張若晨

關(guān)鍵詞：仿生學(xué) 家電創(chuàng)新 仿生設(shè)計(jì) 工業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)流程

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2022）08-0113-03

引言

仿生學(xué)是近年來發(fā)展起來的一門將科學(xué)技術(shù)與生物自然相結(jié)合的交叉性學(xué)科。人類通過對(duì)自然長時(shí)間的研究和總結(jié)形成了仿生學(xué)成果，其表明大自然為人類面臨的問題提供了特定參照和解決方案?；诳茖W(xué)理論，這些解決方案是基于自然進(jìn)化的長期優(yōu)化過程，不斷發(fā)現(xiàn)原理并解決人類技術(shù)問題。

美國斯蒂爾博士于1960年提出的“仿生學(xué)”這一概念，將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與生物生命活動(dòng)過程作為技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，它使人類社會(huì)由向自然萬物獲取過渡為與自然界相互依存，并從中學(xué)習(xí)去創(chuàng)造世界的新紀(jì)元[1]。仿生學(xué)可以分為兩個(gè)獨(dú)立的開發(fā)過程。第一是自上而下的過程，它從技術(shù)或者問題定義開始，然后是尋找生物類比及其技術(shù)解釋。第二是自下而上的過程，先是對(duì)自然的分析，然后是對(duì)生物學(xué)原理的抽象和對(duì)技術(shù)應(yīng)用的探索[2]。

從工程應(yīng)用上，仿生學(xué)是一種從生命自然中汲取靈感，為問題尋找技術(shù)解決方案的重要手段?；诜律鷮W(xué)相關(guān)理論和成果而衍生出的仿生設(shè)計(jì)，通過在自然界中發(fā)現(xiàn)的生態(tài)功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)等生物樣本，進(jìn)而科學(xué)指導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)師通過理解自然元素的功能本體，將它們應(yīng)用到具體產(chǎn)品中，會(huì)產(chǎn)生極其精美，嘆為觀止的優(yōu)秀設(shè)計(jì)。仿生設(shè)計(jì)具體表現(xiàn)可分為形態(tài)仿生、功能仿生、結(jié)構(gòu)與肌理仿生。

一、仿生設(shè)計(jì)的基本流程

仿生設(shè)計(jì)是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)分支，是重要的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法之一。基本流程是基于清晰的產(chǎn)品定位，在對(duì)自然界生態(tài)模仿基礎(chǔ)之上，結(jié)合仿生學(xué)思維與設(shè)計(jì)定位，進(jìn)一步的分析、對(duì)比、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與評(píng)價(jià)，最終輸出設(shè)計(jì)方案。仿生設(shè)計(jì)與單一的仿生學(xué)具體應(yīng)用不同，它是以自然界所涵蓋的生態(tài)中的“形態(tài)”“顏色”“聲音”“功能”“結(jié)構(gòu)”等作為研究對(duì)象，根據(jù)科學(xué)規(guī)律結(jié)合需求在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這些因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。仿生學(xué)思維在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中能從科學(xué)與理性的角度促進(jìn)激發(fā)設(shè)計(jì)靈感，產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)過程可以表示如下圖1所示。

在流程中可發(fā)現(xiàn)，仿生設(shè)計(jì)不僅僅是采集、模仿、復(fù)制，而是對(duì)仿生學(xué)的延伸與發(fā)展，是人類生活中對(duì)于仿生學(xué)研究的另一種成果展示。通過對(duì)自然生態(tài)的探索，結(jié)合人文因素，給予設(shè)計(jì)更多的啟發(fā)與思考，從而豐富社會(huì)生活需求，構(gòu)成了人與自然共生，生態(tài)系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)思維。

二、仿生設(shè)計(jì)與家電創(chuàng)新

（一）發(fā)展概況與沿革

自工藝美術(shù)運(yùn)動(dòng)時(shí)期，“以人為本”的設(shè)計(jì)思想誕生并沿用至今，設(shè)計(jì)圍繞著人的主體隨時(shí)代與生活的發(fā)展而不斷發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｐ袨榈拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都需要設(shè)計(jì)，另一方面設(shè)計(jì)也是源自于生活的，因而設(shè)計(jì)與生活是相輔相成的。隨著科技研究手段的豐富化，不同形式的新生命物種不斷涌現(xiàn)出來，人們?cè)诜磸?fù)的探索與實(shí)踐中獲得啟發(fā)與創(chuàng)新趨向。基于物質(zhì)與精神方面的創(chuàng)新，圍繞仿生學(xué)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)逐漸演化而成仿生設(shè)計(jì)。

隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于生活品質(zhì)要求的指數(shù)呈上升趨勢(shì)，其中家電產(chǎn)品作為日常生活中的一個(gè)重要的器具，將人們的生活品質(zhì)提高到一個(gè)新的臺(tái)階。一件設(shè)計(jì)精良，形態(tài)優(yōu)美的家電產(chǎn)品會(huì)讓消費(fèi)者獲得生活的滿足感。中國家用電器行業(yè)經(jīng)過三十多年的快速發(fā)展，推出了大量的家電產(chǎn)品，從基礎(chǔ)款小家電到洗碗機(jī)、蒸烤箱、大型冰箱和洗衣機(jī)，成為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。美好的家電創(chuàng)新一直改善著人們的生活，仿生學(xué)新理念的融入更是進(jìn)一步改變著人們對(duì)生活方式和個(gè)性態(tài)度的風(fēng)格選擇。工業(yè)設(shè)計(jì)的目的是創(chuàng)造更加美好的生活，隨著人們對(duì)自然生態(tài)的深入考察探索，仿生學(xué)獲得了迅速的發(fā)展[3]。人們利用仿生學(xué)原理來進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，從而使得仿生設(shè)計(jì)成為了工業(yè)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要研究方向。

從19世紀(jì)末以來，世界產(chǎn)業(yè)與技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械化、電氣化、數(shù)字化、智能化的連續(xù)技術(shù)發(fā)展，面臨許多挑戰(zhàn)和新課題。同時(shí)，隨著全球化語境下，綠色雙碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，無人化工業(yè)制造，高性能無處不在的計(jì)算，萬物互聯(lián)與融合[4]，創(chuàng)新與變革成為新時(shí)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力與風(fēng)向標(biāo)。由于仿生設(shè)計(jì)是通過研究生物生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)原理來思考產(chǎn)品解決方案，因此不僅是生物層面的技術(shù)研究與設(shè)計(jì)方式，更是推進(jìn)人類新的生活方式的設(shè)計(jì)手段，它為科學(xué)技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了探索性的途徑、方法與思路。

（二）仿生設(shè)計(jì)在家電創(chuàng)新中的應(yīng)用機(jī)會(huì)

為了提升用戶對(duì)于家電使用過程中的體驗(yàn)性以及市場(chǎng)發(fā)展的需求，設(shè)計(jì)師和用戶之間的策略互動(dòng)以產(chǎn)品為媒介引入了仿生設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方式。在這種情景下，仿生學(xué)是設(shè)計(jì)者的另一種替代工具，是一門多學(xué)科交叉科學(xué)，主要對(duì)自然系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)、過程、功能、組織和相互關(guān)系）的原理、特性和機(jī)制進(jìn)行研究，將它們應(yīng)用于新產(chǎn)品的研發(fā)并解決相關(guān)問題。仿生設(shè)計(jì)的應(yīng)用涉及了多個(gè)領(lǐng)域，在智能信息化的時(shí)代下，仿生設(shè)計(jì)以不同方式融入到家電創(chuàng)新中，為人們提供了更加智能、環(huán)保、舒適的生活體驗(yàn)。

1.形態(tài)仿生：形態(tài)仿生設(shè)計(jì)可分為具象仿生與抽象仿生，在借鑒提取生態(tài)萬物的形態(tài)基礎(chǔ)之上以視覺切入點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新。抽象與具象的區(qū)別在于前者將提取的形態(tài)賦予夸張、簡化、變形等手法，更充滿探索與趣味。例如Dongs Liu所設(shè)計(jì)的Baby M兒童監(jiān)視器，該設(shè)計(jì)以鳥兒的形態(tài)作為仿生對(duì)象，將形態(tài)仿生與技術(shù)融合，使得用戶、產(chǎn)品、環(huán)境之間的互動(dòng)相對(duì)于傳統(tǒng)的兒童監(jiān)視器更加多樣化。

