仿生设计的理念与趋势

在现代设计领域中仿生设计一直是最新鲜、最具活力，同时又是具有鲜明个性特征与色彩的设计理念与创新方法。从仿生装饰、仿生产品到仿生建筑，在现代设计的创新实践过程中产生过许多经典的仿生设计作品，虽然年代不同、领域不同，但都展现出同样鲜活的生命力和强烈的个性魅力。
仿生设计是人类坚持对现实世界的好奇心，不断探索自然、未知，勇于反映现实世界形象的体现。但就仿生设计本身来说，却表现出既传统又现代、既感性又理智、既熟悉浅显又陌生深邃、既善解人意又变幻莫测的特性。全面、深入地解读仿生设计思想、理念，把握未来仿生设计的发展趋势，需要投入更多的关注、进行更深入的探究。

一、从生存设计到生活方式设计——仿生设计思想理念的演化与发展
仿生设计的思想和实践源远流长，但成为一个专业概念不过几十年。何谓仿生设计，最直接的释义就是“模仿、模拟自然生物的设计”。其主体是人，是为了达到人的某种目的或满足人的某种需求而产生的一种思想、方法和行为。虽然从过去到现代，仿生设计始终以自然生物作为主要的研究目标和对象，但不同时期仿生的思想理念不同，目的和意义也不同，从传统到现代，从生存设计到生活方式设计，显然仿生设计具有更丰富的内涵和属性。
1. 遵从“物竞天择”自然生存法则的仿生设计思想理念
对任何生命形式来说，生存都是第一要义。人类最初面对自然环境的种种生存考验，不断取长补短，向其他生物学习生存技能，模拟其他生物制造工具，建造房屋，逐渐形成人类特有的、集众生所长的生存技能与方式。所以存在于人类生存事实、生存实践和生存价值之中的仿生设计的本质是生存设计，其思想意识与价值观念的形成取决于人类生命与种群是否能够在“物竞天择、适者生存”的自然法则中得以传承发展。古老仿生设计的生存意识与生存价值理念是基于自然崇拜，存在于客观自然生态系统中的，并受人类自身智慧和能力限度的影响，受人类认识自然、了解自然程度的制约，存在很多局限。但人类发展到今天，看似繁荣强盛却危机四伏，如何“优胜劣汰”、“适者生存”，持续长久地与自然和谐共存仍然是尚待探索、解答的命题。从人类自身的发展和积累的经验来看，人类早期仿生设计的自然崇拜、生命崇拜意识和“天人合一“、“师法自然”的生存理念，对当代甚至是未来人类的生存方式依然具有现实意义。
2. 现代科学技术主导的仿生设计思想理念
在科学技术发达的今天，人类认识自然、改造自然并使其为我所用的能力与手段越来越强大，受益于先进科学技术成果的现代仿生学的建立与发展观，推动仿生设计进入以现代科学技术为主导，以功能实现为目标的发展阶段。立足于人类自然科学知识体系和人工系统的仿生设计，一方面依赖于现代仿生学研究生物系统的结构和性质，模仿生物原理来建造技术系统，另一方面也运用先进的科学技术手段与方法，针对人类生产、生活中面临的实际问题和使用需求进行相关理论研究与实践，成为现代仿生学的延续和发展，其核心目的是合理、有效地应用仿生学的研究成果解决生产、生活中的实际问题，使其更好地发挥作用，服务于人，创造更多的应用价值。
因此基于现代仿生学的仿生设计思想理念是现代科学技术主导的功能主义和物质性的、实用价值观的体现，追求生产力与效率的更高、更快、更强，充分展现人工的智慧和能力，表达人类改造自然、征服自然、超越自然的独立意识与自我意志，这有其先进性、积极意义，但发达的科学技术向来是把双刃剑，在仿生设计中如何趋利避害，合理、适度地开发和利用是关键。
3. 基于自然与人性回归的仿生设计思想理念
无论是东方文明还是西方文明，人类认识自我、认识自然的过程都是循序渐进的，虽然物质的欲望时时迷惑着人类的心智与行为，但人类追求本源的潜在意识总是能将偏离的轨道引上正途，本质思想的回归永远是必然的。
“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中。”[1] 今天之所以在全球范围重谈生态平衡、绿色设计，关注自然人性、重视仿生设计研究，其实是现代设计在经历了现代化、高技术发展之后，对现代工业文明的反思，也是现代仿生设计对传统仿生思想与理念的重新认识与评价的契机。早期的仿生设计源于自然，注重表现人类对自然万物生灵的敬畏与崇拜，不仅寓意深刻而且以物传情、借物言志，充分地表达人类的审美愿望和情感志向，这与现代设计的人性化、情感化设计理念不谋而合，殊途同归。
“回归人性、回归自然”已成为21 世纪现代设计思想理念的重要组成部分，仿生设计作为现代设计的发展方向，更是体现现代设计自然与人性回归的代表。基于自然与人性回归的仿生设计思想理念重拾对自然的好奇与热爱，注重发现人与自然的息息相关，探索人的自然生命本能和本质属性，关照人性与情感需求，运用工业设计的艺术与科学相结合的思维与方法，从人性化的角度，不仅在物质上，更是在精神上追求传统与现代、自然与人类、艺术与技术、主观与客观、个体与大众等多元化的设计融合与创新，体现辩证、唯物的共生美学观。基于自然与人性回归的仿生设计思想理念，意在寻找人、自然和社会三者的契合点，探索、尝试和形成更自然、更人性的生活方式，实现人类社会与自然高度的和谐和一致。

