理论教育 仿生设计:结合生物学原理开发新技术

仿生设计:结合生物学原理开发新技术

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:在某种意义上,仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理,并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统,以促进产品的更新换代或新产品的开发。视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图像的识别、对视觉信号的分析与处理,以及相应的视觉流程。

仿生设计:结合生物学原理开发新技术

仿生设计是以仿生学的研究为基础,逐步形成的一种新的设计方法,是仿生学在设计中的应用。仿生设计是人类社会生产活动与大自然的交会点,正不断地为人类创造更加宜人、理想的生活方式,使人类社会与自然做到真正的和谐共生。

1. 仿生设计的起源与发展

图3-1 商朝晚期青铜礼器四羊方尊

图3-2 商朝晚期盛酒器鸮卣

自然界将无穷的信息传递给人类,启发了人类的智慧,丰富了人类的才能。人类在认识世界、改造世界的过程中,始终伴随着对自然界不同程度的模拟与仿生。古今中外的许多研究者都在不断尝试将自然界的形态和功能应用于人类的产品。例如,商朝晚期青铜礼器四羊方尊是祭祀用品。尊的中部是器的重心所在,肩、腹部与足部作为一体被巧妙地设计成四只卷角羊。肩部四角是四个卷角羊头,羊头与羊颈伸出器外,羊身与羊腿附着于尊腹部及圈足上。整器花纹精丽,线条光洁刚劲(图3-1)。再如,商朝晚期的盛酒器鸮卣,以两只相背而立的鸮为仿生设计的对象。盖为双鸮首,尖喙弯眉,身下为四爪,两两相背。盖腹相合,两鸮昂首背立(图3-2)。该种盛酒器实用且造型精美,可见仿生设计在古代已是较常使用的一种设计手法。(www.daowen.com)

仿生设计学与传统的仿生学成果应用不同,它是以自然界万事万物的“形”“色”“音”“功能”“结构”等为研究对象,有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计,同时结合仿生学的研究成果,为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上,仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的交集点,使人类社会与自然达到高度的统一,正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。

2. 仿生设计的研究内容

仿生设计的研究内容包括自然科学领域的仿生设计、社会科学领域的仿生设计、艺术设计领域的仿生设计。这是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分类的。归纳起来,仿生设计学的研究内容如下:

(1)形态仿生设计学研究的是生物体(包括动物植物微生物、人类)和自然界物质存在(如日、月、风、云、山、川、雷、电等)的外部形态及其象征寓意,以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用于设计之中。

(2)功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理,并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统,以促进产品的更新换代或新产品的开发。

(3)视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图像的识别、对视觉信号的分析与处理,以及相应的视觉流程。它被广泛应用于产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。

(4)结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题,适用于产品设计和建筑设计。其研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。

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