賈冰、張男

仿生學(xué)作為一門(mén)通過(guò)研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性狀、原理、行為為工程技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新提供新思路、新方案的技術(shù)學(xué)科。在與設(shè)計(jì)藝術(shù)思想的碰撞中，產(chǎn)生了一門(mén)邊緣學(xué)科——仿生設(shè)計(jì)學(xué)。仿生設(shè)計(jì)就是指設(shè)計(jì)師們?cè)谶M(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，研究自然有機(jī)體的“形”、“音”、“色”、“動(dòng)”，和生物特征規(guī)律，進(jìn)行模仿與提煉，來(lái)賦予產(chǎn)品生命與情感，使人們?cè)谙M(fèi)時(shí)，產(chǎn)生心理的共鳴、情感的體驗(yàn)。

一、中國(guó)古典哲學(xué)的仿生思想

遠(yuǎn)古時(shí)期，人們的生活生產(chǎn)資料都來(lái)源于自然，器物形態(tài)也呈現(xiàn)著原始抽象的自然形態(tài)。在與大自然不斷的斗爭(zhēng)妥協(xié)中，中國(guó)先人們形成了樸素的自然哲學(xué)思想，如“天人合一”與“五行相生相克”的思想?！疤烊撕弦弧笔侵溉耸亲匀坏囊徊糠?，人的生存與發(fā)展建立在與自然共生互補(bǔ)的基礎(chǔ)上的。他們認(rèn)為只有達(dá)到了“天”、“地”、“人”和諧統(tǒng)一的完美境界，才能產(chǎn)生完美的器物。在此思想基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的手工藝論著，如春秋時(shí)期的《考工記》、明代的《天工開(kāi)物》，集成了原始的產(chǎn)品造型與材料應(yīng)用法則，體現(xiàn)了古人們“外師造化”、“中得心源”的自然形態(tài)，概括抽象能力和利用改造自然材料，構(gòu)造具有形式美感的器物形態(tài)能力。

二、仿生設(shè)計(jì)在中國(guó)古代器物造型中的應(yīng)用

中國(guó)古代的日常生活用品，如陶器、家具、銅鏡、生產(chǎn)工具等取材于自然，造型也多是對(duì)動(dòng)、植物形態(tài)的抽象再現(xiàn)。如新石器早期的瓜果和葫蘆形狀陶器，新石器晚期的豬形陶壺、獸形陶壺、水鳥(niǎo)形陶壺、龜形陶壺等，體現(xiàn)了人類(lèi)對(duì)自然的敬畏和信仰，是古代先民仿生意識(shí)的流露。陶鬶是其中有代表性的一種溫酒斟酒器具。陶鬶中下部豐腴的獸腹和獸臀，可以加大儲(chǔ)酒的容量；鼎立的三足可以穩(wěn)定容器；三足的中空部分可以點(diǎn)火烘燒加熱。陶鬶的尾部上翹，形成提梁；頸部上聳高昂，使整個(gè)器形具有挺拔的氣勢(shì)。陶鬶是形態(tài)仿生與功能仿生的完美結(jié)合，體現(xiàn)了古人高超的抽象造型能力。新石器時(shí)期的彩陶常裝飾水紋、漩渦紋、云雷紋、魚(yú)紋等圖案，體現(xiàn)了古人的視覺(jué)圖案仿生智慧。在漫長(zhǎng)的封建社會(huì)，中國(guó)的仿生器物也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。三國(guó)兩晉時(shí)期的茶具、酒具、文具等模仿動(dòng)物的造型，如雞頭壺、鷹形盤(pán)；唐宋時(shí)期仿生植物的瓜形壺、花形盤(pán)等。明清時(shí)期的仿生設(shè)計(jì)更加豐富，自然a生活的一切人、事、物、動(dòng)植物等都可以進(jìn)入器物的造型和圖案中，寄托美好的寓意，象征富足生活。

中國(guó)的古典家具中也常常能看到仿生設(shè)計(jì)的影子。人們常見(jiàn)的木墩，就是南瓜造型的仿生，逐漸演變而來(lái)。中國(guó)古典家具的某些功能構(gòu)件，如案幾、椅凳的腳，常模仿獸足；柜的頂飾，沙發(fā)椅的扶手和靠背等常采用龍的變型。