1. 中国传统的木工工具——墨斗

2. 中国民间传统风俗中的蟾蜍形面食

3. 中国的象形文字

4. 创造性思维表现：当苹果落下……

5. 灯具，基于对生物形态特征的模拟

6. 灯具，模拟昆虫肢体活动结构，实现产品的调节功能和独特美感

7. 有鸣哨的壶，通过壶嘴部小鸟的形态表现产品的功能（鸣叫）意象

二、仿生设计的未来发展趋势
仿生设计的特征是边缘性、交叉性和创新性，无论是仿生设计的思想理念、方式、方法还是内容、领域的发展，也都明显表现出这些特征。概括仿生设计的未来发展趋势主要表现在：思想意识和价值观念方面的技术与人文并重，理论研究和实践应用方面的系统化和微观与宏观并举，以及追求人工与自然的和谐共存和可持续发展等三个方面。
1. 技术与人文并重的思想意识和价值观念
早期的仿生设计是仿生的意识与行为，是技术与人文的合二为一。人类最初为生存而模仿自然生物创造工具、提高生存技能的同时，也逐渐形成自然崇拜和生命崇拜的思想和意识，完成从人化到文化的积累和转化，创造了人类自己的文明。仿生工具的设计和使用成为早期人类文化的重要组成部分，是古代人类智慧的结晶，精神的寄托和归宿，并且从此孕育出不同民族独特的审美、文化等传统观念，丰富了人类的精神世界，为人类光辉灿烂的古代文明创造了非凡的业绩。所以早期仿生设计的思想意识和价值观念就是生存，仿生设计就是生存设计，是技术和人文合体的人类生存方式。尽管这种基于生存的仿生思想意识和价值观念更多地局限在生命延续和种族繁衍的层面，但却是现代人类文明的奠基。现代仿生设计以现代人类社会政治、经济、生产和文化为背景和环境，以现代仿生学和设计学为基础架构，在自身完成现代化的同时，其思想意识和价值观念也多元分化，表现出因背景、环境、基础和角度的不同所带来的差异。这其中有“技术至上、功能第一”的实用主义，也有“以人为本、情趣第一”的人性化理念，关键是他们各自为政、自我欣赏，技术与人文的分离使仿生设计缺少了刺激、动力和支撑，放慢了前进的脚步，更多地成为商业和时尚设计的手段。未来仿生设计的发展需要冲破种种无形的藩篱和壁垒，进行多层面技术与人文的对话、合作和融合，构建相互支撑、相互促进、互为表里的互动关系，达成技术与人文并重的共识。
未来仿生设计技术与人文并重的思想意识与价值观念将会反映在从追求“高技术、高情趣”到追求“适度技术、多元情趣”程中，从实用价值、商业价值、文化价值的交叉并存到生命价值、生活方式的选择和定义的过程中，去探索技术与人文的多样关系和多种可能。
2. 微观与宏观并举的系统化理论研究和实践应用
仿生设计理论研究与实践应用的微观和宏观研究，一方面依赖于现代仿生学以及与之相关的物理、化学和电子、信息、图形微观技术与系统科学理论的支撑，另一方面也源于现代设计从人机工学到感性工学、从物质到非物质、从技术到艺术再到哲学的宏观纵横与穿越，尤其是现代设计的创造性思维和创新方法给仿生设计提出更多的课题和方向。
