浅谈工业产品中的仿生设计

罗移峰

浅谈工业产品中的仿生设计

罗移峰

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。仿生设计学作为人类在社会生产活动过程中与自然界所产生的锲合点，使人类社会与自然达到高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。仿生设计在工业产品中的应用，能够强化所设计和生产的产品的形态美，突出产品的个性，增加人与产品之间的情感和精神的互动，创造人、机、环境和谐共生的生存空间，从而使产品具有更可解读的意象美和意蕴美的语意。

工业产品；仿生；形态

一、人类历史上经典的仿生设计

大自然无时不刻不在展示自己的最佳设计，古人说：“外师造化，中得心源。”人类从蛮荒时代进入文明时代，就是在不断与自然界的斗争中摸索并模仿自然和适应自然规律的基础上发展的。人们在长期的生产劳动中逐步认识到能从自然生态系统中领悟到并获得自身的生存、进步和发展的真谛。我们从人类流传下来的一些实物中不难看出人们较早就留下模仿自然生态的痕迹。从原始社会构筑的人面鱼纹等图腾文化，以及春秋早期的玉虎、鲁班造锯、动物纹饰的瓦当、秦汉的盘龙钮到民间生活中以各种动物形态造型为原型的实用器物，如玉猪龙、鹰形壶、省油灯等，都是对自然界的生物进行模仿而产生的。1968年河北省满城县出土的长信宫灯，长信宫灯作跪姿宫女执灯形，通体镏金。宫女梳着发髻，穿宽袖长衣，右臂自然举起，左臂伸向右方，手持灯盘；最妙处就是她的右臂，实为烟道。右臂下的灯盘点燃时，灯燃烧排放的烟通过右臂被吸入中空的人体内，而宫女恰在灯火的映照下愈发美丽动人。长信宫灯更是将中国人两千年的节能历史带到世人眼前。两千年来，青灯黄卷、红袖添香，一盏小油灯已在氤氲中化为光明、希望和温暖，体现了实用性、艺术性与科学性的高度统一。传统的民间艺术体现了农耕民族的审美情趣、精神内涵、宗教观念和造型特色。古代仿生的器物能够折射出先民智慧的影子，其图形不仅仅在于装饰和审美的层面，更在于它的象征性和深刻寓意，它是作为当时社会思想和观念符号而存在的。历史学家孟驰北先生在《草原文化与人类历史》中写道：“人类塑造动物，是人的一次自我观照。但在塑造过的动物身上显露的只是与兽性混合在一起的人性、人情——人的自我观照使人逐渐认识到自身的力量。人在对自然的塑造中会越来越多地把自己的思想情感投射到所塑造的物体身上。”古代先民在生产劳动中塑造各种形态的物体、各种装饰的纹样的同时，也寄托和表露着人们的祈望和希冀——物体承载着人们对力与美的崇拜和对圣灵的喜爱与歌颂。

二、现代工业文明中产品设计的仿生应用

现代社会文明的主体是人与机器的关系。现代文明无不体现着一种“宇宙精神立，流形演无穷；万物归一理，天地造化中”的精神。工业化时代以来的生产，注重在人与自然的神韵中挖掘其切身感受，在实际生产中探寻以新的方法表现自然界的勃勃生机，在传统的基础上寻求创新。师法自然的仿生设计为现代设计文化传达出一种良策和现代设计理念。人们在向大自然学习的过程中进行模仿，经过无数人的经验积累，在选择和改进物体的形态、功能的过程中，创造出了更为优良的产品为人们所用。现代设计理念提倡设计回归到自然的状态，以增进人与自然的和谐统一。

首先，现代工业产品中的结构和材料仿生。自然界的各种生物都拥有各自特点的结构和构成材料，拥有生物的一些独特性。仿生设计中的结构和材料的仿生就是从生物的一些奇特结构和生物的材质中得到启发，人们学习和借鉴生物自身的、内在的组织方式，制成人造物为人类服务。钢是非常坚固的材料，但蜘蛛织的蛛丝比同样粗细的钢丝还要坚固十倍以上。科学家们研究、模仿蜘蛛，造出了被称为“生物钢”的人造蜘蛛丝，它轻巧而又坚固，不仅可以用来做成合成材料，用于飞机制造、车辆、桥梁、房屋、家具等等，还可以用来织出超级织物，如制成薄如蝉翼、轻若鸿毛的特种专业工作服和防弹衣以及收在掌中不盈握的降落伞。可见，小小蜘蛛中蕴藏的“天机”，足够人们去参考和利用。

