自然再造工業設計工學論文

　　內容摘要：工業設計需要在產品的形態、結構、機構甚至生態系統等各個方面進行平衡。大自然中的各種生物及現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，使工業設計向著更合理的方向發展。

　　關鍵詞：自然原理形態結構機構

　　一、大自然是工業設計的主要源泉

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

　　著名設計師科拉尼認為他的靈感都來源于自然。“我所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秀的設計師，設計必須服從自然規律和法則，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容

　　1. 從自然形態到產品造型設計

　　設計師在對自然形態的探索中，會從那些形態中得到十分豐富的感受，然后將這些形態從表象中抽象出來，找到一些形式美的原理，并利用這些理性的形態去從事新的設計。無盡變化著的形態與形式成為設計師們取之不盡、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. 從自然界物質結構形式到產品的功能和結構設計

　　自然界物質結構方式、生態平衡方式、事物與事物之間的關系有它們自身的規律性。設計師不能以單純形態來模仿某種生物，而應該更深層次地探討自然界的規律——即由外而內、由表及里、求同存異，探尋出這一類自然體的規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，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存在的功能原理，并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進產品的更新換代或新產品的開發。

　　三、從自然界中提取設計元素和再創造

　　1. 自然界事物分解與組合

　　按照形態設計原理，設計師以分解的觀點觀察自然界，再重新組合創造新的形態，并強調重新組合要素的表現力，其中的關鍵是分解和創造。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、體等形態要素的表現力去創造形態；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造新的形態。

　　2. 設計元素的提取與再造

　　工業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、結構、機構原理都不應該是簡單地模仿自然界，而應該根據形態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查，發現其最本質的東西。從功能出發，研究生物體結構形態，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。

　　⑵ 根據生物的結構原理（豐富的美學內涵、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，提取本質進行適當夸張，設計所表現的內容要重點突出。從生物結構形態出發，研究仿生形態、比例、機能，做出定量的依據，用各種技術手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產品上進行實驗的技術模型，從具象的形態和結構中，探索其特殊功能和運動協調的特點，抽象出功能原理。

　　⑶ 設計形態要有較強的個性特征，切忌完全模仿原生物，要通過創造思維創造出新的二次甚至多次元形態，使設計形態與結構和諧統一。

　　四、結語

　　生物體在漫長的進化過程中，不斷地演變以適應環境，已經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、調節社會機能的系統。當代設計師應不斷從大自然中吸取營養，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發展的種種設想。

　　注釋:

　　①童慧明：《100年100位產品設計師》，北京理工大學出版社，2003，第33頁。/②吳祖慈：《產品形態學》，江蘇科學技術出版社，南京，2003，第73—82頁。

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