基于生物原型的仿生學(xué)在游艇設(shè)計(jì)中的研究論文

　　摘要：本文旨在通過(guò)對(duì)生物原型的仿生學(xué)相關(guān)理論的分析研究，著眼于游艇設(shè)計(jì)研究，希望從人類認(rèn)知習(xí)慣與仿生學(xué)的角度來(lái)研究生物原型的特征關(guān)系，達(dá)到游艇設(shè)計(jì)與自然環(huán)境更的融合，增加趣味性，使其更具有人情味和自然的動(dòng)態(tài)美。

　　關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì)；游艇設(shè)計(jì)；生物原型

　　一、仿生學(xué)概念

　　仿生學(xué)一詞最早是在1960年由美國(guó)人斯蒂爾（JackEllwoodSteele）取自拉丁文“bios”（生命方式）和詞尾“nic”（具有……性質(zhì)的）合成。斯蒂爾認(rèn)為：仿生學(xué)是研究模仿生物系統(tǒng)方式，或是以具有生物系統(tǒng)特征的方式，或是以類似于生物系統(tǒng)方式的系統(tǒng)科學(xué)。因此，我們可以這樣定義仿生學(xué)：它是研究生物系統(tǒng)的行為、結(jié)構(gòu)、原理、性質(zhì)以及相互作用，為工程技術(shù)提供新的思想觀念、系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理的科學(xué)。

　　二、基于生物原型的仿生學(xué)概念

　　產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計(jì)是運(yùn)用模仿的手法，將生物的某些原型特征賦予產(chǎn)品形態(tài)之中，使產(chǎn)品形態(tài)與生物特征形態(tài)具有某種程度的相似性，而仿生設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵因素就是形態(tài)結(jié)構(gòu)特征之間相似程度的大小。

　　產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)過(guò)程中，非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是如何準(zhǔn)確地提取生物原型的主要特征。阿恩海姆曾說(shuō)過(guò)：意象越具體，它展示出的特征越多，觀者也就越不容易明確究竟它的哪一種特征是主要的，事物所具有的最突出、最本質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征就越難以突出和強(qiáng)調(diào)。

　　那么生物形態(tài)特征指的是什么呢？它包括生物體本身各個(gè)組成部分的形狀、大小、相對(duì)位置、相互關(guān)系等一些構(gòu)成要素，各要素之間的相對(duì)位置形成的一些關(guān)聯(lián)（包含、相離、相交、相切等）、大小比例、距離、角度等關(guān)系�；�于生物原型的仿生設(shè)計(jì)以蘊(yùn)含于生物和自然中的特征或結(jié)構(gòu)、形態(tài)為藍(lán)本（如植物的莖、葉以及動(dòng)物形體、肌肉、骨骼等方面），借助于現(xiàn)代技術(shù)手段，對(duì)其進(jìn)行“形”或“神”的模仿，實(shí)現(xiàn)特定的技術(shù)功能或目標(biāo)。

　　三、基于生物原型的仿生學(xué)在游艇設(shè)計(jì)中的研究

　　古代勞動(dòng)人民通過(guò)對(duì)生活在水中的魚類的模仿，伐木鑿船，用木材做成了魚形的船體，仿照魚的魚鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓，從此開始了水上活動(dòng)。隨著模仿水平層次的提高，受更多類型動(dòng)物（各種魚類、鳥類等飛行動(dòng)物）外形的影響，尤其是在空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展形成以后，對(duì)流線型的動(dòng)物形態(tài)的研究，使得水上交通工具，由之前的獨(dú)木船發(fā)展成為各式各樣的“船”，包括帆船、油輪、游艇、各種軍用艦艇的外形，甚至是航母的形態(tài)，我們都能在他們的外形上發(fā)現(xiàn)某些動(dòng)物形態(tài)的蛛絲馬跡。在游艇設(shè)計(jì)的方法中，仿生設(shè)計(jì)是一種最常見的設(shè)計(jì)方法。無(wú)論在游艇的整體形態(tài)造型上還是在局部形態(tài)設(shè)計(jì)中，比如船頭船尾、上層建筑等的一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，都采用了仿生設(shè)計(jì)的手法。

