工業設計中仿生設計論文

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【論文關鍵詞】仿生設計；抽象；和諧；自然形態

【論文摘要】自然界是最偉大的造型師，其豐富的有機生命形態，有助于塑造造型設計的形式語言，使設計師能從這些精妙的有機生命形態中，獲取靈感，以仿生的方式進行發明創造和產品的創新設計。仿生設計的應用，能夠強化產品的動態美，突出產品的個性，增加人與產品之間的精神互動，使產品具有意象美和意蘊美。本文主要從仿生學、仿生設計學、仿生設計在工業設計中的應用以及仿生設計的未來等幾個方面來闡述仿生，倡導工業設計師在仿生設計學的指導下，創造人、機、自然和諧共生的生存空間。

對設計師而言，自然界豐富的自然生命形態是個取之不盡、用之不竭的設計資料庫。這些自然生命形態經歷了幾百萬年的適者生存法則的自然進化后，不僅完全適應自然，而且其進化程度也接近完美。如將其融入新型包裝，原來的幾何線條將逐漸演變為柔和圓潤﹑厚重飽滿的有生命的線條，產品被賦予了“動”的神態。而且，仿生設計有利于突出產品的個性，尤其是當今的信息時代，人們對產品設計的要求和過去不同，既注意功能的優良特性，又追求形態的清新、淳樸，同時注重產品的返樸歸真和個性。

提倡仿生設計，不但能創造出功能完備、結構精巧、用材合理、美妙絕倫的產品，同時還賦予產品形態以生命的象征，讓設計回歸自然，增進人類與自然統一。

一、仿生學與仿生設計學

仿生是高科技的代名詞，它是指運用尖端的科學技術，來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能，更加有效地為人類服務。各國都在不遺余力地加大在仿生學方面的研究。[1]

仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點，使人類社會與自然達到了高度的統一，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在，它們在漫長的進化過程中，為了求得生存與發展，逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類運用其觀察、思維和設計能力，開始了對生物的模仿，并通過創造性的勞動，制造出簡單的工具，增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。

藝術設計領域的仿生設計兼具自然科學和社會科學的特點。首先，它是一種新的途徑和方法，具備社會科學的思辨性與形而上學的特點，并與美學、藝術理論等緊密聯系。此外，它又具備自然科學的邏輯性、科學性、系統性和實證性，與空氣動力學、流體力學、人機工程學等研究相輔相成。最為重要的一點是，它具備藝術科學的屬性，是環境科學、生態科學在藝術領域的延伸，也為形態學、語義學、符號學的發展指出了一條新路。[2]

二、仿生在工業設計中的應用

歸納現代工業設計中的仿生，其主要表現在以下幾個方面：

1、形態的仿生

形態從其再現事物的逼真程度和特征來看，可分為具象形態和抽象形態。

1）具象形態的仿生

具象形態是比較逼真的再現事物的形態。由于具象形態具有很好的情趣性、可愛性、親和性、自然性，人們普遍樂于接受，在玩具、工藝品、日用品應用比較多。

2）抽象形態的仿生

抽象形態是用簡單的形體反映事物獨特的本質特征。是一種虛幻的，不實的形。抽象形態的仿生具有形態高度的簡化性和概括性，形態豐富的聯想性和想象性，同一具象形態的抽象形態的多樣性這三個主要特征。同時在應用于產品開發時，具有生產便捷，產品形態多樣化，滿足不同層次的顧客等優點。

2、功能的仿生

動植物的某些方面的功能，實際上遠遠超越了人類自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各種各樣的動植物能在各種惡劣復雜的環境中生存與運動，這是因為其運動器官和形體與惡劣復雜環境斗爭進化的結果。植物和動物在幾百萬年的自然進化中，不僅完全適應自然，而且其進化程度接近完美。今天，我們生活在科學技術飛快發展的時代，學習和利用生物系統的優異結構和奇妙的功能，已經成為技術革新和技術革命的一個新方向。[3]

