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论工业设计中的仿生上

2021年07月06日 张家界机械设备网

论工业设计中的仿生(上)

前言

自然界到处充满活生生的“优良设计”实例,对设计师而言,是个取之不尽、用之不竭的“设计资料库”。诸如无生命的山川河流,有生命的飞禽走兽,还有多姿多彩的花草树木,除有丰富的造型之外,绚丽的颜色也给人以视觉上的无比享受。这些动植物经历了几百万年的适者生存法则的自然进化后,不仅完全适应自然, 而且其进化程度也接近完美。这些自然的“优良设计”,有的机能完备,让人叹服;有的结构精巧,用材合理,符合自然的经济原则;也有的美不胜收,让人爱不释手;有的甚至是根据某种数理法则形成,它合乎“以最少材料”构成“最大合理空间”的要求。这些生物形形色色的奇特本领耐人寻味,使人浮想连翩。我们在赞赏之余,是否能从这些精妙的设计中,获取一些灵感呢?回答是肯定的。

一、历史上的仿生

人类在遥远的岁月似乎就认识到能从自然生态系统中领悟到自身生存、发展、进步的真谛。人类从蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。回顾中国的古文明史,不难看到人们较早就留下了模仿自然生态的痕迹。从远古原始人构筑的人首龙身、人面鸟身等“人心营构之象”,到现实生活中以各种动物形态为原型的实用器皿,如牛形灯、猪、鹰形壶等。从神话传说中人的羽化飞升,到春秋战国时期的鲁班从草叶的齿形边缘中“悟”到了锯的原理等,大量的事例记述了人们对自然生命的外在形态和功能创造性地模仿。

国外亦然,古时人们看到鸟儿在天上自由自在地飞翔,就向往人也能象鸟一样飞上天,于是便用各种方法模仿鸟。经过漫长岁月,从最初的木制飞人发展到今天的超音速飞机,终于实现了人类在蓝天上自由飞翔的梦想。达芬奇被认为是现代仿生学之父。在大约公元1500年,他完成鸟翅模型之后,又画了一系列的无法实现的飞行设备草图。大约400年之后,奥托成功了,他根据鹳的翅膀制造的滑翔机成功地飞行了250米,而且他也取得了 "滑翔机之父" 的称号。而我们小时侯玩的竹蜻蜓,便是现代直升飞机的趋形。一直以来,许多研究者都在不断尝试把自然界的形态和功能类比的应用于科学。

由此可见人类师法自然思维由来已久,这便促成了仿生学的诞生,仿生学是在生物科学与技术科学之间发展起来的,模仿生物系统的原理来建造技术系统的一门新兴边缘学科。仿生学恰似“桥梁”和“纽带”,连接着生物科学与技术科学。仿生设计则是在仿生学的基础上发展起来的。它以仿生学为基础,通过研究自然界生物系统的优异功能、形态、结构、色彩等特征,并有选择性的在设计过程中应用这些原理和特征进行设计。

著名的德国工业设计师路易吉. 科拉尼是仿生设计理论的大力倡导者和实践者,他那蕴藏着人类责任感的设计哲学思想,以及呼吁人类社会与大自然和谐统一的设计观念,都具有极其深刻的划时代意义。他鲜明的仿生设计原理与方法、强烈的造型意念和极具旺盛生命力的设计,成功地影响了后代设计师。

运用仿生性思维进行设计,可作为人类社会生产活动与自然界的锲合点,使人类社会与自然达到高度的和谐统一,仿生设计正逐渐成为工业设计发展的大趋势。

二、现代工业设计中的仿生

现代社会文明的主体是人与机器。人类在这种文明所导致的生态失调状况下开始反思并力求寻找新的出路,建立人与自然、机器的对话平台,共生哲学观强烈地呼吁人与机器、生态自然与人造自然之间合理的建构,创造人类社会与自然高度的和谐。那么,师法自然的仿生设计就是一种良策和新理念。

仿生设计是人们在长期向大自然学习的过程中,经过积累经验,选择和改进其功能、形态,从而来创造更优良的人造物。尤其是当今的信息时代,人们对产品设计的要求和过去不同,既注意功能的优良特性,又追求形态的清新、淳朴,同时注重产品的返朴归真和个性。提倡仿生设计,不但创造功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的产品,同时赋予产品形态以生命的象征,让设计回归自然,增进人类与自然统一。

德国著名设计大师路易吉·科拉尼曾说:“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中”。这话道出了自然界是蕴含着无尽设计宝藏的天机。归纳现代工业设计中的仿生,其主要表现在以下几个方面:

1、形态的仿生

形态从其再现事物的逼真程度和特征来看,可分为具象形态和抽象形态。

1)具象形态的仿生

具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应,诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神经后感觉到存在的形态。它比较逼真的再现事物的形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性,人们普遍乐于接受,在玩具、工艺品、日用品应用比较多。但由于其形态的复杂性,很多工业产品不宜采用具象形态。

2)抽象形态的仿生

抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时,会产生“心理”形态,这种“心理”形态必需生活经验的积累,经过联想和相象把形浮现在脑海中,那是一种虚幻的,不实的形,但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富,这与生理上感觉到的形大异起趣。

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