自然再造工业设计工学论文
内容摘要：工业设计需要在产品的形态、结构、机构甚至生态系统等各个方面进行平衡。大自然中的各种生物及现象之所以能生存下来便是因为它们符合自然平衡法则，所以我们应以一定方法和方式向大自然学习，使工业设计向着更合理的方向发展。
关键词：自然原理形态结构机构
一、大自然是工业设计的主要源泉
大自然中蕴藏着无数美学内涵丰富、力学结构合理的优秀实例。蕴藏在自然界的美的要素和形态结构，可进一步提炼和加工成人们创造具体实用形态时的基本元素。
著名设计师科拉尼认为他的灵感都来源于自然。“我所做的无非是模仿自然界向我们揭示的种种真实，在几乎所有的设计中，大自然都赋予了人类最强有力的信息。”他认为自然界是最优秀的设计师，设计必须服从自然规律和法则，力求简洁、自然、合理。每逢设计中遇到问题，他便拿起主体显微镜观察事物，寻求合乎逻辑的方案。本文插图是科拉尼在1974年为罗森塔尔设计的“水滴”茶具，其流畅的曲线形式和它的功能性结合得相当出色，在整体上十分和谐。壶的上方，被有机地挖出把手的形式，把手的位置贴近壶身中轴，使人们可以舒服地把握住并不费力气把水倒出来。可见，富有创造力的有机形式设计是基于对自然的深刻理解的。①
二、仿生设计学的研究内容
1. 从自然形态到产品造型设计
设计师在对自然形态的探索中，会从那些形态中得到十分丰富的感受，然后将这些形态从表象中抽象出来，找到一些形式美的原理，并利用这些理性的形态去从事新的设计。无尽变化着的形态与形式成为设计师们取之不尽、用之不竭的源泉。如科拉尼于1982年为佳能设计的CB10相机便是一项突破传统黑色方盒子形式的具有时代前瞻性的大胆设计，它看起来更像是深海生物而不是相机。
2. 从自然界物质结构形式到产品的功能和结构设计
自然界物质结构方式、生态平衡方式、事物与事物之间的关系有它们自身的`规律性。设计师不能以单纯形态来模仿某种生物，而应该更深层次地探讨自然界的规律——即由外而内、由表及里、求同存异，探寻出这一类自然体的规律性原理并将其进行延伸和组合，从而达到神似。自然界中的物质存在下来，必有其合理性，所谓适者生存。设计师应该寻找新的结构方式，不断追求更科学、更合理、更完美的状态，使设计与自然在深层次结合在一起。纽约南岛大桥的桥梁结构看起来很像大型动物的骨骼，该桥由一系列方框和平行四边形钢梁构成，钢梁弯曲后增加强度，且受压时更加牢固，这种结构即来源于动物骨骼的结构形态以及与肌肉有机的连接方式。在很多设计中，视觉关系并不是设计的惟一方面，结构、机能往往是最重要的。设计师应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。
三、从自然界中提取设计元素和再创造
1. 自然界事物分解与组合
按照形态设计原理，设计师以分解的观点观察自然界，再重新组合创造新的形态，并强调重新组合要素的表现力，其中的关键是分解和创造。这里的分解是指把自然界的事物分解为各个局部或分解到最后，成为点、线、面、体等形态要素的表现力去创造形态；②合成是指把分解后的各个部分予以重新组合，以形成新的要素组合而创造新的形态。
2. 设计元素的提取与再造
工业设计不是直接从自然中攫取什么，而是从自然中学习什么。那么如何学习呢？不论是形态、结构、机构原理都不应该是简单地模仿自然界，而应该根据形态设计原理以一种提炼、归纳、夸张的方法向自然学习，源于自然而高于自然。
⑴ 对一些自然界生物进行详尽调查，发现其最本质的东西。从功能出发，研究生物体结构形态，找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，对照生物原型进行定性分析，目的是研究生物体本身的结构原理，通过分析，找出其在设计中值得借鉴和利用的地方。
⑵ 根据生物的结构原理（丰富的美学内涵、合理的力学原理）进行仿生设计。设计时须进行必要的提炼、加工，提取本质进行适当夸张，设计所表现的内容要重点突出。从生物结构形态出发，研究仿生形态、比例、机能，做出定量的依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进行实验的技术模型，从具象的形态和结构中，探索其特殊功能和运动协调的特点，抽象出功能原理。
⑶ 设计形态要有较强的个性特征，切忌完全模仿原生物，要通过创造思维创造出新的二次甚至多次元形态，使设计形态与结构和谐统一。
四、结语
生物体在漫长的进化过程中，不断地演变以适应环境，已经达到了近乎完美的程度，但仍有许多人们至今尚未认识的、利于改善生存条件、调节社会机能的系统。当代设计师应不断从大自然中吸取营养，用平等的观念对待自然，探索自然的潜能，不断加深对自然界的认识，从形式主义中超越出来，更深刻地理解自然进程，从而提出对未来可持续发展的种种设想。
注释:
①童慧明：《100年100位产品设计师》，北京理工大学出版社，2003，第33页。/②吴祖慈：《产品形态学》，江苏科学技术出版社，南京，2003，第73—82页。
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