第19卷第3期四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.19 No.3JOURNAL OF SICHUAN UNIVERSITY OF2006年6月SCIENCE & ENGINEERING( NATURAL SCIENCE EDITION )Jun.2006文章編號(hào): 1673- 1549 ( 2006 ) 03- 0064- 05產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的仿生性設(shè)計(jì)張久美，楊先超(四川理工學(xué)院機(jī)電工程系，四川自貢643000 )摘要:文章從仿生學(xué)的概念出發(fā)，介紹了仿生性設(shè)計(jì)的概念，起源和發(fā)展，指出了仿生性設(shè)計(jì)在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中的地位和作用。從設(shè)計(jì)的本質(zhì)、設(shè)計(jì)的觀念和情感表達(dá)、以及仿生性設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維的源泉,是現(xiàn)代產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明為什么在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中要運(yùn)用仿生性設(shè)計(jì),并指出了仿生性設(shè)計(jì)在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的成功運(yùn)用。關(guān)鍵詞:仿生學(xué);仿生性設(shè)計(jì);產(chǎn)品造型設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)創(chuàng)新思維;產(chǎn)品設(shè)計(jì)中圖分類號(hào): TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A前言仿生性設(shè)計(jì)源于仿生學(xué),仿生學(xué)是以模仿生物系統(tǒng)的原理來(lái)構(gòu)造技術(shù)系統(tǒng)或使人造系統(tǒng)具有類似生物系統(tǒng)特征的一門(mén)科學(xué)"。它作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科是在本世紀(jì)60年代后期。美國(guó)空軍軍官J. E斯蒂爾少校在1958年首創(chuàng)了仿生學(xué)。他是設(shè)計(jì)創(chuàng)造的方法與技巧中最為直觀的方法之一。 仿生思維創(chuàng)作的源泉來(lái)自自然界的各種生物體。簡(jiǎn)而言之，運(yùn)用仿生思維進(jìn)行的設(shè)計(jì)稱為仿生性設(shè)計(jì)。仿生性設(shè)計(jì)由來(lái)已久,模仿是仿生學(xué)的基礎(chǔ)。人類創(chuàng)造活動(dòng)的第一步 就是從模仿自然界的生物體開(kāi)始的。這種模仿對(duì)人類的發(fā)展進(jìn)步一直具有強(qiáng)大的吸引力。從舊石器時(shí)代到象形文字的產(chǎn)生，實(shí)際上已經(jīng)是仿生性設(shè)計(jì)的萌芽發(fā)展了。源于至今，人們生活中更是設(shè)計(jì)了很多運(yùn)用這種模仿生物形態(tài)的產(chǎn)品。那么，為什么人們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)中會(huì)常用到仿生性設(shè)計(jì)呢?1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的本質(zhì)說(shuō)明在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,我們?cè)O(shè)計(jì)的對(duì)象是產(chǎn)品,設(shè)計(jì)的目的卻是人。也就是說(shuō)，無(wú)論我們?cè)O(shè)計(jì)什么樣的產(chǎn)品最終本質(zhì)都是為了滿足人們的需求:設(shè)計(jì)是人為的設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)也是為人而設(shè)計(jì)的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿都是為了不斷滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)和文化精神的需要。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過(guò)程都有人的因素存在。人的需求性在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中具有重要的作用:“需求是發(fā)明之母?！