功能仿生在產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)中的重要地位

葛華東

湖北工業(yè)大學(xué)，湖北武漢 430068

產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)指人類對(duì)自然界各種生物外在形態(tài)和內(nèi)在功能創(chuàng)造性的模仿和應(yīng)用（設(shè)計(jì)實(shí)踐）的過程，其設(shè)計(jì)源于對(duì)自然物質(zhì)存在的外部形態(tài)的思索和啟發(fā)，是順應(yīng)當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計(jì)潮流的一種設(shè)計(jì)手段，它融合了仿生學(xué)、仿生設(shè)計(jì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)等諸多學(xué)科的理論和方法。由于產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，其設(shè)計(jì)的內(nèi)容也因關(guān)注的角度不同而產(chǎn)生不同的層次和方向，

基于生物特征認(rèn)知與產(chǎn)品構(gòu)成要素的關(guān)聯(lián)性，通常將其劃分為五類，即“形態(tài)仿生、功能仿生、結(jié)構(gòu)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(lián)系和滲透，既相互依存，又各有特點(diǎn)。形態(tài)是內(nèi)在結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)，色彩、肌理是形態(tài)的直觀表達(dá)，結(jié)構(gòu)是功能和形態(tài)的承擔(dān)者，結(jié)構(gòu)影響肌理形態(tài)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(xì)分析各要素，其最終目的是為了滿足人類對(duì)物質(zhì)生活的需要，而這種需要隨著物質(zhì)生活的質(zhì)量的提高而不斷提高。歸結(jié)到底，即產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)最終要完成設(shè)計(jì)的最高和最低目標(biāo)的使命，這個(gè)使命就是實(shí)用性，或者說，功能的設(shè)計(jì)。功能決定了設(shè)計(jì)作品的性質(zhì)是符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，而非個(gè)人孤芳自賞的藝術(shù)品。就這一點(diǎn)來說，功能要素在產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)的各要素中占據(jù)重要地位，那么，應(yīng)如何理解功能要素在產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)中的重要性呢？

1 正確理解和認(rèn)知“功能仿生”

根據(jù)響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發(fā)明了跟蹤追擊的響尾蛇導(dǎo)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(xué)家根據(jù)野豬的鼻子測(cè)毒的奇特本領(lǐng)制成了世界上第一批防毒面具；生物學(xué)家通過對(duì)蛛絲的研究制造出高級(jí)絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時(shí)吊橋用的高強(qiáng)度纜索；船和潛艇來自人們對(duì)魚類和海豚的模仿……

以上列舉的這些實(shí)例都是我們熟知的一些發(fā)明創(chuàng)造，響尾蛇導(dǎo)彈、電子警犬、防毒面具、高強(qiáng)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(dú)有的功能，而這個(gè)啟發(fā)、借鑒、設(shè)計(jì)乃至最后制造并在特定領(lǐng)域發(fā)揮特殊作用的過程其實(shí)就是一個(gè)“功能仿生”的設(shè)計(jì)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(gòu)造關(guān)系并自然生物形態(tài)相結(jié)合的一種綜合的設(shè)計(jì)思維與方法。這種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)靈感來自于自然生物具備的功能，將這些功能進(jìn)行提煉加工，揚(yáng)長(zhǎng)避短，改進(jìn)現(xiàn)有的不合理的產(chǎn)品或創(chuàng)造新的具有發(fā)展空間的產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。換言之，即功能仿生是根據(jù)生物系統(tǒng)的某些優(yōu)異的特性來捕捉設(shè)計(jì)靈感的，通過技術(shù)上的模擬，使產(chǎn)品擁有更優(yōu)越的性能，從而最大限度地滿足人類對(duì)功利與實(shí)用的雙重需求。需要指出的是，仿生設(shè)計(jì)源于自然，但絕不是簡(jiǎn)單的拿來主義，更不是機(jī)械地對(duì)自然的抄襲和復(fù)制。在設(shè)計(jì)中發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將仿生學(xué)的科學(xué)理論應(yīng)用到仿生設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是理解、體會(huì)仿生對(duì)象生物系統(tǒng)原理的實(shí)質(zhì)，為功能仿生打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 “形態(tài)仿生、結(jié)構(gòu)仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要素的局限性