其次，现代工业产品中的形态仿生。现代工业产品有丰富的形态。产品的形态仿生就是再现生物原来的一些特征，它有具象形态和抽象形态之分。具象形态仿生是比较逼真地再现事物的形态。具象形态仿生的产品具有情趣性、可爱性、亲和性、自然性，人们比较容易接受。这类产品形态在儿童玩具、交通工具、日常用品中应用得比较多，汽车形态的仿生设计更是不计其数。如大众的“甲壳虫”车，尽管其设计灵感并不是来源于甲壳虫，而是一个自然的风洞造型，但在上个世纪60年代，当美国人亲切地称它为“甲壳虫”时，没有人为这个称呼感到意外，因为对很多人来说，它就是一个超级大的“甲壳虫”——可爱、精致而又亲切。经过近70年的不断进化，甲壳虫摇身一变，成为时尚、个性的小车，越发惹人怜爱，而它经典的外形设计精髓却依然得以保存，这是一个足以载入史册的经典设计。同时，向鲨鱼致敬的远远不止现代酷派一家，宝马的鲨鱼鳍天线设计、欧宝的鲨鱼鳃设计同样大名鼎鼎。即使是盛气凌人的法拉利，也对鲨鱼凶猛的造型情有独钟——车头巨大的进气口即是源自“鲨鱼鼻”的造型。该造型不仅显得凶猛十足，而且对空气动力学的应用也达到极致。

抽象形态仿生是指人们用简单、抽象、夸张的形体来反映事物独特的本质特征。它是一种虚幻的、不实的形态。抽象形态的仿生产品具有高度的简化性、概括性，丰富的联想性、想象性以及多样性。多样化的产品形态是能够满足不同层次顾客的需求的。如北京奥运会主体育馆“鸟巢”，就充分利用了仿生设计中的形态仿生理念，从体育场的名字到形态，我们都可以看到仿生设计在其中的利用。该体育馆形态结构美观、新颖，功能完善，充分体现了北京奥运会“绿色、科技、人文”的主题。在建筑风格上，“鸟巢”独树一帜，设计师在师法自然界鸟儿筑巢特征的同时，还贯穿着节俭和可持续发展的“绿色”设计思想。仿生设计学原理的成功导入和灵活运用，使诸多长久以来在体育场建筑结构方面存在的重大难题迎刃而解——观光楼梯自然地成为结构的延伸；“鸟巢”所用的立柱消失了，均匀受力的网如树枝般没有明确的指向，让观众感到每一个座位都是平等的，坐在观众席上如同置身森林之中，体现“科技”这一设计理念；仿生设计还使“鸟巢”洋溢着浓郁的人文主义气息，是“人文奥运”精神的体现，同时也符合中国传统“天人合一”的美学思想。体育场的空间效果既具有前所未有的独创性、艺术性和实用性，又大度、简洁、典雅，成为世界奥运史上、人类建筑史上以及产品仿生设计上的经典之作。

第三，现代工业产品中的功能仿生。自然界中，生物特有的某些功能实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。适者生存是自然界的一个法则，各种各样的生物能在不同的环境中生存下来，就是其特有的某些功能和形体与恶劣而又复杂的环境进行斗争从而进化的结果。因此，学习和利用生物系统奇妙的功能，已经成为人类技术革新的新方向之一。如，由英国汉普郡拉姆西的Roke Manor研究有限公司的工程师于2001年开发鹰眼系统，是一套在板球、网球和其他运动中使用的电脑系统，该系统可以追踪记录球的路径并显示实际路径的图形图像，也可以预测球未来的路径。在网球运动中，鹰眼系统已成为裁判过程的一部分，并应用于电视转播中。又如猫眼（又称门镜），是装在住宅户门上的一种小型光学仪器，便于居民观察户外情况，已成为居家安全的必需品。

尽管人类已经大量利用仿生设计来满足人们的生活需求，但是自然界中的动植物种类不计其数，其功能形态也都千差万别，仿生技术还需要不断地发展。我们相信，随着科技的发展，会有更多功能更新的工业产品出现在人们的生活当中。

三、工业产品设计中仿生设计的前景

在科技日新月异、经济快速发展的现代社会，企业要吸引更多的消费者购买其产品，除了提升产品本身的质量、性能等外，产品的形态设计也很重要。目前，中国已经成为工业生产的大国，但还不是工业生产的强国，更不是设计的强国。中国的原创设计水平还远远落后于其他发达国家。从发达国家的工业设计状况来看，其仿生设计是值得我们学习和借鉴的，它为中国工业产品的设计指明了未来的发展方向。中国已经生产出世界上最多的家电产品、服装、日用小产品以及自行车、汽车等，但在国际市场上还鲜见贴有中国自主创新品牌的产品，今后我国的工业产品设计要以创意与革新为首要条件。事实说明，运用仿生设计的创造性思维设计工业产品，可以创造功能完备、结构精巧、用材合理、形态优美的新兴现代工业产品。当然，产品设计要回归自然，师法自然，以增进人、机和环境的有机统一。工业产品的仿生设计是发展新技术的金钥匙，人们利用生物仿生原理会设计生产出更多新产品，源源不断地满足人们的现实生活需要。

[1]倪海曙.视觉和仿生学[M].北京:知识出版社,1985.

[2]邵海忠.仿生学纵横谈[M].南昌:江西人民出版社,1981.

[3]王受之.世界现代设计史[M].北京:中国青年出版社,2002.

[4]孟驰北.草原文化与人类历史[M].北京:国际文化出版公司,1999.

TB21

A

1673-1999（2011）08-0130-02

罗移峰（1975-），男，四川大竹人，硕士，西南科技大学（四川绵阳621010）制造科学与工程学院教师，研究方向为工业设计。

2011-02-25