仿生思维

仿生思维（精选三篇）

仿生思维 篇1

鞋靴仿生设计使得鞋靴同时具有自然和商品两种属性。鞋靴产品和仿生设计的结合, 不仅为专业设计师提供取之不尽的灵感来源, 而且有助于广大消费者理解认知、欣赏接受仿生设计理念和作品, 可使鞋靴产品获得良好的商业增值空间。

1 鞋靴仿生设计思维

在鞋靴仿生设计中, 创新的理念、新材料、新工艺、新产品, 都需要先进的科学作支撑。只有采用先进的技术, 才能创制出新的设计效果[2], 这就要求在生物原型和鞋靴产品之间, 通过夸张、减弱、变化、归纳等设计方法, 产生合理的联想。

当设计师确定仿生对象之后, 根据对不同仿生对象的认知, 观察并记录仿生对象的特质, 运用相契合的设计手法, 将仿生对象的特征进行提炼和变形, 找出相对应的仿生设计的要素, 从仿生对象的原型中提取的关键性特点, 重新进行排列组合, 以获得最佳仿生效果。

设计师在观察、记录和分析生物原型的过程中, 最重要的是运用类比、联想、推理等方式, 将仿生对象原型和重构的仿生肌理之间的种种设计要素, 进行联结。

在整个仿生设计过程中, 观察、分析和重构的过程是非常复杂的, 但同时也是很有逻辑性的。通过观察、分析、重构, 并充分利用概括、抽象、变形、夸张等手法, 所设计出来的鞋靴作品不仅更容易摆脱自然生物形态的束缚, 而且更适合工业化大批量生产。

2 鞋靴仿生设计方法

2.1 鞋靴仿生设计过程

鞋靴仿生设计过程:选择自然界中的任何一种作为仿生设计对象的原型, 经过观察、筛选, 并运用解构思维, 在其中选择关键仿生要素, 再选择和仿生对象原型匹配的鞋靴原型, 两者结合, 设计出具有某种生物特质即仿生效果的鞋靴产品。见图1。

2.2 鞋靴仿生设计实践

仿生设计是设计师根据不同的思维方法, 从自然界的植物或动物原型中提取适应不同设计需要的关键要素, 再根据不同的审美观, 将概念化的设计理念变成现实产品, 提供给消费者进行选择。消费者则根据自身不同的生活背景、历史文化素养、审美观念, 来理解和选择设计师的仿生设计作品。

设计的思维过程始终离不开具体可感的设计形象, 而生物体和大自然往往就成为艺术设计者最好的灵感来源。形象思维设计过程不依靠逻辑推理, 而是依靠想象和情感等各种心理功能, 设计师在设计构思过程中, 以表象做材料, 对表象予以升华, 或对表象予以分解、重组、联结等, 完成作品的设计。

这其中, 设计师要通过设计思维的转换, 将其转换成消费者所能感受和理解的思维模式, 否则这种认知的信息传递效果, 将大打折扣。如果消费者和设计师之间的认知能力匹配度不高 (差异太大) , 将导致设计出来的产品在市场上受欢迎程度不高。

仿生设计中, 设计师通过对仿生物体的诸要素简化与分解, 将设计要素重新编码, 让消费者得以理解和接受。以下以蝴蝶为设计仿生原型, 从色彩、形态、图案、肌理要素的提取着手, 举例说明鞋靴仿生设计过程。

2.2.1 色彩要素的提炼

以蝴蝶色彩为仿生设计元素, 选择黄、橙、黑三色为主, 采用不同的材料, 模仿还原自然界蝴蝶色彩的本来效果, 再经过不断比较对应, 以获得恰当的蝴蝶色彩仿生设计效果。见图2。

2.2.2 图案要素的提炼

在设计思路上, 通过认真仔细的观察和分析, 发现蝴蝶翅膀中独特的地方, 将抽象的以几何形式表现的蝴蝶图案, 通过线条的分割, 运用到鞋靴的帮面上, 形成独特的视觉效果。见图3。

为了增强蝴蝶肌理仿生设计联想, 还可以将蝴蝶图案用转移压印的手法设计在鞋面上, 这样鞋面上的仿生图案设计就有了想象和依托平台。如鞋面上的设计继续以黄、橙、黑为主色调, 除了十字交叉的鞋面线条分割暗示着蝴蝶的翅膀图案造型, 给蝴蝶图案展现提供更好的舞台, 而从某种意义上, 鞋底侧面的转移压印图案也在强化着这种暗示。这样蝴蝶图案的效果具有很强的立体感, 且整个产品的视觉语言更加丰富, 从而使消费者获得更大量的联想信息。见图4。

