羅移峰

淺談工業(yè)產(chǎn)品中的仿生設(shè)計(jì)

羅移峰

自古以來(lái)，自然界就是人類各種科學(xué)技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉。仿生設(shè)計(jì)學(xué)作為人類在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中與自然界所產(chǎn)生的鍥合點(diǎn)，使人類社會(huì)與自然達(dá)到高度的統(tǒng)一，正逐漸成為設(shè)計(jì)發(fā)展過(guò)程中新的亮點(diǎn)。仿生設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用，能夠強(qiáng)化所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的產(chǎn)品的形態(tài)美，突出產(chǎn)品的個(gè)性，增加人與產(chǎn)品之間的情感和精神的互動(dòng)，創(chuàng)造人、機(jī)、環(huán)境和諧共生的生存空間，從而使產(chǎn)品具有更可解讀的意象美和意蘊(yùn)美的語(yǔ)意。

工業(yè)產(chǎn)品；仿生；形態(tài)

一、人類歷史上經(jīng)典的仿生設(shè)計(jì)

大自然無(wú)時(shí)不刻不在展示自己的最佳設(shè)計(jì)，古人說(shuō)：“外師造化，中得心源?！比祟悘男U荒時(shí)代進(jìn)入文明時(shí)代，就是在不斷與自然界的斗爭(zhēng)中摸索并模仿自然和適應(yīng)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)展的。人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)勞動(dòng)中逐步認(rèn)識(shí)到能從自然生態(tài)系統(tǒng)中領(lǐng)悟到并獲得自身的生存、進(jìn)步和發(fā)展的真諦。我們從人類流傳下來(lái)的一些實(shí)物中不難看出人們較早就留下模仿自然生態(tài)的痕跡。從原始社會(huì)構(gòu)筑的人面魚(yú)紋等圖騰文化，以及春秋早期的玉虎、魯班造鋸、動(dòng)物紋飾的瓦當(dāng)、秦漢的盤龍鈕到民間生活中以各種動(dòng)物形態(tài)造型為原型的實(shí)用器物，如玉豬龍、鷹形壺、省油燈等，都是對(duì)自然界的生物進(jìn)行模仿而產(chǎn)生的。1968年河北省滿城縣出土的長(zhǎng)信宮燈，長(zhǎng)信宮燈作跪姿宮女執(zhí)燈形，通體鎦金。宮女梳著發(fā)髻，穿寬袖長(zhǎng)衣，右臂自然舉起，左臂伸向右方，手持燈盤；最妙處就是她的右臂，實(shí)為煙道。右臂下的燈盤點(diǎn)燃時(shí)，燈燃燒排放的煙通過(guò)右臂被吸入中空的人體內(nèi)，而宮女恰在燈火的映照下愈發(fā)美麗動(dòng)人。長(zhǎng)信宮燈更是將中國(guó)人兩千年的節(jié)能歷史帶到世人眼前。兩千年來(lái)，青燈黃卷、紅袖添香，一盞小油燈已在氤氳中化為光明、希望和溫暖，體現(xiàn)了實(shí)用性、藝術(shù)性與科學(xué)性的高度統(tǒng)一。傳統(tǒng)的民間藝術(shù)體現(xiàn)了農(nóng)耕民族的審美情趣、精神內(nèi)涵、宗教觀念和造型特色。古代仿生的器物能夠折射出先民智慧的影子，其圖形不僅僅在于裝飾和審美的層面，更在于它的象征性和深刻寓意，它是作為當(dāng)時(shí)社會(huì)思想和觀念符號(hào)而存在的。歷史學(xué)家孟馳北先生在《草原文化與人類歷史》中寫道：“人類塑造動(dòng)物，是人的一次自我觀照。但在塑造過(guò)的動(dòng)物身上顯露的只是與獸性混合在一起的人性、人情——人的自我觀照使人逐漸認(rèn)識(shí)到自身的力量。人在對(duì)自然的塑造中會(huì)越來(lái)越多地把自己的思想情感投射到所塑造的物體身上?！惫糯让裨谏a(chǎn)勞動(dòng)中塑造各種形態(tài)的物體、各種裝飾的紋樣的同時(shí)，也寄托和表露著人們的祈望和希冀——物體承載著人們對(duì)力與美的崇拜和對(duì)圣靈的喜愛(ài)與歌頌。

二、現(xiàn)代工業(yè)文明中產(chǎn)品設(shè)計(jì)的仿生應(yīng)用

現(xiàn)代社會(huì)文明的主體是人與機(jī)器的關(guān)系。現(xiàn)代文明無(wú)不體現(xiàn)著一種“宇宙精神立，流形演無(wú)窮；萬(wàn)物歸一理，天地造化中”的精神。工業(yè)化時(shí)代以來(lái)的生產(chǎn)，注重在人與自然的神韻中挖掘其切身感受，在實(shí)際生產(chǎn)中探尋以新的方法表現(xiàn)自然界的勃勃生機(jī)，在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上尋求創(chuàng)新。師法自然的仿生設(shè)計(jì)為現(xiàn)代設(shè)計(jì)文化傳達(dá)出一種良策和現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。人們?cè)谙虼笞匀粚W(xué)習(xí)的過(guò)程中進(jìn)行模仿，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)人的經(jīng)驗(yàn)積累，在選擇和改進(jìn)物體的形態(tài)、功能的過(guò)程中，創(chuàng)造出了更為優(yōu)良的產(chǎn)品為人們所用?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)理念提倡設(shè)計(jì)回歸到自然的狀態(tài)，以增進(jìn)人與自然的和諧統(tǒng)一。

