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論工業(yè)設(shè)計中的仿生(下)

2007/8/10 15:04:24 人評論

在創(chuàng)造物質(zhì)文明過程中,工業(yè)設(shè)計師該怎樣更好利用仿生發(fā)明來創(chuàng)造產(chǎn)品呢?首先,要明確科學(xué)家或工程師與工業(yè)設(shè)計師職責(zé)的不同,前者解決物與物之間或物體本身整體與部分之間的關(guān)系;后者解決物與人之間的關(guān)系,即構(gòu)建人機對話的平臺。因此,工業(yè)設(shè)計師實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)造的基礎(chǔ)是仿生技術(shù)發(fā)明的實現(xiàn)。這樣,工業(yè)設(shè)計師就有兩種方式來更好地利用仿生發(fā)明開發(fā)產(chǎn)品:1)科學(xué)家先實現(xiàn)成果,工業(yè)設(shè)計師結(jié)合人類的需求轉(zhuǎn)化為仿生設(shè)計科學(xué)家先實現(xiàn)了仿生發(fā)明,但由于知識結(jié)構(gòu)的差異,科學(xué)家不可能對市場和人的需求有一個全面而準(zhǔn)確的定位,就不可能成功將其成果轉(zhuǎn)化為市場所需求的產(chǎn)品,更不可能創(chuàng)造人性化的人機界面。而工業(yè)設(shè)計師正好能準(zhǔn)確地捕捉到市場需求,結(jié)合優(yōu)秀的仿生發(fā)明創(chuàng)造出人們所需求的產(chǎn)品,同時構(gòu)建友好的人機對話平臺,從而創(chuàng)造更多有價值的產(chǎn)品。2)工業(yè)設(shè)計師先提出設(shè)想,科學(xué)家擇優(yōu)實現(xiàn)的互動仿生設(shè)計科學(xué)家還沒有實現(xiàn)某種仿生發(fā)明,工業(yè)設(shè)計師通過對自然現(xiàn)象的細(xì)心觀察和經(jīng)驗總結(jié),結(jié)合對市場需求全面而準(zhǔn)確的認(rèn)識,提出某種產(chǎn)品的構(gòu)想或概念??茖W(xué)家擇優(yōu)實現(xiàn)這種仿生技術(shù),這使得工業(yè)設(shè)計師創(chuàng)造這種仿生產(chǎn)品成為可能。通過工業(yè)設(shè)計師和科學(xué)家的互動,從而創(chuàng)造有價值的產(chǎn)品。因此,工業(yè)設(shè)計師要關(guān)注最新的仿生成果,同時也要細(xì)心的觀察自然。3、結(jié)構(gòu)和材料的仿生隨著仿生學(xué)的深入開展,人們不但從外形、功能去模仿生物,而且從生物奇特的結(jié)構(gòu)和肌理中也得到不少啟發(fā)。人們在“仿生制造”中不僅是師法大自然,而且是學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)秉的組織方式與運行模式。有的結(jié)構(gòu)精巧,用材合理,符合自然的經(jīng)濟(jì)原則;有些甚至是根據(jù)某種數(shù)理法則形成的,合乎“以最少材料”構(gòu)成“最大合理空間”的要求。這些為人類提供了“優(yōu)良設(shè)計”的典范。例如蜂巢由一個個排列整齊的六棱柱形小蜂房組成,每個小蜂房的底部由 3 個相同的菱形組成,這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計算出來的菱形鈍角 109 ° 28 ’和銳角 70 ° 32 ’完全相同,是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu),且容量大、極堅固,令許多專家贊嘆不止。人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板,強度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱,是建筑及制造航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。