　　游艇是用于海上航行的工具，它一旦運(yùn)行，其造型便是動(dòng)態(tài)的形態(tài)，所以游艇的造型藝術(shù)不僅是單純的用來(lái)美化和修飾它的輪廓，更多的時(shí)候我們關(guān)注的是它航行時(shí)候的富于流動(dòng)感的形態(tài)意象，使它盡可能最大的與自然環(huán)境融合。因此要使游艇能最大程度的融于自然，使游艇的形態(tài)更具感染力和動(dòng)態(tài)美，那么我們需要在游艇的造型中看到更多的自然界中這種流線型的柔和的形態(tài)特征，選取適合游艇設(shè)計(jì)的生物原型，并對(duì)生物原型的形態(tài)進(jìn)行分析。這也是近期各大游艇品牌在設(shè)計(jì)船型的時(shí)候均采用更加貼近自然的仿生設(shè)計(jì)方法的原因。根據(jù)不同的產(chǎn)品，不同的設(shè)計(jì)師，進(jìn)行形態(tài)仿生設(shè)計(jì)造型方法也不同，在此介紹兩種比較常用于游艇設(shè)計(jì)的仿生設(shè)計(jì)造型手法。

　�。ㄒ唬┓聭B(tài)設(shè)計(jì)

　　仿態(tài)設(shè)計(jì)又進(jìn)一步分為局部法和整體法。局部法是選用生物形態(tài)特征中的某一部分、最具有特色的、能通過(guò)該部分的特點(diǎn)識(shí)別整個(gè)生物的特征，通過(guò)對(duì)該特征進(jìn)行抽象、提煉、加工，使其特征更加突出簡(jiǎn)練、主次分明、具有代表性。在此基礎(chǔ)上將局部形態(tài)特征運(yùn)用于產(chǎn)品形態(tài)仿生。比如人造大鯨魚電動(dòng)仿生潛艇的仿生設(shè)計(jì)，潛艇的尾部與兩翼的設(shè)計(jì)采用的是鯨魚尾部與鰭部特征：突出其肥大的尾部，夸張的表現(xiàn)鰭部特征，表現(xiàn)出鯨魚在游動(dòng)時(shí)尾部與鰭的作用，使整個(gè)潛艇看上去有種靈動(dòng)的生命感。局部法就是通過(guò)抓住局部特征的表現(xiàn)來(lái)強(qiáng)調(diào)整個(gè)生物的主要特點(diǎn)。

　　整體法與局部法不同的是，它是從全局出發(fā)，整體來(lái)考慮自然形態(tài)特征，對(duì)整個(gè)的形態(tài)做全面的觀察，并進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)形態(tài)進(jìn)行提煉與加工整合，從其外觀整體形態(tài)中提煉出形態(tài)的本質(zhì)特征，使整個(gè)形態(tài)特點(diǎn)更加突出、簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確。

　　如果說(shuō)局部法一般用于動(dòng)物局部靜態(tài)的特征，那么整體法常用于模仿動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)時(shí)，整體特征所表現(xiàn)出的動(dòng)態(tài)美、速度感和力量感。例如海里的各種魚類，游泳的'姿態(tài)是它們典型的特征，所以游艇設(shè)計(jì)時(shí)常提取其游泳時(shí)的動(dòng)感特征線并加以提煉加工。

　�。ǘ�）隱喻抽象設(shè)計(jì)