2.功能仿生：自然界中動(dòng)植物的某些方面的功能獲得的成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身[5]。功能仿生不僅能夠滿足人類的基本需求，同時(shí)借助仿生學(xué)相關(guān)原理，注重人類精神、心理方面的需求。通過捕捉與學(xué)習(xí)生物本身的獨(dú)特功能，并從中有效提煉這些功能的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)點(diǎn)，以滿足切實(shí)需求。例如HIZERO采用仿生黏附清潔技術(shù)的一體式仿生洗地機(jī)，將自然界的物理現(xiàn)象“黏附”作為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，在仿生功能層面上以生態(tài)原性能為核心，基于自然系統(tǒng)生態(tài)學(xué)，包括自然元素的功能機(jī)制以及觸發(fā)其生物力學(xué)的原理，針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效地將科學(xué)與設(shè)計(jì)相結(jié)合。

3.結(jié)構(gòu)與肌理仿生：自然界中除形態(tài)功能仿生研究之外，生態(tài)物種的結(jié)構(gòu)與肌理也對(duì)設(shè)計(jì)提供了諸多研究方向，通過對(duì)自然元素的組織、組成部分，以及生長方式進(jìn)行探索，總結(jié)歸納物種表面肌理和材料組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)仿生設(shè)計(jì)的價(jià)值意義。例如卡薩帝嵌入式冰箱，將仿生設(shè)計(jì)自然地融入櫥柜。采用原石肌理并模擬了原石的手感與質(zhì)感，融入了水墨山水的設(shè)計(jì)意境，加上波紋效果的面板，構(gòu)成了一種光影相交融的效果，給予用戶優(yōu)越的感官體驗(yàn)。

三、家電創(chuàng)新中的仿生設(shè)計(jì)基本理念

在社會(huì)發(fā)展歷史長河中，人類利用自然界中的仿生原理創(chuàng)造出了多種改變?nèi)祟惿鐣?huì)進(jìn)程的家用器具，現(xiàn)如今通過對(duì)生態(tài)的不斷深入研究，新的仿生技術(shù)出現(xiàn)并應(yīng)用到了不同類型的家電產(chǎn)品中。為了更好地設(shè)計(jì)出顛覆性、高差異化家電產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)基于以下幾個(gè)方面思考：

（一）藝術(shù)性與嚴(yán)謹(jǐn)性的動(dòng)態(tài)平衡

對(duì)于仿生家電產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)均來自于生活中的自然靈感，通過探究不同仿生對(duì)象而創(chuàng)造營造出獨(dú)特的感官體驗(yàn)，為人類生活充滿自然氣息。在進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)之前，針對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)了解并確立仿生的對(duì)象是重中之重的，并且造型是設(shè)計(jì)的核心要點(diǎn)之一，對(duì)于形態(tài)、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、顏色等方面往往需要研究者更加準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行把控。一是為了保證設(shè)計(jì)與仿生之間的嚴(yán)謹(jǐn)性，二是出于一種對(duì)大自然的敬畏，無論是整體的外觀還是形態(tài)結(jié)構(gòu)比例，再到每一處細(xì)節(jié)肌理都需要非常細(xì)致的觀察與記錄。

家電仿生設(shè)計(jì)以基于仿生設(shè)計(jì)學(xué)理論的研究，最終產(chǎn)出產(chǎn)品為落腳點(diǎn)的研究成果，為用戶帶來積極的用戶體驗(yàn)。魯汶大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)表示近些年，制造業(yè)中的生物轉(zhuǎn)化通過利用仿生原理、功能和結(jié)構(gòu)來開發(fā)更多的可使用的制造系統(tǒng)，突破以往的基本原理，將其轉(zhuǎn)化為生物學(xué)到工程學(xué)的思維來創(chuàng)造創(chuàng)新的思想[6]。該研究團(tuán)隊(duì)通過各種研究已經(jīng)驗(yàn)證了在概念設(shè)計(jì)階段以生物作為靈感來源以輸出解決方案?？耸餐吣帷⒎兜马f恩、艾哈邁德·克里斯滕森等學(xué)者觀察到在設(shè)計(jì)前通過對(duì)自然的探索以獲取靈感與基本的頭腦風(fēng)暴和隨機(jī)圖像相比，設(shè)計(jì)產(chǎn)出的新穎性與創(chuàng)新程度有所增加。并通過案例分析發(fā)現(xiàn)，大部分現(xiàn)有的仿生設(shè)計(jì)沒有通過具體的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行產(chǎn)出，而是通過偶然觀察到相關(guān)的生物現(xiàn)象而創(chuàng)造的。

