淺談工業產品中的仿生設計

羅移峰

淺談工業產品中的仿生設計

羅移峰

自古以來，自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。仿生設計學作為人類在社會生產活動過程中與自然界所產生的鍥合點，使人類社會與自然達到高度的統一，正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。仿生設計在工業產品中的應用，能夠強化所設計和生產的產品的形態美，突出產品的個性，增加人與產品之間的情感和精神的互動，創造人、機、環境和諧共生的生存空間，從而使產品具有更可解讀的意象美和意蘊美的語意。

工業產品；仿生；形態

一、人類歷史上經典的仿生設計

大自然無時不刻不在展示自己的最佳設計，古人說：“外師造化，中得心源?！比祟悘男U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自然規律的基礎上發展的。人們在長期的生產勞動中逐步認識到能從自然生態系統中領悟到并獲得自身的生存、進步和發展的真諦。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的痕跡。從原始社會構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燈形，通體鎦金。宮女梳著發髻，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，而宮女恰在燈火的映照下愈發美麗動人。長信宮燈更是將中國人兩千年的節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，體現了實用性、藝術性與科學性的高度統一。傳統的民間藝術體現了農耕民族的審美情趣、精神內涵、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勞動中塑造各種形態的物體、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、現代工業文明中產品設計的仿生應用

現代社會文明的主體是人與機器的關系?，F代文明無不體現著一種“宇宙精神立，流形演無窮；萬物歸一理，天地造化中”的精神。工業化時代以來的生產，注重在人與自然的神韻中挖掘其切身感受，在實際生產中探尋以新的方法表現自然界的勃勃生機，在傳統的基礎上尋求創新。師法自然的仿生設計為現代設計文化傳達出一種良策和現代設計理念。人們在向大自然學習的過程中進行模仿，經過無數人的經驗積累，在選擇和改進物體的形態、功能的過程中，創造出了更為優良的產品為人們所用?，F代設計理念提倡設計回歸到自然的狀態，以增進人與自然的和諧統一。

首先，現代工業產品中的結構和材料仿生。自然界的各種生物都擁有各自特點的結構和構成材料，擁有生物的一些獨特性。仿生設計中的結構和材料的仿生就是從生物的一些奇特結構和生物的材質中得到啟發，人們學習和借鑒生物自身的、內在的組織方式，制成人造物為人類服務。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?？茖W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”，足夠人們去參考和利用。

其次，現代工業產品中的形態仿生?，F代工業產品有豐富的形態。產品的形態仿生就是再現生物原來的一些特征，它有具象形態和抽象形態之分。具象形態仿生是比較逼真地再現事物的形態。具象形態仿生的產品具有情趣性、可愛性、親和性、自然性，人們比較容易接受。這類產品形態在兒童玩具、交通工具、日常用品中應用得比較多，汽車形態的仿生設計更是不計其數。如大眾的“甲殼蟲”車，盡管其設計靈感并不是來源于甲殼蟲，而是一個自然的風洞造型，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，越發惹人憐愛，而它經典的外形設計精髓卻依然得以保存，這是一個足以載入史冊的經典設計。同時，向鯊魚致敬的遠遠不止現代酷派一家，寶馬的鯊魚鰭天線設計、歐寶的鯊魚鰓設計同樣大名鼎鼎。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，而且對空氣動力學的應用也達到極致。

抽象形態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特征。它是一種虛幻的、不實的形態。抽象形態的仿生產品具有高度的簡化性、概括性，豐富的聯想性、想象性以及多樣性。多樣化的產品形態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計中的形態仿生理念，從體育場的名字到形態，我們都可以看到仿生設計在其中的利用。該體育館形態結構美觀、新穎，功能完善，充分體現了北京奧運會“綠色、科技、人文”的主題。在建筑風格上，“鳥巢”獨樹一幟，設計師在師法自然界鳥兒筑巢特征的同時，還貫穿著節儉和可持續發展的“綠色”設計思想。仿生設計學原理的成功導入和靈活運用，使諸多長久以來在體育場建筑結構方面存在的重大難題迎刃而解——觀光樓梯自然地成為結構的延伸；“鳥巢”所用的立柱消失了，均勻受力的網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“科技”這一設計理念；仿生設計還使“鳥巢”洋溢著濃郁的人文主義氣息，是“人文奧運”精神的體現，同時也符合中國傳統“天人合一”的美學思想。體育場的空間效果既具有前所未有的獨創性、藝術性和實用性，又大度、簡潔、典雅，成為世界奧運史上、人類建筑史上以及產品仿生設計上的經典之作。

第三，現代工業產品中的功能仿生。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雜的環境進行斗爭從而進化的結果。因此，學習和利用生物系統奇妙的功能，已經成為人類技術革新的新方向之一。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年開發鷹眼系統，是一套在板球、網球和其他運動中使用的電腦系統，該系統可以追蹤記錄球的路徑并顯示實際路徑的圖形圖像，也可以預測球未來的路徑。在網球運動中，鷹眼系統已成為裁判過程的一部分，并應用于電視轉播中。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。

盡管人類已經大量利用仿生設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，其功能形態也都千差萬別，仿生技術還需要不斷地發展。我們相信，隨著科技的發展，會有更多功能更新的工業產品出現在人們的生活當中。

三、工業產品設計中仿生設計的前景

在科技日新月異、經濟快速發展的現代社會，企業要吸引更多的消費者購買其產品，除了提升產品本身的質量、性能等外，產品的形態設計也很重要。目前，中國已經成為工業生產的大國，但還不是工業生產的強國，更不是設計的強國。中國的原創設計水平還遠遠落后于其他發達國家。從發達國家的工業設計狀況來看，其仿生設計是值得我們學習和借鑒的，它為中國工業產品的設計指明了未來的發展方向。中國已經生產出世界上最多的家電產品、服裝、日用小產品以及自行車、汽車等，但在國際市場上還鮮見貼有中國自主創新品牌的產品，今后我國的工業產品設計要以創意與革新為首要條件。事實說明，運用仿生設計的創造性思維設計工業產品，可以創造功能完備、結構精巧、用材合理、形態優美的新興現代工業產品。當然，產品設計要回歸自然，師法自然，以增進人、機和環境的有機統一。工業產品的仿生設計是發展新技術的金鑰匙，人們利用生物仿生原理會設計生產出更多新產品，源源不斷地滿足人們的現實生活需要。

[1]倪海曙.視覺和仿生學[M].北京:知識出版社,1985.

[2]邵海忠.仿生學縱橫談[M].南昌:江西人民出版社,1981.

[3]王受之.世界現代設計史[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.

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1673-1999（2011）08-0130-02

羅移峰（1975-），男，四川大竹人，碩士，西南科技大學（四川綿陽621010）制造科學與工程學院教師，研究方向為工業設計。

2011-02-25