　　隱喻抽象設(shè)計(jì)主要分為三類：由形到意的抽象方法、由意到形的隱喻方法、綜合隱喻抽象方法。

　　自然形態(tài)具有豐富復(fù)雜的特征，其中一些特征不能很直觀的發(fā)現(xiàn)、并且能被簡(jiǎn)單的表達(dá)。這種時(shí)候我們需要一些形象的表現(xiàn)手法來(lái)表達(dá)，這就是我們常用的隱喻的抽象法。隱喻抽象法要求形態(tài)不僅要準(zhǔn)確、貼切，而且還要完整、明確、力求用最簡(jiǎn)潔的手法來(lái)予以表現(xiàn)。比如：象征、隱喻等。例如：通過(guò)一組形態(tài)線條粗細(xì)長(zhǎng)短的改變來(lái)表示聲音音量的變化、重復(fù)的圖形表現(xiàn)節(jié)奏與韻律等，通過(guò)線條起伏、疏密、粗細(xì)的改變來(lái)表示生物形態(tài)變化的神韻。在使用該方法的時(shí)候一定要表現(xiàn)完整并且準(zhǔn)確。

　　1.由形到意的抽象方法

　　在產(chǎn)品的仿生設(shè)計(jì)上，想要做到使用者與產(chǎn)品形態(tài)達(dá)成共鳴，需要使產(chǎn)品的形與仿生對(duì)象的意達(dá)到相互融合的程度，通過(guò)形的組成要素來(lái)表現(xiàn)出意的神韻。如圓形、圓弧形表現(xiàn)出一種規(guī)則、柔和的韻味，不規(guī)則的多邊形則表現(xiàn)一種銳利、剛毅的意境。比如“海斧”游艇，在產(chǎn)品中，通過(guò)斧型的船頭，設(shè)計(jì)師表達(dá)出的一種力量于速度的感覺，通過(guò)對(duì)這種形象的細(xì)致刻畫來(lái)表達(dá)這種意境。

　　2.由意到形的隱喻方法

　　在進(jìn)行產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)師以意境為出發(fā)點(diǎn)，借助形態(tài)來(lái)表達(dá)，創(chuàng)造出一個(gè)神似的仿生形來(lái)抽象隱喻。這就是由意到形的隱喻方法。比如Beluga超級(jí)游艇，Beluga這艘船的設(shè)計(jì)靈感是Puresang（來(lái)自安特衛(wèi)普的設(shè)計(jì)師）從童話人物Pinnochio（匹諾曹）和MobyDick（莫比迪克）身上獲得的，其天窗打開時(shí)形狀就像鯨魚的嘴。設(shè)計(jì)師以童話人物的意境為背景，通過(guò)游艇形態(tài)的仿生設(shè)計(jì)傳達(dá)出對(duì)這兩個(gè)人物的神韻，達(dá)到一個(gè)由意象到形態(tài)的升華。

　　3.綜合隱喻抽象方法

　　綜合隱喻抽象方法是仿生設(shè)計(jì)常用的方法，設(shè)計(jì)師在做設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)根據(jù)需求的差異而是用不同的設(shè)計(jì)手法，單一的方法往往滿足不了設(shè)計(jì)的需求。將設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品的理解與仿生對(duì)象具有的寓意相結(jié)合來(lái)創(chuàng)造產(chǎn)品形態(tài)，即把生物本身寓意延伸擴(kuò)展開來(lái)，同時(shí)也使設(shè)計(jì)師的理解創(chuàng)新提升到一個(gè)與自然和諧統(tǒng)一的高度，使兩者相得益彰。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　游艇造型比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)變化豐富，因此在做游艇仿生設(shè)計(jì)的時(shí)候，上面提到的幾種方法需要結(jié)合使用。比如船殼的設(shè)計(jì)常用的是母型船設(shè)計(jì)法；船室的設(shè)計(jì)，整體采用仿態(tài)設(shè)計(jì)中的整體法；船體側(cè)面包括舷窗（船殼與船室的舷窗）的設(shè)計(jì)通常采仿態(tài)設(shè)計(jì)中的局部法；但是在使用這些方法的時(shí)候，通常都是與隱喻抽象設(shè)計(jì)結(jié)合使用的。