基於仿生學的產品設計應用研究論文
基於仿生學的產品設計應用研究論文
一、仿生學與仿生設計
仿生學是模仿生物特殊本領的一門科學，仿生學一詞來自於希臘語“Bio”，代表“生命”，同時詞尾“nic”代表“具有……的性質”。同時筆者認為“仿生學學科領域是研究以具有生物系統特徵的方式、以類似於生物系統方式或者是以模仿生物系統的系統性科學”。仿生學是一門現代才興起的跨領域科學，他最早出現在20世紀60年代。但是在後面的極長的時間裡，人類產生了大量出色的仿生設計。本文將選取一些汽車設計與燈具設計的實際案例進行分析，它們都反映了產品設計世界中富多彩的仿生設計產品。
同時仿生學界也有一種觀點“自然系統已經產生大量的具有創意和實用性的解決方案，而且可以給人類帶來靈感，幫助人類在氣候控制、食品科學領域進行大量的社會性創新”。然而，回望過去的設計歷史，從新藝術運動到流線型運動，設計領域雖然有大量的模仿自然世界的系統論和產品，但是仍然緊緊是在模仿自然世界物件的表面意象，對人類世界的產品和藝術形態進行美化和雕琢。作為現代工業設計的代表性行業之一，汽車設計和燈具設計行業始終徘徊在炫目的形態遊戲與表象的仿生學邊緣。
二、仿生學在產品設計中的應用例項和分析
（一）仿生學在汽車設計中的應用
在汽車設計中，仿生學是一種有歷史意義的設計方法之一，它的應用角度一直在企業界和學術界產生極大的討論和關注。汽車設計在剛剛出現的時候，以對汽車車身進行差異化的裝飾和包裝，追求商業上的眼前利益。然而隨著汽車產生的進一步發展，汽車給人類所在的生存環境帶來很多消極的因素：能源危機、大氣汙染、城市堵塞等。這些負面現象使得設計界對汽車仿生造型設計的設計方法論進行研究和討論。
目前汽車設計依然在模仿自然界生命的意象形態。在修辭學方面，人造產品是由特徵、原理、情緒三種系統性科學論據組成的，在物件外部形態體現了汽車產品的表面特徵。作為“自然界的翻譯者”的著名產品設計師路易吉·科拉尼，參考自身對於自然世界的獨到見解，運用曲線模擬自然界生命意象，設計出歷史性的生物意象形態，進一步將它用到汽車設計中。
在設計界，甲殼蟲汽車在模擬自然系統生命物件的設計論中當屬最典型的案例。著名設計研究者帕帕奈克在情感化設計與仿生學理論的基礎上對甲殼蟲汽車的造型設計進行了評論。他論述說：較小的生命形態特徵讓人覺得需要唄保護和溫暖，並且將這種造型特徵在汽車設計中應用，可以讓大家獲得對這輛車的情感化認知。甲殼蟲的造型設計為汽車帶來了獨特的特徵和味道，而且讓設計說話，帶給大家充實而生動的情感體驗。
仿生設計不僅在產品造型的角度發揮巨大價值，同時也關聯產品和服務構成強大的生態系統，能將全方位可持續的體驗帶給消費者。賓士公司在進行可持續未來汽車產品設計的時候，運用仿生設計的系統論保證了汽車在能耗、安全性、低阻力等方面的優勢，並且在汽車從設計、生產、駕駛、維護、廢物銷燬、再迴圈使用的全生命週期都進行仿生設計研究，力圖打造汽車生態系統。該公司的所有設計師都從自然界生物的流體力學研究出發，不斷從植物和動物身上獲取靈感，最後發覺出提升汽車整體架構強度、降低成本消耗、極大降低能耗和風阻的系統性設計方法，而且使用計算機設計軟體對整體形態造型進行計算，這樣就保證汽車在進行測試階段非常安全，同時汽車也獲得了極大的輕量化設計。最近幾年，賓士汽車不斷將自身的跨學科研究結晶向更高的領域推進，他們研發的BIOME汽車現在可以從自然系統設計中脫離出來，研發人員在經過深入研究後，使用最先進的能源技術將汽車減輕到不可思議的地步，而且在成為廢品後可以自動降解，形成極大的再迴圈，而且汽車還是用太陽能這一無限迴圈資源對傳統能源進行替代，在環境友好方面又邁進了一大步。
（二）仿生學在燈具設計中的應用
在燈具設計中，仿生學也可以產生巨大的作用，在結構仿生設計角度看，我們可以發現力學機構可以模擬自然生物的身體全部分，包括植物的葉子、莖部、根與動物的骨骼等部分。
設計師JohnWischhusen透過仿照人的骨骼設計的一個燈具，至今讓人回味無窮，感慨設計師強大的洞察力和勇氣，讓世人感受仿生設計帶給大家生活的獨特魅力和審美品位。