比说脑煳镄袨槭窃谌祟惖男枨蠡A(chǔ)_上產(chǎn)生的必然的行為。在歷史長(zhǎng)河中，人類從猿進(jìn)化而來(lái),其和動(dòng)物的最大區(qū)別就在于人類能夠目的性的造物，這種目的就是人類的需求。一個(gè)能夠最大限度的滿足人類需求的產(chǎn)品就是一個(gè)好的產(chǎn)品。而人類的需求大體有兩個(gè)大的方向:一個(gè)是物質(zhì)需求(功能); - -個(gè)是精神需求(外觀)。就仿生性設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)形態(tài)語(yǔ)意來(lái)講是一種人性化的設(shè)計(jì) ,使在設(shè)計(jì)中全面考慮到了人的物質(zhì)以及精神需求,將生態(tài)觀念巧妙地導(dǎo)入到設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中從而創(chuàng)造出-種具有生命意義的栩栩如生的形態(tài)語(yǔ)義(0。使人們從心理上接受它,而且通過(guò)仿生特別是對(duì)人體本身的仿造進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以達(dá)到產(chǎn)品形態(tài)與人親和的效果。更能準(zhǔn)確地表達(dá)產(chǎn)品的功能，而且便于產(chǎn)品與人之間良好的溝通。如圖1所示:收稿日期: 205-1123中國(guó)煤化工作者簡(jiǎn)介:張久美(1979-),女，重慶人，助教，主要研究方向?yàn)楣I(yè)產(chǎn)品的外觀造型設(shè).MYHCNMH G.第19卷第3期張久美:產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的仿生性設(shè)計(jì)65人設(shè)計(jì)對(duì)象產(chǎn)品設(shè)計(jì)目的+人▲滿足需求物質(zhì)功能結(jié)構(gòu)(物質(zhì)外觀(精神仿生性設(shè)計(jì)圖1產(chǎn)品設(shè)計(jì)本質(zhì)示意2工業(yè)產(chǎn)品的仿生性設(shè)計(jì)，事實(shí)上是一種觀念和情感的表達(dá)長(zhǎng)期以來(lái)，人們生活在復(fù)雜的自然環(huán)境當(dāng)中，接觸到各種各樣的事物后，人們自然就會(huì)對(duì)事物的形態(tài)、色彩、質(zhì)感等產(chǎn)生-種先入為主的認(rèn)識(shí)觀，久而久之，某些事物的特點(diǎn)就會(huì)具有廣泛的意義，成為約定格式的符號(hào)。美國(guó)學(xué)者赫伯特.西蒙提出:設(shè)計(jì)是人工物的內(nèi)部環(huán)境(人工物自身的物質(zhì)和組織)和外部環(huán)境(人工物的工作或使用環(huán)境)的相互接合。這種接合是圍繞人來(lái)進(jìn)行的?！叭恕笔窃O(shè)計(jì)的一個(gè)方面是設(shè)計(jì)的主體和設(shè)計(jì)服務(wù)的對(duì)象，而作為“產(chǎn)品”則是設(shè)計(jì)的直接對(duì)象。我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品不能單-的只考慮產(chǎn)品本身,當(dāng)我們看見(jiàn)一件產(chǎn)品時(shí)它帶給我們的不僅僅是使用功能、所用材料以及形態(tài)外觀，也包含著對(duì)傳統(tǒng)思考、文化理喻、科學(xué)觀念等的感覺(jué)和認(rèn)知。任何一件產(chǎn)品的內(nèi)容,都必須超出產(chǎn)品中所包含的那些表象。觀念和情感是-個(gè)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮的,他如何傳遞給人,取得與人的感情共鳴。這種感受的傳達(dá)存在著確定性與不確定性的統(tǒng)- -。情感把握在于深入目標(biāo)對(duì)象的使用者的感情,而不是個(gè)人的情感抒發(fā)。則仿生性設(shè)計(jì)側(cè)重于用自然物的形態(tài)、色彩、肌理等引發(fā)心理情感,體現(xiàn)大自然和諧與共生的精神哲學(xué)，它反映著設(shè)計(jì)與人的關(guān)系。尤其在當(dāng)今的信息化時(shí)代,人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。他們不再滿足于過(guò)去簡(jiǎn)單的單-的功能設(shè)計(jì)領(lǐng)先，而轉(zhuǎn)向了追求產(chǎn)品的外觀的清新、自然、淳樸，注重返樸歸真以及情趣化的設(shè)計(jì)。注重了精神的追求,而仿生性設(shè)計(jì)恰好可以做到讓設(shè)計(jì)回歸自然并賦予設(shè)計(jì)形態(tài)以生命的象征體現(xiàn)人類特定的觀念和情感。這正如圖2 :自然物長(zhǎng)期接觸特定符號(hào)仿生思維升華仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品.