工业设计中仿生设计论文

【论文关键词】仿生设计；抽象；和谐；自然形态

【论文摘要】自然界是最伟大的造型师，其丰富的有机生命形态，有助于塑造造型设计的形式语言，使设计师能从这些精妙的有机生命形态中，获取灵感，以仿生的方式进行发明创造和产品的创新设计。仿生设计的应用，能够强化产品的动态美，突出产品的个性，增加人与产品之间的精神互动，使产品具有意象美和意蕴美。本文主要从仿生学、仿生设计学、仿生设计在工业设计中的应用以及仿生设计的未来等几个方面来阐述仿生，倡导工业设计师在仿生设计学的指导下，创造人、机、自然和谐共生的生存空间。

对设计师而言，自然界丰富的自然生命形态是个取之不尽、用之不竭的设计资料库。这些自然生命形态经历了几百万年的适者生存法则的自然进化后，不仅完全适应自然，而且其进化程度也接近完美。如将其融入新型包装，原来的几何线条将逐渐演变为柔和圆润﹑厚重饱满的有生命的线条，产品被赋予了“动”的神态。而且，仿生设计有利于突出产品的个性，尤其是当今的信息时代，人们对产品设计的要求和过去不同，既注意功能的优良特性，又追求形态的清新、淳朴，同时注重产品的返朴归真和个性。

提倡仿生设计，不但能创造出功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的产品，同时还赋予产品形态以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然统一。

一、仿生学与仿生设计学

仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人类服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。[1]

仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。

艺术设计领域的仿生设计兼具自然科学和社会科学的特点。首先，它是一种新的途径和方法，具备社会科学的思辨性与形而上学的特点，并与美学、艺术理论等紧密联系。此外，它又具备自然科学的逻辑性、科学性、系统性和实证性，与空气动力学、流体力学、人机工程学等研究相辅相成。最为重要的一点是，它具备艺术科学的属性，是环境科学、生态科学在艺术领域的延伸，也为形态学、语义学、符号学的发展指出了一条新路。[2]

二、仿生在工业设计中的应用

归纳现代工业设计中的仿生，其主要表现在以下几个方面：

1、形态的仿生

形态从其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态和抽象形态。

1）具象形态的仿生

具象形态是比较逼真的再现事物的形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、亲和性、自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工艺品、日用品应用比较多。

2）抽象形态的仿生

抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。是一种虚幻的，不实的形。抽象形态的仿生具有形态高度的简化性和概括性，形态丰富的联想性和想象性，同一具象形态的抽象形态的多样性这三个主要特征。同时在应用于产品开发时，具有生产便捷，产品形态多样化，满足不同层次的顾客等优点。

2、功能的仿生

动植物的某些方面的功能，实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各种各样的动植物能在各种恶劣复杂的环境中生存与运动，这是因为其运动器官和形体与恶劣复杂环境斗争进化的结果。植物和动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化程度接近完美。今天，我们生活在科学技术飞快发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。[3]

例如，科学家根据蜻蜒的飞行原理研制成功了直升飞机；根据加重的翅痣蜻蜒在高速飞行时安然无恙，人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动的棘手问题；又如根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷达系统，能准确快速地识别目标；根据萤火虫100%的光能转化效率原理，人类制成的冷光源，将其发光效率提高十几倍，大大节约了能量。

尽管如此，自然界的动植物千千万万，其许多高超的技能与奥秘人们尚未完全掌握，但可以相信，随着仿生技术的发展，各种仿生发明会源源不断地被应用到人类的生活中来。

3、结构和材料的仿生

随着仿生学的深入开展，人们不但从外形、功能去模仿生物，而且从生物奇特的结构和肌理中也得到不少启发。人们在“仿生制造”中不仅是师法大自然，而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织方式与运行模式。有的结构精巧，用材合理，符合自然的经济原则；有些甚至是根据某种数理法则形成的，合乎“以最少材料”构成“最大合理空间”的要求。例如蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角109°28′和锐角70°32′完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。

因此，工业设计师要积极地关注仿生发明中精巧的结构和奇特的材料，并且巧妙地应用这些结构和材料，结合市场的需求创造出人们需求的产品，同时也要细心的观察自然，提炼自然的精妙，提出更多的构想，为科学家的探索提供更多的思路，从而创造更有价值的仿生成果，为人类创造更加精美更加丰富的产品。

4、界面仿生

要理解界面仿生设计，首先要知道界面。所谓界面，即人机界面，是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。好的人机界面美观易懂、操作简单且具有引导功能，使用户感觉愉快、兴趣增强，从而提高使用效率。

为了认识和分析仿生界面设计，可将其分类为：

1）功能性界面仿生

功能性设计界面接受物的功能信息，操纵与控制物，同时也包括与生产的接口，即材料运用、科学技术的应用等等。这一界面的仿生侧重于功能、结构和材料的仿生，它反映着设计与人造物的协调作用。

2）情感性界面仿生

情感性设计界面即物要传递感受给人，取得与人的感情共鸣。这种感受的信息传达存在着确定性与不确定性的统一。情感把握在于深入目标对象的使用者的感情，而不是个人的情感抒发。设计师“投入热情，不投入感情”，避免个人的任何主观臆断与个性的自由发挥。这一界面的仿生侧重于用形态、色彩、肌理等引发心理情感，体现大自然和谐与共生的精神哲学的仿生设计，它反映着设计与人的关系。

三、未来工业设计中仿生的前景

中国未来的工业设计必须以创意与革新为首要条件，唯有真正好用且务实的商品才能在市场上脱颖而出，让消费者感到贴心且实惠的产品方是企业制胜的绝佳利器。今天，我们生活在科学技术飞速发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。许多事实说明，仿生设计学是发展新技术的金钥匙。

总结

综上所述，运用仿生性思维进行设计，不仅创造功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的产品，而且赋予产品以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然统一。因此，工业设计师要学会师法自然的仿生性设计思维，创造人、自然、机器和谐共生的对话平台。

【参考文献】

[1]倪海曙《视觉和仿生学》[M]，知识出版社，1985。

[2]何人可《工业设计史》[M]，北京理工大学出版社，1991。

[3]王受之《世界现代设计史》[M]，中国青年出版社，2002。