基于與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合對(duì)家電仿生進(jìn)行創(chuàng)新研究的背景下，家電仿生設(shè)計(jì)的過程往往需要更系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以支撐整個(gè)設(shè)計(jì)過程中不同階段的工作流程，如設(shè)計(jì)問題的提出、生物學(xué)策略的引入、設(shè)計(jì)研究與分析、技術(shù)選擇與設(shè)計(jì)產(chǎn)出等。在前期調(diào)研階段，通過檢索相關(guān)的生物學(xué)策略，在分析階段從中提取有趣的原理。最后，這些生物學(xué)原理在知識(shí)轉(zhuǎn)移階段為家電創(chuàng)新提供了靈感。

仿生設(shè)計(jì)從某種層面上來說是現(xiàn)代主義設(shè)計(jì)的一個(gè)分支，同時(shí)也是一種延續(xù)性補(bǔ)充。與其他設(shè)計(jì)學(xué)科相比，仿生設(shè)計(jì)也具有藝術(shù)性的共同特點(diǎn)?；谝欢ǖ脑O(shè)計(jì)原理、仿生理論與研究成果，仿生學(xué)能夠站在更為科學(xué)、理性的角度為家電創(chuàng)新提供外觀形態(tài)創(chuàng)想與依據(jù)支撐，通過仿生思維將設(shè)計(jì)理念融入到家電產(chǎn)品中，賦予仿生家電產(chǎn)品科學(xué)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶卣鳌?/p>

（二）包容性與獨(dú)特性的動(dòng)態(tài)均衡

在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展時(shí)代，通過互聯(lián)與兼容不斷推動(dòng)現(xiàn)代技術(shù)的迭代發(fā)展。仿生學(xué)作為一門新興學(xué)科是解決問題的有力工具，為不同背景學(xué)科提供理論與技術(shù)支撐，生態(tài)自然可以激發(fā)多領(lǐng)域的技術(shù)解決方案，它可以讓人們學(xué)習(xí)并從大自然卓越而高效的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中獲得啟發(fā)。同時(shí)，仿生設(shè)計(jì)也具備開放兼容的特點(diǎn)，家電仿生設(shè)計(jì)是仿生設(shè)計(jì)的進(jìn)一步細(xì)分研究種類，其綜合了多門學(xué)科種類。

仿生學(xué)對(duì)于設(shè)計(jì)而言不僅僅是對(duì)生態(tài)的借鑒或者模仿，更多的是圍繞理論與設(shè)計(jì)需求，通過自然本身所傳遞給人類的現(xiàn)象去研究其背后的影響機(jī)制。同時(shí)，多學(xué)科的研究在整個(gè)人類歷史上產(chǎn)生了許多重大的發(fā)明和突破，創(chuàng)造了更大的創(chuàng)新研究領(lǐng)域。根據(jù)美國專利商標(biāo)局的調(diào)查顯示，仿生相關(guān)專利占美國專利總數(shù)的百分比急劇增加。Lepora等學(xué)者表明，仿生學(xué)的在多個(gè)領(lǐng)域的研究的現(xiàn)已達(dá)到每年近3000篇文獻(xiàn)，仿生學(xué)的快速發(fā)展有力推動(dòng)了不同學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，表明了對(duì)新技術(shù)產(chǎn)生重大影響的潛力[7]。

通過對(duì)自然生物界不同種群的生物進(jìn)行結(jié)構(gòu)與分子層面的研究，為工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新提供了多方面的原理與技術(shù)參考，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)構(gòu)想提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于自然界萬物的勘探研究也能從另一層面激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)作靈感，在多學(xué)科交叉研究的背景下，設(shè)計(jì)的推進(jìn)過程如同生物界的進(jìn)化過程，本質(zhì)上結(jié)合了不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)與技術(shù)分析。因而仿生設(shè)計(jì)不僅僅需要設(shè)計(jì)的概念構(gòu)思與創(chuàng)想，相關(guān)技術(shù)的投入也同樣重要。

