論當(dāng)前設(shè)計(jì)環(huán)境下仿生學(xué)于家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與必要性

岳建宇 張明昊 尹夢(mèng)涵 趙清澤

摘要：隨著科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們從大自然各種各樣的生物中汲取靈感，仿生學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。“仿生設(shè)計(jì)”這個(gè)概念大致出現(xiàn)于1961年。一些設(shè)計(jì)師認(rèn)為，在自然界中很多生物的造型結(jié)構(gòu)比人工機(jī)器優(yōu)越得多，仿生學(xué)就是在工程上有效應(yīng)用生物功能的一門學(xué)科。仿生學(xué)是模仿自然界的設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)，將自然界中生物的特點(diǎn)應(yīng)用到人工設(shè)計(jì)中，從而提高設(shè)計(jì)的可持續(xù)性和效率?！胺律备拍畹某霈F(xiàn)為家具設(shè)計(jì)行業(yè)注入了更多的感性因素，在滿足家具固有功能需求的同時(shí)，重視家具的形式美感與文化內(nèi)涵，將豐富的自然元素融入設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師基于以人為本的原則，將工業(yè)與機(jī)械化技術(shù)和自然特色相融合，在使家具擁有新穎的造型與結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也讓仿生對(duì)象的特點(diǎn)引發(fā)人情感上的共鳴。經(jīng)過改造創(chuàng)新的家具造型樣式能給人帶來舒適的視覺美感，提高家具的觀賞性和趣味性，符合人性化設(shè)計(jì)以人為本、重視使用者生理和心理雙重需求的設(shè)計(jì)原則。在家具設(shè)計(jì)中，應(yīng)用仿生學(xué)可以創(chuàng)造出更加健康、自然、環(huán)保、舒適的家居環(huán)境。文章從仿生學(xué)的起源、種類、發(fā)展延伸出發(fā)，與家具設(shè)計(jì)相結(jié)合，輔以各種家具設(shè)計(jì)案例，闡述仿生學(xué)在家具設(shè)計(jì)中的實(shí)際運(yùn)用理念、設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)步驟以及未來仿生學(xué)在家具設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：仿生學(xué)；家具設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)步驟

中圖分類號(hào)：TS664 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）05-0-03

0 前言

仿生設(shè)計(jì)作為當(dāng)前家具設(shè)計(jì)的一種常用方法，要求設(shè)計(jì)師從自然界事物的造型、結(jié)構(gòu)、色彩和肌理中提取重要元素，為家具設(shè)計(jì)提供更多的參考和借鑒，從自然中獲得靈感［1］。以自然界為靈感來源的仿生設(shè)計(jì)能使家具產(chǎn)品具有獨(dú)特的魅力，符合自然生態(tài)理念的仿生家具設(shè)計(jì)迎合了廣大消費(fèi)者的需求。仿生設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)學(xué)科的一個(gè)分支，通過仿生設(shè)計(jì)，家具設(shè)計(jì)師可以展現(xiàn)豐富的想象力與強(qiáng)大的創(chuàng)新力，即使是自然界中不易察覺的細(xì)節(jié)，也能夠被設(shè)計(jì)師捕捉，從而轉(zhuǎn)化為新穎的設(shè)計(jì)［2］。仿生設(shè)計(jì)的運(yùn)用，改變了家具在空間環(huán)境中單一冰冷的狀態(tài)，為家具添加了情感色彩。

仿生設(shè)計(jì)的種類：從仿生對(duì)象的生命形態(tài)來劃分，可分為生命形態(tài)仿生（動(dòng)植物）和無生命形態(tài)仿生（山水）；從參考對(duì)象外形結(jié)構(gòu)的程度來劃分，可分為具象仿生和抽象仿生；從參考對(duì)象仿生的范圍來劃分，可分為整體仿生和局部仿生；從參考對(duì)象仿生的態(tài)勢(shì)來劃分，可分為靜態(tài)仿生和動(dòng)態(tài)仿生。另外，有單一類別的仿生設(shè)計(jì)，也有多個(gè)類別的交叉仿生設(shè)計(jì)。

1 仿生設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟

1.1 立足使用者的需求研究產(chǎn)品功能

這里的功能指廣泛意義上的功能，包括產(chǎn)品所處行業(yè)、產(chǎn)品的主要使用群體、產(chǎn)品使用環(huán)境、產(chǎn)品靜動(dòng)態(tài)等。針對(duì)某些行業(yè)、某些使用群體、某些使用環(huán)境和產(chǎn)品性質(zhì)，產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)思維天生是合理的。而在某些行業(yè)中，仿生設(shè)計(jì)則沒有太大的意義。

