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基于仿生學(xué)的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用研究論文
一、仿生學(xué)與仿生設(shè)計
仿生學(xué)是模仿生物特殊本領(lǐng)的一門科學(xué)，仿生學(xué)一詞來自于希臘語“Bio”，代表“生命”，同時詞尾“nic”代表“具有……的性質(zhì)”。同時筆者認(rèn)為“仿生學(xué)學(xué)科領(lǐng)域是研究以具有生物系統(tǒng)特征的方式、以類似于生物系統(tǒng)方式或者是以模仿生物系統(tǒng)的系統(tǒng)性科學(xué)”。仿生學(xué)是一門現(xiàn)代才興起的跨領(lǐng)域科學(xué)，他最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代。但是在后面的極長的時間里，人類產(chǎn)生了大量出色的仿生設(shè)計。本文將選取一些汽車設(shè)計與燈具設(shè)計的實際案例進(jìn)行分析，它們都反映了產(chǎn)品設(shè)計世界中富多彩的仿生設(shè)計產(chǎn)品。
同時仿生學(xué)界也有一種觀點“自然系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生大量的具有創(chuàng)意和實用性的解決方案，而且可以給人類帶來靈感，幫助人類在氣候控制、食品科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行大量的社會性創(chuàng)新”。然而，回望過去的設(shè)計歷史，從新藝術(shù)運動到流線型運動，設(shè)計領(lǐng)域雖然有大量的模仿自然世界的系統(tǒng)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，對人類世界的產(chǎn)品和藝術(shù)形態(tài)進(jìn)行美化和雕琢。作為現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的代表性行業(yè)之一，汽車設(shè)計和燈具設(shè)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(shè)計中的應(yīng)用實例和分析
（一）仿生學(xué)在汽車設(shè)計中的應(yīng)用
在汽車設(shè)計中，仿生學(xué)是一種有歷史意義的設(shè)計方法之一，它的應(yīng)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。汽車設(shè)計在剛剛出現(xiàn)的時候，以對汽車車身進(jìn)行差異化的裝飾和包裝，追求商業(yè)上的眼前利益。然而隨著汽車產(chǎn)生的進(jìn)一步發(fā)展，汽車給人類所在的生存環(huán)境帶來很多消極的因素：能源危機、大氣污染、城市堵塞等。這些負(fù)面現(xiàn)象使得設(shè)計界對汽車仿生造型設(shè)計的設(shè)計方法論進(jìn)行研究和討論。
目前汽車設(shè)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(tǒng)性科學(xué)論據(jù)組成的，在對象外部形態(tài)體現(xiàn)了汽車產(chǎn)品的表面特征。作為“自然界的翻譯者”的著名產(chǎn)品設(shè)計師路易吉·科拉尼，參考自身對于自然世界的獨到見解，運用曲線模擬自然界生命意象，設(shè)計出歷史性的生物意象形態(tài)，進(jìn)一步將它用到汽車設(shè)計中。
在設(shè)計界，甲殼蟲汽車在模擬自然系統(tǒng)生命對象的設(shè)計論中當(dāng)屬最典型的案例。著名設(shè)計研究者帕帕奈克在情感化設(shè)計與仿生學(xué)理論的基礎(chǔ)上對甲殼蟲汽車的造型設(shè)計進(jìn)行了評論。他論述說：較小的生命形態(tài)特征讓人覺得需要唄保護(hù)和溫暖，并且將這種造型特征在汽車設(shè)計中應(yīng)用，可以讓大家獲得對這輛車的情感化認(rèn)知。甲殼蟲的造型設(shè)計為汽車帶來了獨特的特征和味道，而且讓設(shè)計說話，帶給大家充實而生動的情感體驗。
