仿生设计在现代室内空间中的应用研究

■张俊杰 张乘风 Zhang Junjie & Zhang Chengfeng

(1.2.南京林业大学艺术设计学院，江苏南京 210037）

众所周知，我国从古代开始就尊崇“朴素”和“自然”的设计。在当代，人们逐渐发展了这一概念，并充分运用了回归自然的仿生设计理念在室内空间中。仿生设计符合人的心理要求，慢慢地这种室内空间设计兴起并开始流行起来。

1 仿生设计的基本原理和方法

1.1 仿生设计概念

“仿生设计”一词在中国是一个比较时尚的词汇，但是仿生的艺术活动从古至今已经发展很久了，如伐木凿船，木质鱼形船体，仿鸟巢在树上等，它其实是一种大众文化的符号[1]。事实上，我们很难去界定仿生设计的概念，它的范围与研究内容都非常的广泛。对于艺术设计，我们不必严格去追寻仿生学的概念，而是在设计过程中合理运用仿生学设计方法，并结合人们对于精神世界的追求，创造出舒适的居住环境，进而使人、建筑、自然达到一种和谐。

1.2 仿生设计基本原理

由于环境问题和资源问题，仿生设计已成为当今设计和研究的趋势。在设计中将一些时尚元素与仿生设计结合起来，这样设计出来的空间更为亲和，不会与时代脱节[2]。仿生设计意在考虑对环境的保护、对自然的向往，这种设计理念与古代的“天人合一”思想有效统一，运用到现代生活，其意义影响深远。

室内空间中的仿生就是以自然物作为设计创意的起点，这是一个应用于相关生物系统功能及其在自然界中的外部形式，颜色和材料的设计活动过程，是人意图回归自然的设计方法与形式，它是简略的、淳朴的。

1.3 仿生设计方法

1.3.1 构建物质模型

根据原生态的自然对象，进行抽象的概括，提炼有价值的信息，建立生物物质模型。利用相关技术手段和材料工艺，结合科学的数据对其进行分析研究，使其具备良好的功能性和稳定的结构性[3]。①构建外部模型。依据人的认知层次，从对物质看的清楚，到对物质的感性认识，而后上升到理性认识，再从生物体的结构与形状的角度出发，加以感性认知因素，从而制造出一个单纯的生物模型。②构建内部模型。在外部模型的基础上，深化其内部的结构。利用相关的功能、技术、材料、工艺等要素，形成完善的科学理论体系，对其反复的加工和测试，最终形成功能性的有机整体[4]。

1.3.2 适用性研究

①外部造型分析。这个过程中的关键考虑人体工程学，意义，材料和加工技术等因素。②色彩分析。在分析颜色的同时，我们也必须分析生物体的生存环境。也就是说，将生物体的颜色与生存环境相结合，研究两者之间的关系与功能。③内部结构分析。研究生物体的内部结构，是要从感性认知为前提，并抛弃一切无关紧要的因素，且将他们进行减法分析，最直观的搜寻其内部结构的科学性和合理性。④动态分析。结合科学技术要素，针对特定的生物体进行动态分析，对比分析和归纳总结其共性规律，形成解决多元化设计问题的科学方法[5]。仿生元素，正常都能联想到自然的木材、植物、石材、阳光、空气等。本论文将这些元素进行归纳重组，分为自然元素和意识元素。自然元素，可以从人的五感层面进行分析。视觉上：看得见的元素，如木材、植物、石块、山和水等。触觉上：材质的肌理、纹样，如粗糙朴素的麻布。听觉上：风声、雨声、鸟声等，如种植了大量的绿植，风吹来，相互交错的植物发出窸窸窣窣的声音，宛如在森林中一样。嗅觉上：花香和草香等，在不同的地域，大自然会呈现不同的元素。味觉上：通过视觉和嗅觉的刺激而引导人的味觉，如在餐饮空间中，空间的布局和原生态的陈设装饰，营造整体空间的氛围。意识元素：是精神层面上的元素，如道家、儒家思想，中西方文化思想等意境方面，能用意识感受的元素。

1.4 仿生设计在住宿空间中形的碰撞和意的借鉴

老子说“道法自然”，我们从老子的“道”中体会到“天然去雕饰”的艺术哲学思想，这也正体现了仿生学的设计理念。在设计过程中去除繁杂，保留最本真、最原始的形态。注入自然情趣。为了营造自然的意境氛围，仿生设计一般都会引入到现代室内空间。把电风扇的形状转变为海螺样式，海螺会让人联想到无垠的海洋和沙滩，让人们由里而外感受到新鲜感。这样就可以实现生活空间回归自然的再创造，使室内空间充满自然气息，这也是仿生设计与室内空间对话的形式，相互吸收与借鉴的体现[6]。

2 仿生设计在现代室内空间的内容体现

2.1 形态仿生

在了解模仿生物体的整体或局部特征之后，设计师将其应用于产品外观并将其与相关事物相关联[7]。这种设计方法可以让人们了解他们需要什么。仿生形式可以具体地分为具体形式和抽象形式（图1）。例如我们建造出像蛋壳的屋顶、像鸟儿的飞机、像茅草的锯子。

