基于生物原型的仿生學在游艇設計中的研究論文
摘要：本文旨在通過對生物原型的仿生學相關理論的分析研究，著眼于游艇設計研究，希望從人類認知習慣與仿生學的角度來研究生物原型的特征關系，達到游艇設計與自然環境更的融合，增加趣味性，使其更具有人情味和自然的動態美。
關鍵詞：仿生設計；游艇設計；生物原型
一、仿生學概念
仿生學一詞最早是在1960年由美國人斯蒂爾（JackEllwoodSteele）取自拉丁文“bios”（生命方式）和詞尾“nic”（具有……性質的）合成。斯蒂爾認為：仿生學是研究模仿生物系統方式，或是以具有生物系統特征的方式，或是以類似于生物系統方式的系統科學。因此，我們可以這樣定義仿生學：它是研究生物系統的行為、結構、原理、性質以及相互作用，為工程技術提供新的思想觀念、系統構成以及工作原理的科學。
二、基于生物原型的仿生學概念
產品形態仿生設計是運用模仿的手法，將生物的某些原型特征賦予產品形態之中，使產品形態與生物特征形態具有某種程度的相似性，而仿生設計成功與否的關鍵因素就是形態結構特征之間相似程度的大小。
產品仿生設計過程中，非常重要的一個環節是如何準確地提取生物原型的主要特征。阿恩海姆曾說過：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、最本質的結構特征就越難以突出和強調。
那么生物形態特征指的是什么呢？它包括生物體本身各個組成部分的形狀、大小、相對位置、相互關系等一些構成要素，各要素之間的相對位置形成的一些關聯（包含、相離、相交、相切等）、大小比例、距離、角度等關系�；谏镌偷姆律O計以蘊含于生物和自然中的特征或結構、形態為藍本（如植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼等方面），借助于現代技術手段，對其進行“形”或“神”的模仿，實現特定的技術功能或目標。
三、基于生物原型的仿生學在游艇設計中的研究
古代勞動人民通過對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。隨著模仿水平層次的提高，受更多類型動物（各種魚類、鳥類等飛行動物）外形的影響，尤其是在空氣動力學的發展形成以后，對流線型的動物形態的研究，使得水上交通工具，由之前的獨木船發展成為各式各樣的“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，我們都能在他們的外形上發現某些動物形態的蛛絲馬跡。在游艇設計的方法中，仿生設計是一種最常見的設計方法。無論在游艇的整體形態造型上還是在局部形態設計中，比如船頭船尾、上層建筑等的一些細節設計，都采用了仿生設計的手法。
游艇是用于海上航行的工具，它一旦運行，其造型便是動態的形態，所以游艇的造型藝術不僅是單純的用來美化和修飾它的輪廓，更多的時候我們關注的是它航行時候的富于流動感的形態意象，使它盡可能最大的與自然環境融合。因此要使游艇能最大程度的融于自然，使游艇的形態更具感染力和動態美，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特征，選取適合游艇設計的生物原型，并對生物原型的形態進行分析。這也是近期各大游艇品牌在設計船型的時候均采用更加貼近自然的仿生設計方法的原因。根據不同的產品，不同的設計師，進行形態仿生設計造型方法也不同，在此介紹兩種比較常用于游艇設計的仿生設計造型手法。
�。ㄒ唬┓聭B設計
仿態設計又進一步分為局部法和整體法。局部法是選用生物形態特征中的某一部分、最具有特色的、能通過該部分的特點識別整個生物的特征，通過對該特征進行抽象、提煉、加工，使其特征更加突出簡練、主次分明、具有代表性。在此基礎上將局部形態特征運用于產品形態仿生。比如人造大鯨魚電動仿生潛艇的仿生設計，潛艇的尾部與兩翼的設計采用的是鯨魚尾部與鰭部特征：突出其肥大的尾部，夸張的表現鰭部特征，表現出鯨魚在游動時尾部與鰭的作用，使整個潛艇看上去有種靈動的生命感。局部法就是通過抓住局部特征的表現來強調整個生物的主要特點。
整體法與局部法不同的是，它是從全局出發，整體來考慮自然形態特征，對整個的形態做全面的觀察，并進行分析。在此基礎上對整個形態進行提煉與加工整合，從其外觀整體形態中提煉出形態的本質特征，使整個形態特點更加突出、簡練、準確。
如果說局部法一般用于動物局部靜態的特征，那么整體法常用于模仿動物的運動時，整體特征所表現出的動態美、速度感和力量感。例如海里的各種魚類，游泳的'姿態是它們典型的特征，所以游艇設計時常提取其游泳時的動感特征線并加以提煉加工。
�。ǘ╇[喻抽象設計
隱喻抽象設計主要分為三類：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。
自然形態具有豐富復雜的特征，其中一些特征不能很直觀的發現、并且能被簡單的表達。這種時候我們需要一些形象的表現手法來表達，這就是我們常用的隱喻的抽象法。隱喻抽象法要求形態不僅要準確、貼切，而且還要完整、明確、力求用最簡潔的手法來予以表現。比如：象征、隱喻等。例如：通過一組形態線條粗細長短的改變來表示聲音音量的變化、重復的圖形表現節奏與韻律等，通過線條起伏、疏密、粗細的改變來表示生物形態變化的神韻。在使用該方法的時候一定要表現完整并且準確。
1.由形到意的抽象方法
在產品的仿生設計上，想要做到使用者與產品形態達成共鳴，需要使產品的形與仿生對象的意達到相互融合的程度，通過形的組成要素來表現出意的神韻。如圓形、圓弧形表現出一種規則、柔和的韻味，不規則的多邊形則表現一種銳利、剛毅的意境。比如“海斧”游艇，在產品中，通過斧型的船頭，設計師表達出的一種力量于速度的感覺，通過對這種形象的細致刻畫來表達這種意境。
2.由意到形的隱喻方法
在進行產品仿生設計的時候，設計師以意境為出發點，借助形態來表達，創造出一個神似的仿生形來抽象隱喻。這就是由意到形的隱喻方法。比如Beluga超級游艇，Beluga這艘船的設計靈感是Puresang（來自安特衛普的設計師）從童話人物Pinnochio（匹諾曹）和MobyDick（莫比迪克）身上獲得的，其天窗打開時形狀就像鯨魚的嘴。設計師以童話人物的意境為背景，通過游艇形態的仿生設計傳達出對這兩個人物的神韻，達到一個由意象到形態的升華。
3.綜合隱喻抽象方法
綜合隱喻抽象方法是仿生設計常用的方法，設計師在做設計的時候會根據需求的差異而是用不同的設計手法，單一的方法往往滿足不了設計的需求。將設計師對產品的理解與仿生對象具有的寓意相結合來創造產品形態，即把生物本身寓意延伸擴展開來，同時也使設計師的理解創新提升到一個與自然和諧統一的高度，使兩者相得益彰。
四、結語
游艇造型比較復雜，結構變化豐富，因此在做游艇仿生設計的時候，上面提到的幾種方法需要結合使用。比如船殼的設計常用的是母型船設計法；船室的設計，整體采用仿態設計中的整體法；船體側面包括舷窗（船殼與船室的舷窗）的設計通常采仿態設計中的局部法；但是在使用這些方法的時候，通常都是與隱喻抽象設計結合使用的。
【基于生物原型的仿生學在游艇設計中的研究論文】相關文章：