1.2 研究產(chǎn)品與自然生命的互通性

確定相關(guān)產(chǎn)品適合進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)之后，可通過產(chǎn)品與自然的關(guān)聯(lián)性確定仿生類型，比如在外觀（色彩、形態(tài)等）上進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，在聲音、氣味、質(zhì)感上進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)等。為給消費(fèi)者帶來不可替代性體驗(yàn)，在同等條件下，仿生設(shè)計(jì)涉及的感官多多益善。

1.3 選擇仿生對(duì)象

在確定仿生類型之后，可結(jié)合人們對(duì)自然界事物的固有看法，根據(jù)產(chǎn)品需要傳達(dá)的精神或理念選擇仿生對(duì)象或元素。值得注意的是，對(duì)象的選擇要符合產(chǎn)品的特性，不能脫離產(chǎn)品本身的情況進(jìn)行意象虛構(gòu)，而且在設(shè)計(jì)時(shí)還要注重對(duì)自然的保護(hù)。

1.4 仿生對(duì)象與產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)的結(jié)合

確定了仿生對(duì)象之后，要思考如何將產(chǎn)品與仿生對(duì)象巧妙融合。從產(chǎn)品語義角度來講，仿生設(shè)計(jì)的目標(biāo)是讓消費(fèi)者在看到產(chǎn)品時(shí)能夠明確辨認(rèn)仿生的對(duì)象，并確保產(chǎn)品的類型和功能一目了然。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先對(duì)仿生對(duì)象進(jìn)行具象模擬，找出其關(guān)鍵代表性特征，并將其放大，以簡(jiǎn)潔明了的形式呈現(xiàn)出來。然后找出產(chǎn)品與仿生對(duì)象在基礎(chǔ)屬性上的共同點(diǎn)，從共同點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品的具體形式設(shè)計(jì)。

1.5 形成方案、美學(xué)處理和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

前四個(gè)步驟完成以后，仿生對(duì)象的提取和產(chǎn)品表達(dá)之間的橋梁得以架構(gòu)，因此可以形成一個(gè)初步的設(shè)想方案。在方案初具雛形之后進(jìn)一步深化，使色彩更耐看、結(jié)構(gòu)更美觀、比例更合理、氣味更怡人、聲音更和諧悅耳、質(zhì)感更親膚、體驗(yàn)感更人性化等。最后，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，包括產(chǎn)品與其仿生對(duì)象之間的映射關(guān)系、融合程度、表達(dá)效率等指標(biāo)在內(nèi)的綜合評(píng)判。

2 仿生家具設(shè)計(jì)的主要類型與案例

2.1 造型仿生

造型仿生是指在家具設(shè)計(jì)的構(gòu)思過程中，設(shè)計(jì)師將參考對(duì)象的造型結(jié)構(gòu)特征融入家具造型設(shè)計(jì)，模仿自然界動(dòng)植物的外形輪廓、組件關(guān)系等不同元素，使家具的造型樣式與結(jié)構(gòu)具有仿生對(duì)象的一些特點(diǎn)。造型仿生十分常見，如今已被廣泛應(yīng)用在家具設(shè)計(jì)中，通過對(duì)生物結(jié)構(gòu)與造型的進(jìn)一步解讀，設(shè)計(jì)出更具趣味性、造型與功能更新穎的家具產(chǎn)品。

2.1.1 蜂群吊燈

以瑞典設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的蜂群吊燈為例，這種吊燈的燈泡的安裝位置并不是通常的豎直向下，而是處于近似水平或橫向斜向的地方，看上去就像是幾只正在飛舞的蜜蜂。圓形燈泡仿佛蜜蜂的頭部，蜜蜂的身子則由燈泡后面的木材雕刻而成，會(huì)讓人聯(lián)想起機(jī)械化之前的時(shí)代。而且每個(gè)燈泡的朝向角度都可以調(diào)控，每一只蜜蜂都栩栩如生。蜂群吊燈使用了北歐家具中最常見的三種材料——玻璃、木材、金屬，從而給人一種溫暖的、生機(jī)盎然的視覺感受。

2.1.2 螞蟻椅

丹麥家具設(shè)計(jì)大師雅科布森設(shè)計(jì)的螞蟻椅也是現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)的經(jīng)典作品，該椅子結(jié)構(gòu)精練，造型結(jié)構(gòu)參考螞蟻，在木質(zhì)的合板與金屬上做出了錯(cuò)落有致的“肢干”，之后用細(xì)鋼架模擬螞蟻的腳。運(yùn)用簡(jiǎn)練的線條分割及層壓板的適當(dāng)曲面，使座椅的造型得到全新的詮釋。