最新科學(xué)研究指出,生物體都是由少數(shù)很簡單的物質(zhì)構(gòu)成的,諸如糖、蛋白質(zhì)和水之類。生物體的不同部分,從柔韌的皮膚到堅硬的骨骼,性能如此多樣,關(guān)鍵在于從原子排列成分子,及從分子組合成纖維,晶體等半成品,在結(jié)構(gòu)上的千差萬別,就是由于結(jié)構(gòu)的奇巧精致,形成了各種優(yōu)越奇特的性能。解生物體構(gòu)造的這些奧秘,最直接的目的就是研制新型的“仿生材料”。研究人員模仿鮑魚殼的微觀結(jié)構(gòu),將鋁分子充滿在碳化硼分子之間,已初步研制成功新型的陶瓷材料,除了既堅硬又柔軟以外,還可以感測并適應(yīng)周圍環(huán)境的變化,如果飛機機翼材料具有這種性能,那么遭到損害時能夠感知并自行修復(fù)。具有和生物機體相同彈性的材料,伸縮自如,能成功地用來制作人工動脈。因此,工業(yè)設(shè)計師也要積極的關(guān)注仿生發(fā)明中精巧的結(jié)構(gòu)和奇特的材料,并且巧妙地應(yīng)用這些結(jié)構(gòu)和材料,結(jié)合市場的需求創(chuàng)造出人們需求的產(chǎn)品,同時也要細(xì)心的觀察自然,提煉自然的精妙,提出更多的構(gòu)想,為科學(xué)家的探索提供更多的思路,從而創(chuàng)造更有價值的仿生成果,為人類創(chuàng)造更加精美更加豐富的產(chǎn)品??傊平馍矬w結(jié)構(gòu)之謎,研制仿生材料的路還很漫長,目前人類只不過剛剛起步前行,但是仿生材料的應(yīng)用前途無量,卻是絕無疑義的。4、界面仿生在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中,單純地從形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)或材料的某一個方面來仿生是很少見的,更多的是綜合形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)和材料的多個方面來進(jìn)行仿生設(shè)計,而且還從大自然的生存哲學(xué)即和諧與共生的角度進(jìn)行仿生設(shè)計,諸如綠色仿生設(shè)計,可持續(xù)仿生設(shè)計等。這種既從自然界的個體表現(xiàn)形式,又從自然界的總體生存理念的仿生設(shè)計,與界面設(shè)計的功能性設(shè)計和情感性設(shè)計是相吻合的,因此,我把這歸結(jié)為界面仿生設(shè)計。要理解界面仿生設(shè)計,首先要知道界面。所謂界面,即人機界面,是人與機器進(jìn)行交互的操作方式,即用戶與機器互相傳遞信息的媒介,其中包括信息的輸入和輸出。好的人機界面美觀易懂、操作簡單且具有引導(dǎo)功能,使用戶感覺愉快、興趣增強,從而提高使用效率。美國學(xué)者赫伯特.西蒙提出:設(shè)計是人工物的內(nèi)部環(huán)境(人工物自身的物質(zhì)和組織)和外部環(huán)境(人工物的工作或使用環(huán)境)的接合。所以設(shè)計是把握人工物內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境接合的學(xué)科,這種接合是圍繞人來進(jìn)行的。“人”是設(shè)計界面的一個方面,是認(rèn)識的主體和設(shè)計服務(wù)的對象,而作為對象的“物”則是設(shè)計界面的另一個方面。它是包含著對象實體、環(huán)境及信息的綜合體,就如我們看見一件產(chǎn)品、一棟建筑,它帶給人的不僅有使用的功能、材料的質(zhì)地,也包含著對傳統(tǒng)思考、文化理喻、科學(xué)觀念等的認(rèn)知?!叭魏我患髌返膬?nèi)容,都必須超出作品中所包含的那些個別物體的表象?!狈治觥拔铩币簿头治隽嗽O(shè)計界面存在的多樣性。因此,為了認(rèn)識和分析仿生界面設(shè)計,可將其分類為:1)功能性界面仿生功能性設(shè)計界面接受物的功能信息,操縱與控制物,同時也包括與生產(chǎn)的接口,即材料運用、科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用等等。這一界面的仿生側(cè)重于功能、結(jié)構(gòu)和材料的仿生,它反映著設(shè)計與人造物的協(xié)調(diào)作用。