基于仿生學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

【摘 要】本文以仿生學(xué)與仿生設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，在汽車(chē)設(shè)計(jì)與燈具設(shè)計(jì)方面對(duì)仿生學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行舉例和分析，并在最后對(duì)仿生學(xué)未來(lái)發(fā)展做出了一定的趨勢(shì)性展望。

【關(guān)鍵詞】仿生學(xué) 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 仿生設(shè)計(jì) 趨勢(shì)

一、仿生學(xué)與仿生設(shè)計(jì)

仿生學(xué)是模仿生物特殊本領(lǐng)的一門(mén)科學(xué)，仿生學(xué)一詞來(lái)自于希臘語(yǔ)“Bio”，代表“生命”，同時(shí)詞尾“nic”代表“具有……的性質(zhì)”。同時(shí)筆者認(rèn)為“仿生學(xué)學(xué)科領(lǐng)域是研究以具有生物系統(tǒng)特征的方式、以類(lèi)似于生物系統(tǒng)方式或者是以模仿生物系統(tǒng)的系統(tǒng)性科學(xué)”。仿生學(xué)是一門(mén)現(xiàn)代才興起的跨領(lǐng)域科學(xué)，他最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代。但是在后面的極長(zhǎng)的時(shí)間里，人類(lèi)產(chǎn)生了大量出色的仿生設(shè)計(jì)。本文將選取一些汽車(chē)設(shè)計(jì)與燈具設(shè)計(jì)的實(shí)際案例進(jìn)行分析，它們都反映了產(chǎn)品設(shè)計(jì)世界中富多彩的仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

同時(shí)仿生學(xué)界也有一種觀點(diǎn)“自然系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生大量的具有創(chuàng)意和實(shí)用性的解決方案，而且可以給人類(lèi)帶來(lái)靈感，幫助人類(lèi)在氣候控制、食品科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行大量的社會(huì)性創(chuàng)新”。然而，回望過(guò)去的設(shè)計(jì)歷史，從新藝術(shù)運(yùn)動(dòng)到流線(xiàn)型運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)領(lǐng)域雖然有大量的模仿自然世界的系統(tǒng)論和產(chǎn)品，但是仍然緊緊是在模仿自然世界對(duì)象的表面意象，對(duì)人類(lèi)世界的產(chǎn)品和藝術(shù)形態(tài)進(jìn)行美化和雕琢。作為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)的代表性行業(yè)之一，汽車(chē)設(shè)計(jì)和燈具設(shè)計(jì)行業(yè)始終徘徊在炫目的形態(tài)游戲與表象的仿生學(xué)邊緣。

二、仿生學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例和分析

（一）仿生學(xué)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在汽車(chē)設(shè)計(jì)中，仿生學(xué)是一種有歷史意義的設(shè)計(jì)方法之一，它的應(yīng)用角度一直在企業(yè)界和學(xué)術(shù)界產(chǎn)生極大的討論和關(guān)注。汽車(chē)設(shè)計(jì)在剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，以對(duì)汽車(chē)車(chē)身進(jìn)行差異化的裝飾和包裝，追求商業(yè)上的眼前利益。然而隨著汽車(chē)產(chǎn)生的進(jìn)一步發(fā)展，汽車(chē)給人類(lèi)所在的生存環(huán)境帶來(lái)很多消極的因素：能源危機(jī)、大氣污染、城市堵塞等。這些負(fù)面現(xiàn)象使得設(shè)計(jì)界對(duì)汽車(chē)仿生造型設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法論進(jìn)行研究和討論。

目前汽車(chē)設(shè)計(jì)依然在模仿自然界生命的意象形態(tài)。在修辭學(xué)方面，人造產(chǎn)品是由特征、原理、情緒三種系統(tǒng)性科學(xué)論據(jù)組成的，在對(duì)象外部形態(tài)體現(xiàn)了汽車(chē)產(chǎn)品的表面特征。作為“自然界的翻譯者”的著名產(chǎn)品設(shè)計(jì)師路易吉·科拉尼，參考自身對(duì)于自然世界的獨(dú)到見(jiàn)解，運(yùn)用曲線(xiàn)模擬自然界生命意象，設(shè)計(jì)出歷史性的生物意象形態(tài)，進(jìn)一步將它用到汽車(chē)設(shè)計(jì)中。

在設(shè)計(jì)界，甲殼蟲(chóng)汽車(chē)在模擬自然系統(tǒng)生命對(duì)象的設(shè)計(jì)論中當(dāng)屬最典型的案例。著名設(shè)計(jì)研究者帕帕奈克在情感化設(shè)計(jì)與仿生學(xué)理論的基礎(chǔ)上對(duì)甲殼蟲(chóng)汽車(chē)的造型設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)論。他論述說(shuō)：較小的生命形態(tài)特征讓人覺(jué)得需要唄保護(hù)和溫暖，并且將這種造型特征在汽車(chē)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，可以讓大家獲得對(duì)這輛車(chē)的情感化認(rèn)知。甲殼蟲(chóng)的造型設(shè)計(jì)為汽車(chē)帶來(lái)了獨(dú)特的特征和味道，而且讓設(shè)計(jì)說(shuō)話(huà)，帶給大家充實(shí)而生動(dòng)的情感體驗(yàn)。

