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基于仿生學(xué)的產(chǎn)品設計應用研究論文
一、仿生學(xué)與仿生設計
仿生學(xué)是模仿生物特殊本領(lǐng)的一門(mén)科學(xué)，仿生學(xué)一詞來(lái)自于希臘語(yǔ)“Bio”，代表“生命”，同時(shí)詞尾“nic”代表“具有……的性質(zhì)”。同時(shí)筆者認為“仿生學(xué)學(xué)科領(lǐng)域是研究以具有生物系統特征的方式、以類(lèi)似于生物系統方式或者是以模仿生物系統的系統性科學(xué)”。仿生學(xué)是一門(mén)現代才興起的跨領(lǐng)域科學(xué)，他最早出現在20世紀60年代。但是在后面的極長(cháng)的時(shí)間里，人類(lèi)產(chǎn)生了大量出色的仿生設計。本文將選取一些汽車(chē)設計與燈具設計的實(shí)際案例進(jìn)行分析，它們都反映了產(chǎn)品設計世界中富多彩的仿生設計產(chǎn)品。
同時(shí)仿生學(xué)界也有一種觀(guān)點(diǎn)“自然系統已經(jīng)產(chǎn)生大量的具有創(chuàng )意和實(shí)用性的解決方案，而且可以給人類(lèi)帶來(lái)靈感，幫助人類(lèi)在氣候控制、食品科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行大量的社會(huì )性創(chuàng )新”。然而，回望過(guò)去的設計歷史，從新藝術(shù)運動(dòng)到流線(xiàn)型運動(dòng)，設計領(lǐng)域雖然有大量的模仿自然世界的系統論和產(chǎn)品，但是仍然緊緊是在模仿自然世界對象的表面意象，對人類(lèi)世界的產(chǎn)品和藝術(shù)形態(tài)進(jìn)行美化和雕琢。作為現代工業(yè)設計的代表性行業(yè)之一，汽車(chē)設計和燈具設計行業(yè)始終徘徊在炫目的形態(tài)游戲與表象的仿生學(xué)邊緣。
二、仿生學(xué)在產(chǎn)品設計中的應用實(shí)例和分析
�。ㄒ唬┓律鷮W(xué)在汽車(chē)設計中的應用
在汽車(chē)設計中，仿生學(xué)是一種有歷史意義的設計方法之一，它的應用角度一直在企業(yè)界和學(xué)術(shù)界產(chǎn)生極大的討論和關(guān)注。汽車(chē)設計在剛剛出現的時(shí)候，以對汽車(chē)車(chē)身進(jìn)行差異化的裝飾和包裝，追求商業(yè)上的眼前利益。然而隨著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)生的進(jìn)一步發(fā)展，汽車(chē)給人類(lèi)所在的生存環(huán)境帶來(lái)很多消極的因素：能源危機、大氣污染、城市堵塞等。這些負面現象使得設計界對汽車(chē)仿生造型設計的設計方法論進(jìn)行研究和討論。
目前汽車(chē)設計依然在模仿自然界生命的意象形態(tài)。在修辭學(xué)方面，人造產(chǎn)品是由特征、原理、情緒三種系統性科學(xué)論據組成的，在對象外部形態(tài)體現了汽車(chē)產(chǎn)品的表面特征。作為“自然界的翻譯者”的著(zhù)名產(chǎn)品設計師路易吉·科拉尼，參考自身對于自然世界的獨到見(jiàn)解，運用曲線(xiàn)模擬自然界生命意象，設計出歷史性的生物意象形態(tài)，進(jìn)一步將它用到汽車(chē)設計中。
在設計界，甲殼蟲(chóng)汽車(chē)在模擬自然系統生命對象的設計論中當屬最典型的案例。著(zhù)名設計研究者帕帕奈克在情感化設計與仿生學(xué)理論的基礎上對甲殼蟲(chóng)汽車(chē)的造型設計進(jìn)行了評論。他論述說(shuō)：較小的生命形態(tài)特征讓人覺(jué)得需要唄保護和溫暖，并且將這種造型特征在汽車(chē)設計中應用，可以讓大家獲得對這輛車(chē)的情感化認知。甲殼蟲(chóng)的造型設計為汽車(chē)帶來(lái)了獨特的特征和味道，而且讓設計說(shuō)話(huà)，帶給大家充實(shí)而生動(dòng)的情感體驗。
