電子科技論文仿生設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用

　　仿生設(shè)計(jì)學(xué)，亦可稱之為設(shè)計(jì)仿生學(xué)（Design Bionics）,它是在仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科。本文是一篇電子科技論文，主要論述了仿生設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

　　摘要：仿生設(shè)計(jì)形態(tài)仿生設(shè)計(jì)包括具體形態(tài)仿生、抽象形態(tài)仿生和意象形態(tài)仿生三種類型，目前這三方面的仿生設(shè)計(jì)都在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，結(jié)合實(shí)例解析，進(jìn)而對(duì)仿生設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

　　關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì),工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì),前景

　　仿生設(shè)計(jì)理念起源于仿生學(xué)。這是把生物自然界的特點(diǎn)、原理應(yīng)用于人類社會(huì)，解決人類問題的一門學(xué)科。仿生設(shè)計(jì)本質(zhì)是對(duì)所有事物“形式”、“結(jié)構(gòu)”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創(chuàng)意運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去，從而改變改善人們的生活。仿生設(shè)計(jì)研究的主要類別有形態(tài)仿生、功能仿生、結(jié)構(gòu)仿生等?，F(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)由于其具有符合人們需求、獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念得到廣泛的運(yùn)用，而未來仿生設(shè)計(jì)將會(huì)秉承科學(xué)可持續(xù)的理念，探索和改善人與自然關(guān)系，促使人、自然和社會(huì)和諧統(tǒng)一，這也是仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢與最終目的。

　　一、仿生設(shè)計(jì)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　盧吉•科拉尼(德國著名設(shè)計(jì)師)曾說：“設(shè)計(jì)應(yīng)該以大自然生命所呈現(xiàn)的真理為基礎(chǔ)”，這句話顯示出了自然界蘊(yùn)含著無限的設(shè)計(jì)秘訣。而仿生設(shè)計(jì)就是人們長期研究探索大自然、學(xué)習(xí)模仿大自然的過程。經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)的積累，通過科學(xué)家仿生學(xué)的相關(guān)研究理論，將仿生設(shè)計(jì)加入到工業(yè)設(shè)計(jì)中，以滿足人們的精神需求和物質(zhì)需求。[1]應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的仿生主要有以下幾個(gè)方面。

