論仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計結(jié)合
——以以植物仿生燈具為例

黃 韜 肖小英

（中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，湖南 長沙 410004）

地球生物經(jīng)過漫長的進(jìn)化過程，在大自然之中形成了多樣化和復(fù)雜性的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。而這種充滿變化性和多元性的生物形態(tài)也為當(dāng)前工業(yè)設(shè)計提供了多姿多彩的設(shè)計資源和靈感，將仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計進(jìn)行結(jié)合能夠增添現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品的人文性與時代性，同時能夠促進(jìn)產(chǎn)品更具審美價值和優(yōu)越的性能，提升人們的生活質(zhì)量。近年來世界各國越來越重視環(huán)境保護(hù)，許多建筑、空間的設(shè)計規(guī)劃，除了重視材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和設(shè)計感外，社區(qū)的綠化或是在居住空間中放置綠色植物，也成為設(shè)計的一部分，重要的是能在生活中融入自然植物，也為居家空間更增添自然氣息與美感，植物仿生的設(shè)計理念越來越被人們關(guān)注。

1 仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計結(jié)合的價值

1.1 仿生設(shè)計

所謂仿生設(shè)計，就是指在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的過程中，將仿生學(xué)與設(shè)計學(xué)進(jìn)行結(jié)合，創(chuàng)造出一種能夠?qū)ψ匀唤缛f事萬物的形狀、色彩、聲音、功能、結(jié)構(gòu)等多方面的特點進(jìn)行充分研究，并在此基礎(chǔ)上選取那些能夠應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計的原理和特征加以利用，結(jié)合仿生學(xué)的研究成果進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的行為[1]。仿生設(shè)計本質(zhì)上就是仿生學(xué)和工業(yè)設(shè)計的結(jié)合，是仿生學(xué)在工業(yè)設(shè)計之中的創(chuàng)新和發(fā)展。仿生設(shè)計在人類社會的工業(yè)設(shè)計運用之中，極大地促進(jìn)了人們適應(yīng)自然和創(chuàng)造新產(chǎn)品的實踐活動，為整個社會帶來了更為豐富的產(chǎn)品和巨大的經(jīng)濟(jì)價值，同時也促進(jìn)了多種學(xué)科的發(fā)展和完善。自然界的萬事萬物為新材料研發(fā)與新工藝的產(chǎn)生帶來了許多設(shè)計靈感，而效仿還僅僅只是實驗階段的第一步，將仿生材料與工業(yè)設(shè)計相結(jié)合，從而進(jìn)入實際的應(yīng)用領(lǐng)域才是更為重要的一步[2]。

1.2 仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計結(jié)合的重要意義

1.2.1 有效地消解工業(yè)產(chǎn)品的距離感 在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計的過程中使用仿生學(xué)的相關(guān)原理實現(xiàn)最終的產(chǎn)品設(shè)計能夠有效地消解現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品所表現(xiàn)出的冷漠和呆滯給人們的直觀感受。自工業(yè)革命以來，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品在審美和設(shè)計層面往往呈現(xiàn)出呆滯和鋼鐵的冷漠感。而在工業(yè)產(chǎn)品之中進(jìn)行仿生設(shè)計，就將工業(yè)產(chǎn)品與觀賞者、消費者之間建立起一種更為具象的連接，能夠帶給人以親切感和自然感，例如圖1中瑪莎拉蒂3200GT在跑車設(shè)計得過程中，利用仿生設(shè)計，將其后視鏡設(shè)計得像是毛驢的耳朵，有效地拉近了人與產(chǎn)品之間的距離感[3]。

