基于仿生學的產(chǎn)品設計應用研究論文
一、仿生學與仿生設計
仿生學是模仿生物特殊本領(lǐng)的一門科學，仿生學一詞來自于希臘語“Bio”，代表“生命”，同時詞尾“nic”代表“具有……的性質(zhì)”。同時筆者認為“仿生學學科領(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”。仿生學是一門現(xiàn)代才興起的跨領(lǐng)域科學，他最早出現(xiàn)在20世紀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計。本文將選取一些汽車設計與燈具設計的實際案例進行分析，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。
同時仿生學界也有一種觀點“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、食品科學領(lǐng)域進行大量的社會性創(chuàng)新”。然而，回望過去的設計歷史，從新藝術(shù)運動到流線型運動，設計領(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)進行美化和雕琢。作為現(xiàn)代工業(yè)設計的代表性行業(yè)之一，汽車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邊緣。
二、仿生學在產(chǎn)品設計中的應用實例和分析
�。ㄒ唬┓律鷮W在汽車設計中的應用
在汽車設計中，仿生學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)界和學術(shù)界產(chǎn)生極大的討論和關(guān)注。汽車設計在剛剛出現(xiàn)的時候，以對汽車車身進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。這些負面現(xiàn)象使得設計界對汽車仿生造型設計的設計方法論進行研究和討論。
目前汽車設計依然在模仿自然界生命的意象形態(tài)。在修辭學方面，人造產(chǎn)品是由特征、原理、情緒三種系統(tǒng)性科學論據(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，設計出歷史性的生物意象形態(tài)，進一步將它用到汽車設計中。
在設計界，甲殼蟲汽車在模擬自然系統(tǒng)生命對象的設計論中當屬最典型的案例。著名設計研究者帕帕奈克在情感化設計與仿生學理論的基礎(chǔ)上對甲殼蟲汽車的造型設計進行了評論。他論述說：較小的生命形態(tài)特征讓人覺得需要唄保護和溫暖，并且將這種造型特征在汽車設計中應用，可以讓大家獲得對這輛車的情感化認知。甲殼蟲的造型設計為汽車帶來了獨特的特征和味道，而且讓設計說話，帶給大家充實而生動的情感體驗。
仿生設計不僅在產(chǎn)品造型的角度發(fā)揮巨大價值，同時也關(guān)聯(lián)產(chǎn)品和服務構(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。奔馳公司在進行可持續(xù)未來汽車產(chǎn)品設計的時候，運用仿生設計的系統(tǒng)論保證了汽車在能耗、安全性、低阻力等方面的優(yōu)勢，并且在汽車從設計、生產(chǎn)、駕駛、維護、廢物銷毀、再循環(huán)使用的全生命周期都進行仿生設計研究，力圖打造汽車生態(tài)系統(tǒng)。該公司的所有設計師都從自然界生物的流體力學研究出發(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、極大降低能耗和風阻的系統(tǒng)性設計方法，而且使用計算機設計軟件對整體形態(tài)造型進行計算，這樣就保證汽車在進行測試階段非常安全，同時汽車也獲得了極大的輕量化設計。最近幾年，奔馳汽車不斷將自身的跨學科研究結(jié)晶向更高的領(lǐng)域推進，他們研發(fā)的BIOME汽車現(xiàn)在可以從自然系統(tǒng)設計中脫離出來，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)能源進行替代，在環(huán)境友好方面又邁進了一大步。
�。ǘ┓律鷮W在燈具設計中的應用
在燈具設計中，仿生學也可以產(chǎn)生巨大的作用，在結(jié)構(gòu)仿生設計角度看，我們可以發(fā)現(xiàn)力學機構(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。
設計師JohnWischhusen通過仿照人的骨骼設計的一個燈具，至今讓人回味無窮，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(jié)構(gòu)設計，利用其穩(wěn)定、節(jié)省原料、高強度等特點。而且設計師使用蜂巢結(jié)構(gòu)設計為產(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、仿生設計的未來展望
仿生設計強調(diào)跨領(lǐng)域、獨創(chuàng)性、邊緣化，不管仿生設計的理論、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
仿生設計用句古話說就是為了活著而設計，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)代仿生設計在世界經(jīng)濟、文化、生產(chǎn)的大背景下，依靠現(xiàn)代先進的技術(shù)和設計，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，整個進程缺乏前進的動力和欲望，降低了前進的腳步，最后僅僅是為商業(yè)服務做出自己的微弱貢獻。
將來的仿生設計肯定會將技術(shù)與藝術(shù)齊頭并進發(fā)展，會更多的追求先進技術(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`應用和科學研究并行系統(tǒng)化發(fā)展
仿生設計的科學研究與實踐應用，不僅要依靠同仿生學相關(guān)的電子、信息、物理、化學等科學的系統(tǒng)性科學理論支持，而且也要獲得感性工學、科學藝術(shù)甚至到達哲學層面的學科支持。例如“基于蟻群算法的產(chǎn)品服務系統(tǒng)規(guī)劃分析”、“基于進化算法的仿生造型基因進化”、“進化算法在產(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(xiàn)代仿生設計中關(guān)于仿生過程算法、仿生結(jié)構(gòu)算法（神經(jīng)網(wǎng)絡）、仿生行為算法（群體智能）等仿生智能計算方法的應用研究。
未來的科學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)。以后的仿生設計不會僅僅是關(guān)注幾個單體設計元素和理念，更加注重與系統(tǒng)性的整合。該系統(tǒng)通過進行基礎(chǔ)性科學研究，注重仿生設計元素和相關(guān)元素的系統(tǒng)性研究，必將仿生設計理論推動到更高的戰(zhàn)略發(fā)展層面。
�。ㄈ┮猿掷m(xù)發(fā)展和社會和諧為目標
仿生設計通常以研究自然生態(tài)為對象和目標，強調(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科基礎(chǔ)上的多樣性多層次研究，這樣的目標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。未來的仿生設計必將是從以人為本的設計轉(zhuǎn)化為以自然為本的設計理念，進行可持續(xù)發(fā)展的設計，從戰(zhàn)略層面保護大自然生態(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(xù)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，把個體系統(tǒng)的需要放到整體系統(tǒng)中衡量，用符合生態(tài)學的環(huán)境科學原理的觀念去指導行動，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)代仿生設計發(fā)展的趨勢和理想目標，也是整個人類社會發(fā)展的追求。未來的仿生設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)展這個哲學命題的認識和反思中去。
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