仿生设计新解

曹培峰

摘 要：本文主要从仿生设计的理念结合人类生活方式进行阐述，在仿生设计的思路上提出新的理念，将仿生设计分为三个层次，这样就丰富了仿生设计的方法，并对仿生设计及仿生再设计起到了一定的推动作用。文中就不同的仿生设计层次上分别论述了仿生设计的新方法，从而为指导设计的发展提供了一定的思路。

关键词：仿生设计；新思路；设计方法

自从人类进化成为现代人类以来，人们就学会了制作工具并使用工具参与生产生活中的各项活动。伴随着人类生活活动的快速发展，人们为满足更加高效、更加完善的生活模式，在前人通过经验的积累与总结的基础上，形成了一套完善的学习方法和学习程序。其中有一种学习方法就是向自然界的其它物种学习，通过观察并研究自然界生物各种各样的特殊本领，分析它们的特殊结构或行为模式并展开模拟练习，形成人类熟知的原理、机构等方案。这些再通过人类的设计、制造等手段加以利用，形成更加完善的、供人类使用的工具，并为人类的生产生活方式提供了更好的解决方案，制造出更为丰富的物质文明。这样的设计手段的运用就是仿生设计的开端。

与此同时，人类也会跟自然展开不懈的斗爭，从其它生物的抵抗方式中研究新的工具，用于人类抵御自然的侵害，这样的工具设计及制造也是从模仿自然界的生物开始的，也是一种仿生设计的形式。

以上两种解决问题的思路其实就是人与自然的交互，这种交互就是一种信息的传递，使得人类从自然界其它生物几百年进化的种种优势现象中获得了灵感，启迪了思路，设计出人们生产生活中使用到的各类东西，进而满足了人们切身的生产生活需求。例如房屋的瓦楞模仿动物的鳞甲、雨伞支撑的结构模仿荷叶的脉络、水壶的大肚子造型模仿野兽形态等等。

当下的我们更是善于经验的总结，将仿生设计归纳为一种设计思路，归为一定的知识类别，引导当下生活中的各种产品设计。一个个鲜活生动的仿生设计的例子就围绕在我们的日常生活周围，处处体现着各种仿生设计的思路。

就仿生概念来说，人类借助于一定的方法和手段进行研究，将其它物种的形态、结构、功能、色彩等加以分析、总结、归纳，运用到人类的现代设计中，设计出具有明显的物种特征的新工具、新产品。另外除了以上特征的模仿，还有很多方向可用于仿生设计的开拓，比如自然界其它物种的肌理、材料、质感、工作原理、行为方式等等方向。在现代的仿生设计中，大多都会综合采用多种方向的仿生设计形式，其中重点强调从自然、和谐、共生等方面展开，提倡可持续的、绿色的仿生设计。

当下的设计中，有时候人们会将初级的仿生设计进行再设计，在此我们可以定义为二次仿生设计。二次仿生设计要充分利用到更加先进的现代科技手段，对初级仿生设计的内容加以巩固或能力更大化，从而强化设计效果，达到新的设计目标。例如火箭的起源来源于古代射箭与火药炮竹的结合，如果火药和箭柄的结合是初级仿生设计的话，现代火箭就是二次仿生设计的结果。它通过了技术化的精密设计，将导引与控制系统运用到火箭中，实现了功能的延伸与能力的扩大，达到了新的设计目标。再例如，雨伞的设计从最初的仿照荷叶结构与亭子的形态进行的初级仿生设计，到后来的雨伞的设计，不再使用布料或是塑料作为物理面挡雨，而是运用把手的中空结构喷射气流，让气流形成挡雨的面，从而起到防止雨水溅落的作用，这就是二次仿生设计，这样的事例很多。由此，我们可以总结一下，仿生设计的概念及内涵是多方面的，运用仿生设计的方法进行的设计所涉及的领域也是多方向的，与之相匹配的科学技术也是“五花八门”。例如观察猪的行为，它会将鼻子插入土中，从而引发人们设计出了防毒面具；观察蝙蝠在飞翔过程中的行为，人们发现了超声波的存在，并设计出了雷达，进而人们又利用雷达的超声定位的原理，设计出了盲人用的“探路仪”等等事例。