（三）生態(tài)性與技術(shù)性的動(dòng)態(tài)持衡現(xiàn)

如今，全球在為減少溫室氣體排放而做出努力。歐洲環(huán)境局的相關(guān)研究表明，住宅能源消耗的排放量可能與工業(yè)排放量相同。住宅能源使用對(duì)于其目前的規(guī)模和潛在增長將直接影響人類的日常生活。家電是目前住宅能源消耗的核心構(gòu)成部分，家電消耗占總用電量的很大比例。雖然地球的生存環(huán)境受到全球變暖和長期能源供應(yīng)的不確定性的影響，但通過設(shè)計(jì)找到一些減少能源消耗的方法和原則是十分重要的。

同時(shí)，從系統(tǒng)的視角來看，仿生設(shè)計(jì)本身便是以生態(tài)自然為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，仿生設(shè)計(jì)與參數(shù)化逐漸在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用。參數(shù)化是一種全新的設(shè)計(jì)范式，東地中海大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)仿生LAVA摩天大樓為案例進(jìn)行研究[8]，最終得出仿生立面參數(shù)化設(shè)計(jì)減少能量計(jì)算的邏輯，也進(jìn)一步得出了參數(shù)化模式應(yīng)用于仿生學(xué)可以實(shí)現(xiàn)可觀的節(jié)能。如今在家電仿生設(shè)計(jì)中，也逐漸引入了參數(shù)化設(shè)計(jì)。將參數(shù)化模式應(yīng)用于仿生家電，將傳統(tǒng)的過程設(shè)計(jì)框架擴(kuò)展到綠色過程設(shè)計(jì)和生態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)更可觀的節(jié)能可持續(xù)。

在仿生設(shè)計(jì)中，生態(tài)與技術(shù)呈一種平衡的關(guān)系。因而家電的可持續(xù)性、能源消耗程度以及減少能源消耗的方式成為設(shè)計(jì)中要考慮的重點(diǎn)問題之一。家電產(chǎn)品隨用戶與自然本體的需求進(jìn)行不斷迭代，促進(jìn)其適應(yīng)性與可持續(xù)性發(fā)展，一方面延長了產(chǎn)品的使用壽命，另一方面有效減少了生態(tài)危害，綠色生態(tài)的概念和技術(shù)已經(jīng)誕生了作為可持續(xù)發(fā)展的理念不斷發(fā)展，環(huán)境保護(hù)的概念也被考慮在仿生設(shè)計(jì)的方方面面，對(duì)仿生家電創(chuàng)新的發(fā)展產(chǎn)生著積極的意義。

四、 家電創(chuàng)新中的仿生設(shè)計(jì)手段

從遠(yuǎn)古時(shí)期開始，人類便從自然中學(xué)到了很多東西，在當(dāng)今快速變化的時(shí)代，人類將更深程度地對(duì)自然進(jìn)行研究。這提供給設(shè)計(jì)師更多來進(jìn)行新的探索人與自然之間的關(guān)系的機(jī)會(huì)。家電創(chuàng)新依托于仿生設(shè)計(jì)通過合理運(yùn)用智能創(chuàng)新技術(shù)，探索新的發(fā)展趨勢(shì)，其方法主要分布于以下三個(gè)方面。

（一）生態(tài)共生的系統(tǒng)論

自工業(yè)革命開始以來，技術(shù)已經(jīng)極大地改變了人與環(huán)境的關(guān)系。技術(shù)創(chuàng)新使人們能夠在地球環(huán)境中生存，并普遍過上更舒適的生活。設(shè)計(jì)除了滿足人類的基本需求，更多的是通過設(shè)計(jì)的產(chǎn)物去改變?nèi)祟悓?duì)于生活的態(tài)度，讓世界更美好。

仿生設(shè)計(jì)一般是基于野生自然生物的形式和現(xiàn)象。這種風(fēng)格的設(shè)計(jì)者主要關(guān)注自然存在的物理方面以及它們的進(jìn)化形式。因此，可以認(rèn)為，仿生設(shè)計(jì)的主要目的是鼓勵(lì)和擴(kuò)大自然與人之間的和諧聯(lián)系。在設(shè)計(jì)過程中，以自然環(huán)境、用戶行為、資源技術(shù)作為仿生設(shè)計(jì)導(dǎo)向，形成了生態(tài)化的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，共同構(gòu)成了生態(tài)共生的最終目標(biāo)（圖2）。因而，設(shè)計(jì)師可以通過自己的方式從自然界中存在的普通事物中獲得靈感，結(jié)合家電的基本需求與拓展需求進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。