2.2.3 肌理要素的提炼

肌理是指材料质地表面的纹理效果, 是由其组织结构或工艺方法所形成的外观效果, 肌理与质地有所不同:肌理包括质地, 其主要是人为所致, 即在同一结构上, 可以创造出许多不同的肌理效果, 目的是增强材料的艺术感染力, 丰富设计的构思表现力[3]。

肌理仿生设计是从自然界中获得灵感, 提取相关要素, 设计出相关肌理仿生作品。自然界中不同的物体其表面的肌理不同, 即都有其独特的肌理质感。人们通过各种手段, 针对不同的肌理元素进行设计, 以充分运用肌理的不同表现形式, 设计出理想的鞋靴。如蝴蝶翅膀具有滑腻的触感, 据此可以选用钻石、羽毛、丝绸、麂皮绒、超细纤维布、天鹅绒、宣纸、头发等材料进行仿制。利用不同的材料进行肌理设计, 不仅可以丰富整个设计概念, 更重要的是可以进行更为生动逼真的肌理效果的模仿。

如图5这款设计作品, 在制作工艺上, 在鞋背上用镶钻来装饰鞋面, 使鞋靴肌理的立体感更有逼真, 而鞋跟上采用黄色和黑色拼接, 使之与整体鞋靴在色调上相呼应, 更显大气。

如图6利用丝绸和麂皮绒面料的触感, 仿造蝴蝶独特的滑爽细腻的肌理效果, 同时在鞋面、后跟上采用羽毛装饰, 仿制蝴蝶肌理轻柔、飘逸、华贵的效果。

在相关仿生肌理设计中, 对生物的感知, 应符合设计师与消费者对生物形象的基本认知过程, 即通过肌理的仿生设计, 将生物体本身的特点充分表现出来, 否则会出现意向模糊, 进而令消费者产生不恰当联想, 导致设计失败。所以, 成功的肌理仿生设计, 最重要的是能让消费者产生准确的判断。

自然生物体的表面肌理不仅是一种触觉或视觉的表象, 更是代表某种内在功能的需要, 具有重要的深层次的意义。通过对生物表面肌理的模仿设计创新, 可以在增强仿生设计产品形态的美感特征与表现力[4]。

2.2.4 形态元素的提炼

鞋靴形态上的仿生设计运用除了努力追求逼真的外形和惟妙惟肖的形态外, 更重要地是要把握生物原型的关键特征和特有的形式意味, 使所设计的产品既具有装饰性的效果, 又要符合鞋靴功能性的实用特征。在整个鞋靴仿生设计中, 通过对生物原型中的形态与仿生设计产品之间的关键匹配点的提取, 产生与最终的鞋靴和仿生设计相匹配的造型。

在鞋靴仿生设计中, 形态仿生设计方法是最容易出效果的, 所以经常被设计师使用, 且构造手法和表现形式多种多样。

如图7采用在鞋帮上装饰镶嵌有珍珠的皮条, 模仿蝴蝶触须造型, 并加以夸张, 使鞋靴具有仿生形态特有的表情和特质, 拓展了消费者的想象空间, 避免了单一呆板的表现形式, 丰富了鞋靴产品的设计内容。

鞋靴形态仿生设计的方法, 是将蝴蝶的生物特征提取出来, 选择整体或者局部的特质, 并加以简化。

在各个关键特征之间, 设计师应该有针对性的进行选择, 并将这种特征用不同的设计手法表现出来, 不仅要保留原有的生物造型特征, 更关键的是要用美学思维, 将这些特征表现在鞋靴不同的位置上, 安排合适的比例关系, 同时运用一定的联想推理方法, 循循善诱, 使消费者产生适度的、合理的联想。

3 结语

通过对仿生设计思维的创新性研究和设计方法的开拓, 发现在整个鞋靴仿生设计中, 最重要的是仿生关键点的提取与产品原型的完美结合, 这两者之间的匹配程度越高, 仿生设计产品的成功率越大。

参考文献

[1]武文婷, 何丛芊, 赵衡宇, 等.植物结构仿生学在工业设计中的应用研究[J].浙江工业大学学报, 2008 (3) :343-348

[2]申鸿, 王雪筠, 李成.皮革肌理设计[J].皮革科学与工程, 2008 (5) :64-69

[3]徐茂松.鞋面材质美感的构成[J].中国皮革, 2003, 32 (24) :132-133

仿生思维训练法的介绍 篇2

随着高速运算的需要，为了克服超级芯片和机器的局限，将包括试管、承物玻璃片、溶液甚至脱氧核糖核酸等生物化学和遗传工具在内，用以研制生物计算机，将无疑是最富有创造性的仿生研究课题。