2.2 結(jié)構(gòu)仿生

自然界中的動(dòng)植物豐富多樣，每一種生物都有獨(dú)特的造型與結(jié)構(gòu)樣式。結(jié)構(gòu)仿生就是將自然界生物最顯著的結(jié)構(gòu)樣式以藝術(shù)的手法加以修飾并應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中。隨著仿生學(xué)的發(fā)展，人們不僅在形狀、功能上模仿生物，而且從具有奇怪結(jié)構(gòu)和質(zhì)地的生物中得到了很多靈感［3］。家具設(shè)計(jì)師一般會(huì)選擇從生物結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的參考對(duì)象中獲得靈感。自然生命的基本結(jié)構(gòu)是自然抉擇與生命迭代的重要元素，是決定物種類型與科目的必要因素，具有重要意義。

比如充氣細(xì)胞沙發(fā)。莫斯科家具設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的一款多功能充氣細(xì)胞沙發(fā)名為“充氣細(xì)胞”，是一件從結(jié)構(gòu)上既可以打開又可以閉合的充氣式沙發(fā)，由外表皮和里面的仿生細(xì)胞元素組成。結(jié)構(gòu)收起時(shí)，沙發(fā)具有隔斷的功能。結(jié)構(gòu)展開后，可以看到里面的細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)，變更為舒適的沙發(fā)坐墊，與此同時(shí)，外部結(jié)構(gòu)還具有桌椅的功能。沙發(fā)內(nèi)部的細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)靈感源于橘子、樹葉、蝴蝶、泡沫等動(dòng)植物紋路，細(xì)胞之間相互關(guān)聯(lián)并可以調(diào)整。沙發(fā)使用折疊與充氣式結(jié)構(gòu)，可以減少對(duì)室內(nèi)空間的占用，將桌子、沙發(fā)和隔斷三個(gè)功能互相融合，形成一個(gè)有機(jī)的整體。

2.3 色彩與肌理仿生

色彩與肌理是人視覺系統(tǒng)中最直觀、最深刻的要素之一。多樣的色彩與肌理可以展現(xiàn)出自然界生物復(fù)雜多變的特征，家具色彩與肌理的仿生就是以生物原型的外表色彩與肌理特征為參考，對(duì)家具表面的裝飾及顏色進(jìn)行設(shè)計(jì)。將仿生色彩應(yīng)用在家具表面，進(jìn)一步增強(qiáng)家具的自然美感。

色彩與肌理是自然生命的特色和必要存在，對(duì)設(shè)計(jì)師來說更是使家具獲得自然之美的重要參考與靈感來源，多樣、復(fù)雜的色彩和肌理關(guān)系與個(gè)性特征，對(duì)家具的色彩與肌理設(shè)計(jì)具有極其重要的意義。

蜂巢椅被譽(yù)為“世紀(jì)最具原創(chuàng)性的家居設(shè)計(jì)”，作為日本設(shè)計(jì)師吉岡德仁的成名作之一，媒體給予其極高的贊譽(yù)，宣稱“一把椅子轟動(dòng)世界”。這是一把在設(shè)計(jì)上將平面轉(zhuǎn)換成三維形狀的椅子，設(shè)計(jì)師將120層玻璃紙用膠水固定連接在一起，之后進(jìn)行嚴(yán)苛精密的剪裁，形成六角形的蜂窩造型。該椅子造型前衛(wèi)而大膽，將有機(jī)自然形態(tài)與家具造型充分結(jié)合。

3 未來仿生學(xué)在家居設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方向

3.1 仿生燈具的升級(jí)

在未來的仿生燈具設(shè)計(jì)中，仿生學(xué)設(shè)計(jì)思路可以用于設(shè)計(jì)高效的照明系統(tǒng)，例如，可以利用昆蟲的光敏感應(yīng)性設(shè)計(jì)自適應(yīng)燈光系統(tǒng)。當(dāng)周圍光線變暗時(shí)，燈具會(huì)自動(dòng)亮起，當(dāng)周圍光線變亮?xí)r，燈具會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

3.2 智能家居設(shè)計(jì)

在智能家居設(shè)計(jì)中，應(yīng)用仿生學(xué)的思路，可以模仿動(dòng)物的本能行為來自動(dòng)控制家居設(shè)備。可以通過感知人類行為習(xí)慣，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和照明系統(tǒng)，以提高家居生活的便利性和舒適度。

3.3 空氣凈化和生態(tài)環(huán)境的設(shè)計(jì)

仿生學(xué)的思路可以用于設(shè)計(jì)空氣凈化和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，比如可以利用植物的生理作用來凈化空氣、調(diào)節(jié)濕度和降低噪聲。這樣的系統(tǒng)可以提高室內(nèi)空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境的健康水平。

3.4 聲學(xué)設(shè)計(jì)

仿生學(xué)的思路可以用于聲學(xué)設(shè)計(jì)，比如可以借鑒動(dòng)物的聲音傳播和吸收特性來設(shè)計(jì)室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)，以提高音質(zhì)和降低噪聲。

