浅谈工业设计中的仿生设计

工作总结 |

时间:

2021-09-02 10:43:42

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摘 要:设计不仅是一种表现美的行为,同时它也是充满生命的。从古至今,人们一直开拓着不同层次、不同种类的设计理念和设计风格。而自然界中也不乏“优良设计”的实例,诸如巍峨的山川,波澜壮阔的大海,振臂翱翔的雄鹰,婀娜多姿的花朵……对于设计师而言,它们都是取之不尽的设计素材,当今尤其常见的仿生设计由此而生,它不仅体现了设计产品与自然和谐统一的设计理念,还有着更加深刻、不同凡响的意义。

关键词:仿生设计;自然;和谐统一

1 仿生设计的定义与研究范畴

仿生设计学,也被称为设计仿生学(Design Bionics),即是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象,在设计过程中有选择地应用以上特征原理,并结合仿生学的研究成果,提出设计中的新方法、新思想、新原理以及新途径。仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科,在某种意义上,它可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。

在设计专业中,仿生设计有着更为具体的解释,它是从人性化的角度上,主要运用工业设计的艺术与科学相结合的思维方法,实现不仅在物质上更是在精神上追求自然与人类、艺术与技术、传统与现代、个体与大众等多元化的设计融合。

仿生设计的研究内容丰富多彩,研究范围非常广泛,但因为仿生设计学涉及到自然科学和社会科学里的众多学科,所以我们很难对它的研究内容进行具体划分。基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用,我们可以将其大体归纳为以下几类:形态仿生设计学,功能仿生设计学,视觉仿生设计以及结构仿生设计学,并且从国内外仿生设计学的发展情况来看,前两者在目前研究中被视为重点。

2 历史上的仿生设计

人类早在远古时期似乎可以从自然生态系统中领悟到自身生存、发展、进步的真谛,可以说,人类是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。

回顾中国的发展历史,不难看到先人已经留下了模仿自然生态的痕迹。远古时代原始人在日常生活中所使用的器皿,如石斧、骨针等,这些工具的创造都不能说是人类凭空想象出来的,可以是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟,也是我们今天仿生设计得以发展的基础。根据秦汉时期史书记载,两千多年前,古人就发明了风筝,并且应用于军事联络。春秋战国时代,鲁国匠人鲁班首先开始研制能飞的木鸟;而后他又从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示发明了锯子。大量的事例记述了人们对自然生命的外在形态和功能创造性地模仿。

国外亦然,古时人们向往鸟儿可以在天空中自由自在飞翔,于是便用各种方法模仿鸟。达芬奇被认为是现代仿生设计学之父。在大约公元1500年,他完成鸟翅模型之后,又画了一系列的无法实现的飞行设备草图。大约400年之后,奥托根据鹳的翅膀成功地制造出了滑翔机。一直以来,许多研究者都在不断尝试把自然界的形态和功能类比的应用于科学。

由此可见,运用仿生设计性思维进行设计,可作为人类社会生产活动与自然界的契合点,仿生设计正逐渐成为创意产品设计发展的大趋势。

3 现代创意产品设计中的仿生设计

当今人们生存在信息时代,生活品质的提高也代表着对产品设计要求的提高,人们更倾向于既注意优良功能,又有着清新淳朴形态的个性化产品。现代社会文明的主体是人与机器。人类在这种文明所导致的生态失调状况下开始反思并力求寻找新的出路,建立人与自然、机器的对话平台,创造出人类社会与自然和谐融合的局面。因此,师法自然的仿生设计成为一种良策和新理念。

在创造物质文明的过程中,人类常常将生物的某些特性运用到创造发明之中。例如科学家根据蛙眼原理,利用电子技术制成了雷达系统,方便准确快速地识别目标;根据萤火虫100%的光能转化效率原理,制成冷光源,将发光效率提高十几倍,大大节约了能量;根据仿昆虫单复眼的构造特点,造出了大屏幕模块化的彩电和复眼照相机;根据狗鼻子的嗅觉功能,造出了电子鼻,可以检测出极其微量的有毒气体等等。同时,生活中也有着许多将生物形态应用于设计的例子,瑞典设计师Jangir Maddadi设计了一款蜂群吊灯,圆形灯泡好比是蜜蜂的脑袋,身子和尾巴则由木头精雕细刻而成,近似水平放置的灯泡看上去仿佛是几只正在采蜜的蜜蜂。台湾设计师郭子荣设计了一款蒲公英凳子,若干根木钉插在同一个圆球上,仿佛一朵盛开的蒲公英。这些令人惊叹的创造,无不体现著仿生设计在当代设计中的主导地位,它值得人们更深入地探究。

4 仿生设计的前景

神奇的大自然向人类展示着精妙绝伦的生命形态和绚丽多彩的悦人色彩,同时,大自然还无声地阐释了自然界的生存哲学——和谐与共生。在创造物质文明过程中,创意产品设计师该怎样更好利用仿生设计发明来创造产品呢?首先,设计师应明确科学家或工程师与创意产品设计师职责的不同,前者解决物与物之间或物体本身整体与部分之间的关系;后者则解决物与人之间的关系,即构建人机对话的平台。因此,创意产品设计师实现产品创造的基础是仿生设计技术发明的实现,同时设计师要关注最新的仿生设计成果,细心地观察自然,合理借鉴,实现创新。

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。例如研究显示,不远的将来一种仿生设计电子眼可望诞生。因为科研人员已揭开眼睛是如何看到经大脑“翻译”的图像。他们已发明一种称为“细胞神经网络”的电脑微型集成电路,据此将发明仿生设计“电子眼”可以用来进行类似视网膜功能的图像处理。所有这些都预示着仿生设计前途似锦,所以人们对仿生设计的探索也是永无止境的。

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