仿生設計在工業產品設計中的應用及前景

羅一墩++尹影

摘 要：仿生設計形態仿生設計包括具體形態仿生、抽象形態仿生和意象形態仿生三種類型，目前這三方面的仿生設計都在工業產品設計中得到應用，結合實例解析，進而對仿生設計在工業產品設計的發展前景進行了展望。

關鍵詞：仿生設計；工業產品設計；前景

仿生設計理念起源于仿生學。這是把生物自然界的特點、原理應用于人類社會，解決人類問題的一門學科。仿生設計本質是對所有事物“形式”、“結構”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創意運用到設計中去，從而改變改善人們的生活。仿生設計研究的主要類別有形態仿生、功能仿生、結構仿生等。現代仿生設計由于其具有符合人們需求、獨特的設計理念得到廣泛的運用，而未來仿生設計將會秉承科學可持續的理念，探索和改善人與自然關系，促使人、自然和社會和諧統一，這也是仿生設計的發展趨勢與最終目的。

一、仿生設計在工業產品設計中的應用現狀

盧吉·科拉尼（德國著名設計師）曾說：“設計應該以大自然生命所呈現的真理為基礎”，這句話顯示出了自然界蘊含著無限的設計秘訣。而仿生設計就是人們長期研究探索大自然、學習模仿大自然的過程。經過經驗的積累，通過科學家仿生學的相關研究理論，將仿生設計加入到工業設計中，以滿足人們的精神需求和物質需求。 [1]應用于工業產品設計的仿生主要有以下幾個方面。

（一）形態仿生。一些設計師在設計過程中會借鑒自然界動植物的形態，從而獲得設計的靈感與理念，形態仿生是從自然界汲取生物形態靈感并建立在視覺效應上的設計，讓產品更加適應市場需求。小到我們日常的風箏、鼠標——仿造鳥類、老鼠的形體加以進化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設計的寶馬還有模仿甲殼蟲形態設計的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態仿生設計中，根據不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態仿生分為具象形態仿生與抽象形態仿生。[2]

（1）具象形態仿生。具象形態仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態，設計出來的工業產品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當然，具象形態仿生并不是直接簡單的仿照，而是運用夸張或者抽象的藝術手法對生物形態的特點進行歸納與概括，引起人們的聯想與對產品的好奇心，使設計的新產品不僅要惟妙惟肖，而且要風格獨到，具有創意。目前，具象形態仿生的例子更是數不勝數：2008年北京奧運會的鳥巢就是仿照真實的鳥巢而建；蜜蜂的蜂房已經被運用到許多領域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節省材料、固定性強、空間占用少的優勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構造用以運輸包裝禽蛋。

（2）抽象形態仿生。抽象形態仿生也是模仿自然生物的形態，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認出，但是經過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態仿生的主要特點。在抽象仿生的過程中，設計者要對模仿的事物進行概括與歸納，充分提取其主要特征，運用各種藝術手法與設計方式對所要模仿的內容進行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點與神韻，提高藝術美感，增加產品本身的吸引力與創新力。抽象形態防生不局限于模塊化，重點在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機就是一款采用了抽象形態仿生設計理念的產品，該機器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機運行時提升器就像魚尾板波動衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時降低磨損度。形態仿生廣泛應用于服裝、包裝、工業以及其他各方面。這類產品易于讓人們接受的，同時又具有新奇的吸引力，藝術來源于生活，設計師根據日常觀察到的現象與生物特征，加以聯想、創新，最終通過模仿與改進制造出別具一格的產品。

（3）意象形態仿生。意象形態仿生與具象形態仿生相似，都有對事物表面形態的模仿，但是此類仿生在對具體事物進行模仿的同時，還會賦予產品一種蘊含的含義與意境，人們通過產品的形態，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現出來的內涵，所以，意象形態仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會讓設計出的產品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級階段，對設計者的要求也很高，要求設計師不只擁有超凡的設計能力，而且還有多方面的知識及豐富的想象力。如此，設計師才能察覺所設計的產品與所模仿的事物之間的內在聯系。例如：前面所提的奧運會“鳥巢”與水立方，兩者結合充分體現出了“天圓地方”的中國傳統文化理念。再有，文藝復興時期，人體造像經常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經常出現于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點，蘊含了特別的含義。

（二）功能仿生。功能仿生就是設計者利用生物的某種功能或者特性來制造工業產品。這需要科學家與設計師兩者共同的努力。科學家要充分發揮自己特長，認準自己職能，將各生物的功能結構分析透徹、包括自然有機體的“形”、“色”、“音”、“動”和特征規律，認真研究總結成系統的理論，然后設計者通過掌握這些理論、結合市場需要來發明出實時的工業產品。當代工業產品設計不僅要滿足質量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對人們心理產生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產品是模仿天亮時分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應周圍環境，從而逐漸蘇醒。設計師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應人的生活經驗的產品。

（三）結構與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結構也具有獨特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運輸包裝禽蛋之外，它的菱形結構不僅可以形成內部空間大的效果，并且蜂巢的材質質量輕，而且可以隔音。

隨著科技進步，人們生活水平的提高，現代生活對科技進步的要求也與日俱增，許多新的科技產品都需要新型材料——仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優于人造材料。科學家及工業產品制造者可以通過研究生物的特點特征，可以制造現在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結構和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級的微小的空隙，而在此之上還存在更為細小的突起，形成雙重的結構突起。水滴在荷葉上極易滾動，與此同時帶走塵埃細菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結冰作用。

二、仿生設計的發展前景

仿生設計具有交叉性、創新性與商業性相結合的特點，結合現代設計的整體趨勢，仿生設計未來的發展前景具有三種特點：人文與技術相互融合，宏觀與微觀齊頭并進，自然與人工和諧并存。

（一）人文與技術相互融合。現代仿生設計來源于仿生學和設計學，帶有兩種學科的特點，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術層面、注重實用；另一種是偏于自然，注重人文。未來現代仿生設計的發展趨勢會呈現適度技術、人文交叉的情景。例如：2015年設計師Pedro Sanin設計了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動的特性，燈光是暖黃色的與細沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地燈的設計，這是一種形態仿生設計，松樹、筍形狀的設計預示著勃勃生機、節節高升，非常有人文特色（如圖1）。

圖1

（二）宏觀與微觀齊頭并進。由于當代社會的發展，對仿生設計的需求越來越大，所以仿生設計不再局限于個別領域，而是在許多方面都有運用，把這些仿生原理與建筑學、機器人學、文化、娛樂等領域相結合。還包括文化仿生、產品界面仿生等。宏觀與微觀應用相結合，未來仿生設計會得到更廣更全面的發展。例如，我國發明了一種高智能的仿人機器人，通過預算行為軌跡實現了機器人打乒乓球的突破。

（三）自然與人工和諧并存。現代設計的理念與思想重要的一點就是回歸自然，保護自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設計的車門類似翅膀。在汽車設計中除了形態仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因為設計者觀察蝴蝶時發現變色蝴蝶，得到啟發，運用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會有不同色彩，充分表達了人類向往自然、愛護自然的概念（如圖2）。

參考文獻：

[1] 陳天超，韓松蕓.工業設計中仿生設計的應用[J].河南科技，2014（01）：11.

[2] 張雅麗.產品形態仿生設計技術研究[J].藝術科技，2014（04）：247.

[3] 賈冰，張男.淺談仿生設計在工業設計中的應用[J].上海藝術家，2012（01）：84.