1.2.2 增進(jìn)產(chǎn)品趣味性 在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計過程中，恰當(dāng)?shù)靥崛∽匀唤缰邢嚓P(guān)事物的原理進(jìn)行仿生設(shè)計，能夠在很大程度上增強產(chǎn)品所體現(xiàn)出的趣味性，幫助人類獲得別具一格的審美體驗和感受。如圖2所示，在進(jìn)行水龍頭的設(shè)計過程中，設(shè)計師讓整個水龍頭與大象的鼻子在形態(tài)上進(jìn)行仿生，并在出水的部分和基礎(chǔ)部分使用不同的材質(zhì)，促進(jìn)更為鮮明化表現(xiàn)和對比。這一產(chǎn)品能夠讓消費者在使用水龍頭的過程中，感受到其溫馨和俏皮，為消費者創(chuàng)造超越產(chǎn)品本身的審美價值體驗。在造型設(shè)計方面，除了純粹的依照工業(yè)產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)去包裹外殼的方法以外，還可以著眼于從文化與情感的角度出發(fā)，通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同形態(tài)下外觀、線條、動態(tài)性的提取，將單一的形態(tài)進(jìn)行再組合而形成多變靈活的做法。通過這樣設(shè)計出來的工業(yè)產(chǎn)品不僅僅會讓結(jié)果的形式變得更加多樣多元，還增加了一定的趣味性，顯示出對于不同用戶群體的個性化情感關(guān)懷[4]。

1.2.3 極大地豐富了產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計的形式 在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計之中引入仿生學(xué)的概念和原理，充分挖掘自然界中的各種有趣現(xiàn)象結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的需求進(jìn)行創(chuàng)造，這使得仿生在與工業(yè)設(shè)計結(jié)合的過程中產(chǎn)生了多姿多彩、風(fēng)格各異的設(shè)計形式，極大地豐富了整個工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)品的產(chǎn)品形態(tài)。如圖3所示，自仿生學(xué)觀念引入到工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域后，相較于傳統(tǒng)的椅子設(shè)計形式，出現(xiàn)了形式眾多、各有千秋的產(chǎn)品設(shè)計，有嘴唇形狀的、有雞蛋形狀的、同時也有水滴、椰子殼等多種形狀[5]。這些設(shè)計在兼顧椅子功能性的同時，極大地豐富了產(chǎn)品設(shè)計的多種形式，也極大地促進(jìn)了整個市場產(chǎn)品設(shè)計的多樣化發(fā)展。在自然界中存在的無數(shù)動物和植物,它們本身所具有的豐富多維的形體結(jié)構(gòu)、運動變化層面、巧妙的色彩裝飾與圖形組織以及它們各式各樣的生存方式、肢體語言、聲音特征等等能力都為產(chǎn)品的形態(tài)設(shè)計提供了全新的設(shè)計方式和造型法則[6]。

圖1 瑪莎拉蒂跑車與動物耳朵

圖2 大象鼻子和水龍頭

圖3 多姿多彩的椅子形式

2 仿生學(xué)與工業(yè)設(shè)計結(jié)合的燈具設(shè)計實踐

2.1 形態(tài)仿生設(shè)計

2.1.1 形態(tài)仿生設(shè)計概念 所謂形態(tài)仿生設(shè)計就是指在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的過程之中，對于生物的整體形態(tài)或者生物在某一部分所展現(xiàn)出的特性進(jìn)行模仿、變換，從而保障最終創(chuàng)造出的設(shè)計產(chǎn)品能夠在造型上具備其一定的特征。這種仿生與工業(yè)設(shè)計的結(jié)合本身并沒有將工業(yè)產(chǎn)品的性能進(jìn)行改變，只是在其外在的表現(xiàn)形態(tài)之上進(jìn)行特定的設(shè)計和變化，含有一定的特殊意義。這種設(shè)計本身既可能是出于設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計過程中個人格調(diào)和喜好的體現(xiàn)，也可能是為了迎合消費者的偏愛而進(jìn)行的選擇。這種仿生設(shè)計在形式上既可以是具象化的體現(xiàn)，也可以是抽象化的體現(xiàn)，其能夠有效地增強工業(yè)產(chǎn)品的親切感和活力。大自然一直以來都是人類創(chuàng)新的源泉，人類的早期活動大部分都是以自然界中存在的生物作為藍(lán)本，通過對生物的學(xué)習(xí)模仿，以達(dá)到制作和使用工具的目的。人們在長期性地向大自然學(xué)習(xí)的過程中，仿生外形的設(shè)計是通過積累經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷地抉擇和改良產(chǎn)品新的功能、形態(tài)而設(shè)計出的更加優(yōu)良、多樣化的形態(tài)[7]。尤其是在當(dāng)下這個信息多元的時代，人們對于產(chǎn)品設(shè)計的要求不同于過去路易斯·沙利文所提出來的形式追隨功能的觀點，不只是注意產(chǎn)品功能的優(yōu)異性是否領(lǐng)先，或者一切都圍繞著產(chǎn)品的實用性為主，同時還要追求產(chǎn)品的審美。