3.5 熱效應(yīng)優(yōu)化

自然界中的生物具有非常強(qiáng)的熱效應(yīng)調(diào)節(jié)能力，如螞蟻可以調(diào)節(jié)身體溫度以適應(yīng)不同的環(huán)境。在家居設(shè)計(jì)中，可以通過仿生設(shè)計(jì)來優(yōu)化房屋的熱效應(yīng)，如采用冷暖空氣流動(dòng)的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)房間的通風(fēng)和空調(diào)

效果。

3.6 材料應(yīng)用

仿生學(xué)中的生物材料非常多樣，如多孔的海綿、鳥類的輕質(zhì)骨骼等。在家居設(shè)計(jì)中，可以借鑒這些生物材料的特性，使用更環(huán)保、輕便、耐久的材料，創(chuàng)造出更加健康、舒適和美觀的家具。

3.7 柔性化

可以借鑒生物在運(yùn)動(dòng)和形態(tài)上的柔性特點(diǎn)，開發(fā)出能夠適應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)和變化的柔性家具，如可以折疊、拉伸、旋轉(zhuǎn)的家具。

3.8 自我修復(fù)

利用仿生設(shè)計(jì)，可以使家具實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)?？梢詤⒖甲匀唤缰幸恍┥锏淖晕倚迯?fù)能力，創(chuàng)造出具有自我修復(fù)功能的家具材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如利用自愈材料、可塑性材料、可修復(fù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

3.9 人機(jī)協(xié)同

仿生設(shè)計(jì)要提高家具的人機(jī)協(xié)同水平?？梢詫W(xué)習(xí)生物與機(jī)器人和智能系統(tǒng)協(xié)同工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出人機(jī)協(xié)同水平更高的家具，比如能夠與智能家居系統(tǒng)、機(jī)器人、無人機(jī)互動(dòng)和配合的家具。

3.10 輕量化

仿生設(shè)計(jì)使家具變得更加輕量化?？梢詤⒖忌镌隗w型和質(zhì)量上的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更輕便的家具材料和結(jié)構(gòu)，如蜂窩結(jié)構(gòu)、骨骼結(jié)構(gòu)等，減輕家具的重量，方便移動(dòng)和使用。

4 結(jié)語

大自然中無盡的生命有著奇妙的造型、多樣的形式以及絢爛的色彩，將仿生學(xué)應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中，能夠豐富家具的設(shè)計(jì)方法，從而推動(dòng)家具設(shè)計(jì)不斷發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的迅速發(fā)展，仿生設(shè)計(jì)將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，隨著新技術(shù)、新材料的不斷更新與迭代，將會(huì)誕生更多創(chuàng)新型的仿生設(shè)計(jì)。大自然作為造物主，為設(shè)計(jì)師提供了許多設(shè)計(jì)靈感。仿生設(shè)計(jì)既體現(xiàn)了設(shè)計(jì)師對(duì)大自然的熱愛程度，又集中反映了設(shè)計(jì)師對(duì)自然界生命力的思考和詮釋。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，家具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)樣式將越來越多樣化和復(fù)雜化，以自然生物為靈感來源與參考借鑒的仿生設(shè)計(jì)能為家具設(shè)計(jì)注入活力，其本身固有的自然生態(tài)理念恰好貼合了使用者在生理和心理上的需求?！胺律备拍畹某霈F(xiàn)為家具設(shè)計(jì)行業(yè)注入了更多的感性因素，將豐富的自然元素融入設(shè)計(jì)，自然本是最妙的詩，仿生設(shè)計(jì)便是自然的智慧在物質(zhì)社會(huì)中的具象化體現(xiàn)，仿生學(xué)在家具設(shè)計(jì)中的運(yùn)用改變了傳統(tǒng)的家具造型與結(jié)構(gòu)在居住環(huán)境中單一枯燥的樣式，為住宅空間的布局增添了一抹生機(jī)與溫情。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 于瑞強(qiáng).形態(tài)仿生在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探究［J］.創(chuàng)意設(shè)計(jì)源，2015（1）：54-58.

［2］ 管家源.仿生設(shè)計(jì)在家具設(shè)計(jì)中的運(yùn)用與研究［J］.科技與創(chuàng)新，2020（3）：140-141.

［3］ 姜玉婷.淺談仿生設(shè)計(jì)在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.藝術(shù)品鑒，2017（4）：14-15.

作者簡(jiǎn)介：岳建宇（1996—），男，山東棗莊人，碩士在讀，研究方向：建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)。

張明昊（1997—），男，山東淄博人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)。

尹夢(mèng)涵（1998—），女，山東濟(jì)寧人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)。

趙清澤（1997—），女，福建福州人，碩士在讀，研究方

向：建筑環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)。