■图1 形态仿生

■图2 功能仿生

■图3 仿生功能性面料

■图4 中空纤维

■图5 结构和材料仿生

■图6 肌理仿生

■图7 ICD亭

■图8 皮克林宾乐雅酒店

■图9 酒店内部

■图11 酒店俯瞰

2.2 功能仿生

在生物圈中，由于其运动器官和形态的演变以及与恶劣和复杂的环境的斗争，使它们可以在各种大自然恶劣天气与复杂的生存环境中生存和生活（图2）。

现如今，根据荷叶的生物体仿生原理所制造出来的面料（图3），是具有自动清洁、防污防水的多重功能优点，使用范围已经普及到各个领域。仿生设计完成后，污垢更容易滚落，可以很容易地被水冲走而不污染表面。这款面料在清洁时不用超量的清洁剂，也不需要高温冲洗杀菌。目前，许多公司使用编织聚酯长丝编织织物。另外为了降低成本，不需要在后道上浆和加捻。

中空纤维的仿生方法来源于动物毛皮。研究者在观察动物的皮毛时，观察到动物的皮毛中有一个中空的空洞，其形状与空心管的形状相似，因此加温效果非常好。这一现象激发了研究者开始中空纤维的制造研究（图4）。

变色面料织物诞生为变色龙般的皮肤紧急系统。也是在生物体仿生原理的基础之上，相关机构已成功开发出可自动改变颜色的光致变色纤维[8]。这种纤维面料对于自然中的空气湿度与太阳光光线十分敏感，并可随环境中的温度和湿度而变化。同时，它也被广泛用于军事服装。

2.3 结构和材料仿生

除了模仿天然动植物的外观和功能之外，人类还从生物的独特结构和质地中获得了很多灵感（图5）。例如，人们把大自然中的蜂窝结构用来创造出蜂窝夹芯板，这种夹芯板具有降噪、隔热，强度高和质地轻的优点。它是建造和制造航天器，航天器和卫星的理想材料。Seasons仿生餐具其制作成分主要是硅砂[9]，它与普通的餐具不同，具有一定的柔软度，这一特点致使餐具可以灵活的应用和运输。并且，此类餐具也可以在微波炉和烤箱中加工。这些形式多样，简单和美观的碗碟可以堆叠或拼接制作出令人愉悦的自制艺术品。叶状的轻盈感，犹如兰花般清新典雅，宛如绿色玉石一般清澈，可口佳肴一般醇香。

2.4 肌理仿生

肌理仿生是指对生物体的表层纹路质地的参考和与其自身的组织结构的特殊技能的模仿，并从实用性的角度出发设计产品，设计出逼真的表面纹理美学，营造出仿生设计产品独特的情感体验[10]（图6）。Achim Menges教授的作品ICD/ITKE亭中有一座别样的建筑[11]（图7）。它的灵感来源于水下生活的水蜘蛛的巢穴。整个展馆是一个轻巧的纤维复合外壳结构，通过机械手将碳纤维结构编织在柔性薄膜内部形成。仿生学在纤维增强结构中的应用模式是此设计的灵感理论根源。蜘蛛丝是一种起泡支撑结构，它允许水泡在水流发生变化的情况下承受机械重力，并确保水泡内的安全性和稳定性。

3 案例分析

3.1 案例概况

皮克林宾乐雅酒店位于新加坡的中心地段上，是一座具有开创性的超自然生态的酒店（图8）。建造者在设计过程中选取了一种出人意料且有趣的呈现方式：岩层。在这里，你能够观赏到岩层是如何融入到建筑的外形轮廓中，还可以看到地球自然地质布局的容貌是何等的壮观。

3.2 仿生设计分析及在案例中的体现

3.2.1 形的碰撞

新加坡皮克林宾乐雅酒店的建筑形状是流动的几何体，仿佛有种高耸入云的体验，四层郁郁葱葱的花园，瀑布和花墙是酒店总面积的两倍多。除了这些不同的植物，这家酒店还采取了全面的能源和水资源保护措施[12]。新加坡皮克林宾乐雅酒店整体色调具有低调奢华的特点，室内主要是以深灰色和赭石黄为主，使人心里变得宁静、沉稳。无形中给人一种深邃的力量（图9）。

3.2.2 意的借鉴

酒店的对面是新加坡街心公园，为了与公园的“大自然”语言做出对话，建筑师把天然绿置入建筑中，锻造出植物谷地、流水瀑布等。建筑的上半部分是布满了绿植的景观观景平台，内部设置了娱乐设施（图10）。建筑师从平台中悬挑出像鸟笼般形状的亭廊，给来客一种虽然是行走于平台之中的现实，却犹如穿梭在花园之中的意境。停停走走，闲逛到“鸟笼”中，就像鸟儿一样，身处自然之中，将城市尽收眼底（图11）。打开门看到流动的水和茂盛的植物。从整个建筑到细节，它的每一个动作似乎都在花园里进行。自然与建筑之间的界限产生一种朦胧的模糊感。

4 结语

本文在对仿生设计及相关概念的认识、皮克林宾乐雅酒店案例分析的基础上，分别从两个方面——仿生设计的形与意，分析了仿生设计在室内空间中形的碰撞和意的借鉴。仿生设计是一种与历史发展需求相吻合的设计，并且也是眼下设计市场发展的趋势所在。当今社会，仿生的室内空间设计还是少量，我相信，在未来会有越来越多的设计师投身到这个设计中，为更多的人解决物质需求之外的精神需求。

（责任编辑：肖 佳）