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2.3 产品仿生设计的发展趋势

1960年秋,在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会,成为仿生学的正式诞生之日。此后,仿生学取得了飞跃的发展,并获得了广泛的应用。生物学、电子学、动力学等学科的发展也促进了现代仿生设计随之突飞猛进的发展。但在仿生设计蓬勃发展的同时也暴露出了很多问题,如过度的仿生设计,为仿生而仿生,即仿生设计的产品与社会发展不能同步甚至出现倒退等现象。与此同时,伴随科技高度发展而来的环境破坏、生态失衡、能源枯竭等问题使人类重新意识到认识自然、探讨与自然和谐共存的高度紧迫性,也认识到仿生设计学对人类未来发展的重要性。所有这些都对仿生设计领域产生了重要影响。因此,我们有必要了解和探讨仿生设计的发展趋势,使其朝着更加健康合理的方向发展。

2.3.1 强调师法得体,体现人的认知差异性

人类对某种事物的认知往往带有一种惯性的意识或概念,进而将这种意识或概念转移到与之相关的事物上。对于仿生学的运用,从模仿仿生对象的形态到模仿其生理机制,其前提都来自人们对于某种自然物的认知。把仿生学运用于产品设计,设计师必须理解、关注这种认知规律,慎重地、有选择性地面对仿生对象,把握、处理好设计对象与仿生对象之间的关系。同时,注重创造性地运用仿生学的科学理论,做到师法有据,师法有理,得到比大自然体系更为完善的仿生设计,避免设计产生歧义,甚至是阴差阳错。例如,模仿美洲虎的速度与野性的特点设计而成的美洲虎汽车也自然会让人联想到该车的高速与驾驶的刺激,如图2-6所示。这种仿生设计便是恰当的,也是合乎情理的。这些设计成功地把握了设计对象与仿生对象间的相关性与互动性因素,符合人们的认知心理,从而使设计等被大众所理解、接受,成为优秀设计的代表。同样,模仿鱼类在水中自由沉浮而设计的潜水艇,并不是照搬鱼类的鱼鳔,在潜艇内安置一个气囊,而是利用鱼沉浮的原理设计了给、排水系统来实现“水中畅游”这一构想。仿生设计的关键在于设计师必须理解、体会仿生对象生物系统原理的实质,结合利用生物系统中可能应用的优越结构和物理学的特性,使产品的设计趋于合理,甚至得到比自然界形成的体系更为完善的仿生设计。

图2-6 美洲虎XF10概念车

同时,对于同一事物,人们认识上的差异性也是仿生学运用是否恰当、合理、合情的不可忽视的重要方面。在由五大洲、四大洋组成的地球上,人们的生活地域、民族、宗教、文化背景、历史时代等诸多因素的不同影响和决定着人们世界观、人生观和价值观的不同。人类自身的差异性也会表现在对事物的认识上。

例如,太阳是古埃及被崇拜和信奉的图腾,最高权力者法老称自己为太阳神的化身。在中国,龙被作为图腾而得到膜拜、信奉和崇敬,封建社会的中国最高权力者皇帝称自己为真龙天子,是龙的儿子。如同古埃及人,把具有太阳性质的图案与器物的造型赋予神圣的象征性与特殊性一样,在中国,龙的图案和造型或模仿龙形的器物也被人们视作皇权、地位、身份的象征,以此来确立自己的神圣与地位的不可动摇。对于白色,东西方的认知也有所不同,西方认为白色是纯洁的象征,常常用于新娘礼服的设计中,而在中国,尤其是古代喜庆的场合中几乎从无白色的身影,如图2-7所示。

因此,产品设计师将仿生学运用于产品设计中时,不能仅从设计师本人的设计理念及单纯的生物机能出发,要因地制宜,因人而异,充分了解设计服务人群所处的地域和对象的心理等因素,了解因其而导致的对于事物认知上的差异性,恰当、合理地选择仿生对象。

2.3.2 强调学科理论的系统化应用,体现设计理念的多元化融合

图2-7 中国传统婚庆服饰与西方婚纱的对比

产品设计本身就是一项庞杂的系统工程,而作为以仿生学为基础的产品仿生设计更是融合了控制论、材料学、机构学、运动学、生物学等很多的学科知识与理论研究方法。产品仿生设计打破了学科间的界限鸿沟,互为补充,互为所用,是现代科技的综合应用走向系统化、体系化的一个重要体现。与此同时,产品仿生设计在设计学的发展过程中也逐步与绿色设计、生态设计、情感化设计、体验设计等新的设计理念实现多元化融合。

例如,采用电子技术模拟人与动物机体对信息的接收、处理、利用,以及对生命活动的调节控制机理,模拟机体的学习、自适应、自组织以及感觉、辨识等机能特性,去改进现有的电子系统的性能,或创造新型机电系统,这便是仿生设计的一个重要分支——仿生电子学。

仿生电子学中涵盖了控制论、信息论、材料学、机构学、运动学、生物学等很多知识和理论方法。其在材料领域中最明显的例子便是人工肌肉的研究与开发。它的研究和应用开辟了人类能源开发领域的新篇章,也将极大地缓解人类对不可再生资源的耗费和减少对环境的破坏;仿生电子学在机构、运动领域的研究是最为广泛和深入的,它时常借助生物体的骨骼和肌肉系统解剖学的研究成果,应用于机械设计及制造中,从而创造出更完美的新机械以造福于人类。如仿生机器人,它不仅仅是高新科学技术的体现,国家制造水平和综合国力的缩影,更重要的是,它是21世纪知识、信息时代的重要象征。