回歸觀念情感表達(dá)◆形狀圖2產(chǎn)品設(shè)計(jì)觀念、情感表達(dá).3設(shè)計(jì)創(chuàng)新的思維源泉源自于仿生性設(shè)計(jì)德國(guó)著名設(shè)計(jì)大師路易吉科拉尼說(shuō):“設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)來(lái)自誕生于大自然的生命所呈現(xiàn)的真理之中3)。”這是一句至理名言，一語(yǔ)中的道破了設(shè)計(jì)界的真理:設(shè)計(jì)創(chuàng)造新的思維源泉源自于仿生性設(shè)計(jì)。自然生物的微妙的結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)始終影響著人類的設(shè)計(jì)意識(shí)。我國(guó)古代建筑設(shè)計(jì)大師魯班因茅草割破了手指，于是仿造葉子的齒狀邊緣發(fā)明了木工用的鋸子，現(xiàn)代人模仿蒼蠅的復(fù)眼制作了復(fù)眼照相機(jī)。根據(jù)蝙蝠~飛行時(shí)會(huì)發(fā)生碰撞的發(fā)射和接受超聲波的機(jī)能研制成了超聲波探測(cè)儀、超聲波清潔器以及超聲波掃描儀。1985年瑞士設(shè)計(jì)師齊爾吉一-朵麥 斯特拉爾發(fā)明了“貝爾克洛中國(guó)煤化工在狩獵時(shí)YHCNM HG.66四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2006年6月看到褲管上粘滿了蒼耳籽，用放大鏡觀察發(fā)現(xiàn)蒼耳籽上布滿著倒鉤的小刺從而得到的設(shè)計(jì)靈感!1。很多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)者都是人類從極為平常的生物現(xiàn)象中領(lǐng)悟出的深刻結(jié)構(gòu)原理,從生物功能的進(jìn)化上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的有效的設(shè)計(jì)?？茖W(xué)研究表明，人類不具備的許多感官特征在生物界的眾多動(dòng)物身上卻存在。如蝙蝠能感受到超聲波;鷹眼能從三千米高空敏銳地發(fā)現(xiàn)地面運(yùn)動(dòng)著的小動(dòng)物;水母能感受到超聲波而準(zhǔn)確地預(yù)知風(fēng)暴;蛙眼能迅速判斷目標(biāo)的位置、運(yùn)動(dòng)方向和速度,并能選擇最好的攻擊姿勢(shì)和時(shí)間。大自然的奧秘不勝枚舉。每當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一種生物奧秘，就有可能成為我們一種新的設(shè)計(jì)可能性，也可能帶給我們新的生存方式。這種創(chuàng)新思維的源泉作用于仿生性設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就產(chǎn)生了3個(gè)方面:(1 )從功能出發(fā)，研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，除去無(wú)關(guān)因素，建立一個(gè)生物的模型。對(duì)照原型進(jìn)行定性分析，用模型模擬生物結(jié)構(gòu)原理。(2 )從生物形態(tài)出發(fā)，研究仿生形態(tài)、比例、機(jī)能。用模型的手法，對(duì)生物體進(jìn)行定量分析,掌握生物機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺度，從具象的形態(tài)和結(jié)構(gòu)中,探索其特殊功能和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的特點(diǎn)。仿生形態(tài)有具象仿生和抽象仿生之分:①所謂具象形態(tài)是通過(guò)人的眼睛以生理的自然反應(yīng)，真實(shí)地把事物的形象映入眼睛后感覺(jué)到的形態(tài)。它是逼真的再現(xiàn)事物的形態(tài)。情趣性、可愛(ài)性、有機(jī)性、親和性、自然性,是具象形態(tài)具有的人們普遍樂(lè)于接受的特點(diǎn)，所以在玩具、工藝品中應(yīng)用得比較多。但是在工業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形態(tài)，因?yàn)榫呦蟮男螒B(tài)太過(guò)于復(fù)雜。②所謂抽象形態(tài)是抓住事物獨(dú)特的本質(zhì)特征后用簡(jiǎn)單的形體把它反映出來(lái)的-種形態(tài)。此形態(tài)必需有一-定的生活經(jīng) 驗(yàn)的積累,經(jīng)過(guò)聯(lián)想和想象把形浮現(xiàn)在腦海中，那是-種不實(shí)在的形,但是這個(gè)形經(jīng)過(guò)個(gè)人主觀的情感聯(lián)想所產(chǎn)生的形變化多端、色彩豐富,在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中常常會(huì)用到這種抽象形態(tài)的仿生,他能夠體現(xiàn)產(chǎn)品的特征,而且較為簡(jiǎn)潔。