男裝設計仿生法是什麼
① 仿生法和聯想法有什麼區別嗎
摘要 模擬法和聯想法的共同之處是它們都需要有一-個已有事物作為參照的基礎,可以稱為「參照物」。而它們之間的不同之處是使用這個參照物的方法:模擬法強調的是對參照物某方面原理的「拷貝"(例如自動調焦照相機是對鷹眼調焦原理的復制);而聯想法則思路比較開闊一-可以從參照物的原理出
② 什麼是仿生造型設計手法
仿生造型設計是產品造型設計方法之一,在產品設計以及交通工具設計中經常被設計師使用。
仿生造型設計手法一般有幾種常用的途徑可以參考設計:
1-形態仿生設計:
自然界中有各種各樣的生物,都有自己獨特的形態特徵,如蝴蝶翅膀的圖案、駱駝高高的駝峰等等,站在設計的角度可以參考形態進行造型設計。
2-功能仿生設計:
地球上的生物在幾百年的進化過程中,擁有了適應環境的各種功能,而且其進化程度接近完美。設計師可以研究生物形態的功能和構造,功能和形態的關系,綜合表現在產品形態設計中。
3-結構仿生設計:
自然界中,有很多生物都具有一定的強度、剛度和穩定性的結構,結構仿生可以給設計師提供很多的結構解決方案。
4-色彩仿生設計:
色彩是最抽象的語音,自然界中存在著千姿百態的色彩組合,在這些組合中,大量的色彩表現的極其和諧與統一,色彩設計也是設計師可以進行仿生設計的方向。
③ 仿生設計在服裝設計中的應用
仿生設計在服裝設計中的應用
創造性思維源自於生活、根植於生活,在生活中尋求和激發創造慾望,因此注重培養細致的「洞察力」尤為重要,對於周圍環境和生活的敏銳洞察,錘煉並開拓設計思維的創造意識。僅有表達設計意圖是不夠的,還必須有一定的造型能力和較強的綜合藝術修養,因此服裝設計師在創作、構思的時候,一方面體現自己鮮明的個性風格,另一方面要對自然生活、社會生活有獨到理解,兩者互為融洽。
一、造型美的思辨
1 設計的感悟和范疇
服裝造型是表現精神方面的思想,源於心靈的意念。這種美使人與服飾和自然處於一種協調、統一、和諧的狀態。法國哲學家笛卡爾說過:「這種美不在某一特殊的部分閃爍,而在所有部分總起來看,彼此之間有一種恰到好處的協調和適中,沒有一部分突出壓倒其他部分,損害全體結構的完美」,也就是說,服裝是一種整體美,表現人的氣質、心理、個性及人體結構等因素與服裝的整體統一性。
2 統一與協調
選擇和整理造型設計的形狀要素、色彩要素、材料要素、裝飾要素,然後將這些要素歸納、結合配合成為統一整體。也就是說將各獨立個體的美,採用調和、集中、支配、平衡、律動等手法調和匯集成統一的美,運用於服裝上,就是將流行之各要素(服裝流行色、款式、質料、花形及各部位的細節)配以首飾、帽鞋、皮包等服飾品和發型、膚色、氣質與時代感等因素互為調和而形成服裝整體美。
調和實際上是統一內部諸要素中間關系的原則,它意為銜接、協定、一致等,服裝諸要素(材料、形狀、色彩)都有其特定的特徵,調和的作用就是將其特質互相連接並調整到統一的狀態。
二、自然、生活與仿生設計
1 吸取於自然生物的造型
當一件模仿生物外形的時裝設計出來的時候,許多人在驚嘆之餘同時亦產生了現代人是否已向原始穴居生活倒退的疑問……