形態(tài)仿生是對(duì)生物外在形態(tài)的模仿，這種模仿是建立在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的，結(jié)構(gòu)如同是形態(tài)的骨架一樣，沒有骨架的支撐的形態(tài)便無法立體起來，而結(jié)構(gòu)的外在形式表現(xiàn)為立體形態(tài)，因此形態(tài)與結(jié)構(gòu)在仿生設(shè)計(jì)中的關(guān)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(guān)系，色彩與肌理都依附于形態(tài)上，仿生的色彩是適應(yīng)自然環(huán)境的結(jié)果，所以才出現(xiàn)了偽裝色，迷彩服的設(shè)計(jì)靈感應(yīng)該歸功于色彩的仿生，而與色彩密切相關(guān)的肌理除了本身的特殊紋理變化，同時(shí)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?？偨Y(jié)以上幾點(diǎn)，我們不難發(fā)現(xiàn)，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、肌理都無法獨(dú)立支撐整個(gè)設(shè)計(jì)，它們或多或少都要依賴其他方面的支持和補(bǔ)充，它們都有各自特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，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(dǎo)地位的是那些可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)各要素優(yōu)勢(shì)的要素，而這個(gè)要素就是——功能要素。

3 形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、肌理等仿生要素的高級(jí)形式統(tǒng)一于“功能仿生”

自然生物的形態(tài)是經(jīng)過時(shí)間、環(huán)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(duì)所處生存環(huán)境的適應(yīng)，其目的是為了更好的繁衍發(fā)展下去，是求生的本能。為了求生，它改變膚色毛發(fā)以及與其相關(guān)的其他色彩，盡其所能的模仿環(huán)境中其他生物的肌理，隨之結(jié)構(gòu)因適應(yīng)環(huán)境的需要也悄然發(fā)生變化。事實(shí)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(hù)自身。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，長(zhǎng)頸鹿之所以脖子長(zhǎng)是因?yàn)闅夂虻脑?，氣候變化?dǎo)致樹越長(zhǎng)越高，而嫩葉往往長(zhǎng)在枝端高處，長(zhǎng)頸鹿原本并非長(zhǎng)頸，為了夠得著嫩葉而一次次伸長(zhǎng)脖子，久而久之便形成現(xiàn)在所見的長(zhǎng)頸，那些夠不到嫩葉的短頸鹿被自然淘汰。除此以外，長(zhǎng)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(zhǎng)頸即使吃到了嫩葉，也會(huì)因目標(biāo)太暴露招致食肉猛獸的襲擊。這個(gè)例子說明“美觀”必須要“實(shí)用”，“實(shí)用”即是“功能”，不管如何優(yōu)美的形態(tài)、精密的結(jié)構(gòu)、斑斕的色彩、豐富的肌理，如果最終未在功能中體現(xiàn)，那么都是不完善的，至少是有缺陷的。形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、肌理等仿生要素要為功能仿生服務(wù)，不斷改進(jìn)和完善自身，設(shè)計(jì)出構(gòu)思巧妙、美觀實(shí)用的產(chǎn)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(dǎo)地位，那么仿生設(shè)計(jì)中是否只需要關(guān)注功能的仿生而一般對(duì)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(shè)計(jì)中切不可過分強(qiáng)調(diào)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(qiáng)調(diào)功能至上，設(shè)計(jì)中注重產(chǎn)品的功能性與實(shí)用性，即任何設(shè)計(jì)都必須保障產(chǎn)品功能及其用途的充分體現(xiàn)，其次才是產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要部分，但不是全部。功能優(yōu)越而外觀丑陋或者不符合當(dāng)前的審美要求，這樣的產(chǎn)品遲早會(huì)被市場(chǎng)淘汰。功能仿生不能唯功能而論，形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩、肌理都是促成一個(gè)成功仿生設(shè)計(jì)的組成部分，拋棄或輕視這些無異于與時(shí)代潮流背道而馳，傻、大、粗的工業(yè)產(chǎn)品與社會(huì)發(fā)展以及人們物質(zhì)生活提高后日益增長(zhǎng)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(yàn)的觀點(diǎn)在一定程度上降低了產(chǎn)品的品位。