　　(一)形態(tài)仿生。一些設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中會(huì)借鑒自然界動(dòng)植物的形態(tài)，從而獲得設(shè)計(jì)的靈感與理念，形態(tài)仿生是從自然界汲取生物形態(tài)靈感并建立在視覺效應(yīng)上的設(shè)計(jì)，讓產(chǎn)品更加適應(yīng)市場需求。小到我們?nèi)粘５娘L(fēng)箏、鼠標(biāo)———仿造鳥類、老鼠的形體加以進(jìn)化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設(shè)計(jì)的寶馬還有模仿甲殼蟲形態(tài)設(shè)計(jì)的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態(tài)仿生設(shè)計(jì)中，根據(jù)不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態(tài)仿生分為具象形態(tài)仿生與抽象形態(tài)仿生。[2](1)具象形態(tài)仿生。具象形態(tài)仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態(tài)，設(shè)計(jì)出來的工業(yè)產(chǎn)品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當(dāng)然，具象形態(tài)仿生并不是直接簡單的仿照，而是運(yùn)用夸張或者抽象的藝術(shù)手法對(duì)生物形態(tài)的特點(diǎn)進(jìn)行歸納與概括，引起人們的聯(lián)想與對(duì)產(chǎn)品的好奇心，使設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品不僅要惟妙惟肖，而且要風(fēng)格獨(dú)到，具有創(chuàng)意。目前，具象形態(tài)仿生的例子更是數(shù)不勝數(shù)：2008年北京奧運(yùn)會(huì)的鳥巢就是仿照真實(shí)的鳥巢而建;蜜蜂的蜂房已經(jīng)被運(yùn)用到許多領(lǐng)域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節(jié)省材料、固定性強(qiáng)、空間占用少的優(yōu)勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構(gòu)造用以運(yùn)輸包裝禽蛋。(2)抽象形態(tài)仿生。抽象形態(tài)仿生也是模仿自然生物的形態(tài)，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認(rèn)出，但是經(jīng)過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認(rèn)出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態(tài)仿生的主要特點(diǎn)。在抽象仿生的過程中，設(shè)計(jì)者要對(duì)模仿的事物進(jìn)行概括與歸納，充分提取其主要特征，運(yùn)用各種藝術(shù)手法與設(shè)計(jì)方式對(duì)所要模仿的內(nèi)容進(jìn)行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點(diǎn)與神韻，提高藝術(shù)美感，增加產(chǎn)品本身的吸引力與創(chuàng)新力。抽象形態(tài)防生不局限于模塊化，重點(diǎn)在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機(jī)就是一款采用了抽象形態(tài)仿生設(shè)計(jì)理念的產(chǎn)品，該機(jī)器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機(jī)運(yùn)行時(shí)提升器就像魚尾板波動(dòng)衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時(shí)降低磨損度。形態(tài)仿生廣泛應(yīng)用于服裝、包裝、工業(yè)以及其他各方面。這類產(chǎn)品易于讓人們接受的，同時(shí)又具有新奇的吸引力，藝術(shù)來源于生活，設(shè)計(jì)師根據(jù)日常觀察到的現(xiàn)象與生物特征，加以聯(lián)想、創(chuàng)新，最終通過模仿與改進(jìn)制造出別具一格的產(chǎn)品。(3)意象形態(tài)仿生。意象形態(tài)仿生與具象形態(tài)仿生相似，都有對(duì)事物表面形態(tài)的模仿，但是此類仿生在對(duì)具體事物進(jìn)行模仿的同時(shí)，還會(huì)賦予產(chǎn)品一種蘊(yùn)含的含義與意境，人們通過產(chǎn)品的形態(tài)，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現(xiàn)出來的內(nèi)涵，所以，意象形態(tài)仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會(huì)讓設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級(jí)階段，對(duì)設(shè)計(jì)者的要求也很高，要求設(shè)計(jì)師不只擁有超凡的設(shè)計(jì)能力，而且還有多方面的知識(shí)及豐富的想象力。如此，設(shè)計(jì)師才能察覺所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與所模仿的事物之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如：前面所提的奧運(yùn)會(huì)“鳥巢”與水立方，兩者結(jié)合充分體現(xiàn)出了“天圓地方”的中國傳統(tǒng)文化理念。再有，文藝復(fù)興時(shí)期，人體造像經(jīng)常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對(duì)柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經(jīng)常出現(xiàn)于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯(lián)想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點(diǎn)，蘊(yùn)含了特別的含義。

　　(二)功能仿生。功能仿生就是設(shè)計(jì)者利用生物的某種功能或者特性來制造工業(yè)產(chǎn)品。這需要科學(xué)家與設(shè)計(jì)師兩者共同的努力?？茖W(xué)家要充分發(fā)揮自己特長，認(rèn)準(zhǔn)自己職能，將各生物的功能結(jié)構(gòu)分析透徹、包括自然有機(jī)體的“形”、“色”、“音”、“動(dòng)”和特征規(guī)律，認(rèn)真研究總結(jié)成系統(tǒng)的理論，然后設(shè)計(jì)者通過掌握這些理論、結(jié)合市場需要來發(fā)明出實(shí)時(shí)的工業(yè)產(chǎn)品。當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅要滿足質(zhì)量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對(duì)人們心理產(chǎn)生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產(chǎn)品是模仿天亮?xí)r分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應(yīng)周圍環(huán)境，從而逐漸蘇醒。設(shè)計(jì)師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應(yīng)人的生活經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品。