(3 )仿生形態(tài)直接模仿生物的局部?jī)?yōu)異機(jī)能。如模仿海豚皮制作的魚(yú)雷外殼減少了前進(jìn)阻力，船.舶采用魚(yú)尾型推進(jìn)器可在低速下取得較大推力。但是,在仿生形態(tài)的研究和應(yīng)用中很少模仿細(xì)節(jié),而是通過(guò)對(duì)生命系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理研究，總結(jié)出仿生形態(tài)的科學(xué)規(guī)律。這種思維源泉主要產(chǎn)生了兩個(gè)方面的設(shè)計(jì):①運(yùn)用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中。這就必須正確認(rèn)識(shí)事物，把握事物的本質(zhì)規(guī)律方式方法，錘煉我們的創(chuàng)新思維能力。②運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外觀造型設(shè)計(jì)當(dāng)中。這就必須具有扎實(shí)的生活基礎(chǔ)，從自然物質(zhì)的原生狀態(tài)中尋找設(shè)計(jì)的靈感。如圖3所示:結(jié)構(gòu)功能功能設(shè)計(jì)產(chǎn)品抽象思維仿生思維升華自然物產(chǎn)品概念新產(chǎn)品設(shè)計(jì)外觀造型特點(diǎn)外觀設(shè)計(jì)產(chǎn)品圖3產(chǎn)品設(shè)計(jì)思維來(lái)源4仿生性設(shè)計(jì)是現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)的主體是人與機(jī)器構(gòu)成。機(jī)器是為人服務(wù)的,人類發(fā)明機(jī)器是為了讓其代替人，從而解放人類于強(qiáng)的壓力之中，而機(jī)器對(duì)人類的解放程度取決于人們對(duì)之使用的舒適度。如圖4所示:隨著生活的進(jìn)步,工業(yè)化的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的形態(tài)也越來(lái)越多了。雖然如此，在現(xiàn)實(shí)生活中，仍有許多設(shè)計(jì)師有很多很好的發(fā)明不能找到良好的合適的外觀造型去實(shí)現(xiàn)中國(guó)煤化工原理,賦予產(chǎn)品一個(gè)形象的外觀造型就是-個(gè)最好的選擇,而且生活節(jié)奏的加快CNMHGC越來(lái)越多.第19卷第3期張久美:產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的仿生性設(shè)計(jì)67的考慮到宜人性。這種仿生形態(tài)的宜人性可使人與機(jī)器形態(tài)更加親近并蘊(yùn)含著生命的活力。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的對(duì)象是產(chǎn)品，但設(shè)計(jì)的目的卻不是產(chǎn)品，而是為了滿足人們的需求、產(chǎn)明解放品的功能是產(chǎn)品滿足人們要求的物質(zhì)核心，人機(jī)器(產(chǎn)品)而產(chǎn)品的外型卻是產(chǎn)品滿足人們要求的精神宜人性舒適性7核心。滿足人們對(duì)產(chǎn)品使用的舒適度。所以設(shè)計(jì)師不斷地在設(shè)計(jì)中做出適應(yīng)的調(diào)整來(lái)滿足人類需求的不斷變化。生物機(jī)體的構(gòu)造不斷地生長(zhǎng)變化著，設(shè)計(jì)師不斷地根據(jù)人類的輕松實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話物質(zhì)和精神需求在生態(tài)設(shè)計(jì)上，利用生物形.圖4產(chǎn)品設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)態(tài)中包含豐富的造型設(shè)計(jì)語(yǔ)言,不斷調(diào)整其舒適性和宜人性，從而使得人機(jī)對(duì)話更加輕松。順應(yīng)了現(xiàn)代化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中仿生性設(shè)計(jì)思維是對(duì)基本產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練,但是我們必須正確認(rèn)識(shí)仿生性設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是對(duì)自然物的再創(chuàng)造過(guò)程，而不是簡(jiǎn)單的模仿，注重“神似” 而非“形似” 如:汽車、飛機(jī)造型的流線型形態(tài)，洗衣機(jī)的人工智能形態(tài)，顯示器的超薄袖珍形態(tài)，家具的宜人化形態(tài)等等,都在產(chǎn)品.