生態(tài)、家電產(chǎn)品、用戶構(gòu)成了人類生活的生態(tài)圈，是家電仿生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組成部分。如海爾品牌一直秉承著生態(tài)可持續(xù)的創(chuàng)新方針，從環(huán)境角度其所推出的“場(chǎng)景生態(tài)”方法論，為用戶定義了“新居住”的生活方式。從產(chǎn)品角度，海爾通過捕捉自然風(fēng)，并通過仿生研究將其應(yīng)用到智能空調(diào)上，為了得到更真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，海爾研發(fā)人員行走2萬余公里測(cè)試了300多個(gè)自然場(chǎng)景，從涼爽，到寒冷再到各種環(huán)境下對(duì)自然風(fēng)的風(fēng)速及風(fēng)量進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，最后通過對(duì)比自然風(fēng)與機(jī)械風(fēng)的差異性，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析推導(dǎo)出自然風(fēng)模擬方程式進(jìn)行設(shè)計(jì)產(chǎn)出，營造了人與自然共生的創(chuàng)新理念。

（二）學(xué)科交叉的方法論

在仿生學(xué)中，通過模仿進(jìn)化創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)與過程，基于科學(xué)家、工程師、建筑師、哲學(xué)家和設(shè)計(jì)師等多學(xué)科領(lǐng)域的研究，將更為系統(tǒng)地去分析大自然是如何成功解決問題的，同時(shí)以一種脫離自然的方式復(fù)制或重新設(shè)計(jì)研究的過程或?qū)ο?。仿生家電?chuàng)新的學(xué)科交叉性通過設(shè)計(jì)人文與其他學(xué)科技術(shù)的相融合，一方面是將技術(shù)與設(shè)計(jì)結(jié)合，使得產(chǎn)出更加具備實(shí)用性，另一方面是通過技術(shù)與生態(tài)傳遞出人文關(guān)懷的設(shè)計(jì)宗旨。

如今，將設(shè)計(jì)、生物科學(xué)、技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目得到了社會(huì)更多的關(guān)注。仿生設(shè)計(jì)被提出以尋找一種更好地將自然和人類活動(dòng)聯(lián)系起來的方法與理論，例如通過分析一些特殊的動(dòng)物的身體和骨骼，模擬它們的敏感性和活動(dòng)性，最終形成了更有效、更舒適的創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)，通過前后的數(shù)據(jù)比對(duì)，可以得出這些設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)類型更加節(jié)能和環(huán)保。另如海爾基于智能仿生人，將智能聯(lián)動(dòng)應(yīng)用于空調(diào)迭代設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了省電、殺菌率高的功能特性。

（三）材料結(jié)構(gòu)的空間論

回顧古往今來，在人類材料文明發(fā)展史中，從早期使用的石器、木材到目前使用的高分子、光電、半導(dǎo)體等先進(jìn)材料，新材料技術(shù)的創(chuàng)新一直是社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大推動(dòng)力。例如通過研究生物結(jié)構(gòu)來解決工程問題，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者專注研究自然微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為仿生輕量級(jí)設(shè)計(jì)方案，受多尺度結(jié)構(gòu)生物的啟發(fā)，研制出多功能輕質(zhì)材料，將材料應(yīng)用于具體的適用產(chǎn)品中。

同時(shí)，將尺度極小的納米材料通過化學(xué)和材料的手段來合成出宏觀尺度的產(chǎn)品，是未來創(chuàng)新路上的挑戰(zhàn)。例如貝殼雖然主要由碳酸鈣這種非常脆的無機(jī)材料構(gòu)成，但是通過結(jié)構(gòu)合成的貝殼卻擁有極高的力學(xué)強(qiáng)度。因此，自然界中的不同生物體的形成展現(xiàn)出了多尺度、多層次的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

自然生態(tài)的多種結(jié)構(gòu)給予仿生家電創(chuàng)新材料創(chuàng)新的探索性啟發(fā)。通過微結(jié)構(gòu)與宏觀結(jié)構(gòu)的仿生研究，將推動(dòng)更加系統(tǒng)化的仿生家電創(chuàng)新。

