設(shè)計(jì)師與大自然的對話

羅曼

為了更好地適應(yīng)生存環(huán)境，聰明的生物總會為自己“量身定制”美觀低耗的外部形態(tài)：為了在游行時減少水的阻力和自身能量消耗，魚為自己“定制”了流線型身形；成熟后的蒲公英會長成白色絨球狀，便于“飛”向更多的地方播撒種子；雞之所以為自己“定制”了橢圓形蛋殼，是因?yàn)檫@種形狀的蛋所占空間較小，可以最大限度地儲存于腹中，然后更加順暢地完成孵化……面對大自然中這些優(yōu)美動人的線條和輪廓，人類又怎會不為之心動？于是仿生物形態(tài)設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐就這樣開始了。

春秋時期有一位杰出的建筑工匠，名叫魯班。相傳有一天，他在山上伐木時不慎被草葉劃破了手，強(qiáng)烈的好奇心和探知欲驅(qū)使他摘下草葉反復(fù)觀察。他發(fā)現(xiàn)草葉邊緣生長著密集而鋒利的細(xì)齒。這些細(xì)齒整齊劃一、規(guī)則有序，鋒銳和尖利得足以劃傷皮膚，儼然草葉的一副戰(zhàn)甲。大受啟發(fā)的魯班回家后反復(fù)試驗(yàn)并改進(jìn)，終以鐵片做出了形如草葉細(xì)齒的鋸子。這一發(fā)明使鋸割木料成了簡單便捷的事情，大幅縮短了木料加工時長。

除此之外，他還有很多發(fā)明創(chuàng)造，從古代作攻城之用的云梯到以竹木為材的飛翔器械木鵲，從形如蠡狀、內(nèi)設(shè)機(jī)關(guān)，用鑰匙才能打開的銅鎖到運(yùn)用榫卯結(jié)構(gòu)原理制作而成的古代益智玩具魯班鎖……這些影響深遠(yuǎn)、意義非凡的發(fā)明創(chuàng)造不僅讓魯班被建筑工匠們奉為祖師，還使他理所當(dāng)然地成為仿生設(shè)計(jì)界的前輩，雖然那時的人們還并不知道兩千多年后的仿生設(shè)計(jì)為何物。

所謂仿生設(shè)計(jì)，就是以大自然的外形、色彩、聲音、功能和結(jié)構(gòu)等為原型而進(jìn)行的模仿設(shè)計(jì)。那么，人們?yōu)槭裁匆７麓笞匀荒?？那是因?yàn)樵跉v經(jīng)了億萬年的繁衍進(jìn)化后，自然萬物在長期的優(yōu)勝劣汰、物競天擇中不僅有著無與倫比的外部形態(tài)和合理實(shí)用的功能結(jié)構(gòu)，而且形成了低耗環(huán)保的節(jié)約意識和便捷有效的生存法則。例如經(jīng)科學(xué)計(jì)算，規(guī)則有序的六棱柱蜂巢實(shí)則為擁有著極致的秩序之美及以最少建筑材料獲得最大、最堅(jiān)固空間的優(yōu)秀建筑。形似蜂窩的冰島哈爾帕音樂廳外立面和2015年米蘭世界博覽會英國館大型“蜂巢”裝置的靈感皆源自大自然中的蜂巢。

另外，相傳終年生活在冰天雪地中的因紐特人常年居住的雪屋的設(shè)計(jì)靈感，來自北極熊為冬眠和產(chǎn)子而筑造的洞穴。也正因?yàn)槿绱?，人類對于向大自然探尋生存之道、破解難題之法的探索從未停歇。

中國安徽坐落著一座有著“中國畫里的鄉(xiāng)村”美譽(yù)的古村落——宏村。古樸雅致的百余套保存完善的明清古民居和美不勝收的湖光山色，使得宏村在2000年被聯(lián)合國教科文組織列入世界文化遺產(chǎn)名錄，并被聯(lián)合國考察專家稱贊為擁有著舉世無雙的小城水街景觀。這座美麗的古村落其實(shí)也是一件成功的仿生設(shè)計(jì)作品。早在800年前，古宏村人就展開了對人類和大自然關(guān)系的探索——依照牛的外部形態(tài)和消化系統(tǒng)對村落布局和水利網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，使宏村一舉成為建筑史上的一大奇觀。