例如“基于蚁群算法的产品服务系统规划分析”、“基于进化算法的仿生造型基因进化”、“进化算法在产品创新设计的应用”、“簇群空间和新陈代谢仿生设计”等课题都是现代仿生设计中关于仿生过程算法、仿生结构算法（神经网络）、仿生行为算法（群体智能）等仿生智能计算方法的应用研究。这其中受生物免疫系统启发而产生的人工免疫系统计算方法, 基于免疫应答机制的人工免疫评价方法、克隆选择算法和模拟昆虫王国中蚂蚁群体觅食行为的仿生设计优化的蚁群算法等，不论在宏观的仿生设计评价还是在微观的设计方案创新上都将发挥独特的作用。另外还有关于“象形主义和仿生设计”、“中外仿生设计方法对比分析”、“产品仿生设计中的修辞方法”、“仿生设计中的中国植物造型元素库研究”、“娱乐仿生和文化仿生”、“产品界面仿生表情”等涉及设计风格、设计美学、设计文化和设计管理等在不同时空、不同领域中的课题和方向将仿生设计研究引领到更新、更广的层面。
微观与宏观并举的仿生设计理论和实践应用研究，未来将形成一个由理念、内容、方法、目标等构成的仿生设计系统。这个系统是由若干微观要素以一定结构形式连接构成的具有某种功能的有机整体，而系统本身同时又作为一个部分从属于一个更大的宏观系统。未来仿生设计将不再只是关注某个个体要素或方向，更关注其与系统整体的关系，这个系统以科学的系统思想为基础，强调仿生设计要素与相关因素的系统性和有机整体性，其核心思想是整体观念，强调整体大于部分之和[2]。未来仿生设计的系统化将推动仿生设计理论研究和实践应用从战术层面提升到战略层面。
3. 追求人工与自然系统的和谐共存和可持续发展
现代系统论地位的确立和迅速发展，不仅重拾人类文明中朴素而悠远的系统思想与意识，而且使之上升成为一个科学的理论体系，指导人类从更深层次认识自然生态内在系统的关系与平衡的价值和意义。
仿生设计一直以自然生物为研究目标与对象，注重对自然生态系统整体特征与要求的把握，强调对自然生物的生态系统层次与系统关系特征的研究，包括对物质或非物质系统，高级或从属系统，单纯或复杂系统等不同系统类型的研究，也包括对系统间相互并存、制约、交叉、融合等多样性关系的研究，其目的是构建一个人工生态与人工系统，但这个人工生态与人工系统不是一个封闭的、独立的存在，而是一个开放的、有益于对话、沟通和交叉、融合的系统，是为了谋求与自然生态和自然系统更好的和谐共存，为现代人类无限亲近自然、回归自然在物质和精神两个层面上创造条件和提供保障。未来的仿生设计将会逐步从“以人为本”转化为“以自然为本”，进行适度设计和可持续设计，从更高层面维护自然生态平衡，以人工与自然系统的和谐共存为基础，创造新的“物竞天择、适者生存”的境界，探索人与自然共生的可持续发展方法和途径。
综上所述，仿生设计以其特有的设计思想、理念和方法，把个体系统的需要放到整体系统中衡量，用符合生态学的环境科学原理的观念去指导行动，将不断去探索人与自然的关系，寻求技术与自然、人类的协同一致，试图预见并创造更高层次的人——自然——社会环境系统，这是现代仿生设计发展的趋势和理想目标，也是整个人类社会发展的追求。未来的仿生设计将渗透到人类社会生活的各个层面，对人类现在及未来的生活方式、价值观念产生影响，参与到人和自然的共生与持续发展这个哲学命题的认识和反思中去。

注释：
[1] 李锋、吴丹、李飞：《从构成走向产品设计》，中国建筑工业出版社，北京，2005，第21 页。
[2] 吴翔：《产品系统设计》，中国轻工业出版社，北京，2000，第10页。