　　(三)結(jié)構(gòu)與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結(jié)構(gòu)也具有獨(dú)特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運(yùn)輸包裝禽蛋之外，它的菱形結(jié)構(gòu)不僅可以形成內(nèi)部空間大的效果，并且蜂巢的材質(zhì)質(zhì)量輕，而且可以隔音。隨著科技進(jìn)步，人們生活水平的提高，現(xiàn)代生活對(duì)科技進(jìn)步的要求也與日俱增，許多新的科技產(chǎn)品都需要新型材料———仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優(yōu)于人造材料?？茖W(xué)家及工業(yè)產(chǎn)品制造者可以通過研究生物的特點(diǎn)特征，可以制造現(xiàn)在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發(fā)光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結(jié)構(gòu)和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級(jí)的微小的空隙，而在此之上還存在更為細(xì)小的突起，形成雙重的結(jié)構(gòu)突起。水滴在荷葉上極易滾動(dòng)，與此同時(shí)帶走塵埃細(xì)菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結(jié)冰作用。

　　二、仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展前景

　　仿生設(shè)計(jì)具有交叉性、創(chuàng)新性與商業(yè)性相結(jié)合的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)的整體趨勢，仿生設(shè)計(jì)未來的發(fā)展前景具有三種特點(diǎn)：人文與技術(shù)相互融合，宏觀與微觀齊頭并進(jìn)，自然與人工和諧并存。

　　(一)人文與技術(shù)相互融合?，F(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)來源于仿生學(xué)和設(shè)計(jì)學(xué)，帶有兩種學(xué)科的特點(diǎn)，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術(shù)層面、注重實(shí)用;另一種是偏于自然，注重人文。未來現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢會(huì)呈現(xiàn)適度技術(shù)、人文交叉的情景。例如：2016年設(shè)計(jì)師PedroSanin設(shè)計(jì)了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動(dòng)的特性，燈光是暖黃色的與細(xì)沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地?zé)舻脑O(shè)計(jì)，這是一種形態(tài)仿生設(shè)計(jì)，松樹、筍形狀的設(shè)計(jì)預(yù)示著勃勃生機(jī)、節(jié)節(jié)高升，非常有人文特色(如圖1)。

　　(二)宏觀與微觀齊頭并進(jìn)。由于當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展，對(duì)仿生設(shè)計(jì)的需求越來越大，所以仿生設(shè)計(jì)不再局限于個(gè)別領(lǐng)域，而是在許多方面都有運(yùn)用，把這些仿生原理與建筑學(xué)、機(jī)器人學(xué)、文化、娛樂等領(lǐng)域相結(jié)合。還包括文化仿生、產(chǎn)品界面仿生等。宏觀與微觀應(yīng)用相結(jié)合，未來仿生設(shè)計(jì)會(huì)得到更廣更全面的發(fā)展。例如，我國發(fā)明了一種高智能的仿人機(jī)器人，通過預(yù)算行為軌跡實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人打乒乓球的突破。

　　(三)自然與人工和諧并存?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的理念與思想重要的一點(diǎn)就是回歸自然，保護(hù)自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質(zhì)與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設(shè)計(jì)的車門類似翅膀。在汽車設(shè)計(jì)中除了形態(tài)仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因?yàn)樵O(shè)計(jì)者觀察蝴蝶時(shí)發(fā)現(xiàn)變色蝴蝶，得到啟發(fā)，運(yùn)用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會(huì)有不同色彩，充分表達(dá)了人類向往自然、愛護(hù)自然的概念(如圖2)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　電子科技論文發(fā)表期刊推薦《電子設(shè)計(jì)工程》（半月刊）創(chuàng)刊于1993年，由西安三才科技實(shí)業(yè)有限公司主辦。中國科技核心期刊（科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊），原名《國外電子元器件》，主要介紹具有較高學(xué)術(shù)水平的、電子領(lǐng)域相關(guān)的理論、技術(shù)、方法的專業(yè)性技術(shù)期刊。

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