羅移峰

淺談工業(yè)產(chǎn)品中的仿生設(shè)計

羅移峰

自古以來，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)計學(xué)作為人類在社會生產(chǎn)活動過程中與自然界所產(chǎn)生的鍥合點，使人類社會與自然達到高度的統(tǒng)一，正逐漸成為設(shè)計發(fā)展過程中新的亮點。仿生設(shè)計在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用，能夠強化所設(shè)計和生產(chǎn)的產(chǎn)品的形態(tài)美，突出產(chǎn)品的個性，增加人與產(chǎn)品之間的情感和精神的互動，創(chuàng)造人、機、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美的語意。

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

大自然無時不刻不在展示自己的最佳設(shè)計，古人說：“外師造化，中得心源。”人類從蠻荒時代進入文明時代，就是在不斷與自然界的斗爭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。人們在長期的生產(chǎn)勞動中逐步認識到能從自然生態(tài)系統(tǒng)中領(lǐng)悟到并獲得自身的生存、進步和發(fā)展的真諦。我們從人類流傳下來的一些實物中不難看出人們較早就留下模仿自然生態(tài)的痕跡。從原始社會構(gòu)筑的人面魚紋等圖騰文化，以及春秋早期的玉虎、魯班造鋸、動物紋飾的瓦當、秦漢的盤龍鈕到民間生活中以各種動物形態(tài)造型為原型的實用器物，如玉豬龍、鷹形壺、省油燈等，都是對自然界的生物進行模仿而產(chǎn)生的。1968年河北省滿城縣出土的長信宮燈，長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，實為煙道。右臂下的燈盤點燃時，燈燃燒排放的煙通過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)美麗動人。長信宮燈更是將中國人兩千年的節(jié)能歷史帶到世人眼前。兩千年來，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，它是作為當時社會思想和觀念符號而存在的。歷史學(xué)家孟馳北先生在《草原文化與人類歷史》中寫道：“人類塑造動物，是人的一次自我觀照。但在塑造過的動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識到自身的力量。人在對自然的塑造中會越來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)勞動中塑造各種形態(tài)的物體、各種裝飾的紋樣的同時，也寄托和表露著人們的祈望和希冀——物體承載著人們對力與美的崇拜和對圣靈的喜愛與歌頌。

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

現(xiàn)代社會文明的主體是人與機器的關(guān)系?，F(xiàn)代文明無不體現(xiàn)著一種“宇宙精神立，流形演無窮；萬物歸一理，天地造化中”的精神。工業(yè)化時代以來的生產(chǎn)，注重在人與自然的神韻中挖掘其切身感受，在實際生產(chǎn)中探尋以新的方法表現(xiàn)自然界的勃勃生機，在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上尋求創(chuàng)新。師法自然的仿生設(shè)計為現(xiàn)代設(shè)計文化傳達出一種良策和現(xiàn)代設(shè)計理念。人們在向大自然學(xué)習(xí)的過程中進行模仿，經(jīng)過無數(shù)人的經(jīng)驗積累，在選擇和改進物體的形態(tài)、功能的過程中，創(chuàng)造出了更為優(yōu)良的產(chǎn)品為人們所用。現(xiàn)代設(shè)計理念提倡設(shè)計回歸到自然的狀態(tài)，以增進人與自然的和諧統(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的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成材料，擁有生物的一些獨特性。仿生設(shè)計中的結(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)。鋼是非常堅固的材料，但蜘蛛織的蛛絲比同樣粗細的鋼絲還要堅固十倍以上。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，它輕巧而又堅固，不僅可以用來做成合成材料，用于飛機制造、車輛、橋梁、房屋、家具等等，還可以用來織出超級織物，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?，小小蜘蛛中蘊藏的“天機”，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。現(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)計更是不計其數(shù)。如大眾的“甲殼蟲”車，盡管其設(shè)計靈感并不是來源于甲殼蟲，而是一個自然的風(fēng)洞造型，但在上個世紀60年代，當美國人親切地稱它為“甲殼蟲”時，沒有人為這個稱呼感到意外，因為對很多人來說，它就是一個超級大的“甲殼蟲”——可愛、精致而又親切。經(jīng)過近70年的不斷進化，甲殼蟲搖身一變，成為時尚、個性的小車，越發(fā)惹人憐愛，而它經(jīng)典的外形設(shè)計精髓卻依然得以保存，這是一個足以載入史冊的經(jīng)典設(shè)計。同時，向鯊魚致敬的遠遠不止現(xiàn)代酷派一家，寶馬的鯊魚鰭天線設(shè)計、歐寶的鯊魚鰓設(shè)計同樣大名鼎鼎。即使是盛氣凌人的法拉利，也對鯊魚兇猛的造型情有獨鐘——車頭巨大的進氣口即是源自“鯊魚鼻”的造型。該造型不僅顯得兇猛十足，而且對空氣動力學(xué)的應(yīng)用也達到極致。