2.1.2 形態(tài)仿生設(shè)計實例 由于受到十九世紀(jì)中到二十世紀(jì)初的美術(shù)工藝運動與新藝術(shù)運動的影響，以及當(dāng)時回歸自然的概念，使得當(dāng)時出現(xiàn)大量以植物、花卉為主的造形燈飾，其中大多保留了大自然植物與花卉的原始結(jié)構(gòu)，而在莖或葉的線條表現(xiàn)上則有較多的曲線以及律動感。

如圖4所示，在進(jìn)行燈飾的設(shè)計過程中，由埃米爾·加勒所設(shè)計的兩款桌燈，一為由鐵鍛造的葉紋底座，配合上左右各一，有著花圖案的玻璃蝕刻燈罩，另一個其底座由四片葉子組成，并且延伸至上方支撐有著葉脈紋路的燈罩。設(shè)計師在進(jìn)行外形設(shè)計的過程中，大膽地結(jié)合了自然界中的植物花葉的形態(tài)并且進(jìn)行了藝術(shù)化的抽象處理，并將其運用到產(chǎn)品設(shè)計之中。仿生形態(tài)設(shè)計的產(chǎn)品中蘊含著一股生命的活力，使得人們從無機的、冰冷的工業(yè)產(chǎn)品當(dāng)中感受到了一種自我意識的生命和活力，因此能夠給我們以舒適和安全感。最終燈飾體現(xiàn)出的產(chǎn)品外形正如同自然界之中優(yōu)雅的植物一般，這種外形的設(shè)計讓其有別于一般的燈飾產(chǎn)品，能夠有效地向消費者傳達(dá)其產(chǎn)品的特性，對消費者造成強烈的吸引。這種在形態(tài)上努力追求表達(dá)的情感性和趣味性，著力于激發(fā)出人類自身所產(chǎn)生出來的激情[8]。

圖4 埃米爾·加勒設(shè)計的桌燈

2.2 功能仿生設(shè)計

2.2.1 功能仿生設(shè)計概念 所謂功能仿生設(shè)計，就是指人們在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的過程中，將自然界的生物所展現(xiàn)出的由于自然進(jìn)化而保持的先進(jìn)機能的原理進(jìn)行運用，充分將其與工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品理念相結(jié)合，在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計之中選取這些具有價值的功能原理與現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)和設(shè)計進(jìn)行結(jié)合，創(chuàng)造出更具先進(jìn)性和優(yōu)化性的技術(shù)系統(tǒng)，從而促進(jìn)整個工業(yè)設(shè)計的最終產(chǎn)品能夠在性能上得到極大的提升，幫助產(chǎn)品實現(xiàn)更新?lián)Q代或者促進(jìn)新產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)造[9]。生物學(xué)家拉馬克認(rèn)為，自然界中的各種形態(tài)的產(chǎn)生，都有其功能及其存在之目的，而最大的目的即是提供生物其生存所需的養(yǎng)分、保護(hù)、進(jìn)化……等功能，即所謂“生命力”。舉例來說：在沙漠中的仙人掌，由于生存的環(huán)境高溫且干燥，所以仙人掌其莖部則因為需儲存大量水分而變得肥大，其葉片呈現(xiàn)針狀，目的則是為了減少水分蒸發(fā)，除此之外還有避免被動物吞食的防御功能；闊葉植物生長在低海拔地區(qū)，氣溫高且較為潮濕，所以葉片面積較大，目的是能更快地幫助植物散熱；針葉植物生長在高海拔地區(qū)，氣候較為寒冷，其葉片呈細(xì)長的針狀，除了避免熱量太快流失外，也使降雪不易堆積于葉片上導(dǎo)致樹枝折斷。這些例子都更加凸顯大自然在物種形態(tài)上設(shè)計之奧妙，若我們更仔細(xì)觀察會再次發(fā)現(xiàn)，除了適應(yīng)環(huán)境所產(chǎn)生的造形需求外，這些自然界中的花草樹木其生長的構(gòu)成方式，都存在某些秩序性。