仿生設計不僅在產(chǎn)品造型的角度發(fā)揮巨大價(jià)值，同時(shí)也關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和服務(wù)構成強大的生態(tài)系統，能將全方位可持續的體驗帶給消費者。奔馳公司在進(jìn)行可持續未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)品設計的時(shí)候，運用仿生設計的系統論保證了汽車(chē)在能耗、安全性、低阻力等方面的優(yōu)勢，并且在汽車(chē)從設計、生產(chǎn)、駕駛、維護、廢物銷(xiāo)毀、再循環(huán)使用的全生命周期都進(jìn)行仿生設計研究，力圖打造汽車(chē)生態(tài)系統。該公司的所有設計師都從自然界生物的流體力學(xué)研究出發(fā)，不斷從植物和動(dòng)物身上獲取靈感，最后發(fā)覺(jué)出提升汽車(chē)整體架構強度、降低成本消耗、極大降低能耗和風(fēng)阻的系統性設計方法，而且使用計算機設計軟件對整體形態(tài)造型進(jìn)行計算，這樣就保證汽車(chē)在進(jìn)行測試階段非常安全，同時(shí)汽車(chē)也獲得了極大的輕量化設計。最近幾年，奔馳汽車(chē)不斷將自身的跨學(xué)科研究結晶向更高的領(lǐng)域推進(jìn)，他們研發(fā)的BIOME汽車(chē)現在可以從自然系統設計中脫離出來(lái)，研發(fā)人員在經(jīng)過(guò)深入研究后，使用最先進(jìn)的能源技術(shù)將汽車(chē)減輕到不可思議的地步，而且在成為廢品后可以自動(dòng)降解，形成極大的再循環(huán)，而且汽車(chē)還是用太陽(yáng)能這一無(wú)限循環(huán)資源對傳統能源進(jìn)行替代，在環(huán)境友好方面又邁進(jìn)了一大步。
�。ǘ┓律鷮W(xué)在燈具設計中的應用
在燈具設計中，仿生學(xué)也可以產(chǎn)生巨大的作用，在結構仿生設計角度看，我們可以發(fā)現力學(xué)機構可以模擬自然生物的身體全部分，包括植物的葉子、莖部、根與動(dòng)物的骨骼等部分。
設計師JohnWischhusen通過(guò)仿照人的骨骼設計的一個(gè)燈具，至今讓人回味無(wú)窮，感慨設計師強大的洞察力和勇氣，讓世人感受仿生設計帶給大家生活的獨特魅力和審美品位。
還有的燈具設計借鑒蜂巢的六角形排布結構設計，利用其穩定、節省原料、高強度等特點(diǎn)。而且設計師使用蜂巢結構設計為產(chǎn)品帶來(lái)很多優(yōu)點(diǎn)，諸如隔音隔熱、重量輕等等，在各大交通器設計領(lǐng)域都經(jīng)常運用。
在仿生形態(tài)趣味性方面，本身仿生的形態(tài)來(lái)自自然界，具有一定的趣味性，將他們運用到產(chǎn)品設計中，帶給大家可愛(ài)、溫暖、自然的全方位感覺(jué)。比如著(zhù)名的蜜蜂臺燈設計，他的反光板運營(yíng)蜜蜂翅膀的形態(tài)，燈泡運用蜜蜂頭部的形態(tài)，支撐結構的造型來(lái)源于蜜蜂的腳形態(tài)，整個(gè)臺燈的設計完全模擬了一只休息的蜜蜂，非常傳神和有趣。
三、仿生設計的未來(lái)展望
仿生設計強調跨領(lǐng)域、獨創(chuàng )性、邊緣化，不管仿生設計的理論、內容、方法的發(fā)展，這些特征都是表現的很明顯。
�。ㄒ唬┘夹g(shù)與藝術(shù)的齊頭并進(jìn)
仿生設計用句古話(huà)說(shuō)就是為了活著(zhù)而設計，它是一種人類(lèi)將科技和藝術(shù)結合產(chǎn)生的造物方式。雖然這種生存理念被束縛在生命繁衍和延續的理性層面，但是這種生活方式卻是人類(lèi)現代文明的基礎。
近現代仿生設計在世界經(jīng)濟、文化、生產(chǎn)的大背景下，依靠現代先進(jìn)的技術(shù)和設計，在社會(huì )完成現代化的同時(shí)，依靠自身的思想的綻放和啟蒙，會(huì )產(chǎn)生出大量的造物和思想意識的變革。里面混雜了科技是一切的實(shí)用意識形態(tài)，也有人本思想的人性化意識形態(tài)，而且他們總是各自在自身的領(lǐng)域發(fā)展著(zhù)，不相互合作、欣賞，讓技術(shù)和藝術(shù)產(chǎn)生了巨大的分離，整個(gè)進(jìn)程缺乏前進(jìn)的動(dòng)力和欲望，降低了前進(jìn)的腳步，最后僅僅是為商業(yè)服務(wù)做出自己的微弱貢獻。