首先，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)和材料仿生。自然界的各種生物都擁有各自特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成材料，擁有生物的一些獨(dú)特性。仿生設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)和材料的仿生就是從生物的一些奇特結(jié)構(gòu)和生物的材質(zhì)中得到啟發(fā)，人們學(xué)習(xí)和借鑒生物自身的、內(nèi)在的組織方式，制成人造物為人類服務(wù)。鋼是非常堅(jiān)固的材料，但蜘蛛織的蛛絲比同樣粗細(xì)的鋼絲還要堅(jiān)固十倍以上。科學(xué)家們研究、模仿蜘蛛，造出了被稱為“生物鋼”的人造蜘蛛絲，它輕巧而又堅(jiān)固，不僅可以用來(lái)做成合成材料，用于飛機(jī)制造、車輛、橋梁、房屋、家具等等，還可以用來(lái)織出超級(jí)織物，如制成薄如蟬翼、輕若鴻毛的特種專業(yè)工作服和防彈衣以及收在掌中不盈握的降落傘?？梢?jiàn)，小小蜘蛛中蘊(yùn)藏的“天機(jī)”，足夠人們?nèi)⒖己屠谩?/p>

其次，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中的形態(tài)仿生?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品有豐富的形態(tài)。產(chǎn)品的形態(tài)仿生就是再現(xiàn)生物原來(lái)的一些特征，它有具象形態(tài)和抽象形態(tài)之分。具象形態(tài)仿生是比較逼真地再現(xiàn)事物的形態(tài)。具象形態(tài)仿生的產(chǎn)品具有情趣性、可愛(ài)性、親和性、自然性，人們比較容易接受。這類產(chǎn)品形態(tài)在兒童玩具、交通工具、日常用品中應(yīng)用得比較多，汽車形態(tài)的仿生設(shè)計(jì)更是不計(jì)其數(shù)。如大眾的“甲殼蟲(chóng)”車，盡管其設(shè)計(jì)靈感并不是來(lái)源于甲殼蟲(chóng)，而是一個(gè)自然的風(fēng)洞造型，但在上個(gè)世紀(jì)60年代，當(dāng)美國(guó)人親切地稱它為“甲殼蟲(chóng)”時(shí)，沒(méi)有人為這個(gè)稱呼感到意外，因?yàn)閷?duì)很多人來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)超級(jí)大的“甲殼蟲(chóng)”——可愛(ài)、精致而又親切。經(jīng)過(guò)近70年的不斷進(jìn)化，甲殼蟲(chóng)搖身一變，成為時(shí)尚、個(gè)性的小車，越發(fā)惹人憐愛(ài)，而它經(jīng)典的外形設(shè)計(jì)精髓卻依然得以保存，這是一個(gè)足以載入史冊(cè)的經(jīng)典設(shè)計(jì)。同時(shí)，向鯊魚(yú)致敬的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止現(xiàn)代酷派一家，寶馬的鯊魚(yú)鰭天線設(shè)計(jì)、歐寶的鯊魚(yú)鰓設(shè)計(jì)同樣大名鼎鼎。即使是盛氣凌人的法拉利，也對(duì)鯊魚(yú)兇猛的造型情有獨(dú)鐘——車頭巨大的進(jìn)氣口即是源自“鯊魚(yú)鼻”的造型。該造型不僅顯得兇猛十足，而且對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用也達(dá)到極致。

抽象形態(tài)仿生是指人們用簡(jiǎn)單、抽象、夸張的形體來(lái)反映事物獨(dú)特的本質(zhì)特征。它是一種虛幻的、不實(shí)的形態(tài)。抽象形態(tài)的仿生產(chǎn)品具有高度的簡(jiǎn)化性、概括性，豐富的聯(lián)想性、想象性以及多樣性。多樣化的產(chǎn)品形態(tài)是能夠滿足不同層次顧客的需求的。如北京奧運(yùn)會(huì)主體育館“鳥(niǎo)巢”，就充分利用了仿生設(shè)計(jì)中的形態(tài)仿生理念，從體育場(chǎng)的名字到形態(tài)，我們都可以看到仿生設(shè)計(jì)在其中的利用。該體育館形態(tài)結(jié)構(gòu)美觀、新穎，功能完善，充分體現(xiàn)了北京奧運(yùn)會(huì)“綠色、科技、人文”的主題。在建筑風(fēng)格上，“鳥(niǎo)巢”獨(dú)樹(shù)一幟，設(shè)計(jì)師在師法自然界鳥(niǎo)兒筑巢特征的同時(shí)，還貫穿著節(jié)儉和可持續(xù)發(fā)展的“綠色”設(shè)計(jì)思想。仿生設(shè)計(jì)學(xué)原理的成功導(dǎo)入和靈活運(yùn)用，使諸多長(zhǎng)久以來(lái)在體育場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)方面存在的重大難題迎刃而解——觀光樓梯自然地成為結(jié)構(gòu)的延伸；“鳥(niǎo)巢”所用的立柱消失了，均勻受力的網(wǎng)如樹(shù)枝般沒(méi)有明確的指向，讓觀眾感到每一個(gè)座位都是平等的，坐在觀眾席上如同置身森林之中，體現(xiàn)“科技”這一設(shè)計(jì)理念；仿生設(shè)計(jì)還使“鳥(niǎo)巢”洋溢著濃郁的人文主義氣息，是“人文奧運(yùn)”精神的體現(xiàn)，同時(shí)也符合中國(guó)傳統(tǒng)“天人合一”的美學(xué)思想。體育場(chǎng)的空間效果既具有前所未有的獨(dú)創(chuàng)性、藝術(shù)性和實(shí)用性，又大度、簡(jiǎn)潔、典雅，成為世界奧運(yùn)史上、人類建筑史上以及產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)上的經(jīng)典之作。