在古宏村人繪制的“?！毙未迓湟?guī)劃藍(lán)圖中，巍峨俊秀的雷崗山被設(shè)計(jì)為牛首，由兩棵拔地而起的參天古樹充當(dāng)牛角，錯落有致、鱗次櫛比的徽派建筑群成為清晰可見的牛軀干，依溪而建的四座小橋?yàn)榕Ｍ?。更讓人拍案叫絕的是，村民將山間涓涓泉水引流至村莊并流經(jīng)家家戶戶，還把迂回彎曲的渠道設(shè)計(jì)為牛的腸道，讓引入村莊的泉水先流入“牛胃”月沼進(jìn)行過濾，再排向被視作“牛肚”的南湖，經(jīng)再一次過濾后最終流向河流。這種別出心裁又科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇迓洳季趾退W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)如神來之筆，讓本就如詩如畫的宏村宛若落入人間的仙境一般逸趣橫生，同時也解除了居民長久以來用水困難的煩惱。宏村的此番改造無疑是人類與大自然的一次生動對話。

為了更好地適應(yīng)生存環(huán)境，聰明的生物總會為自己“量身定制”美觀低耗的外部形態(tài)：為了在游行時減少水的阻力和自身能量消耗，魚為自己“定制”了流線型身形；成熟后的蒲公英會長成白色絨球狀，便于“飛”向更多的地方播撒種子；雞之所以為自己“定制”了橢圓形蛋殼，是因?yàn)檫@種形狀的蛋所占空間較小，可以最大限度地儲存于腹中，然后更加順暢地完成孵化……面對大自然中這些優(yōu)美動人的線條和輪廓，人類又怎會不為之心動？于是仿生物形態(tài)設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐就這樣開始了，如伴隨著2008年北京奧運(yùn)會舉辦拔地而起的中國國家體育場鳥巢，形如一個巨型鳥類巢穴，錯落交織又根根分明的鋼架結(jié)構(gòu)裸露于外，使建筑與周邊環(huán)境自然地融為一體，不僅將孕育與希望的主題闡釋得惟妙惟肖，也將與此鋼筋骨架形態(tài)有著異曲同工之妙的中國傳統(tǒng)鏤空雕刻展現(xiàn)在世界人民面前。

大自然中的生物還擁有足以讓自己在大自然中化險為夷、長久生存的其他強(qiáng)大功能，如敏感的聽覺和多變的膚色。你知道為什么貓頭鷹總能如此敏捷高效地?fù)湎颢C物嗎？這與貓頭鷹超凡的聽力有很大的關(guān)系，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^極其微弱的聲音來進(jìn)行快速定位。對聲波超級敏感的貓頭鷹后來啟發(fā)人們發(fā)明了“聽覺監(jiān)視器”。又如變色龍遇到危險變色逃生啟示人們發(fā)明出用于不同環(huán)境的特種軍服……

此外，蒼蠅的“導(dǎo)航儀”楫翅還啟發(fā)人們設(shè)計(jì)了振動陀螺儀，使飛機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了自動駕駛；壁虎的倒掛和垂直爬行能力為研發(fā)黏合劑和繃帶產(chǎn)品指明了方向；隨行的候鳥在群飛時可以減少風(fēng)的阻力、節(jié)省體力，人們由此獲得了飛機(jī)編隊(duì)飛行可以降低油耗的啟發(fā)……這些都還只是一篇篇序章，相信有一天從大自然得出的靈感和發(fā)現(xiàn)會寫滿人類史冊。但是我們在為大自然的神奇和生命的偉大發(fā)出由衷贊嘆的同時，也不得不為大自然的生存問題而憂心。在大自然用自然災(zāi)害向人類發(fā)出一次又一次嚴(yán)厲的警告和勸誡之后，認(rèn)真思考如何避免過度索取、盲目開發(fā)、無盡破壞和嚴(yán)重污染，成為人們必須重視和面對的生存課題。

（本刊編輯部摘自《美育》教材，人民美術(shù)出版社）