還有的燈具設計借鑑蜂巢的六角形排布結構設計，利用其穩定、節省原料、高強度等特點。而且設計師使用蜂巢結構設計為產品帶來很多優點，諸如隔音隔熱、重量輕等等，在各大交通器設計領域都經常運用。
在仿生形態趣味性方面，本身仿生的形態來自自然界，具有一定的.趣味性，將他們運用到產品設計中，帶給大家可愛、溫暖、自然的全方位感覺。比如著名的蜜蜂檯燈設計，他的反光板運營蜜蜂翅膀的形態，燈泡運用蜜蜂頭部的形態，支撐結構的造型來源於蜜蜂的腳形態，整個檯燈的設計完全模擬了一隻休息的蜜蜂，非常傳神和有趣。
三、仿生設計的未來展望
仿生設計強調跨領域、獨創性、邊緣化，不管仿生設計的理論、內容、方法的發展，這些特徵都是表現的很明顯。
（一）技術與藝術的齊頭並進
仿生設計用句古話說就是為了活著而設計，它是一種人類將科技和藝術結合產生的造物方式。雖然這種生存理念被束縛在生命繁衍和延續的理性層面，但是這種生活方式卻是人類現代文明的基礎。
近現代仿生設計在世界經濟、文化、生產的大背景下，依靠現代先進的技術和設計，在社會完成現代化的同時，依靠自身的思想的綻放和啟蒙，會產生出大量的造物和思想意識的變革。裡面混雜了科技是一切的實用意識形態，也有人本思想的人性化意識形態，而且他們總是各自在自身的領域發展著，不相互合作、欣賞，讓技術和藝術產生了巨大的分離，整個程序缺乏前進的動力和慾望，降低了前進的腳步，最後僅僅是為商業服務做出自己的微弱貢獻。
將來的仿生設計肯定會將技術與藝術齊頭並進發展，會更多的追求先進技術、情感化的全方位發展，在實用價值、情感價值等多角度發揮巨大的作用，讓設計們更多的探求這種技術與藝術結合的可行性方案。
（二）實踐應用和科學研究並行系統化發展
仿生設計的科學研究與實踐應用，不僅要依靠同仿生學相關的電子、資訊、物理、化學等科學的系統性科學理論支援，而且也要獲得感性工學、科學藝術甚至到達哲學層面的學科支援。例如“基於蟻群演算法的產品服務系統規劃分析”、“基於進化演算法的仿生造型基因進化”、“進化演算法在產品創新設計的應用”、“簇群空間和新陳代謝仿生設計”等課題都是現代仿生設計中關於仿生過程演算法、仿生結構演算法（神經網路）、仿生行為演算法（群體智慧）等仿生智慧計算方法的應用研究。
未來的科學研究與理論實踐定會形成從理念、到資料、再到方法論、最後到目標等方面的有機仿生系統，這個系統由大量的元素有機組成，而系統本身也屬於一個大的宏觀思維下的系統。以後的仿生設計不會僅僅是關注幾個單體設計元素和理念，更加註重與系統性的整合。該系統透過進行基礎性科學研究，注重仿生設計元素和相關元素的系統性研究，必將仿生設計理論推動到更高的戰略發展層面。
（三）以持續發展和社會和諧為目標
仿生設計通常以研究自然生態為物件和目標，強調對自然世界整體趨勢和變化的把握，注重對自然生物與其關係的研究，從物質到非物質、複雜到簡單、高階到低端等不同層次的系統研究，同時也包含著在跨學科基礎上的多樣性多層次研究，這樣的目標是建立一個人和自然共同工作的系統。但是人和自然的工作方式不是獨立和封閉的，而是溝通順暢、融合的、交叉的、開放的系統，這樣才能謀求在未來獲得持續發展和社會整體和諧。人類在接近自然系統的同時，給大自然提供一定的保護。未來的仿生設計必將是從以人為本的設計轉化為以自然為本的設計理念，進行可持續發展的設計，從戰略層面保護大自然生態系統的完整和健康，以人類和自然和諧共存為目標準則，造出一種更加自然和隨性的選擇境界，挖掘出任何自然和諧共存，可持續發展的道路和方法。
綜上所述，仿生設計以其特有的設計思想、理念和方法，把個體系統的需要放到整體系統中衡量，用符合生態學的環境科學原理的觀念去指導行動，將不斷去探索人與自然的關係，
尋求技術與自然、人類的協同一致，試圖預見並創造更高層次的人——自然——社會環境系統，這是現代仿生設計發展的趨勢和理想目標，也是整個人類社會發展的追求。未來的仿生設計將滲透到人類社會生活的各個層面，對人類現在及未來的生活方式、價值觀念產生影響，參與到人和自然的共生與持續發展這個哲學命題的認識和反思中去。
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