仿生設計在現代室內空間中的應用研究

■張俊杰 張乘風 Zhang Junjie & Zhang Chengfeng

(1.2.南京林業大學藝術設計學院，江蘇南京 210037）

眾所周知，我國從古代開始就尊崇“樸素”和“自然”的設計。在當代，人們逐漸發展了這一概念，并充分運用了回歸自然的仿生設計理念在室內空間中。仿生設計符合人的心理要求，慢慢地這種室內空間設計興起并開始流行起來。

1 仿生設計的基本原理和方法

1.1 仿生設計概念

“仿生設計”一詞在中國是一個比較時尚的詞匯，但是仿生的藝術活動從古至今已經發展很久了，如伐木鑿船，木質魚形船體，仿鳥巢在樹上等，它其實是一種大眾文化的符號[1]。事實上，我們很難去界定仿生設計的概念，它的范圍與研究內容都非常的廣泛。對于藝術設計，我們不必嚴格去追尋仿生學的概念，而是在設計過程中合理運用仿生學設計方法，并結合人們對于精神世界的追求，創造出舒適的居住環境，進而使人、建筑、自然達到一種和諧。

1.2 仿生設計基本原理

由于環境問題和資源問題，仿生設計已成為當今設計和研究的趨勢。在設計中將一些時尚元素與仿生設計結合起來，這樣設計出來的空間更為親和，不會與時代脫節[2]。仿生設計意在考慮對環境的保護、對自然的向往，這種設計理念與古代的“天人合一”思想有效統一，運用到現代生活，其意義影響深遠。

室內空間中的仿生就是以自然物作為設計創意的起點，這是一個應用于相關生物系統功能及其在自然界中的外部形式，顏色和材料的設計活動過程，是人意圖回歸自然的設計方法與形式，它是簡略的、淳樸的。

1.3 仿生設計方法

1.3.1 構建物質模型

根據原生態的自然對象，進行抽象的概括，提煉有價值的信息，建立生物物質模型。利用相關技術手段和材料工藝，結合科學的數據對其進行分析研究，使其具備良好的功能性和穩定的結構性[3]。①構建外部模型。依據人的認知層次，從對物質看的清楚，到對物質的感性認識，而后上升到理性認識，再從生物體的結構與形狀的角度出發，加以感性認知因素，從而制造出一個單純的生物模型。②構建內部模型。在外部模型的基礎上，深化其內部的結構。利用相關的功能、技術、材料、工藝等要素，形成完善的科學理論體系，對其反復的加工和測試，最終形成功能性的有機整體[4]。

1.3.2 適用性研究

①外部造型分析。這個過程中的關鍵考慮人體工程學，意義，材料和加工技術等因素。②色彩分析。在分析顏色的同時，我們也必須分析生物體的生存環境。也就是說，將生物體的顏色與生存環境相結合，研究兩者之間的關系與功能。③內部結構分析。研究生物體的內部結構，是要從感性認知為前提，并拋棄一切無關緊要的因素，且將他們進行減法分析，最直觀的搜尋其內部結構的科學性和合理性。④動態分析。結合科學技術要素，針對特定的生物體進行動態分析，對比分析和歸納總結其共性規律，形成解決多元化設計問題的科學方法[5]。仿生元素，正常都能聯想到自然的木材、植物、石材、陽光、空氣等。本論文將這些元素進行歸納重組，分為自然元素和意識元素。自然元素，可以從人的五感層面進行分析。視覺上：看得見的元素，如木材、植物、石塊、山和水等。觸覺上：材質的肌理、紋樣，如粗糙樸素的麻布。聽覺上：風聲、雨聲、鳥聲等，如種植了大量的綠植，風吹來，相互交錯的植物發出窸窸窣窣的聲音，宛如在森林中一樣。嗅覺上：花香和草香等，在不同的地域，大自然會呈現不同的元素。味覺上：通過視覺和嗅覺的刺激而引導人的味覺，如在餐飲空間中，空間的布局和原生態的陳設裝飾，營造整體空間的氛圍。意識元素：是精神層面上的元素，如道家、儒家思想，中西方文化思想等意境方面，能用意識感受的元素。

1.4 仿生設計在住宿空間中形的碰撞和意的借鑒

老子說“道法自然”，我們從老子的“道”中體會到“天然去雕飾”的藝術哲學思想，這也正體現了仿生學的設計理念。在設計過程中去除繁雜，保留最本真、最原始的形態。注入自然情趣。為了營造自然的意境氛圍，仿生設計一般都會引入到現代室內空間。把電風扇的形狀轉變為海螺樣式，海螺會讓人聯想到無垠的海洋和沙灘，讓人們由里而外感受到新鮮感。這樣就可以實現生活空間回歸自然的再創造，使室內空間充滿自然氣息，這也是仿生設計與室內空間對話的形式，相互吸收與借鑒的體現[6]。

2 仿生設計在現代室內空間的內容體現

2.1 形態仿生

在了解模仿生物體的整體或局部特征之后，設計師將其應用于產品外觀并將其與相關事物相關聯[7]。這種設計方法可以讓人們了解他們需要什么。仿生形式可以具體地分為具體形式和抽象形式（圖1）。例如我們建造出像蛋殼的屋頂、像鳥兒的飛機、像茅草的鋸子。