2)情感性界面仿生情感性設(shè)計界面即物要傳遞感受給人,取得與人的感情共鳴。這種感受的信息傳達(dá)存在著確定性與不確定性的統(tǒng)一。情感把握在于深入目標(biāo)對象的使用者的感情,而不是個人的情感抒發(fā)。設(shè)計師“投入熱情,不投入感情”,避免個人的任何主觀臆斷與個性的自由發(fā)揮。這一界面的仿生側(cè)重于用形態(tài)、色彩、肌理等引發(fā)心理情感,體現(xiàn)大自然和諧與共生的精神哲學(xué)的仿生設(shè)計,它反映著設(shè)計與人的關(guān)系。如在計算機的設(shè)計中,硬件方面人們逐漸采用多種方式與機器交互,如自然語言接口、計算機支持的協(xié)同工作、眼動跟蹤、姿勢識別、三維輸入、表情識別、聽覺界面等,進(jìn)行著功能性方面的界面仿生設(shè)計;軟件方面廣大的軟件研制人員開發(fā)計算機用戶愈為迫切需要的符合“簡單、自然、友好、一致”原則的人機界面,即情感性方面的界面仿生設(shè)計??傊S著計算機廣泛應(yīng)用,它已經(jīng)變成家喻戶曉的商品,可以任意地裝在人們的口袋里,用來幫助人們處理日常的辦公業(yè)務(wù)和生活事務(wù),自然的人機界面與和諧的人機環(huán)境已逐步變成信息世界關(guān)心的焦點。其他產(chǎn)品同樣如此。因此,仿生設(shè)計使產(chǎn)品有更加完備的功能性界面和更加自然和諧的情感性界面,更好地滿足人的需求。三、未來工業(yè)設(shè)計中仿生的前景今天,我們生活在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時代,學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)的優(yōu)異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能,已經(jīng)成為技術(shù)革新和技術(shù)革命的一個新方向。許多事實說明,仿生學(xué)是發(fā)展新技術(shù)的金鑰匙。例如研究顯示,不遠(yuǎn)的將來一種仿生電子眼可望誕生。因為科研人員已揭開眼睛是如何看到經(jīng)大腦“翻譯”的圖像。他們已發(fā)明一種稱為“細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的電腦微型集成電路,據(jù)此將發(fā)明仿生“電子眼”可以用來進(jìn)行類似視網(wǎng)膜功能的圖像處理。又如美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)療中心耳鼻喉科的醫(yī)生不久將開展“仿生耳”植入手術(shù),讓從前失去聽力的成人重獲聽力。再如科研人員以猴子作為人的替身,正在研究人大腦的思維與記憶的生理活動。他們設(shè)想,如果仿照人的神經(jīng)系統(tǒng),把它運用到電子計算機上去,就有可能誕生具有高級神經(jīng)活動的生物計算機,那就是仿生學(xué)劃時代的貢獻(xiàn)。所有這些都預(yù)示著仿生科技前途似錦,而且仿生科技的探索永無止境。另一方面,神奇的大自然向人類展示著精妙絕倫的生命形態(tài)和絢麗多彩的悅?cè)松?,同時,大自然還無聲地闡釋了自然界的生存哲學(xué)——和諧與共生。這種和諧的設(shè)計哲學(xué)呼吁人類社會與大自然之間的高度和諧統(tǒng)一;共生的設(shè)計哲學(xué)則呼吁著人與機器、生態(tài)自然與人造自然之間建立合理的建構(gòu),搭建人與自然、機器共生的對話平臺??偨Y(jié)綜上所述,運用仿生性思維進(jìn)行設(shè)計,不僅創(chuàng)造功能完備、結(jié)構(gòu)精巧、用材合理、美妙絕倫的產(chǎn)品,而且賦予產(chǎn)品以生命的象征,讓設(shè)計回歸自然,增進(jìn)人類與自然統(tǒng)一。因此,工業(yè)設(shè)計師要學(xué)會師法自然的仿生性設(shè)計思維,創(chuàng)造人、自然、機器和諧共生的對話平臺。

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