植物仿生学在公共艺术设计中运用的最新趋势探究

王鹤

植物仿生学在公共艺术设计中运用的最新趋势探究

王鹤

近年来，运用植物仿生学最新成果，以生态、低碳为标志的欧美公共艺术建设案例快速增加。相对于传统形式的作品，它们更易融入都市环境，更方便结合能源采集与空气净化等新型功能。此类公共艺术的繁荣反映出单晶合金、复合碳纤维等材料工艺的进步和复兴城市社区的特殊需求，在未来势必有更大的发展空间。

公共艺术；植物仿生学；低碳

近年来，欧美公共艺术领域出现了一个引人注目的新趋势，即模仿植物外观和组织结构，具有生态、低碳特征的公共艺术大行其道，从英国墨西河畔的《未来之花》开始为人们熟知，逐渐成为各路艺术家创作的热门。最近在澳大利亚墨尔本维多利亚公园的MPilivion 2015更是最新的弄潮儿。作品大量运用了应用于航天领域的碳纤维材料，以95根纤细的支柱支撑着13个大叶片和30个小叶片，这些仅有5毫米厚的叶片打造出了一片看似轻盈却十分坚固的人工“森林”，并将在活动期间举办近200场活动。这种高度借鉴植物造型甚至组织结构的公共艺术形式可以被称为植物仿生型公共艺术。它集中反映了欧美近年来在此领域不断探索并借鉴最新科技的成果，对其研究可以为中国公共艺术的发展提供有益借鉴。（见图1）

1.欧美植物仿生型公共艺术的发展

1998年由法国艺术家皮埃尔·维维安在伦敦完成的《信号灯树》应当是植物型公共艺术较早的实践案例。75组信号灯像树冠一样被布置在高8米的灯杆上，为晚间提供了丰富多变的灯光效果。作者的初衷是代替原处一棵因污染死去的法国泡桐，完工后的作品形态都与旁边的树木十分相近，视觉效果统一，同时带有人工特征的信号灯又能与都市的摩天大楼融合到一起。作品落成后成为金融街地标，享有很高的知名度。（见图2、3）

图1　MPilivion 2015

图2　《信号灯树》的夜间效果

图3　《信号灯树》的昼间效果

图4　《Shadow Play》的昼间效果

图5　《Shadow Play》以LED营造的夜间效果

图6　《Shadow Play》营造出丰富的光影变化

图7　《Warde》无人经过时花瓣合上

图8　《Warde》有人经过时花瓣会打开

图9　《太阳花》

相比于技术简单的单体作品《信号灯树》，在美国亚利桑那州首府菲尼克斯（凤凰城）的口袋公园，设计师打造了更为复杂的金属森林《Shadow Play》。作品由三个独立部分组成，钢板状的枝干与几何模块状的树冠组合在一起，为游人提供了沙漠中难得的荫凉。这组沙漠中的公共艺术作品集成了太阳能电池板，可以为自身LED夜间照明提供能源。设计者对艺术性琢磨较多，作品多变的外形在地面上形成了如几何派绘画一样的阴影，极富视觉美感。（见图4、5、6）

以花作为仿生原型的还有耶路撒冷市中心Vallero广场上出现的《Warde》。为了振兴这个日趋破败的空间，设计师打造了一系列30英尺高的巨大红色充气花朵，花朵本身类似罂粟花。有趣的是，花朵集成了探测感应器，当人经过时花瓣就会打开为人们提供荫凉，反之则会关闭。夜间同样可以提供照明。《Warde》的落成使人们愿意在这个广场驻足停留，向复兴这一近乎荒废的空间迈进了一大步。（见图7、8）

如果说《Warde》致力于通过互动技术改造所在空间的人文环境，那么美国“重塑波士顿”组织选择法国艺术家设计的人造树项目也着重于对物理环境的改造。这一项目通过大量树木形态的空气净化设备实现自身效能，在美化空间环境之外每年可吸收9万吨二氧化碳。可能有人会质疑为何不种植真正的树木？需要看到人造树对二氧化碳的吸收和对空气的净化能力远远强于天然树木，更重要的是人造树可以安排在都市越来越多的室内空间。

除了艺术家和设计团队，连基础设施供应商也加入到这场热潮中来，争相通过高水平的工业设计与环境设计，将风能和太阳能发电设施与植物形态结合在一起。比如美国德克萨斯州首府奥斯汀的一条高速公路旁盛开了15朵《太阳花》（solar sunflower）。它们首先是向日葵型的太阳能电池板，白天可以吸收太阳能，除夜间满足自身照明需求外，还可通过电网将剩余的15千瓦电能传输走，换取自身维护和运营的资金。同时作品也具有非同一般的艺术美感，无论是昼间花瓣模数化的规整造型，抑或夜间点亮的蓝色LED营造出海洋般梦幻效果，都获得极大成功。（见图9）