其二，路易斯·沙利文認(rèn)為“形式追隨功能”，設(shè)計(jì)應(yīng)主要追求功能，而使物品的表現(xiàn)形式隨功能而改變，即一切都以實(shí)用為主，所有的藝術(shù)表現(xiàn)都必須圍繞著功能來做形式。他強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中重視功能的設(shè)計(jì)，其他要素隨之改變，較之功能主義更注意到產(chǎn)品設(shè)計(jì)各個(gè)方面的作用，但如果功能設(shè)計(jì)的很好，是否應(yīng)該犧牲外觀的美感呢？追求功能不能以降低其他方面的設(shè)計(jì)要求為前提，功能上佳而外觀形態(tài)乏善可陳的產(chǎn)品是沒有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的，一個(gè)成功的產(chǎn)品首先吸引消費(fèi)者的是視覺，然后才是使用體驗(yàn)，功能的優(yōu)異使其產(chǎn)生購(gòu)買的欲望，從這個(gè)角度來說，外觀的設(shè)計(jì)相當(dāng)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(shí)也附帶著的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩和肌理，功能表現(xiàn)為實(shí)體，實(shí)體就需要其他仿生要素的參與，所以如何在各個(gè)要素的設(shè)計(jì)中找到一個(gè)最好的結(jié)合點(diǎn)就顯得非常關(guān)鍵，既要時(shí)尚新潮，又不失優(yōu)良性能，充分考慮消費(fèi)者心理、市場(chǎng)需求和廠家的生產(chǎn)成本，使各要素趨向平衡。

5 結(jié)論

產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)前景光明，潛力巨大，隨著仿生學(xué)研究的進(jìn)一步深入和新成果的不斷涌現(xiàn)，人類對(duì)自然界有了更為客觀和深刻的認(rèn)識(shí)，以自然為師，師法自然，從自然界的萬物中受到啟發(fā)，激發(fā)設(shè)計(jì)靈感，歸納分析，提煉精華為設(shè)計(jì)服務(wù)。功能仿生僅僅是產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)中一個(gè)小小的部分，不能替代整個(gè)產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)。對(duì)于功能仿生，我們必須要有清醒的認(rèn)識(shí)，正確理解和認(rèn)知“功能仿生”，在仿生設(shè)計(jì)諸要素中占有重要的地位，“形態(tài)仿生、結(jié)構(gòu)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(jí)形式統(tǒng)一于“功能仿生”。在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)防止功能主義傾向，對(duì)于“形式追隨功能”的觀點(diǎn)也應(yīng)持科學(xué)批判的態(tài)度，有的放矢的吸收。總之，功能仿生是產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)不可或缺的，它是產(chǎn)品立足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的根本，是維持產(chǎn)品生命力的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中以功能為主導(dǎo)兼顧其他各要素，理順和打通各個(gè)要素間的關(guān)系，以人為本，關(guān)注人與環(huán)境的和諧共生，設(shè)計(jì)出更多更好的功能完善、美觀實(shí)用的產(chǎn)品。

[1]于帆，陳嬿.仿生造型設(shè)計(jì)[M].華中科技大學(xué)出版社，2005，11.

[2]杜海濱,薛文凱.工業(yè)設(shè)計(jì)教程（第二卷）[M].遼寧美術(shù)出版社，2010，6.