抽象形態(tài)仿生是指人們用簡單、抽象、夸張的形體來反映事物獨特的本質(zhì)特征。它是一種虛幻的、不實的形態(tài)。抽象形態(tài)的仿生產(chǎn)品具有高度的簡化性、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。如北京奧運會主體育館“鳥巢”，就充分利用了仿生設(shè)計中的形態(tài)仿生理念，從體育場的名字到形態(tài)，我們都可以看到仿生設(shè)計在其中的利用。該體育館形態(tài)結(jié)構(gòu)美觀、新穎，功能完善，充分體現(xiàn)了北京奧運會“綠色、科技、人文”的主題。在建筑風(fēng)格上，“鳥巢”獨樹一幟，設(shè)計師在師法自然界鳥兒筑巢特征的同時，還貫穿著節(jié)儉和可持續(xù)發(fā)展的“綠色”設(shè)計思想。仿生設(shè)計學(xué)原理的成功導(dǎo)入和靈活運用，使諸多長久以來在體育場建筑結(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；“鳥巢”所用的立柱消失了，均勻受力的網(wǎng)如樹枝般沒有明確的指向，讓觀眾感到每一個座位都是平等的，坐在觀眾席上如同置身森林之中，體現(xiàn)“科技”這一設(shè)計理念；仿生設(shè)計還使“鳥巢”洋溢著濃郁的人文主義氣息，是“人文奧運”精神的體現(xiàn)，同時也符合中國傳統(tǒng)“天人合一”的美學(xué)思想。體育場的空間效果既具有前所未有的獨創(chuàng)性、藝術(shù)性和實用性，又大度、簡潔、典雅，成為世界奧運史上、人類建筑史上以及產(chǎn)品仿生設(shè)計上的經(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際上遠遠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法則，各種各樣的生物能在不同的環(huán)境中生存下來，就是其特有的某些功能和形體與惡劣而又復(fù)雜的環(huán)境進行斗爭從而進化的結(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，由英國漢普郡拉姆西的Roke Manor研究有限公司的工程師于2001年開發(fā)鷹眼系統(tǒng)，是一套在板球、網(wǎng)球和其他運動中使用的電腦系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以追蹤記錄球的路徑并顯示實際路徑的圖形圖像，也可以預(yù)測球未來的路徑。在網(wǎng)球運動中，鷹眼系統(tǒng)已成為裁判過程的一部分，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)計來滿足人們的生活需求，但是自然界中的動植物種類不計其數(shù)，其功能形態(tài)也都千差萬別，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，會有更多功能更新的工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的生活當中。

三、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中仿生設(shè)計的前景

在科技日新月異、經(jīng)濟快速發(fā)展的現(xiàn)代社會，企業(yè)要吸引更多的消費者購買其產(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)計也很重要。目前，中國已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的大國，但還不是工業(yè)生產(chǎn)的強國，更不是設(shè)計的強國。中國的原創(chuàng)設(shè)計水平還遠遠落后于其他發(fā)達國家。從發(fā)達國家的工業(yè)設(shè)計狀況來看，其仿生設(shè)計是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的，它為中國工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計指明了未來的發(fā)展方向。中國已經(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，但在國際市場上還鮮見貼有中國自主創(chuàng)新品牌的產(chǎn)品，今后我國的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計要以創(chuàng)意與革新為首要條件。事實說明，運用仿生設(shè)計的創(chuàng)造性思維設(shè)計工業(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。當然，產(chǎn)品設(shè)計要回歸自然，師法自然，以增進人、機和環(huán)境的有機統(tǒng)一。工業(yè)產(chǎn)品的仿生設(shè)計是發(fā)展新技術(shù)的金鑰匙，人們利用生物仿生原理會設(shè)計生產(chǎn)出更多新產(chǎn)品，源源不斷地滿足人們的現(xiàn)實生活需要。

[1]倪海曙.視覺和仿生學(xué)[M].北京:知識出版社,1985.

[2]邵海忠.仿生學(xué)縱橫談[M].南昌:江西人民出版社,1981.

[3]王受之.世界現(xiàn)代設(shè)計史[M].北京:中國青年出版社,2002.

[4]孟馳北.草原文化與人類歷史[M].北京:國際文化出版公司,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621010）制造科學(xué)與工程學(xué)院教師，研究方向為工業(yè)設(shè)計。

2011-02-25