三、仿生在西方工業(yè)設(shè)計(jì)史中的發(fā)展與應(yīng)用

仿生設(shè)計(jì)在英國(guó)工業(yè)革命后得到了長(zhǎng)足發(fā)展。19世紀(jì)末的新藝術(shù)運(yùn)動(dòng)就是運(yùn)用海藻、草、昆蟲(chóng)等自然元素和充滿活力、波浪形、流動(dòng)的線條，以及充滿美感的女性形象和有機(jī)形態(tài)作為建筑造型、產(chǎn)品造型和平面設(shè)計(jì)的裝飾元素與創(chuàng)作靈感進(jìn)行設(shè)計(jì)的。如愛(ài)米勒·加雷設(shè)計(jì)的玻璃制品，整體運(yùn)用流暢和不對(duì)稱(chēng)的有機(jī)造型，乳色肌理上裝飾以花朵、葉子、枝蔓、蝴蝶等圖案。他設(shè)計(jì)的家具也以異域植物和昆蟲(chóng)作為裝飾題材，怒放的鮮花和花葉纏繞構(gòu)成獨(dú)特的表面裝飾效果。著名的“睡蝶床”，就是使用的玻璃和珍珠傳達(dá)了蝴蝶身體和翅膀的輕盈感覺(jué)，黑白交替的木頭紋理則再現(xiàn)了蝶翅的斑紋。

仿生設(shè)計(jì)在當(dāng)代西方呈蓬勃之勢(shì)，最具顛覆性的設(shè)計(jì)師路易吉·克拉尼提到: 自然界有幾千幾萬(wàn)年的演變過(guò)程，它是逐漸按需求和必然存在的條件進(jìn)化而來(lái)的，而人類(lèi)最近一兩百年才有工業(yè)的發(fā)展和各種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。我們必須遵循大自然的規(guī)律，他將曲線構(gòu)成的獨(dú)特生態(tài)形狀,運(yùn)用于產(chǎn)品、時(shí)裝、汽車(chē)、建筑和工藝品等廣泛的設(shè)計(jì)中。他設(shè)計(jì)的佳能單反相機(jī)獨(dú)特的細(xì)節(jié)曲線給雙手帶來(lái)無(wú)以倫比的握感。他認(rèn)為世界是圓的，他的靈感都來(lái)自于自然,他所做的無(wú)非是模仿自然界向人們揭示的種種真實(shí)。

四、仿生設(shè)計(jì)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用方法

1. 形態(tài)仿生設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的形態(tài)承載著設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，是與消費(fèi)者溝通的橋梁。在當(dāng)下回歸自然，綠色設(shè)計(jì)的理念下，形態(tài)仿生設(shè)計(jì)成為了設(shè)計(jì)師的主要設(shè)計(jì)手段。菲利浦?斯達(dá)克的外星人榨汁機(jī)，就是以昆蟲(chóng)般的細(xì)長(zhǎng)三足，仿佛來(lái)自外太空生物的怪異頭部，引起了人們的無(wú)限遐想和購(gòu)買(mǎi)欲望。

形態(tài)仿生設(shè)計(jì)分為具象仿生和抽象仿生。具象仿生直接真實(shí)的再現(xiàn)和描繪自然生物形態(tài)，形式生動(dòng)活潑，極富生命力和親和感，常用于兒童產(chǎn)品和家居用品的設(shè)計(jì)。抽象仿生是將自然形態(tài)簡(jiǎn)化、提煉，通過(guò)聯(lián)想、夸張、變形的手法，使產(chǎn)品形態(tài)在“似”與“不似”之間，產(chǎn)生趣味性和探索性。抽象仿生具有簡(jiǎn)化性、概括性、想象性的特點(diǎn)，極富個(gè)性和創(chuàng)造力，也更加符合生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸包裝的要求。

2. 功能結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)