2.2.2 功能仿生設(shè)計的實例 如圖5所示，法國設(shè)計師Patrick Jouin所設(shè)計之花桌燈（Bloom Table Lamp），采用3D印刷技術(shù)制成，設(shè)計師只要將設(shè)計燈飾制作3D檔案，使用3D打印機將其印出，便可得到一個不需任何組裝與3D檔案里一模一樣的燈。在進(jìn)行燈飾中心的設(shè)計之中可以看見類似花梗的設(shè)計元素，這種在現(xiàn)代燈飾產(chǎn)品中的設(shè)計安排，不僅是對于植物花苞形狀上的模仿，更為重要的是，燈飾產(chǎn)品的這種“軸心旋轉(zhuǎn)”設(shè)計本身就是對于植物開花過程中其花苞展現(xiàn)的特殊效果的功能仿生形態(tài)。設(shè)計師Patrick Jouin這款花桌燈，從花苞的形態(tài)開放至完全綻放之形態(tài)，只需要簡地用手旋轉(zhuǎn)中間的軸心即可，此外在旋轉(zhuǎn)花桌燈其綻放的大小的同時，也同步在調(diào)節(jié)光線的強弱。這就是一種顯而易見的功能仿生設(shè)計。這個優(yōu)秀的設(shè)計讓Patrick Jouin獲得2010年的優(yōu)秀設(shè)計獎（Good DesignAward）及2011年的紅點設(shè)計獎（Red Dot Design Award）。

圖5 Patrick Jouin所設(shè)計之花桌燈（Bloom Table Lamp）旋轉(zhuǎn)中間的軸心來達(dá)到開合之效果

圖6 巴勃羅·雷諾索（Pablo Reinoso）所設(shè)計之富貴竹燈（Lucky Bamboo Light）

2.3 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計

2.3.1 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計的概念 所謂結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計，就是指在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的過程中將工行才能力學(xué)的原理作為基礎(chǔ)，通過對不同生物體在結(jié)構(gòu)層次之中的多元化的表現(xiàn)形態(tài)作為進(jìn)行工業(yè)設(shè)計的基本靈感和原理，從而對整個工業(yè)設(shè)計的材料、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)等方面進(jìn)行仿生模擬，從而實現(xiàn)促進(jìn)工程結(jié)構(gòu)效率的目的。結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計在實際運用當(dāng)中涉及多種學(xué)科，既包括生物學(xué)和材料學(xué)，也必須運用結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制科學(xué)等方面的專業(yè)知識實現(xiàn)最終的設(shè)計，是一種具有先進(jìn)性的跨學(xué)科研究，對于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計的發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造具有重要的影響力。

2.3.2 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計實例 由擁有法國與阿根廷雙重國籍的巴勃羅·雷諾索（Pablo Reinoso）所設(shè)計，并委托日本的山際（Yamagiwa）公司制造的富貴竹燈。其優(yōu)雅又簡單的造形，靈感來自于觀察日本人對竹子的廣泛應(yīng)用。

富貴竹燈（Lucky Bamboo Light）由兩種不同的單位形燈管所組成，一為幾近垂直的燈管，另一個則具有弧度的彎曲狀燈管。其單位形的設(shè)計讓每個燈管都可以依個人喜好相互連接成不同造形，并且還可以依個人需求組裝成落地?zé)簟⑽敓簟⒌鯚簟⒇Q燈及壁燈。如圖6所示，其植物仿生設(shè)計為富貴竹的結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)論

仿生設(shè)計是人類在與大自然接觸的過程中，不斷學(xué)習(xí)各種知識和原理，并結(jié)合自身的發(fā)展需求，改進(jìn)和完善各種工業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品而進(jìn)行的努力，也是未來工業(yè)設(shè)計發(fā)展的一種潮流。隨著科技的發(fā)展，人類早已經(jīng)習(xí)慣在生活周遭安置許多照明設(shè)備，好讓人們能在日落之后，繼續(xù)手邊的事情。大自然保有著最原始的美，植物仿生設(shè)計的燈飾能夠引發(fā)人的本能，使人想要更親近大自然，它有著可讓人忘卻煩惱、釋放壓力的功能。希望本文研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)仿生學(xué)研究設(shè)計，完善工業(yè)設(shè)計發(fā)展有所裨益。

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