形態(tài)的開(kāi)發(fā)中融進(jìn)了許多仿生思維4?，F(xiàn)在的設(shè)計(jì)中有很多成功案例是仿生性設(shè)計(jì)。261圖5耳針儀圖6雛菊形休閑椅_7圖7蟻椅圖8檸檬榨汁機(jī)過(guò)去的，以及國(guó)外的產(chǎn)品很多都采用了仿生性設(shè)計(jì)，獲得了很中國(guó)煤倫共者的認(rèn)同?，F(xiàn)在的中國(guó)產(chǎn)品同樣也成功的采用了仿生性設(shè)計(jì)，而且會(huì)有越來(lái)越國(guó)煤化二計(jì)方法。MHCNMHG.68四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2006年6月今天,我們生活的時(shí)代科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展著,日新月異我們必須學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能來(lái)為我們的生活服務(wù),這已經(jīng)成為人類發(fā)展的一一個(gè)新方向。許多事實(shí)說(shuō)明，仿生學(xué)是發(fā)展新技術(shù)的金鑰匙。仿生性設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)領(lǐng)域的金鑰匙。研究顯示，有人發(fā)明了-種稱為“細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的電腦微型集成電路,根據(jù)此項(xiàng)發(fā)明將另發(fā)明一種仿生“電子眼”可以用來(lái)進(jìn)行類似視網(wǎng)膜功能的圖像處理。因?yàn)榭蒲腥藛T已揭開(kāi)眼睛是如何看到經(jīng)大腦“翻譯”的圖像。所以不遠(yuǎn)的將來(lái)-種仿生電子眼可望誕生。還有科研人員以猴子作為人的替身，正在研究人大腦的思維與記憶的生理活動(dòng)。研究人員設(shè)想，如果仿照人的神經(jīng)系統(tǒng),把它運(yùn)用到電子計(jì)算機(jī)上去,就有可能誕生具有高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的生物計(jì)算機(jī),那就是仿生性設(shè)計(jì)劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。所有這些都預(yù)示著仿生性設(shè)計(jì)前途似錦,而且對(duì)仿生性設(shè)計(jì)的探索將越來(lái)越多，永無(wú)止境。5結(jié)束語(yǔ)仿生性設(shè)計(jì)作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種重要設(shè)計(jì)方式是很重要的。仿生思維是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中的原創(chuàng)性設(shè)計(jì)意識(shí)，它能將設(shè)計(jì)師思維擴(kuò)展開(kāi),從更多層次深入思考問(wèn)題，無(wú)論人類社會(huì)發(fā)展到任何時(shí)期，自然生物始終是人類生存和發(fā)展依附的主體環(huán)境，生活環(huán)境中的“仿生”意義始終左右著人類生存的品質(zhì)。這種設(shè)計(jì)思維可以幫助設(shè)計(jì)師充分發(fā)揮想象力,對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究有積極作用;它將會(huì)為工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)與活力。參考文獻(xiàn):[1] 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It indicates the position and function of bionic design in the production project. Thepaper explains the reasons of using bionic design, according to analysis the essence, the expression of notionand emotion about design. And also, it clarifies bionic design is the source of innovation design, it is a gratetrend for modern production project. Moreover, the paper lists the successful usage of bionic design.Key words: bionics; bionic design; production plastic and project; thought for innovation design;production design中國(guó)煤化工MHCNMH G.