功能結(jié)構(gòu)仿生主要是研究生物體在自然界的特異生存本領(lǐng)或身體內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)，通過(guò)技術(shù)手段模仿其功能與構(gòu)造，用于改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的使用方式或技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的舒適性與便利性，完成產(chǎn)品的升級(jí)換代。如日本新干線高速列車(chē)采用仿生于貓頭鷹羽毛和翠鳥(niǎo)喙的降噪設(shè)計(jì)，行駛過(guò)程出奇地安靜。貓頭鷹的羽毛呈鋸齒狀排列，穿過(guò)夜空時(shí)，悄無(wú)聲息，高鐵與上方電線連接的裝置便采用這種鋸齒狀結(jié)構(gòu)；翠鳥(niǎo)的喙使它從空中向水面俯沖時(shí)在最大程度上減少能量損失，列車(chē)的前部采用類(lèi)似形狀可幫助列車(chē)在穿過(guò)隧道時(shí)不會(huì)產(chǎn)生低水平音爆。再如，蜂巢由排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，科學(xué)家計(jì)算出是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固。人們仿其構(gòu)造制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。蜂窩結(jié)構(gòu)頭盔的設(shè)計(jì)因其省料、容量大、強(qiáng)度高、透氣好的特點(diǎn)獲得了德國(guó)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。美國(guó)佛羅里達(dá)州大學(xué)工程師里克·林德從海鷗身上得到啟發(fā)，研制出一種能在高層建筑周?chē)鷮ふ页雎?，同時(shí)又可猛撲向林蔭大道的遠(yuǎn)程遙控偵察機(jī)，很多現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)正是由高層建筑和林蔭大道構(gòu)成。林德手拿的就是基于海鷗可在“肩部”和“肘部”彎曲翅膀的能力設(shè)計(jì)的飛機(jī)原型。筆直的“肘部”在最大程度上提高了穩(wěn)定性，“肘部”以下部分則提高飛機(jī)在驟降、俯沖和翻滾時(shí)的靈活性。

3. 色彩圖案仿生設(shè)計(jì)

自然界存在著千變?nèi)f化的色彩和色彩組合圖案。優(yōu)異的色彩和圖案可實(shí)現(xiàn)生物體一定的生存功能。模仿自然界優(yōu)異的色彩組合與圖案形式，應(yīng)用于產(chǎn)品的外觀色彩搭配與圖案裝飾中，就是色彩圖案的仿生設(shè)計(jì)。如在箱包和家具面料中使用的仿動(dòng)物皮毛斑點(diǎn)、條紋的設(shè)計(jì)，家居飾品中仿植物色彩與脈絡(luò)的圖案裝飾，都是色彩圖案的仿生設(shè)計(jì)。再如蝴蝶等昆蟲(chóng)的羽翼在陽(yáng)光下呈現(xiàn)繽紛絢麗的熒光，應(yīng)用于服裝面料的仿生設(shè)計(jì)中，會(huì)給人以美的享受。

4. 材料肌理仿生設(shè)計(jì)

研究自然生態(tài)的表面肌理和材料組織結(jié)構(gòu)的排列形式，利用人造材料模仿自然肌理的構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)材料的功能價(jià)值，傳達(dá)表面的裝飾效果，被稱(chēng)為材料肌理仿生。如Speedo公司出產(chǎn)的模仿鯊魚(yú)皮膚制作的高科技泳衣，使伊恩·索普在悉尼奧運(yùn)會(huì)一舉奪得3枚金牌，創(chuàng)造了材料仿生的神話。荷葉是潔凈的象征，水珠和灰塵都無(wú)法在其光滑的防水表面停留，因?yàn)楹扇~表面緊密排列的小突起，讓小水珠不具備堆積空間?？茖W(xué)家們已將這種肌理應(yīng)用于服裝面料、窗戶(hù)以及高壓輸電線絕緣器等自清潔材料的研發(fā)上。隨著人類(lèi)與自然矛盾的日益突出，與自然和諧相處，順應(yīng)自然規(guī)律的呼聲，越來(lái)越響亮。工業(yè)設(shè)計(jì)作為改變?nèi)祟?lèi)生存狀態(tài)，設(shè)計(jì)人類(lèi)生活方式的設(shè)計(jì)學(xué)科，必需要尊重自然、模仿自然、以自然為師。仿生設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)手段，必然會(huì)發(fā)揮越來(lái)越大的作用，甚至成為設(shè)計(jì)師們首要考慮的設(shè)計(jì)方法。