第三，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中的功能仿生。自然界中，生物特有的某些功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身在此方面的科技成果。適者生存是自然界的一個(gè)法則，各種各樣的生物能在不同的環(huán)境中生存下來(lái)，就是其特有的某些功能和形體與惡劣而又復(fù)雜的環(huán)境進(jìn)行斗爭(zhēng)從而進(jìn)化的結(jié)果。因此，學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)奇妙的功能，已經(jīng)成為人類技術(shù)革新的新方向之一。如，由英國(guó)漢普郡拉姆西的Roke Manor研究有限公司的工程師于2001年開(kāi)發(fā)鷹眼系統(tǒng)，是一套在板球、網(wǎng)球和其他運(yùn)動(dòng)中使用的電腦系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以追蹤記錄球的路徑并顯示實(shí)際路徑的圖形圖像，也可以預(yù)測(cè)球未來(lái)的路徑。在網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)中，鷹眼系統(tǒng)已成為裁判過(guò)程的一部分，并應(yīng)用于電視轉(zhuǎn)播中。又如貓眼（又稱門鏡），是裝在住宅戶門上的一種小型光學(xué)儀器，便于居民觀察戶外情況，已成為居家安全的必需品。

盡管人類已經(jīng)大量利用仿生設(shè)計(jì)來(lái)滿足人們的生活需求，但是自然界中的動(dòng)植物種類不計(jì)其數(shù)，其功能形態(tài)也都千差萬(wàn)別，仿生技術(shù)還需要不斷地發(fā)展。我們相信，隨著科技的發(fā)展，會(huì)有更多功能更新的工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中。

三、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中仿生設(shè)計(jì)的前景

在科技日新月異、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，企業(yè)要吸引更多的消費(fèi)者購(gòu)買其產(chǎn)品，除了提升產(chǎn)品本身的質(zhì)量、性能等外，產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計(jì)也很重要。目前，中國(guó)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的大國(guó)，但還不是工業(yè)生產(chǎn)的強(qiáng)國(guó)，更不是設(shè)計(jì)的強(qiáng)國(guó)。中國(guó)的原創(chuàng)設(shè)計(jì)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家。從發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)設(shè)計(jì)狀況來(lái)看，其仿生設(shè)計(jì)是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的，它為中國(guó)工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指明了未來(lái)的發(fā)展方向。中國(guó)已經(jīng)生產(chǎn)出世界上最多的家電產(chǎn)品、服裝、日用小產(chǎn)品以及自行車、汽車等，但在國(guó)際市場(chǎng)上還鮮見(jiàn)貼有中國(guó)自主創(chuàng)新品牌的產(chǎn)品，今后我國(guó)的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要以創(chuàng)意與革新為首要條件。事實(shí)說(shuō)明，運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性思維設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品，可以創(chuàng)造功能完備、結(jié)構(gòu)精巧、用材合理、形態(tài)優(yōu)美的新興現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品。當(dāng)然，產(chǎn)品設(shè)計(jì)要回歸自然，師法自然，以增進(jìn)人、機(jī)和環(huán)境的有機(jī)統(tǒng)一。工業(yè)產(chǎn)品的仿生設(shè)計(jì)是發(fā)展新技術(shù)的金鑰匙，人們利用生物仿生原理會(huì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出更多新產(chǎn)品，源源不斷地滿足人們的現(xiàn)實(shí)生活需要。

[1]倪海曙.視覺(jué)和仿生學(xué)[M].北京:知識(shí)出版社,1985.

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[3]王受之.世界現(xiàn)代設(shè)計(jì)史[M].北京:中國(guó)青年出版社,2002.

[4]孟馳北.草原文化與人類歷史[M].北京:國(guó)際文化出版公司,1999.

TB21

A

1673-1999（2011）08-0130-02

羅移峰（1975-），男，四川大竹人，碩士，西南科技大學(xué)（四川綿陽(yáng)621010）制造科學(xué)與工程學(xué)院教師，研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)。

2011-02-25