■圖1 形態仿生

■圖2 功能仿生

■圖3 仿生功能性面料

■圖4 中空纖維

■圖5 結構和材料仿生

■圖6 肌理仿生

■圖7 ICD亭

■圖8 皮克林賓樂雅酒店

■圖9 酒店內部

■圖11 酒店俯瞰

2.2 功能仿生

在生物圈中，由于其運動器官和形態的演變以及與惡劣和復雜的環境的斗爭，使它們可以在各種大自然惡劣天氣與復雜的生存環境中生存和生活（圖2）。

現如今，根據荷葉的生物體仿生原理所制造出來的面料（圖3），是具有自動清潔、防污防水的多重功能優點，使用范圍已經普及到各個領域。仿生設計完成后，污垢更容易滾落，可以很容易地被水沖走而不污染表面。這款面料在清潔時不用超量的清潔劑，也不需要高溫沖洗殺菌。目前，許多公司使用編織聚酯長絲編織織物。另外為了降低成本，不需要在后道上漿和加捻。

中空纖維的仿生方法來源于動物毛皮。研究者在觀察動物的皮毛時，觀察到動物的皮毛中有一個中空的空洞，其形狀與空心管的形狀相似，因此加溫效果非常好。這一現象激發了研究者開始中空纖維的制造研究（圖4）。

變色面料織物誕生為變色龍般的皮膚緊急系統。也是在生物體仿生原理的基礎之上，相關機構已成功開發出可自動改變顏色的光致變色纖維[8]。這種纖維面料對于自然中的空氣濕度與太陽光光線十分敏感，并可隨環境中的溫度和濕度而變化。同時，它也被廣泛用于軍事服裝。

2.3 結構和材料仿生

除了模仿天然動植物的外觀和功能之外，人類還從生物的獨特結構和質地中獲得了很多靈感（圖5）。例如，人們把大自然中的蜂窩結構用來創造出蜂窩夾芯板，這種夾芯板具有降噪、隔熱，強度高和質地輕的優點。它是建造和制造航天器，航天器和衛星的理想材料。Seasons仿生餐具其制作成分主要是硅砂[9]，它與普通的餐具不同，具有一定的柔軟度，這一特點致使餐具可以靈活的應用和運輸。并且，此類餐具也可以在微波爐和烤箱中加工。這些形式多樣，簡單和美觀的碗碟可以堆疊或拼接制作出令人愉悅的自制藝術品。葉狀的輕盈感，猶如蘭花般清新典雅，宛如綠色玉石一般清澈，可口佳肴一般醇香。

2.4 肌理仿生

肌理仿生是指對生物體的表層紋路質地的參考和與其自身的組織結構的特殊技能的模仿，并從實用性的角度出發設計產品，設計出逼真的表面紋理美學，營造出仿生設計產品獨特的情感體驗[10]（圖6）。Achim Menges教授的作品ICD/ITKE亭中有一座別樣的建筑[11]（圖7）。它的靈感來源于水下生活的水蜘蛛的巢穴。整個展館是一個輕巧的纖維復合外殼結構，通過機械手將碳纖維結構編織在柔性薄膜內部形成。仿生學在纖維增強結構中的應用模式是此設計的靈感理論根源。蜘蛛絲是一種起泡支撐結構，它允許水泡在水流發生變化的情況下承受機械重力，并確保水泡內的安全性和穩定性。

3 案例分析

3.1 案例概況

皮克林賓樂雅酒店位于新加坡的中心地段上，是一座具有開創性的超自然生態的酒店（圖8）。建造者在設計過程中選取了一種出人意料且有趣的呈現方式：巖層。在這里，你能夠觀賞到巖層是如何融入到建筑的外形輪廓中，還可以看到地球自然地質布局的容貌是何等的壯觀。

3.2 仿生設計分析及在案例中的體現

3.2.1 形的碰撞

新加坡皮克林賓樂雅酒店的建筑形狀是流動的幾何體，仿佛有種高聳入云的體驗，四層郁郁蔥蔥的花園，瀑布和花墻是酒店總面積的兩倍多。除了這些不同的植物，這家酒店還采取了全面的能源和水資源保護措施[12]。新加坡皮克林賓樂雅酒店整體色調具有低調奢華的特點，室內主要是以深灰色和赭石黃為主，使人心里變得寧靜、沉穩。無形中給人一種深邃的力量（圖9）。

3.2.2 意的借鑒

酒店的對面是新加坡街心公園，為了與公園的“大自然”語言做出對話，建筑師把天然綠置入建筑中，鍛造出植物谷地、流水瀑布等。建筑的上半部分是布滿了綠植的景觀觀景平臺，內部設置了娛樂設施（圖10）。建筑師從平臺中懸挑出像鳥籠般形狀的亭廊，給來客一種雖然是行走于平臺之中的現實，卻猶如穿梭在花園之中的意境。停停走走，閑逛到“鳥籠”中，就像鳥兒一樣，身處自然之中，將城市盡收眼底（圖11）。打開門看到流動的水和茂盛的植物。從整個建筑到細節，它的每一個動作似乎都在花園里進行。自然與建筑之間的界限產生一種朦朧的模糊感。

4 結語

本文在對仿生設計及相關概念的認識、皮克林賓樂雅酒店案例分析的基礎上，分別從兩個方面——仿生設計的形與意，分析了仿生設計在室內空間中形的碰撞和意的借鑒。仿生設計是一種與歷史發展需求相吻合的設計，并且也是眼下設計市場發展的趨勢所在。當今社會，仿生的室內空間設計還是少量，我相信，在未來會有越來越多的設計師投身到這個設計中，為更多的人解決物質需求之外的精神需求。

（責任編輯：肖 佳）