仿生設(shè)計不僅在產(chǎn)品造型的角度發(fā)揮巨大價值，同時也關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和服務(wù)構(gòu)成強大的生態(tài)系統(tǒng)，能將全方位可持續(xù)的體驗帶給消費者。奔馳公司在進(jìn)行可持續(xù)未來汽車產(chǎn)品設(shè)計的時候，運用仿生設(shè)計的系統(tǒng)論保證了汽車在能耗、安全性、低阻力等方面的優(yōu)勢，并且在汽車從設(shè)計、生產(chǎn)、駕駛、維護(hù)、廢物銷毀、再循環(huán)使用的全生命周期都進(jìn)行仿生設(shè)計研究，力圖打造汽車生態(tài)系統(tǒng)。該公司的所有設(shè)計師都從自然界生物的流體力學(xué)研究出發(fā)，不斷從植物和動物身上獲取靈感，最后發(fā)覺出提升汽車整體架構(gòu)強度、降低成本消耗、極大降低能耗和風(fēng)阻的系統(tǒng)性設(shè)計方法，而且使用計算機設(shè)計軟件對整體形態(tài)造型進(jìn)行計算，這樣就保證汽車在進(jìn)行測試階段非常安全，同時汽車也獲得了極大的輕量化設(shè)計。最近幾年，奔馳汽車不斷將自身的跨學(xué)科研究結(jié)晶向更高的領(lǐng)域推進(jìn)，他們研發(fā)的BIOME汽車現(xiàn)在可以從自然系統(tǒng)設(shè)計中脫離出來，研發(fā)人員在經(jīng)過深入研究后，使用最先進(jìn)的能源技術(shù)將汽車減輕到不可思議的地步，而且在成為廢品后可以自動降解，形成極大的再循環(huán)，而且汽車還是用太陽能這一無限循環(huán)資源對傳統(tǒng)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(shè)計中的應(yīng)用
在燈具設(shè)計中，仿生學(xué)也可以產(chǎn)生巨大的作用，在結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計角度看，我們可以發(fā)現(xiàn)力學(xué)機構(gòu)可以模擬自然生物的身體全部分，包括植物的葉子、莖部、根與動物的骨骼等部分。
設(shè)計師JohnWischhusen通過仿照人的骨骼設(shè)計的一個燈具，至今讓人回味無窮，感慨設(shè)計師強大的洞察力和勇氣，讓世人感受仿生設(shè)計帶給大家生活的獨特魅力和審美品位。
還有的燈具設(shè)計借鑒蜂巢的六角形排布結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用其穩(wěn)定、節(jié)省原料、高強度等特點。而且設(shè)計師使用蜂巢結(jié)構(gòu)設(shè)計為產(chǎn)品帶來很多優(yōu)點，諸如隔音隔熱、重量輕等等，在各大交通器設(shè)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)來自自然界，具有一定的趣味性，將他們運用到產(chǎn)品設(shè)計中，帶給大家可愛、溫暖、自然的全方位感覺。比如著名的蜜蜂臺燈設(shè)計，他的反光板運營蜜蜂翅膀的形態(tài)，燈泡運用蜜蜂頭部的形態(tài)，支撐結(jié)構(gòu)的造型來源于蜜蜂的腳形態(tài)，整個臺燈的設(shè)計完全模擬了一只休息的蜜蜂，非常傳神和有趣。
三、仿生設(shè)計的未來展望
仿生設(shè)計強調(diào)跨領(lǐng)域、獨創(chuàng)性、邊緣化，不管仿生設(shè)計的理論、內(nèi)容、方法的發(fā)展，這些特征都是表現(xiàn)的很明顯。
�。ㄒ唬┘夹g(shù)與藝術(shù)的齊頭并進(jìn)
仿生設(shè)計用句古話說就是為了活著而設(shè)計，它是一種人類將科技和藝術(shù)結(jié)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(xù)的理性層面，但是這種生活方式卻是人類現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)。
近現(xiàn)代仿生設(shè)計在世界經(jīng)濟(jì)、文化、生產(chǎn)的大背景下，依靠現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計，在社會完成現(xiàn)代化的同時，依靠自身的思想的綻放和啟蒙，會產(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，不相互合作、欣賞，讓技術(shù)和藝術(shù)產(chǎn)生了巨大的分離，整個進(jìn)程缺乏前進(jìn)的動力和欲望，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(xiàn)。
