功能仿生在产品仿生设计中的重要地位_葛华东

Theoretical Research 理论研究

功能仿生在产品仿生设计中的重要地位

葛华东 湖北工业大学 ， 湖北武汉 430068 摘 要 产品仿生设计指人类对自然界各种生物外在形态和内在功能创造性的模仿和应用的过程 ， 源于对自然物 质存在的外部形态的思索和启发 ， 融合仿生学、仿生设计及产品设计等诸多学科的理论和方法的设计手段。产品仿 生设计分为五类 ： 形态仿生、 功能仿生、 结构仿生、 色彩仿生、 肌理仿生 ， 各要素相互依存 ， 各有特点。分析各要素 ， 产品仿生设计具有实用性 ， 即功能性。功能要素在仿生设计各要素中占有重要地位 ， 但应避免功能主义倾向 ， 对形 式追随功能持科学批判的态度。 关 键 词 产品仿生设计 ； 功能仿生 ； 功能主义 ； 形式追随功能 中图分类号 TB476 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012）79-0051-02 产品仿生设计指人类对自然界各种生物外在形态和内在功 能创造性的模仿和应用（设计实践）的过程 ， 其设计源于对自 然物质存在的外部形态的思索和启发 ， 是顺应当今产品设计潮 流的一种设计手段 ， 它融合了仿生学、仿生设计及产品设计等 诸多学科的理论和方法。由于产品仿生设计所涉及的领域非常 广泛 ， 其设计的内容也因关注的角度不同而产生不同的层次和 方向 ， 基于生物特征认知与产品构成要素的关联性 ， 通常将其划 分为五类 ， 即“形态仿生、功能仿生、结构仿生、色彩仿生、 肌理仿生”等 ， 各类型要素并非各自为政 ， 而是互有联系和渗 透， 既相互依存 ， 又各有特点。形态是内在结构的外在表现 ， 色彩、肌理是形态的直观表达 ， 结构是功能和形态的承担者 ， 结构影响肌理形态和色彩的形成 ， 各要素可谓你中有我 ， 我中 有你 ， 不可分割。仔细分析各要素 ， 其最终目的是为了满足人 类对物质生活的需要 ， 而这种需要随着物质生活的质量的提高 而不断提高。归结到底 ， 即产品仿生设计最终要完成设计的最 高和最低目标的使命 ， 这个使命就是实用性 ， 或者说 ， 功能的 设计。功能决定了设计作品的性质是符合市场需求的产品 ， 而 非个人孤芳自赏的艺术品。就这一点来说 ， 功能要素在产品仿 生设计的各要素中占据重要地位 ， 那么 ， 应如何理解功能要素 在产品仿生设计中的重要性呢？ 计灵感的 ， 通过技术上的模拟 ， 使产品拥有更优越的性能 ， 从 而最大限度地满足人类对功利与实用的双重需求。需要指出的 是， 仿生设计源于自然 ， 但绝不是简单的拿来主义 ， 更不是机 械地对自然的抄袭和复制。在设计中发挥主观能动性 ， 将仿生 学的科学理论应用到

仿生设计 ， 关键是理解、体会仿生对象生 物系统原理的实质 ， 为功能仿生打下坚实基础。

2“形态仿生、结构仿生、色彩仿生、肌理仿生”等 仿生要素的局限性

形态仿生是对生物外在形态的模仿 ， 这种模仿是建立在结 构基础上的 ， 结构如同是形态的骨架一样 ， 没有骨架的支撑的 形态便无法立体起来 ， 而结构的外在形式表现为立体形态 ， 因 此形态与结构在仿生设计中的关系是互为依赖的 ； 同样 ， 色彩 仿生、肌理仿生两者之间也存在这样的依赖关系 ， 色彩与肌理 都依附于形态上 ， 仿生的色彩是适应自然环境的结果 ， 所以才 出现了伪装色 ， 迷彩服的设计灵感应该归功于色彩的仿生 ， 而 与色彩密切相关的肌理除了本身的特殊纹理变化 ， 同时本身也 是有色彩的 ， 所谓色彩肌理 ， 因而我们很难将色彩与肌理完全 分开探讨。总结以上几点 ， 我们不难发现 ， 形态、结构、色彩、 肌理都无法独立支撑整个设计 ， 它们或多或少都要依赖其他方 面的支持和补充 ， 它们都有各自特点和优势 ， 但又存在这样那 样的“硬伤” ， 先天的局限性决定了它们只能处于从属地位 ， 起主导地位的是那些可以统一协调各要素优势的要素 ， 而这个 要素就是——功能要素。

1 正确理解和认知“功能仿生”