第二次世界大战以后,在艺术领域,现代主义及国际风格席卷全球后,人们对现代主义机械的、冰冷的、缺乏人情味的设计有些厌倦,开始寻求新的设计理论与方法,于是后现代主义、波普艺术、新古典主义等各种新风格不断涌现,仿生设计也必然成为人们探索的一个重要方向,恰在此时仿生学也作为一个独立学科出现。所以仿生与设计不谋而和,也从那时开始仿生设计走入人们的视野,并且开始蓬勃发展。其他艺术领域也在积极探索与仿生学的关系,不同学科和相关领域的研究共同促进了产品仿生设计的发展。

2.3.3 强调情感与文化内涵,满足人们对产品高层次的需求

情感是人类生活的一部分,是人类心理中最复杂的体验,它影响着人们如何感知、如何行为与如何思维。如今,现代产品的大量涌入,在极大丰富了人们的物质生活的同时,也使得人们时时处处与冷漠的机械交流、相处。高科技给我们带来信息化、自动化的生活方式,同时也导致了人情的淡漠。在满足功能的基础上,如何提高产品的亲和力,以“高情感”来平衡“高技术”,已成为了人们对于产品的高层次需求。

产品仿生设计利用其特有的造型语言,深入挖掘与提取文化传统及人们的回忆等更深层面的情感,进而体现产品的“个性化”和“人性化”,满足消费者特定的感官、心理及价值、文化内涵的精神需求,提升人们的品味,激发人们生活的热情,引导人们去体验生活的丰富多彩,并延续人类对文化传统的传承。

例如,意大利著名后现代主义设计师亚历山德罗·门蒂尼(Alessandro Mendini)的作品“安娜吉尔”启瓶器系列的设计(见图2-8),产品的设计因设计师赋予其丰富的情感,不仅赢得了消费者的情感认同,更是一种品位的象征,成为最具女性代表的生活用品,1994年一经推出即成为畅销排行榜的冠军。此后设计师在此基础上推出了“安娜”系列化产品,使之不仅是爱不释手的厨房用品,更是收藏家的最爱,成为人们表达情感时理想的礼品之一。如今“安娜吉尔”造就的“追求艺术化、个性化、时尚性、娱乐化以及体验化”的品牌文化,已成为意大利著名品牌ALESSI的精神象征。

图2-8 “安娜吉尔”启瓶器系列

2.3.4 强调仿生功能的全面化,实现人类发展的可持续性

随着我国经济的发展和人们生活、消费水平的提高,消费者的需求层次也逐步向高层次迈进,消费结构发生了较大的变化,人们越来越重视生活质量和幸福感的提升,对于产品的要求已从单一实用功能需求向全面、综合的功能体验需求转变。消费者所消费的是产品所带来的体验,是产品的服务,而并非产品本身。企业不仅需要关注产品使用功能的完善,更需要关注精神层面上的情感体验和人文关怀,从而满足消费者对全面的身心健康的追求,协调人、产品、人造环境和自然环境的对立。

科学技术的发展如同一把双刃剑,在推动人类社会发展的同时,也给人类带来了一系列难以解决的“全球性问题”。这些问题的出现破坏了人与自然的和谐,破坏了人与人之间关系的和谐,也破坏了人与社会的和谐。人类已经意识到如此发展下去前景将非常悲观,世界各国都在积极寻求解决之道。在这样的背景下,仿生学的深入研究和仿生设计的广泛应用也就成为了新时期人类追求与自然和谐共生的重要手段。产品仿生设计依托仿生学的研究成果,在设计中融入生态、环保的设计理念,关注产品实用与使用功能的完善,以提高人们工作和生活效率,以及关注精神层面上的情感体验和人文关怀,缓解人们的压力,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,创造保持生态平衡的有益生活方式,从而满足人们对于全面的身心健康的追求,协调人、产品、人造环境和自然环境的对立,从而进一步实现人类的可持续发展。

例如,克拉尼通过对自然物的结构和形态的研究,对未来生活提出了很多构想,使未来的建筑、产品改变模样,希望能使人们从“城市”这个人造物理环境中重新回归“自然”,如图2-9所示。

图2-9 克拉尼的未来仿生城市模型

同时仿生设计也可对人类的生命和健康造成巨大的影响。例如,人们可以通过仿生技术设计制造出人造器官。专家预测,在21世纪中后期,除脑以外人的所有器官都可以用人工器官代替。如美国宾夕法尼亚大学医疗中心耳鼻喉科的医生不久将开展“仿生耳”植入手术,让从前失去听力的成人重获听力。再如科研人员以猴子作为人的替身,正在研究人大脑的思维与记忆的生理活动,研究具有高级神经活动的生物计算机,就是仿生学划时代的贡献。另外对植物光合作用的研究,将为延长人类的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发展途径。这些都预示着仿生科技前途似锦,而且人们对仿生科技的探索永无止境。

另一方面,神奇的大自然向人类展示着精妙绝伦的生命形态和绚丽多彩的悦人色彩,同时,大自然还无声地阐释了自然界的生存哲学——和谐与共生。这种设计哲学观高度呼吁人类社会与大自然之间的和谐统一,搭建人与机器、生态自然与人造自然之间的合理建构,以及人与自然、机器共生的对话平台,以创造人类社会与自然高度的和谐共生。 33h3rU0hhqxq2fY1AKhabfUkeRE2URrJDhZEb/cim42e9rQ3WaAUjNimTETX9OUt

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