將來的仿生設(shè)計肯定會將技術(shù)與藝術(shù)齊頭并進(jìn)發(fā)展，會更多的追求先進(jìn)技術(shù)、情感化的全方位發(fā)展，在實用價值、情感價值等多角度發(fā)揮巨大的作用，讓設(shè)計們更多的探求這種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的可行性方案。
�。ǘ⿲嵺`應(yīng)用和科學(xué)研究并行系統(tǒng)化發(fā)展
仿生設(shè)計的科學(xué)研究與實踐應(yīng)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(tǒng)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(dá)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(tǒng)規(guī)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(shè)計的應(yīng)用”、“簇群空間和新陳代謝仿生設(shè)計”等課題都是現(xiàn)代仿生設(shè)計中關(guān)于仿生過程算法、仿生結(jié)構(gòu)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(yīng)用研究。
未來的科學(xué)研究與理論實踐定會形成從理念、到數(shù)據(jù)、再到方法論、最后到目標(biāo)等方面的有機仿生系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由大量的元素有機組成，而系統(tǒng)本身也屬于一個大的宏觀思維下的系統(tǒng)。以后的仿生設(shè)計不會僅僅是關(guān)注幾個單體設(shè)計元素和理念，更加注重與系統(tǒng)性的整合。該系統(tǒng)通過進(jìn)行基礎(chǔ)性科學(xué)研究，注重仿生設(shè)計元素和相關(guān)元素的系統(tǒng)性研究，必將仿生設(shè)計理論推動到更高的戰(zhàn)略發(fā)展層面。
（三）以持續(xù)發(fā)展和社會和諧為目標(biāo)
仿生設(shè)計通常以研究自然生態(tài)為對象和目標(biāo)，強調(diào)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(fù)雜到簡單、高端到低端等不同層次的系統(tǒng)研究，同時也包含著在跨學(xué)科基礎(chǔ)上的多樣性多層次研究，這樣的目標(biāo)是建立一個人和自然共同工作的系統(tǒng)。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、開放的系統(tǒng)，這樣才能謀求在未來獲得持續(xù)發(fā)展和社會整體和諧。人類在接近自然系統(tǒng)的同時，給大自然提供一定的保護(hù)。未來的仿生設(shè)計必將是從以人為本的設(shè)計轉(zhuǎn)化為以自然為本的設(shè)計理念，進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計，從戰(zhàn)略層面保護(hù)大自然生態(tài)系統(tǒng)的完整和健康，以人類和自然和諧共存為目標(biāo)準(zhǔn)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(xù)發(fā)展的道路和方法。
綜上所述，仿生設(shè)計以其特有的設(shè)計思想、理念和方法，把個體系統(tǒng)的需要放到整體系統(tǒng)中衡量，用符合生態(tài)學(xué)的環(huán)境科學(xué)原理的觀念去指導(dǎo)行動，將不斷去探索人與自然的關(guān)系，
尋求技術(shù)與自然、人類的協(xié)同一致，試圖預(yù)見并創(chuàng)造更高層次的人——自然——社會環(huán)境系統(tǒng)，這是現(xiàn)代仿生設(shè)計發(fā)展的趨勢和理想目標(biāo)，也是整個人類社會發(fā)展的追求。未來的仿生設(shè)計將滲透到人類社會生活的各個層面，對人類現(xiàn)在及未來的生活方式、價值觀念產(chǎn)生影響，參與到人和自然的共生與持續(xù)發(fā)展這個哲學(xué)命題的認(rèn)識和反思中去。
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