BIODESIGN AND BIONIC

随着生物操纵和掌握生命机制专业知识的普及，柔性的生物设计逐渐地渗入到设计界各行各业，如生物建筑和家具、生物材料与日常用品、活体机械与机器人、生物招牌与雕塑、生物服装与面料、生物环境与能源、转基因生物与植物进化、转基因食物与微生物培育、DNA电脑与数据、生物打印与制作、生物发电与导体、生物器材与医疗、生物乐器与DNA音乐乃至生物游戏与生物动画等。

生物技术基本工具的可承受性和可控性，使工程师和设计师能够接触到基本生命形式并视为未来制造和设计形式的关键部件。如今，生物设计柔性的传播就像20世纪的机械化一样，剪辑基因和改变细胞内部功能，并正在实现从工业到生物技术的完美转变，生物和仿生过程取代了当今机械化和数字化的过程^[25]。

设计师们开始超越模拟，将生命融入设计。在物体和结构的设计中模仿自然是人类早已习惯的做法，改革的做法是超越对生物的模仿，创作一种更符合生物系统的设计方法。设计师正在努力通过与自然系统的整合来实现增强的生态性能，并转向生物学家的专业知识和指导。这与20世纪的机械化特征形成鲜明对比，后者是为压倒、隔离和控制自然力量，通常利用化学和物理学的最新知识。

Hy-Fi（2014），艺术家：大卫·本杰明
图源：https：//www.arch.columbia.edu

生物柔性设计在生物建筑和生物材料设计领域得到极大的重视和业界的高度支持。哥伦比亚大学著名建筑教授大卫·本杰明（David Benjamin）专注生物学计算和设计的交叉，他阐述了利用生物体进行建筑设计的三个著名框架：生物加工、生物传感和生物制造，并在实践和理论中反复强调这是“生物学的世纪”。^[26]本杰明的三个框架对建筑设计师影响很大，也为生物建筑设计打下了一个可依靠的理论基础。他的生物建筑代表性作品有35号码头EcoPark（纽约市200英尺长的浮动码头根据水质改变颜色）和Hy-Fi（纽约现代艺术博物馆PS1的分支塔，由新型生物降解砖制成）。

荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）研究员亨戈·琼克斯（Henk Jonkers）利用细菌制造了一种活的自我修复的混凝土。嵌入的微生物一旦形成就会自然地密封裂缝，从而延长这种无处不在的材料的寿命。对已有2400年历史的混凝土来说，从最古老结构到拥有自我修复的能力，其发展和设计目标都是随着时间的推移向生物生态转变。^[27](www.daowen.com)

在生物设计中，机械设计与生物设计的紧密结合非常引人关注。其实，生物机器人的研究在西方已全面展开。美国影子机器人公司主管贝托尔特·迈耶（Bertolt Meyer）和理查德·沃尔克（Richard Walker）与一批工程师利用人造的器官、肢体和其他身体组织，成功组装出会呼吸、说话和走路的逼真生化电子人（Bionic Man）。这个机器人身高接近2米，拥有大约六七成真人的能力，能在Rex助步机协助下走动、坐下和站立。^[28]

生化电子人（2013），©Bertolt Meyer & Richard Walker
图源：https：//www.smithsonianchannel.com

生物合成机器人（Biohybrid Robot）（2018）^[29]，©日本东京大学生产技术研究所
图源：https：//robotics.sciencemag.org

2018年日本东京大学生产技术研究所研发出生物合成机器人（Biohybrid Robot）。科学家们在人造骨骼上装上两组老鼠肌肉，让机器人在运作上具有更细致之弹性。这款“生化机器手指”能够持续运作一周，旨在义肢等医学上发挥其功效。东京大学竹内（Shoji Takeuchi ）教授表示：“如果我们未来能用更大量的肌肉打造机器人，或许就能成功执行更复杂的肌肉运动，就像手掌、手臂或身体其他部位一样。”②

哈佛大学生物设计实验室（the Harvard Biodesign Lab）^[30]会集了来自工程、工业设计、医疗和商业社区的研究人员，开发专门用于与人类互动和合作的机器人和智能医疗设备。目前的研究项目侧重于可穿戴机器人技术，以及微创诊断和治疗疾病的工具。实验室成员与工业合作伙伴、技术专家密切合作，将这些技术转化为满足现实医疗需求的产品。

2018年，斯坦福大学研究生金（Yeongin Kim）通过与本校包博士（Zhenan Bao）和首尔国立大学李博士（Tae-Woo Lee）合作，成功开发出通过人工神经感受到触觉感的机器人，其人工神经就如嵌入人类皮肤中的感觉神经元一样能与人工“大脑”相通。人工神经输出的是身体可以理解的电学模式“神经代码”，它丰富而有效，是设计中用于感知的人工系统的最佳选择。很快，人工神经可以为人类义肢提供一整套新的神经感觉，触感只是开始，未来发展包括温度感、运动感、质地和不同类型的压力感，从而帮助人类驾驭一切环境。^[31]