根据响尾蛇的颊窝能感觉到 0.001℃的温度变化的原理 ， 人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹 ； 人类模仿警犬的高灵敏嗅 觉制成了用于侦缉的“电子警犬” ； 科学家根据野猪的鼻子测 毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具 ； 生物学家通过对 蛛丝的研究制造出高级丝线 ， 抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的 高强度缆索 ； 船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿…… 以上列举的这些实例都是我们熟知的一些发明创造 ， 响尾 蛇导弹、电子警犬、防毒面具、高强度缆索、潜艇等等 ， 不管 是军事装备 ， 还是民用器具 ， 显而易见 ， 都借鉴了具体生物本 身所独有的功能 ， 而这个启发、借鉴、设计乃至最后制造并在 特定领域发挥特殊作用的过程其实就是一个“功能仿生”的设 计过程。确切的说 ， “功能仿生”是研究和分析自然生物的功 能与构造关系并自然生物形态相结合的一种综合的设计思维与 方法。这种设计方法的设计灵感来自于自然生物具备的功能 ， 将这些功能进行提炼加工 ， 扬长避短 ， 改进现有的不合理的产 品或创造新的具有发展空间的产品 ， 促进产品的更新换代。换 言之 ， 即功能仿生是根据生物系统的某些优异的特性来捕捉设

与实践

3 形态、结构、色彩、肌理等仿生要素的高级形式 统一于“功能仿生”

自

然生物的形态是经过时间、环境等多种因素而形成的 ， 形成的过程充满了变化， 而这种变化是对所处生存环境的适应， 其目的是为了更好的繁衍发展下去 ， 是求生的本能。 为了求生 ， 它改变肤色毛发以及与其相关的其他色彩 ， 尽其所能的模仿环 境中其他生物的肌理 ， 随之结构因适应环境的需要也悄然发生 变化。事实上 ， 生物仿生的根源就是“适者生存” ， 而成功的 伪装能更好的保护自身。举个简单的例子 ， 长颈鹿之所以脖子 长是因为气候的原因 ， 气候变化导致树越长越高 ， 而嫩叶往往 长在枝端高处 ， 长颈鹿原本并非长颈 ， 为了够得着嫩叶而一次 次伸长脖子 ， 久而久之便形成现在所见的长颈 ， 那些够不到嫩 叶的短颈鹿被自然淘汰。除此以外 ， 长颈鹿身上美丽的纹样与 色彩是为了和周围植被保持一致 ， 否则长颈即使吃到了嫩叶 ， 也会因目标太暴露招致食肉猛兽的袭击。 这个例子说明 “美观”

作者简介 ： 葛华东 ， 大学讲师 ， 工作单位 ： 温州大学瓯江学院艺术系 ， 研究方向 ： 工业产品造型设计、中西方美术史、绘画技法与材料、设计教育

51

2012•11（下） 《科技传播》

理论研究 Theoretical Research

必须要“实用” ， “实用”即是“功能” ， 不管如何优美的形态、 精密的结构、斑斓的色彩、丰富的肌理 ， 如果最终未在功能中 体现 ， 那么都是不完善的 ， 至少是有缺陷的。形态、结构、色 彩、 肌理等仿生要素要为功能仿生服务 ， 不断改进和完善自身 ， 设计出构思巧妙、美观实用的产品。 没有市场竞争力的， 一个成功的产品首先吸引消费者的是视觉， 然后才是使用体验 ， 功能的优异使其产生购买的欲望 ， 从这个 角度来说 ， 外观的设计相当重要。功能仿生也是如此 ， 不管是 整体仿生 ， 还是局部仿生 ， 我们模仿功能的同时也附带着的形 态、结构、色彩和肌理 ， 功能表现为实体 ， 实体就需要其他仿 生要素的参与 ， 所以如何在各个要素的设计中找到一个最好的 结合点就显得非常关键 ， 既要时尚新潮 ， 又不失优良性能 ， 充 分考虑消费者心理、市场需求和厂家的生产成本 ， 使各要素趋 向平衡。

4“功能仿生”既非功能主义的仿生 ， 也非“形式追 随功能”的翻版

功能仿生在各仿生要素中的重要性赋予了它的主导地位 ， 那么仿生设计中是否只需要关注功能的仿生而一般对待其他仿 生要素呢？答案是否定的。功能仿生的确重要 ， 但不能凌驾于 其他仿生要素之上 ， 各要素的地位是平等的 ， 在仿生设计中切 不可过分强调和夸大功能的作用 ， 避免落入功能主义的桎梏 ， 或成