例如，科學家根據蜻蜒的飛行原理研制成功了直升飛機；根據加重的翅痣蜻蜒在高速飛行時安然無恙，人們仿效其在飛機的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動的棘手問題；又如根據蛙眼原理，科學家利用電子技術制成了雷達系統，能準確快速地識別目標；根據螢火蟲100%的光能轉化效率原理，人類制成的冷光源，將其發光效率提高十幾倍，大大節約了能量。

盡管如此，自然界的動植物千千萬萬，其許多高超的技能與奧秘人們尚未完全掌握，但可以相信，隨著仿生技術的發展，各種仿生發明會源源不斷地被應用到人類的生活中來。

3、結構和材料的仿生

隨著仿生學的深入開展，人們不但從外形、功能去模仿生物，而且從生物奇特的結構和肌理中也得到不少啟發。人們在“仿生制造”中不僅是師法大自然，而且是學習與借鑒他們自身內秉的組織方式與運行模式。有的結構精巧，用材合理，符合自然的經濟原則；有些甚至是根據某種數理法則形成的，合乎“以最少材料”構成“最大合理空間”的要求。例如蜂巢由一個個排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成，這些結構與近代數學家精確計算出來的菱形鈍角109°28′和銳角70°32′完全相同，是最節省材料的結構，且容量大、極堅固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料制成蜂巢式夾層結構板，強度大、重量輕、不易傳導聲和熱，是建筑及制造航天飛機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。

因此，工業設計師要積極地關注仿生發明中精巧的結構和奇特的材料，并且巧妙地應用這些結構和材料，結合市場的需求創造出人們需求的產品，同時也要細心的觀察自然，提煉自然的精妙，提出更多的構想，為科學家的探索提供更多的思路，從而創造更有價值的仿生成果，為人類創造更加精美更加豐富的產品。

4、界面仿生

要理解界面仿生設計，首先要知道界面。所謂界面，即人機界面，是人與機器進行交互的操作方式，即用戶與機器互相傳遞信息的媒介，其中包括信息的輸入和輸出。好的人機界面美觀易懂、操作簡單且具有引導功能，使用戶感覺愉快、興趣增強，從而提高使用效率。

為了認識和分析仿生界面設計，可將其分類為：

1）功能性界面仿生

功能性設計界面接受物的功能信息，操縱與控制物，同時也包括與生產的接口，即材料運用、科學技術的應用等等。這一界面的仿生側重于功能、結構和材料的仿生，它反映著設計與人造物的協調作用。

2）情感性界面仿生

情感性設計界面即物要傳遞感受給人，取得與人的感情共鳴。這種感受的信息傳達存在著確定性與不確定性的統一。情感把握在于深入目標對象的使用者的感情，而不是個人的情感抒發。設計師“投入熱情，不投入感情”，避免個人的任何主觀臆斷與個性的自由發揮。這一界面的仿生側重于用形態、色彩、肌理等引發心理情感，體現大自然和諧與共生的精神哲學的仿生設計，它反映著設計與人的關系。

三、未來工業設計中仿生的前景

中國未來的工業設計必須以創意與革新為首要條件，唯有真正好用且務實的商品才能在市場上脫穎而出，讓消費者感到貼心且實惠的產品方是企業制勝的絕佳利器。今天，我們生活在科學技術飛速發展的時代，學習和利用生物系統的優異結構和奇妙的功能，已經成為技術革新和技術革命的一個新方向。許多事實說明，仿生設計學是發展新技術的金鑰匙。

總結

綜上所述，運用仿生性思維進行設計，不僅創造功能完備、結構精巧、用材合理、美妙絕倫的產品，而且賦予產品以生命的象征，讓設計回歸自然，增進人類與自然統一。因此，工業設計師要學會師法自然的仿生性設計思維，創造人、自然、機器和諧共生的對話平臺。

【參考文獻】

[1]倪海曙《視覺和仿生學》[M]，知識出版社，1985。

[2]何人可《工業設計史》[M]，北京理工大學出版社，1991。

[3]王受之《世界現代設計史》[M]，中國青年出版社，2002。