仿生設(shè)計(jì)不僅在產(chǎn)品造型的角度發(fā)揮巨大價(jià)值，同時(shí)也關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和服務(wù)構(gòu)成強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，能將全方位可持續(xù)的體驗(yàn)帶給消費(fèi)者。奔馳公司在進(jìn)行可持續(xù)未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)論保證了汽車(chē)在能耗、安全性、低阻力等方面的優(yōu)勢(shì)，并且在汽車(chē)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、駕駛、維護(hù)、廢物銷(xiāo)毀、再循環(huán)使用的全生命周期都進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)研究，力圖打造汽車(chē)生態(tài)系統(tǒng)。該公司的所有設(shè)計(jì)師都從自然界生物的流體力學(xué)研究出發(fā)，不斷從植物和動(dòng)物身上獲取靈感，最后發(fā)覺(jué)出提升汽車(chē)整體架構(gòu)強(qiáng)度、降低成本消耗、極大降低能耗和風(fēng)阻的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法，而且使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件對(duì)整體形態(tài)造型進(jìn)行計(jì)算，這樣就保證汽車(chē)在進(jìn)行測(cè)試階段非常安全，同時(shí)汽車(chē)也獲得了極大的輕量化設(shè)計(jì)。最近幾年，奔馳汽車(chē)不斷將自身的跨學(xué)科研究結(jié)晶向更高的領(lǐng)域推進(jìn)，他們研發(fā)的BIOME汽車(chē)現(xiàn)在可以從自然系統(tǒng)設(shè)計(jì)中脫離出來(lái)，研發(fā)人員在經(jīng)過(guò)深入研究后，使用最先進(jìn)的能源技術(shù)將汽車(chē)減輕到不可思議的地步，而且在成為廢品后可以自動(dòng)降解，形成極大的再循環(huán)，而且汽車(chē)還是用太陽(yáng)能這一無(wú)限循環(huán)資源對(duì)傳統(tǒng)能源進(jìn)行替代，在環(huán)境友好方面又邁進(jìn)了一大步。

（二）仿生學(xué)在燈具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在燈具設(shè)計(jì)中，仿生學(xué)也可以產(chǎn)生巨大的作用，在結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)角度看，我們可以發(fā)現(xiàn)力學(xué)機(jī)構(gòu)可以模擬自然生物的身體全部分，包括植物的葉子、莖部、根與動(dòng)物的骨骼等部分。

設(shè)計(jì)師John Wischhusen通過(guò)仿照人的骨骼設(shè)計(jì)的一個(gè)燈具，至今讓人回味無(wú)窮，感慨設(shè)計(jì)師強(qiáng)大的洞察力和勇氣，讓世人感受仿生設(shè)計(jì)帶給大家生活的獨(dú)特魅力和審美品位。

還有的燈具設(shè)計(jì)借鑒蜂巢的六角形排布結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用其穩(wěn)定、節(jié)省原料、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。而且設(shè)計(jì)師使用蜂巢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為產(chǎn)品帶來(lái)很多優(yōu)點(diǎn)，諸如隔音隔熱、重量輕等等，在各大交通器設(shè)計(jì)領(lǐng)域都經(jīng)常運(yùn)用。

在仿生形態(tài)趣味性方面，本身仿生的形態(tài)來(lái)自自然界，具有一定的趣味性，將他們運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，帶給大家可愛(ài)、溫暖、自然的全方位感覺(jué)。比如著名的蜜蜂臺(tái)燈設(shè)計(jì)，他的反光板運(yùn)營(yíng)蜜蜂翅膀的形態(tài)，燈泡運(yùn)用蜜蜂頭部的形態(tài)，支撐結(jié)構(gòu)的造型來(lái)源于蜜蜂的腳形態(tài)，整個(gè)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)完全模擬了一只休息的蜜蜂，非常傳神和有趣。

三、仿生設(shè)計(jì)的未來(lái)展望

仿生設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)跨領(lǐng)域、獨(dú)創(chuàng)性、邊緣化，不管仿生設(shè)計(jì)的理論、內(nèi)容、方法的發(fā)展，這些特征都是表現(xiàn)的很明顯。

（一）技術(shù)與藝術(shù)的齊頭并進(jìn)

仿生設(shè)計(jì)用句古話(huà)說(shuō)就是為了活著而設(shè)計(jì)，它是一種人類(lèi)將科技和藝術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的造物方式。雖然這種生存理念被束縛在生命繁衍和延續(xù)的理性層面，但是這種生活方式卻是人類(lèi)現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。

近現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)在世界經(jīng)濟(jì)、文化、生產(chǎn)的大背景下，依靠現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，在社會(huì)完成現(xiàn)代化的同時(shí)，依靠自身的思想的綻放和啟蒙，會(huì)產(chǎn)生出大量的造物和思想意識(shí)的變革。里面混雜了科技是一切的實(shí)用意識(shí)形態(tài)，也有人本思想的人性化意識(shí)形態(tài)，而且他們總是各自在自身的領(lǐng)域發(fā)展著，不相互合作、欣賞，讓技術(shù)和藝術(shù)產(chǎn)生了巨大的分離，整個(gè)進(jìn)程缺乏前進(jìn)的動(dòng)力和欲望，降低了前進(jìn)的腳步，最后僅僅是為商業(yè)服務(wù)做出自己的微弱貢獻(xiàn)。

