自然再造工業(yè)設計工學論文

　　內(nèi)容摘要：工業(yè)設計需要在產(chǎn)品的形態(tài)、結構、機構甚至生態(tài)系統(tǒng)等各個方面進行平衡。大自然中的各種生物及現(xiàn)象之所以能生存下來便是因為它們符合自然平衡法則，所以我們應以一定方法和方式向大自然學習，使工業(yè)設計向著更合理的方向發(fā)展。

　　關鍵詞：自然原理形態(tài)結構機構

　　一、大自然是工業(yè)設計的主要源泉

　　大自然中蘊藏著無數(shù)美學內(nèi)涵豐富、力學結構合理的優(yōu)秀實例。蘊藏在自然界的美的要素和形態(tài)結構，可進一步提煉和加工成人們創(chuàng)造具體實用形態(tài)時的基本元素。

　　著名設計師科拉尼認為他的靈感都來源于自然�！拔宜�做的無非是模仿自然界向我們揭示的種種真實，在幾乎所有的設計中，大自然都賦予了人類最強有力的信息。”他認為自然界是最優(yōu)秀的設計師，設計必須服從自然規(guī)律和法則，力求簡潔、自然、合理。每逢設計中遇到問題，他便拿起主體顯微鏡觀察事物，尋求合乎邏輯的方案。本文插圖是科拉尼在1974年為羅森塔爾設計的“水滴”茶具，其流暢的曲線形式和它的功能性結合得相當出色，在整體上十分和諧。壺的上方，被有機地挖出把手的形式，把手的位置貼近壺身中軸，使人們可以舒服地把握住并不費力氣把水倒出來。可見，富有創(chuàng)造力的有機形式設計是基于對自然的深刻理解的。①

　　二、仿生設計學的研究內(nèi)容

　　1. 從自然形態(tài)到產(chǎn)品造型設計

　　設計師在對自然形態(tài)的探索中，會從那些形態(tài)中得到十分豐富的感受，然后將這些形態(tài)從表象中抽象出來，找到一些形式美的原理，并利用這些理性的形態(tài)去從事新的設計。無盡變化著的形態(tài)與形式成為設計師們?nèi)≈�不盡、用之不竭的源泉。如科拉尼于1982年為佳能設計的CB10相機便是一項突破傳統(tǒng)黑色方盒子形式的具有時代前瞻性的大膽設計，它看起來更像是深海生物而不是相機。

　　2. 從自然界物質(zhì)結構形式到產(chǎn)品的功能和結構設計

　　自然界物質(zhì)結構方式、生態(tài)平衡方式、事物與事物之間的關系有它們自身的規(guī)律性。設計師不能以單純形態(tài)來模仿某種生物，而應該更深層次地探討自然界的規(guī)律——即由外而內(nèi)、由表及里、求同存異，探尋出這一類自然體的規(guī)律性原理并將其進行延伸和組合，從而達到神似。自然界中的物質(zhì)存在下來，必有其合理性，所謂適者生存。設計師應該尋找新的結構方式，不斷追求更科學、更合理、更完美的狀態(tài)，使設計與自然在深層次結合在一起。紐約南島大橋的橋梁結構看起來很像大型動物的骨骼，該橋由一系列方框和平行四邊形鋼梁構成，鋼梁彎曲后增加強度，且受壓時更加牢固，這種結構即來源于動物骨骼的結構形態(tài)以及與肌肉有機的連接方式。在很多設計中，視覺關系并不是設計的惟一方面，結構、機能往往是最重要的。設計師應研究生物體和自然界物質(zhì)存在的功能原理，并用這些原理去改進現(xiàn)有的或建造新的技術系統(tǒng)，以促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代或新產(chǎn)品的開發(fā)。

　　三、從自然界中提取設計元素和再創(chuàng)造

　　1. 自然界事物分解與組合

　　按照形態(tài)設計原理，設計師以分解的觀點觀察自然界，再重新組合創(chuàng)造新的形態(tài)，并強調(diào)重新組合要素的表現(xiàn)力，其中的關鍵是分解和創(chuàng)造。這里的分解是指把自然界的事物分解為各個局部或分解到最后，成為點、線、面、體等形態(tài)要素的表現(xiàn)力去創(chuàng)造形態(tài)；②合成是指把分解后的各個部分予以重新組合，以形成新的要素組合而創(chuàng)造新的形態(tài)。

　　2. 設計元素的提取與再造

　　工業(yè)設計不是直接從自然中攫取什么，而是從自然中學習什么。那么如何學習呢？不論是形態(tài)、結構、機構原理都不應該是簡單地模仿自然界，而應該根據(jù)形態(tài)設計原理以一種提煉、歸納、夸張的方法向自然學習，源于自然而高于自然。

　　⑴ 對一些自然界生物進行詳盡調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其最本質(zhì)的東西。從功能出發(fā)，研究生物體結構形態(tài)，找到研究對象的生物原理，通過對生物的感知，形成對生物體的感性認識，在感性認識的基礎上，除去無關因素，并加以簡化，對照生物原型進行定性分析，目的是研究生物體本身的結構原理，通過分析，找出其在設計中值得借鑒和利用的地方。

　�、� 根據(jù)生物的結構原理（豐富的美學內(nèi)涵、合理的力學原理）進行仿生設計。設計時須進行必要的提煉、加工，提取本質(zhì)進行適當夸張，設計所表現(xiàn)的內(nèi)容要重點突出。從生物結構形態(tài)出發(fā)，研究仿生形態(tài)、比例、機能，做出定量的依據(jù)，用各種技術手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產(chǎn)品上進行實驗的技術模型，從具象的形態(tài)和結構中，探索其特殊功能和運動協(xié)調(diào)的特點，抽象出功能原理。

　�、� 設計形態(tài)要有較強的個性特征，切忌完全模仿原生物，要通過創(chuàng)造思維創(chuàng)造出新的二次甚至多次元形態(tài)，使設計形態(tài)與結構和諧統(tǒng)一。

　　四、結語

　　生物體在漫長的進化過程中，不斷地演變以適應環(huán)境，已經(jīng)達到了近乎完美的程度，但仍有許多人們至今尚未認識的、利于改善生存條件、調(diào)節(jié)社會機能的系統(tǒng)。當代設計師應不斷從大自然中吸取營養(yǎng)，用平等的觀念對待自然，探索自然的潛能，不斷加深對自然界的認識，從形式主義中超越出來，更深刻地理解自然進程，從而提出對未來可持續(xù)發(fā)展的種種設想。

　　注釋:

　�、偻�慧明：《100年100位產(chǎn)品設計師》，北京理工大學出版社，2003，第33頁。/②吳祖慈：《產(chǎn)品形態(tài)學》，江蘇科學技術出版社，南京，2003，第73—82頁。

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