每一种有机生命体中存在着DNA，这种分子作为一种超级计算机装置的吸引力，在于已经证实它存储在DNA中。尽管这种物质不会在短时间内取代个人计算机，但是科学家们的研究已经取得了进展，向人们演示了这些满载信息的分子怎样在计算机中执行计算任务。美国威斯康星大学的科学家在《自然》杂志上发表的报告指出，他们已经发现了一种利用附着在镀金物体表面的DNA分子链完成简单计算的方法。

仿生思维 篇3

基于生物特征认知与产品构成要素的关联性, 通常将其划分为五类, 即“形态仿生、功能仿生、结构仿生、色彩仿生、肌理仿生”等, 各类型要素并非各自为政, 而是互有联系和渗透, 既相互依存, 又各有特点。形态是内在结构的外在表现, 色彩、肌理是形态的直观表达, 结构是功能和形态的承担者, 结构影响肌理形态和色彩的形成, 各要素可谓你中有我, 我中有你, 不可分割。仔细分析各要素, 其最终目的是为了满足人类对物质生活的需要, 而这种需要随着物质生活的质量的提高而不断提高。归结到底, 即产品仿生设计最终要完成设计的最高和最低目标的使命, 这个使命就是实用性, 或者说, 功能的设计。功能决定了设计作品的性质是符合市场需求的产品, 而非个人孤芳自赏的艺术品。就这一点来说, 功能要素在产品仿生设计的各要素中占据重要地位, 那么, 应如何理解功能要素在产品仿生设计中的重要性呢?

1 正确理解和认知“功能仿生”

根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理, 人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹;人类模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”;科学家根据野猪的鼻子测毒的奇特本领制成了世界上第一批防毒面具;生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线, 抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索;船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿……

以上列举的这些实例都是我们熟知的一些发明创造, 响尾蛇导弹、电子警犬、防毒面具、高强度缆索、潜艇等等, 不管是军事装备, 还是民用器具, 显而易见, 都借鉴了具体生物本身所独有的功能, 而这个启发、借鉴、设计乃至最后制造并在特定领域发挥特殊作用的过程其实就是一个“功能仿生”的设计过程。确切的说, “功能仿生”是研究和分析自然生物的功能与构造关系并自然生物形态相结合的一种综合的设计思维与方法。这种设计方法的设计灵感来自于自然生物具备的功能, 将这些功能进行提炼加工, 扬长避短, 改进现有的不合理的产品或创造新的具有发展空间的产品, 促进产品的更新换代。换言之, 即功能仿生是根据生物系统的某些优异的特性来捕捉设计灵感的, 通过技术上的模拟, 使产品拥有更优越的性能, 从而最大限度地满足人类对功利与实用的双重需求。需要指出的是, 仿生设计源于自然, 但绝不是简单的拿来主义, 更不是机械地对自然的抄袭和复制。在设计中发挥主观能动性, 将仿生学的科学理论应用到仿生设计, 关键是理解、体会仿生对象生物系统原理的实质, 为功能仿生打下坚实基础。

2“形态仿生、结构仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要素的局限性

形态仿生是对生物外在形态的模仿, 这种模仿是建立在结构基础上的, 结构如同是形态的骨架一样, 没有骨架的支撑的形态便无法立体起来, 而结构的外在形式表现为立体形态, 因此形态与结构在仿生设计中的关系是互为依赖的;同样, 色彩仿生、肌理仿生两者之间也存在这样的依赖关系, 色彩与肌理都依附于形态上, 仿生的色彩是适应自然环境的结果, 所以才出现了伪装色, 迷彩服的设计灵感应该归功于色彩的仿生, 而与色彩密切相关的肌理除了本身的特殊纹理变化, 同时本身也是有色彩的, 所谓色彩肌理, 因而我们很难将色彩与肌理完全分开探讨。总结以上几点, 我们不难发现, 形态、结构、色彩、肌理都无法独立支撑整个设计, 它们或多或少都要依赖其他方面的支持和补充, 它们都有各自特点和优势, 但又存在这样那样的“硬伤”, 先天的局限性决定了它们只能处于从属地位, 起主导地位的是那些可以统一协调各要素优势的要素, 而这个要素就是——功能要素。

3 形态、结构、色彩、肌理等仿生要素的高级形式统一于“功能仿生”