將來(lái)的仿生設計肯定會(huì )將技術(shù)與藝術(shù)齊頭并進(jìn)發(fā)展，會(huì )更多的追求先進(jìn)技術(shù)、情感化的全方位發(fā)展，在實(shí)用價(jià)值、情感價(jià)值等多角度發(fā)揮巨大的作用，讓設計們更多的探求這種技術(shù)與藝術(shù)結合的可行性方案。
�。ǘ⿲�(shí)踐應用和科學(xué)研究并行系統化發(fā)展
仿生設計的科學(xué)研究與實(shí)踐應用，不僅要依靠同仿生學(xué)相關(guān)的電子、信息、物理、化學(xué)等科學(xué)的系統性科學(xué)理論支持，而且也要獲得感性工學(xué)、科學(xué)藝術(shù)甚至到達哲學(xué)層面的學(xué)科支持。例如“基于蟻群算法的產(chǎn)品服務(wù)系統規劃分析”、“基于進(jìn)化算法的仿生造型基因進(jìn)化”、“進(jìn)化算法在產(chǎn)品創(chuàng )新設計的應用”、“簇群空間和新陳代謝仿生設計”等課題都是現代仿生設計中關(guān)于仿生過(guò)程算法、仿生結構算法（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )）、仿生行為算法（群體智能）等仿生智能計算方法的應用研究。
未來(lái)的科學(xué)研究與理論實(shí)踐定會(huì )形成從理念、到數據、再到方法論、最后到目標等方面的有機仿生系統，這個(gè)系統由大量的元素有機組成，而系統本身也屬于一個(gè)大的宏觀(guān)思維下的系統。以后的仿生設計不會(huì )僅僅是關(guān)注幾個(gè)單體設計元素和理念，更加注重與系統性的整合。該系統通過(guò)進(jìn)行基礎性科學(xué)研究，注重仿生設計元素和相關(guān)元素的系統性研究，必將仿生設計理論推動(dòng)到更高的戰略發(fā)展層面。
�。ㄈ┮猿掷m發(fā)展和社會(huì )和諧為目標
仿生設計通常以研究自然生態(tài)為對象和目標，強調對自然世界整體趨勢和變化的把握，注重對自然生物與其關(guān)系的研究，從物質(zhì)到非物質(zhì)、復雜到簡(jiǎn)單、高端到低端等不同層次的系統研究，同時(shí)也包含著(zhù)在跨學(xué)科基礎上的多樣性多層次研究，這樣的目標是建立一個(gè)人和自然共同工作的系統。但是人和自然的工作方式不是獨立和封閉的，而是溝通順暢、融合的、交叉的、開(kāi)放的系統，這樣才能謀求在未來(lái)獲得持續發(fā)展和社會(huì )整體和諧。人類(lèi)在接近自然系統的同時(shí)，給大自然提供一定的保護。未來(lái)的仿生設計必將是從以人為本的設計轉化為以自然為本的設計理念，進(jìn)行可持續發(fā)展的設計，從戰略層面保護大自然生態(tài)系統的完整和健康，以人類(lèi)和自然和諧共存為目標準則，造出一種更加自然和隨性的選擇境界，挖掘出任何自然和諧共存，可持續發(fā)展的道路和方法。
綜上所述，仿生設計以其特有的設計思想、理念和方法，把個(gè)體系統的需要放到整體系統中衡量，用符合生態(tài)學(xué)的環(huán)境科學(xué)原理的觀(guān)念去指導行動(dòng)，將不斷去探索人與自然的關(guān)系，
尋求技術(shù)與自然、人類(lèi)的協(xié)同一致，試圖預見(jiàn)并創(chuàng )造更高層次的人——自然——社會(huì )環(huán)境系統，這是現代仿生設計發(fā)展的趨勢和理想目標，也是整個(gè)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的追求。未來(lái)的仿生設計將滲透到人類(lèi)社會(huì )生活的各個(gè)層面，對人類(lèi)現在及未來(lái)的生活方式、價(jià)值觀(guān)念產(chǎn)生影響，參與到人和自然的共生與持續發(fā)展這個(gè)哲學(xué)命題的認識和反思中去。
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