同样由企业参与创新的还有法国New Wind集团开发的公共艺术型风力涡轮发电机——风树。这种风力涡轮发电机选择成年大树的形态和相近高度（26英尺），能够很好地被人们所接受，也彰显了生态环保的主题。更值得关注的是，这样的生态树对植物仿生学的运用已经从外在形态走向内在机制，设计者摒弃了效率低下的传统叶片式风力涡轮，选用了酷似豌豆荚的小型风力涡轮，其独有的凹槽型设计能够更好地捕捉都市中无处不在且风向多变的微弱风力。（见图10）

2.植物仿生型公共艺术的特征及趋势

尽管上述案例以及许多尚未介绍的案例形态纷繁多样，但它们的总体特征是非常鲜明：大量运用最新的材料及工艺，普遍具有遮荫、发电等实用功能，大多成对或成组布置等。但最统一的特征无疑是它们在形态上高度模仿树木、花朵等植物。

植物一直为人类提供着丰富的灵感来改善与适应自然。比如人们观察牛蒡子将种子挂在动物身上，发明出了尼龙搭扣；树叶的光合作用为太阳能发电提供了借鉴等。因此，在仿生学大幅度进步的基础上，诞生了植物仿生学。科学家们通过研究自然界中的植物系统，借鉴其形态、结构和特征进行设计，从而提升工业领域的科技水平。

虽然在公共艺术领域借鉴植物仿生学的成果相对比较晚，但发展较快，仅仅十余年间，对植物的模仿就从形态仿生向非形态仿生发展，由对外在形态的借鉴，如早期的《信号灯树》，深入到对植物系统的能量转化与环境适应特性的模仿，如《太阳花》借鉴植物光合作用转化能量。植物仿生型公共艺术的快速发展不是偶然的，是由其一系列内在优势决定的，对其加以归纳有助于深入了解这种艺术形式。

3.植物仿生型公共艺术在当前城市环境下有何优势

植物仿生型公共艺术的崛起必然有其社会需求，有其相对于其他传统类型公共艺术所独有的优势。通过案例分析和对比研究，可以归纳如下：

3.1更容易融入都市环境

公共艺术相对于传统雕塑来说，对融入环境的要求更高，以极少主义为代表的几何构成型公共艺术就是因为更好地契合国际风格建筑群而获得较大成功。在这方面，天然树木首先就是都市中不可缺少的固有景观之一。模仿树木造型、尺度的公共艺术是不会让人感到突兀的，《信号灯树》就是这方面较突出的案例之一。另一方面，随着城市化程度的不断加深，都市环境寸土寸金，像纪念碑时代那样为每件作品设计独立的广场已是奢侈。公共艺术的布置方式必须顺应时代的发展，尽可能不阻挡交通流线。大师亨利·摩尔在新加坡华联银行门前的《斜倚像》就为此调整了沿用多年的经典造型，反例如塞拉位于华盛顿联邦广场上的《倾斜之弧》，因阻碍交通流线而被大厦员工告上法庭进而拆除。相比之下，植物仿生型公共艺术可以模仿树木的排列方式，如奥斯汀《太阳花》那样沿道路一字排开以节省空间，或者如《Warde》那样成对布置于空旷空间中而不显喧宾夺主。总体而言，此类公共艺术在空间中的排布方式更近似于景观园林而非雕塑。

3.2更方便采用互动技术

追求与公众互动一直是当代公共艺术设计的重要目标之一。在这方面，由于植物本身即有生命，相当多的种类能够对外界刺激做出反馈，因此植物仿生型公共艺术采用与人互动的技术更易为公众所接受。而且与几何形体或动物造型公共艺术相比，植物型公共艺术与人的互动更不具威胁感，这都对营造社区空间的积极友好氛围大有帮助。

3.3更利于结合实用功能

由于植物本身就具有遮荫、通过光合作用转化能量、吸收二氧化碳并释放氧气等功能，因此植物仿生型公共艺术具有这些功能就变得顺理成章。由于新材料、新技术的采用，植物型公共艺术的此类功能远远强于同尺度的天然树，波士顿的“人造树”项目就是典型案例。这在当前城市热岛效应加剧、空间日渐逼仄、空气污染状况愈发严峻的形势下具有积极意义。

4.建设植物仿生型公共艺术需要注重的问题

图10　《风树》

图11　MPilivion 2015利用航天级碳纤维营造出动人效果

图12　制造《风树》小尺寸风力涡轮的单晶合金

图13　《太阳花》采集的太阳能依靠智能电网传输

大量形态、机制相似的公共艺术在短时间内大量涌现并非偶然现象，而是在相似的社会发展程度上，在相近的文化思潮与科技进步层面上衍生出来的。从目前来看，要开展高水平植物仿生型公共艺术建设，观念、材料和配套技术的进步缺一不可。