自然生物的形态是经过时间、环境等多种因素而形成的, 形成的过程充满了变化, 而这种变化是对所处生存环境的适应, 其目的是为了更好的繁衍发展下去, 是求生的本能。为了求生, 它改变肤色毛发以及与其相关的其他色彩, 尽其所能的模仿环境中其他生物的肌理, 随之结构因适应环境的需要也悄然发生变化。事实上, 生物仿生的根源就是“适者生存”, 而成功的伪装能更好的保护自身。举个简单的例子, 长颈鹿之所以脖子长是因为气候的原因, 气候变化导致树越长越高, 而嫩叶往往长在枝端高处, 长颈鹿原本并非长颈, 为了够得着嫩叶而一次次伸长脖子, 久而久之便形成现在所见的长颈, 那些够不到嫩叶的短颈鹿被自然淘汰。除此以外, 长颈鹿身上美丽的纹样与色彩是为了和周围植被保持一致, 否则长颈即使吃到了嫩叶, 也会因目标太暴露招致食肉猛兽的袭击。这个例子说明“美观”必须要“实用”, “实用”即是“功能”, 不管如何优美的形态、精密的结构、斑斓的色彩、丰富的肌理, 如果最终未在功能中体现, 那么都是不完善的, 至少是有缺陷的。形态、结构、色彩、肌理等仿生要素要为功能仿生服务, 不断改进和完善自身, 设计出构思巧妙、美观实用的产品。

4“功能仿生”既非功能主义的仿生, 也非“形式追随功能”的翻版

功能仿生在各仿生要素中的重要性赋予了它的主导地位, 那么仿生设计中是否只需要关注功能的仿生而一般对待其他仿生要素呢?答案是否定的。功能仿生的确重要, 但不能凌驾于其他仿生要素之上, 各要素的地位是平等的, 在仿生设计中切不可过分强调和夸大功能的作用, 避免落入功能主义的桎梏, 或成为“形式追随功能”的翻版。

其一, 功能主义强调功能至上, 设计中注重产品的功能性与实用性, 即任何设计都必须保障产品功能及其用途的充分体现, 其次才是产品的审美感觉。功能主义的表述似乎颇有道理, 尽管功能是产品设计的重要部分, 但不是全部。功能优越而外观丑陋或者不符合当前的审美要求, 这样的产品迟早会被市场淘汰。功能仿生不能唯功能而论, 形态、结构、色彩、肌理都是促成一个成功仿生设计的组成部分, 抛弃或轻视这些无异于与时代潮流背道而驰, 傻、大、粗的工业产品与社会发展以及人们物质生活提高后日益增长的精神追求格格不入, 功能主义忽视使用者的使用感受和精神体验的观点在一定程度上降低了产品的品位。

其二, 路易斯·沙利文认为“形式追随功能”, 设计应主要追求功能, 而使物品的表现形式随功能而改变, 即一切都以实用为主, 所有的艺术表现都必须围绕着功能来做形式。他强调产品设计中重视功能的设计, 其他要素随之改变, 较之功能主义更注意到产品设计各个方面的作用, 但如果功能设计的很好, 是否应该牺牲外观的美感呢?追求功能不能以降低其他方面的设计要求为前提, 功能上佳而外观形态乏善可陈的产品是没有市场竞争力的, 一个成功的产品首先吸引消费者的是视觉, 然后才是使用体验, 功能的优异使其产生购买的欲望, 从这个角度来说, 外观的设计相当重要。功能仿生也是如此, 不管是整体仿生, 还是局部仿生, 我们模仿功能的同时也附带着的形态、结构、色彩和肌理, 功能表现为实体, 实体就需要其他仿生要素的参与, 所以如何在各个要素的设计中找到一个最好的结合点就显得非常关键, 既要时尚新潮, 又不失优良性能, 充分考虑消费者心理、市场需求和厂家的生产成本, 使各要素趋向平衡。

5 结论

产品仿生设计前景光明, 潜力巨大, 随着仿生学研究的进一步深入和新成果的不断涌现, 人类对自然界有了更为客观和深刻的认识, 以自然为师, 师法自然, 从自然界的万物中受到启发, 激发设计灵感, 归纳分析, 提炼精华为设计服务。功能仿生仅仅是产品仿生设计中一个小小的部分, 不能替代整个产品仿生设计。对于功能仿生, 我们必须要有清醒的认识, 正确理解和认知“功能仿生”, 在仿生设计诸要素中占有重要的地位, “形态仿生、结构仿生、色彩仿生、肌理仿生”等仿生要素存在局限性, 它们的高级形式统一于“功能仿生”。在具体设计中应防止功能主义倾向, 对于“形式追随功能”的观点也应持科学批判的态度, 有的放矢的吸收。总之, 功能仿生是产品仿生设计不可或缺的, 它是产品立足市场竞争的根本, 是维持产品生命力的基础, 在设计实践过程中以功能为主导兼顾其他各要素, 理顺和打通各个要素间的关系, 以人为本, 关注人与环境的和谐共生, 设计出更多更好的功能完善、美观实用的产品。

参考文献

[1]于帆, 陈嬿.仿生造型设计[M].华中科技大学出版社, 2005, 11.