五、仿生設(shè)計(jì)在家電創(chuàng)新中的應(yīng)用前景

基于設(shè)計(jì)學(xué)科背景下，國內(nèi)外的相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者圍繞仿生學(xué)具體應(yīng)用進(jìn)行了新的方法開發(fā)研究，南里奧格蘭德聯(lián)邦大學(xué)的材料與設(shè)計(jì)專業(yè)研究團(tuán)隊(duì)通過開發(fā)新方法以應(yīng)用于仿生學(xué)研究，去幫助設(shè)計(jì)師搜集提煉基本信息，并進(jìn)一步應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃，從而更加高效地提出解決方案。仿生學(xué)作為一種多學(xué)科科學(xué)，促進(jìn)多學(xué)科中的思維互相融合、互為補(bǔ)充，在一定程度上使得科學(xué)與設(shè)計(jì)形成了更加系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)理念與方法。

對(duì)于家電創(chuàng)新，仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì)兩個(gè)學(xué)科之間具有相對(duì)的共性特點(diǎn)，如德國設(shè)計(jì)師盧吉·科拉尼所說，“設(shè)計(jì)應(yīng)該以大自然生命所呈現(xiàn)的真理為基礎(chǔ)”。仿生設(shè)計(jì)在一定程度上拉近了人類與自然的關(guān)系，成為了人類生活中的重要部分，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，家電仿生產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景，其創(chuàng)新研究具有非常大的優(yōu)化空間。同時(shí)，仿生設(shè)計(jì)在理論研究與實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)方面都對(duì)家電創(chuàng)新具有一定的意義。從理論研究層面而言，仿生設(shè)計(jì)學(xué)可以通過產(chǎn)品語義研究解決仿生設(shè)計(jì)中的感性問題[9]，賦予產(chǎn)品多樣化的語言特征，凸顯出不同仿生產(chǎn)品的個(gè)性化視覺體驗(yàn)，提供了更加理性、量化的設(shè)計(jì)方法。從實(shí)際應(yīng)用層面而言，仿生家電產(chǎn)品所帶給用戶的自然元素符號(hào)將促使用戶產(chǎn)生功能與生態(tài)之間的聯(lián)動(dòng)，增強(qiáng)用戶對(duì)于產(chǎn)品功能屬性的理解度，也提升了用戶對(duì)于功能屬性的認(rèn)同感。

歷經(jīng)多年的發(fā)展，我國的家電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步走向成熟化階段。隨著家電行業(yè)的相關(guān)政策調(diào)整、科技進(jìn)步、消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)以及用戶需求的雙重推動(dòng)下，我國家電行業(yè)也一直呈高速增長狀態(tài)，用戶作為消費(fèi)主體對(duì)于家電產(chǎn)品的需求方向也越來越多樣化。而仿生設(shè)計(jì)是真正實(shí)現(xiàn)仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì)充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)、滿足用戶的精神與物質(zhì)的需求。

結(jié)語

在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，仿生設(shè)計(jì)中個(gè)性化的設(shè)計(jì)方式、生態(tài)化的設(shè)計(jì)理念，將自然靈感用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，不僅滿足了社會(huì)的需求，同時(shí)也秉承著可持續(xù)設(shè)計(jì)思維、回歸自然的理念，利用生命自然作為設(shè)計(jì)能源和資源節(jié)約型技術(shù)，有效地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)并完成了創(chuàng)造過程。站在人性化角度，仿生設(shè)計(jì)作為一種新興設(shè)計(jì)方法，其通過不同學(xué)科間的融合與創(chuàng)新，推動(dòng)生態(tài)、人與社會(huì)的和諧共生，給予人類更多關(guān)于自然的啟發(fā)與思考，其設(shè)計(jì)思維會(huì)推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。在未來，隨人們創(chuàng)新意識(shí)的提高、創(chuàng)新資源的豐富化、新技術(shù)的研發(fā)等因素的出現(xiàn)，有力地推動(dòng)了仿生家電的更新?lián)Q代，促進(jìn)了仿生家電創(chuàng)新的發(fā)展。因而，在未來仿生家電產(chǎn)品將成為市場(chǎng)中的一個(gè)重要地位。