將來(lái)的仿生設(shè)計(jì)肯定會(huì)將技術(shù)與藝術(shù)齊頭并進(jìn)發(fā)展，會(huì)更多的追求先進(jìn)技術(shù)、情感化的全方位發(fā)展，在實(shí)用價(jià)值、情感價(jià)值等多角度發(fā)揮巨大的作用，讓設(shè)計(jì)們更多的探求這種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的可行性方案。

（二）實(shí)踐應(yīng)用和科學(xué)研究并行系統(tǒng)化發(fā)展

仿生設(shè)計(jì)的科學(xué)研究與實(shí)踐應(yīng)用，不僅要依靠同仿生學(xué)相關(guān)的電子、信息、物理、化學(xué)等科學(xué)的系統(tǒng)性科學(xué)理論支持，而且也要獲得感性工學(xué)、科學(xué)藝術(shù)甚至到達(dá)哲學(xué)層面的學(xué)科支持。例如“基于蟻群算法的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃分析”、“基于進(jìn)化算法的仿生造型基因進(jìn)化”、“進(jìn)化算法在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用”、“簇群空間和新陳代謝仿生設(shè)計(jì)”等課題都是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)中關(guān)于仿生過(guò)程算法、仿生結(jié)構(gòu)算法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、仿生行為算法（群體智能）等仿生智能計(jì)算方法的應(yīng)用研究。

未來(lái)的科學(xué)研究與理論實(shí)踐定會(huì)形成從理念、到數(shù)據(jù)、再到方法論、最后到目標(biāo)等方面的有機(jī)仿生系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由大量的元素有機(jī)組成，而系統(tǒng)本身也屬于一個(gè)大的宏觀思維下的系統(tǒng)。以后的仿生設(shè)計(jì)不會(huì)僅僅是關(guān)注幾個(gè)單體設(shè)計(jì)元素和理念，更加注重與系統(tǒng)性的整合。該系統(tǒng)通過(guò)進(jìn)行基礎(chǔ)性科學(xué)研究，注重仿生設(shè)計(jì)元素和相關(guān)元素的系統(tǒng)性研究，必將仿生設(shè)計(jì)理論推動(dòng)到更高的戰(zhàn)略發(fā)展層面。

（三）以持續(xù)發(fā)展和社會(huì)和諧為目標(biāo)

仿生設(shè)計(jì)通常以研究自然生態(tài)為對(duì)象和目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)對(duì)自然世界整體趨勢(shì)和變化的把握，注重對(duì)自然生物與其關(guān)系的研究，從物質(zhì)到非物質(zhì)、復(fù)雜到簡(jiǎn)單、高端到低端等不同層次的系統(tǒng)研究，同時(shí)也包含著在跨學(xué)科基礎(chǔ)上的多樣性多層次研究，這樣的目標(biāo)是建立一個(gè)人和自然共同工作的系統(tǒng)。但是人和自然的工作方式不是獨(dú)立和封閉的，而是溝通順暢、融合的、交叉的、開(kāi)放的系統(tǒng)，這樣才能謀求在未來(lái)獲得持續(xù)發(fā)展和社會(huì)整體和諧。人類(lèi)在接近自然系統(tǒng)的同時(shí)，給大自然提供一定的保護(hù)。未來(lái)的仿生設(shè)計(jì)必將是從以人為本的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為以自然為本的設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)，從戰(zhàn)略層面保護(hù)大自然生態(tài)系統(tǒng)的完整和健康，以人類(lèi)和自然和諧共存為目標(biāo)準(zhǔn)則，造出一種更加自然和隨性的選擇境界，挖掘出任何自然和諧共存，可持續(xù)發(fā)展的道路和方法。

綜上所述，仿生設(shè)計(jì)以其特有的設(shè)計(jì)思想、理念和方法，把個(gè)體系統(tǒng)的需要放到整體系統(tǒng)中衡量，用符合生態(tài)學(xué)的環(huán)境科學(xué)原理的觀念去指導(dǎo)行動(dòng)，將不斷去探索人與自然的關(guān)系，

尋求技術(shù)與自然、人類(lèi)的協(xié)同一致，試圖預(yù)見(jiàn)并創(chuàng)造更高層次的人——自然——社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)，這是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)和理想目標(biāo)，也是整個(gè)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的追求。未來(lái)的仿生設(shè)計(jì)將滲透到人類(lèi)社會(huì)生活的各個(gè)層面，對(duì)人類(lèi)現(xiàn)在及未來(lái)的生活方式、價(jià)值觀念產(chǎn)生影響，參與到人和自然的共生與持續(xù)發(fā)展這個(gè)哲學(xué)命題的認(rèn)識(shí)和反思中去。

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作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)里，男，文學(xué)碩士，助理工程師，船舶總體設(shè)計(jì)。