu)，變更為舒適的沙發(fā)坐墊，與此同時，外部結(jié)構(gòu)還具有桌椅的功能。沙發(fā)內(nèi)部的細胞狀結(jié)構(gòu)靈感源于橘子、樹葉、蝴蝶、泡沫等動植物紋路，細胞之間相互關聯(lián)并可以調(diào)整。沙發(fā)使用折疊與充氣式結(jié)構(gòu)，可以減少對室內(nèi)空間的占用，將桌子、沙發(fā)和隔斷三個功能互相融合，形成一個有機的整體。

2.3 色彩與肌理仿生

色彩與肌理是人視覺系統(tǒng)中最直觀、最深刻的要素之一。多樣的色彩與肌理可以展現(xiàn)出自然界生物復雜多變的特征，家具色彩與肌理的仿生就是以生物原型的外表色彩與肌理特征為參考，對家具表面的裝飾及顏色進行設計。將仿生色彩應用在家具表面，進一步增強家具的自然美感。

色彩與肌理是自然生命的特色和必要存在，對設計師來說更是使家具獲得自然之美的重要參考與靈感來源，多樣、復雜的色彩和肌理關系與個性特征，對家具的色彩與肌理設計具有極其重要的意義。

蜂巢椅被譽為“世紀最具原創(chuàng)性的家居設計”，作為日本設計師吉岡德仁的成名作之一，媒體給予其極高的贊譽，宣稱“一把椅子轟動世界”。這是一把在設計上將平面轉(zhuǎn)換成三維形狀的椅子，設計師將120層玻璃紙用膠水固定連接在一起，之后進行嚴苛精密的剪裁，形成六角形的蜂窩造型。該椅子造型前衛(wèi)而大膽，將有機自然形態(tài)與家具造型充分結(jié)合。

3 未來仿生學在家居設計中的應用方向

3.1 仿生燈具的升級

在未來的仿生燈具設計中，仿生學設計思路可以用于設計高效的照明系統(tǒng)，例如，可以利用昆蟲的光敏感應性設計自適應燈光系統(tǒng)。當周圍光線變暗時，燈具會自動亮起，當周圍光線變亮時，燈具會自動關閉。

3.2 智能家居設計

在智能家居設計中，應用仿生學的思路，可以模仿動物的本能行為來自動控制家居設備?？梢酝ㄟ^感知人類行為習慣，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和照明系統(tǒng)，以提高家居生活的便利性和舒適度。

3.3 空氣凈化和生態(tài)環(huán)境的設計

仿生學的思路可以用于設計空氣凈化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，比如可以利用植物的生理作用來凈化空氣、調(diào)節(jié)濕度和降低噪聲。這樣的系統(tǒng)可以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境的健康水平。

3.4 聲學設計

仿生學的思路可以用于聲學設計，比如可以借鑒動物的聲音傳播和吸收特性來設計室內(nèi)聲學系統(tǒng)，以提高音質(zhì)和降低噪聲。

3.5 熱效應優(yōu)化

自然界中的生物具有非常強的熱效應調(diào)節(jié)能力，如螞蟻可以調(diào)節(jié)身體溫度以適應不同的環(huán)境。在家居設計中，可以通過仿生設計來優(yōu)化房屋的熱效應，如采用冷暖空氣流動的設計來實現(xiàn)房間的通風和空調(diào)

效果。

3.6 材料應用

仿生學中的生物材料非常多樣，如多孔的海綿、鳥類的輕質(zhì)骨骼等。在家居設計中，可以借鑒這些生物材料的特性，使用更環(huán)保、輕便、耐久的材料，創(chuàng)造出更加健康、舒適和美觀的家具。

3.7 柔性化

可以借鑒生物在運動和形態(tài)上的柔性特點，開發(fā)出能夠適應人體運動和變化的柔性家具，如可以折疊、拉伸、旋轉(zhuǎn)的家具。

3.8 自我修復

利用仿生設計，可以使家具實現(xiàn)自我修復。可以參考自然界中一些生物的自我修復能力，創(chuàng)造出具有自我修復功能的家具材料和結(jié)構(gòu)設計，如利用自愈材料、可塑性材料、可修復的結(jié)構(gòu)設計等。

3.9 人機協(xié)同

仿生設計要提高家具的人機協(xié)同水平。可以學習生物與機器人和智能系統(tǒng)協(xié)同工作的特點，設計出人機協(xié)同水平更高的家具，比如能夠與智能家居系統(tǒng)、機器人、無人機互動和配合的家具。

3.10 輕量化

仿生設計使家具變得更加輕量化?？梢詤⒖忌镌隗w型和質(zhì)量上的特點，設計出更輕便的家具材料和結(jié)構(gòu)，如蜂窩結(jié)構(gòu)、骨骼結(jié)構(gòu)等，減輕家具的重量，方便移動和使用。

4 結(jié)語

大自然中無盡的生命有著奇妙的造型、多樣的形式以及絢爛的色彩，將仿生學應用于家具設計中，能夠豐富家具的設計方法，從而推動家具設計不斷發(fā)展。隨著經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展，仿生設計將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)，隨著新技術、新材料的不斷更新與迭代，將會誕生更多創(chuàng)新型的仿生設計。大自然作為造物主，為設計師提供了許多設計靈感。仿生設計既體現(xiàn)了設計師對大自然的熱愛程度，又集中反映了設計師對自然界生命力的思考和詮釋。

隨著科學技術的不斷發(fā)展，家具的設計與生產(chǎn)樣式將越來越多樣化和復雜化，以自然生物為靈感來源與參考借鑒的仿生設計能為家具設計注入活力，其本身固有的自然生態(tài)理念恰好貼合了使用者在生理和心理上的需求。“仿生”概念的出現(xiàn)為家具設計行業(yè)注入了更多的感性因素，將豐富的自然元素融入設計，自然本是最妙的詩，仿生設計便是自然的智慧在物質(zhì)社會中的具象化體現(xiàn)，仿生學在家具設計中的運用改變了傳統(tǒng)的家具造型與結(jié)構(gòu)在居住環(huán)境中單一枯燥的樣式，為住宅空間的布局增添了一抹生機與溫情。

參考文獻：

［1］ 于瑞強.形態(tài)仿生在家具設計中的應用探究［J］.創(chuàng)意設計源，2015（1）：54-58.

［2］ 管家源.仿生設計在家具設計中的運用與研究［J］.科技與創(chuàng)新，2020（3）：140-141.

［3］ 姜玉婷.淺談仿生設計在家具設計中的應用［J］.藝術品鑒，2017（4）：14-15.

作者簡介：岳建宇（1996—），男，山東棗莊人，碩士在讀，研究方向：建筑環(huán)境藝術設計、藝術設計。

張明昊（1997—），男，山東淄博人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術設計、藝術設計。

尹夢涵（1998—），女，山東濟寧人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術設計、藝術設計。

趙清澤（1997—），女，福建福州人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術設計、藝術設計。