为“形式追随功能”的翻版。 其一 ， 功能主义强调功能至上 ， 设计中注重产品的功能性 与实用性 ， 即任何设计都必须保障产品功能及其用途的充分体 现， 其次才是产品的审美感觉。功能主义的表述似乎颇有道理 ， 尽管功能是产品设计的重要部分 ， 但不是全部。功能优越而外 观丑陋或者不符合当前的审美要求 ， 这样的产品迟早会被市场 淘汰。功能仿生不能唯功能而论 ， 形态、结构、色彩、肌理都 是促成一个成功仿生设计的组成部分 ， 抛弃或轻视这些无异于 与时代潮流背道而驰 ， 傻、大、粗的工业产品与社会发展以及 人们物质生活提高后日益增长的精神追求格格不入 ， 功能主义 忽视使用者的使用感受和精神体验的观点在一定程度上降低了 产品的品位。 其二 ， 路易斯·沙利文认为“形式追随功能” ， 设计应主 要追求功能 ， 而使物品的表现形式随功能而改变 ， 即一切都以 实用为主 ， 所有的艺术表现都必须围绕着功能来做形式。他强 调产品设计中重视功能的设计 ， 其他要素随之改变 ， 较之功能 主义更注意到产品设计各个方面的作用 ， 但如果功能设计的很 好， 是否应该牺牲外观的美感呢？追求功能不能以降低其他方 面的设计要求为前提 ， 功能上佳而外观形态乏善可陈的产品是

5 结论

产品仿生设计前景光明 ， 潜力巨大 ， 随着仿生学研究的进 一步深入和新成果的不断涌现 ， 人类对自然界有了更为客观和 深刻的认识 ， 以自然为师 ， 师法自然 ， 从自然界的万物中受到 启发 ， 激发设计灵感 ， 归纳分析 ， 提炼精华为设计服务。功能 仿生仅仅是产品仿生设计中一个小小的部分 ， 不能替代整个产 品仿生设计。对于功能仿生 ， 我们必须要有清醒的认识 ， 正确 理解和认知“功能仿生” ， 在仿生设计诸要素中占有重要的地 位， “形态仿生、结构仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要 素存在局限性 ， 它们的高级形式统一于“功能仿生” 。在具体 设计中应防止功能主义倾向 ， 对于“形式追随功能”的观点也 应持科学批判的态度 ， 有的放矢的吸收。总之 ， 功能仿生是产 品仿生设计不可或缺的 ， 它是产品立足市场竞争的根本 ， 是维 持产品生命力的基础 ， 在设计实践过程中以功能为主导兼顾其 他各要素 ， 理顺和打通各个要素间的关系 ， 以人为本 ， 关注人 与环境的和谐共生 ， 设计出更多更好的功能完善、美观实用的 产品。 参考文献 [1]于帆，陈嬿.仿生造型设计[M].华中科技大学出版社， 2005，11. [2]杜海滨,薛文凯.工业设计教程（第二卷）[M].辽宁美 术出版社，2010，6.

（上接第53页）

（上接第

94页）

识别、计划、安排、现场执行到恢复使用的全过程 ， 并与其它 业务系统间建立集成关系。随着移动终端技术的加速发展 ， 实 现全过程管控、与其他业务系统交互共享以及更多扩展功能和 更强客户体验势必将成为电力企业移动作业管理系统未来的发 展趋势和改进方向。 参考文献 [1][美]特南鲍姆，[美]韦瑟罗尔.计算机网络[M].清华大 学出版社，2012． [2][美]肯尼斯C.劳顿（Kenneth C.Laudon）.管理信息系 统[M].机械工业出版社，2011． [3]斯蒂芬·P·罗宾斯，玛丽·库尔特.管理学[M].中国 人民大学出版社，2012．

（上接第54页）

Pb zircon and geochemical evidence for bimodal mid-Paleozoic magmatism and syngenetic base-metal mineralization in the Yukon-Tanana terrane，Alaska. Geological Survey of Amevica Bulletin，2004，116 (7/8)：989-1015. [3]程德林，邵广凯，张大伟，娄雪家，李丁丁.吉林集 安市兴农铅锌矿成矿地质特征及找矿方向[J].地质与勘探， 2011(2)：125-126. [4]张原庆，宋炳忠，王玉福，许亚明，李学斌，曹冉.矿 山外围找矿方法探讨[J].地质找矿论丛，2009(2)：155-156.

（上接第73页）

信模块设计与实现[J].计算机系统应用，2011(8)：109-110. [3]张吉，林鹤云.基于DSP的智能化断路器及其主算法的 实现自动化技术与应用，2004(7)：105-107. [4]张军，唐心亮，王震洲，刘教民，王丽丽.DSP/BIOSS 实时系统在电智能断路器中的应用[J].河北科技大学学报， 2010(6)，156-157. [5]郭贤珊，李仲夫.煤炭可控硅过流保护装置操动机构在 线监测参数的选择[J].高压电器，2002，38(1)：24-25.

参考文献 [1]韦华强.水利水电工程施工布置方案的影响因素分 析.现代物业，2011，10(7). [2]鲁艳秋.水利工程施工方案的影响因素分析.中国新技 术新产品，2009(24). [3]樊悦.水利工程施工布置方案设计及影响因素分析.华 人时刊（中外教育），2011(11).

《科技传播》2012•11（下） 52