总结起来说，我们将仿生设计的层次重新梳理一下，可以分为以下三个层次：第一层次的仿生设计是鉴于技术条件的限制或是不需要更高级的技术支持的情况下，只是将形、色、质进行了归纳，并初步运用到生活产品设计中，例如鱼鳍的形态之于船桨的设计，锯齿草叶的形态之于锯子的设计等等，这些都不需要更高层次的技术支撑，简单有效的提高了生活品质；第二层次的仿生设计是在第一层次仿生设计的基础上，通过现代科技手段加以技术强化，实现使用效果的突破，例如：人类模仿鸟的飞翔，从原始的翅膀到木质的飞机，再到现代的超音速飞机，使人类自由翱翔于天空成为了现实，这是在第一阶段仿生设计的基础上，结合科技进步研发出新的设计，实现了功能的突破。反过来，通过深入地研究自然界生物的各种工作原理，这种仿生设计又促进了科技技术的发展，并为科技的发展开创了新的研究方向；第三层次的仿生设计就是在第一层次和第二层次的基础上进行更高层阶的仿生设计，它会通过未来设计手段引领人类科技的突破，开创新的生活模式。例如：仿生手杖设计之于多点触控机械臂的设计，它将第二层次的设计引导成更高层次的设计，打造出了辅助运动系统的新型模式。

仿生设计的开展其实就是人与自然物在精神和技术层面的交互与层叠，人对物的研究促进了人类的科技进步；物对人的启发改善了人与自然的和谐相处。伴随着科学技术的迅猛发展，人们将自然生物的优势结合人类现代科学技术进行了高度的交叉、渗透及融合。即：将其它动植物具有的特殊技能，但人类一般不具有的技能，进行扩大化及系统的应用。其结果就是人类掌握的技术等级越来越高，实现设计的手段越来越复杂，转化方式越来越优化，使用效果的表述更精细，达到的成果更加令人期待。例如：人们利用苍蝇的平衡棒原理设计出了振动螺旋仪，而这种振动螺旋仪又可以在更广泛的领域得到应用。

仿生设计对丰富人类的生活起到了巨大的推动作用，这是人类向自然学习，征服自然的重要手段，是人们有意识的将自然界中某些原理加以模拟并拓展运用的方式方法。如果我们说把这种方式方法归纳为一种人类学习的思路，那么，这种思路就为我们今后的发展提供新的模式。为此，追溯人类的学习思路，仿生设计依靠的就是不断对自然事物的重新认知，从而指导科技的发展，为人与自然的和谐统一奠定了思维基础。例如：SpaceX的团队在全世界率先实现了火箭“回收”的技术，其可以回收第一级火箭，实现重复利用，其原理也离不开第二层次的仿生设计。

尽管人类创造了大量的仿生设计作品，但自然界的生物千万种，其中许多生物具有的高超技能或是奇妙的生理结构是人们尚未知道和掌握的，但是伴随着仿生设计新思路的发展，以及科学技术的全面提升，各种仿生设计会源源不断地被应用到人类的生活中来，为人类的生活提供各种便利，为人们开创新的生活方式提供了条件。可以预见的未来，科学技术的发展是持续性的，我们对仿生设计新思路的探索也是持续的，运用新的思路去指导仿生设计，去指导人们的设计思维，为设计回归自然，为人与自然的和谐统一提供思路和贡献。

参考文献

[1] [日]原研哉著，朱锷译.设计中的设计[M].济南.山东人民出版社，2006.

[2] 王受之.世界现代设计史[M].中国青年出版社，2015.

[3] 谢晓影，刘万彬.浅析仿生设计的路径选择[J].中国园艺文摘，2010.26（1）：111-112.

（作者单位：山东工艺美术学院）