4.1观念需要创新

首先需要看到，作为一种从本质上强调“低碳”“环保”“环境友好和可持续发展”的艺术形式，植物仿生型公共艺术近年来在欧美的快速发展与所在社会对环境的重视整体提高直接相关。［1］“重环境”已经成为美国公共艺术的主要特点之一。美国绿色建筑委员会推出了“能源及环境设计先导计划”LEED，从“选择可持续发展的建筑场地”“就地取材和资源的循环利用”等五个方面对美国现有建筑进行科学有效的生态评估，目前也已经在世界范围内得到广泛应用。［2］欧美社会对环境的关注还上升到理论层面，以卡尔松、瑟帕玛、柏林特等环境美学大师为代表对欧美环境美学理论研究的深化就是一例。“环境美学思索如何改善人所生存的环境，在探索环境伦理、环境审美之余，还注重结合建筑、园林、规划等应用性学科，直到或亲自参与环境改造、景观创造活动的实践。”［3］

这些观念创新都极大地助推了植物仿生型公共艺术设计活动的繁荣，并且为公众接受奠定了理论基础并营造了必要的社会舆论氛围。

4.2材料需要突破

植物仿生型公共艺术普遍在形态上借鉴了植物的简单构型，因此实现巧妙构思和复杂功能相当程度上落在了先进材料的使用上。正如MPilivion 2015的设计师Amanda Levete所言：“我们设计的MPavilion旨在创造一个森林树冠一般的感觉，看似脆弱、难以支撑起花瓣的纤细柱体，在微风中轻轻摇摆。树冠下光影斑驳，看起来非常的梦幻。我们正在与澳大利亚专业机构mouldCAM不断突破技术屏障、所研制的复合材料制成的花瓣有着五米直径，但只有几毫米厚。”同样，法国的风树能够利用小尺寸风力涡轮发电，离不开对合金化程度高的单晶高温合金的利用，有效克服了传统铸锻高温合金的不足，与同样代表先进科技水平的陶瓷热障涂层综合使用，使得叶片在恶劣工作环境下具有极佳的抗热疲劳和机械疲劳性能。可以说上述大部分案例的构想得以实现，先进材料及其配套加工工艺必不可少。由此可以看出，对公共艺术的后起国家来说，扎实的材料科学基础，以及能够使最新材料成果运用于公共艺术设计制造的顺畅合理机制实在是必不可少的。（见图11、12）

4.3配套技术需要突破

将植物特性运用于公共艺术设计既需要材料科学的进步，更需要相关工业领域技术的突破，比如《太阳花》能够实现将太阳能采集的电能除自用外输入电网，就是依赖智能电网技术的突破。传统电网无法适应太阳能、风能等电压不稳定的电流，一度国内相当数量的风力发电机都处于空转状态就是因为这个原因。同样，大多数植物仿生型公共艺术在夜景照明中能够实现低能耗，也离不开LED光源的普及。相比之下国内很多大型城市雕塑夜景照明还依赖于高能耗、高维护成本的大功率射灯。由此可见，植物仿生型公共艺术的推广对整个社会的科技水平与基础设施的智能化程度都提出了较高要求。（见图13）

5.技术哲学视角下的思考

如同机器人在工业生产以外领域普及时，必然会受到人们从伦理学角度的审视一样，作为一种具有技术和美学属性，并深度介入社会生活的新生事物，植物仿生型公共艺术有必要经受技术哲学层面的审视。从积极视角看，原本可能以任何生硬甚至丑陋的机器形态出现的功能设施，现在以更易为人们所接受的生态形象出现，这应该是一种进步。但从相反角度说，用一棵高科技的人造树或人造花替代天然植物的必要性有多大？人类追求的是否是一种矫饰的生态中心主义？当我们身边越来越多运用高科技的人造树、人造花出现，我们是否越来越接近科幻电影中的虚拟世界？这些问题都值得我们认真分析，并基于中国国情进行决策。事实上当前国内对于人造植物在景观中的运用相当普及，许多地方都可见相当多大型人造树木、多肉植物甚至蔬菜，由于技术含量不足，设置地点不当，形式美感不佳，很多时候成为视觉污染的来源。如果能够通过借鉴欧美经验，将很多量产型的风能或太阳能发电装置设计成植物造型，以更好融入都市环境，不论对艺术进步还是生态文明建设都有很大助益。

6.结语

综上所述，我们介绍了当前欧美发达国家运用植物仿生学最新成果设计的公共艺术潮流。总结了此类植物仿生型公共艺术的总体特征，分析了其快速推广开来的主要因素，并论述了此类公共艺术能够在欧美发达国家出现的社会思想基础、材料与配套技术的突破。对于公共艺术领域的后起国家，如果能够结合当前中国日渐完善的科技基础和强大的工业生产力，植物仿生型公共艺术无疑是一个追赶世界先进水平的良好契机。但怎样保持“人造树”建设与天然树种植在投入上的平衡，则既需要精细的量化统计分析，又需要冷静的技术哲学审视。

1.凌敏.透视当今美国公共艺术的五大特点［J］.装饰，2013（9）

2.胡哲，陈可欣.LEED指引下的公共艺术绿色评价体系［N］.中华建筑报，2013-12-12（010）

3.廖建荣.环境美学与生态美学［J］ .郑州大学学报（哲学社会科学版），2012（45）

王鹤博士，天津大学建筑学院副教授