遠古時期,人類在為生存而與大自然搏鬥時產生了對神靈幻覺的依賴,古老的植物、動物都成為原始人類創造、構想之源泉。古埃及人視聖甲蟲、眼鏡蛇等動植物為神靈之象徵,希臘、古羅馬的建築造型藝術的原形是與月桂樹、常青藤等自然界生物相聯系的。一直以來,人類的發展歷程中,總是把自然界的形態作為首要的藝術造型形態,這就說明了自然界中蘊藏了無窮無盡的美,而服裝設計領域也同樣如此。從模仿飛燕的燕尾禮服、模仿蝙蝠的蝙蝠衫,到模仿喇叭花的A形喇叭裙,仿照自然界生物造型的時裝式樣愈來愈受到人們的歡迎。我們把這種模仿設計稱為「仿生設計」。「仿生設計」的流行魅力來源有三個方面,一是近年時裝界的流行風潮颳起了「生態風」,由於工業化進程繪人類帶來了生存空間的惡化,自然生態遭到破壞,人類越來越嚮往以前美好的大自然,於是人們才覺醒應當重視環境保護,表現在服裝設計中即形成了以「返璞歸真」及「環保休閑」等的生態學的熱潮,並逐步已成為時尚的主流。那麼設計師在這種思潮和意識的引導下,無疑其靈感來源偏向於從自然界中吸取。
2 仿生裝是時代的產物
自然界本身所具有特殊的、深不可測的魅力。仿生造型的藝術設計是在服裝的功能形態結構、外部造型、動作,甚至其神態及與環境之統一與協調狀況等多方面對生物進行模擬。現今,建築科學、工程科學,藝術設計等多種領域應用了仿生設計學,尤其以服裝藝術設計領域的仿生設計更令人矚目,它會隨著大自然的優美的環境、百花吐艷而相映成輝。服裝設計亦在尋找與這種和諧而又妙不可言的大自然的搭配,使人們從服裝藝術中充分感受著大自然散發的清香和幽靜。當然,表現這種意境的服裝也就魅力無窮啦!第三,「仿生設計」的哲學內涵與2世紀服飾文化發展的內涵不謀而合。服裝的「仿生設計」是模仿自然界生物造型、色彩等因素的設計活動,其主旨是「師法自然」,而21世紀的主題正是回歸的主題,提倡人與自然的統一。這「師法自然」與「天人合一」既是中國傳統哲學理念的精髓,同時亦是「仿生設計」作為服裝設計未來發展的永恆主題。因此可以說服裝設計中的仿生設計受到了服裝大師們的熱烈推崇,也廣泛地受到消費者的歡迎,它是由於現今環保因素的制約,才能夠使人們體驗到回歸自然的感覺。羽毛、花卉的五顏六色、千姿百態呈現色彩美和形態美,仿裘皮的毛皮光澤柔軟,呈現華麗美,仿生設計使得人切身體會到大自然的存在設計應先盡量遵從於自然法則,我們必須向自然界學習,使它和人類的才智融為一體。
三、服裝造型的仿生設計
早在我國東漢末年,名醫華佗在其創造的《五禽戲》中就開始模仿動物造型設計的人體運動動作,至近代的《大雁氣功》更是把仿生學運用得
惟妙惟肖。仿生設計首先是從人體運動上開始的,自然界的動物、植物,社會中的生活、建築物及立體形狀等都是服裝造型設計借鑒的對象。孔雀裙、燕尾服、荷葉領、燈籠褲等頗為常見。國際時裝大師迪奧推出的「圓屋頂式樣」、埃菲爾鐵塔式外觀以及皮爾,卡丹從中國的飛檐中吸取靈感,設計出聳肩飛袖的造型,這些都是對自然造型特徵的模仿。
四、色彩仿生的借鑒
《天工開物》記載:「霄漢之間,雲霞異色,閻浮之內,花葉殊形。天重象而聖人則之。以五彩彰施於五色……」大自然美麗的色彩是服裝色彩借鑒的最直接來源。成熟的桃子、橘子等水果,飲用的咖啡,大自然的天、海、湖、山、晚霞、原野等自然色彩被設計師靈活地運用於服裝色彩的匹配中,於是便有了桃紅、橘紅、橘黃、土黃、湖藍、天藍、茄紫、咖啡色、橄欖綠、玫瑰紅等各種色彩或色調,這正是由於人們對於大自然美的熱愛和情成了一股極強的誘惑力,同時這亦是對自然界精神內涵的借鑒,情感的互通。
五、服裝材料的仿生
服裝材料是服裝設計的重要因素。其仿生設計可分為兩個方面:一是面料仿生。目前仿生面料已達到以假亂真的地步,用自然材質如烏獸羽毛、植物葉子等直接用於服裝設計中,用人造纖維仿製自然纖維織物,如模擬絲,仿裘皮直接用於服裝設計中。其二是紋樣、肌理的仿生設計。大千世界中蘊涵著不同的圖案形式:流水、山脈、飛禽走獸、日、月、星、辰等的自然肌理及看不到的細胞組織肌理等,所有這些都具有一定的美感。寫實的、寫意的、朦朧的、抽象的,其表現內涵和外延極為寬廣,運用於服裝的面料設計中卻有非常突出的藝術效果。如。仿樹皮肌理的樹皮縐是製作襯衫、連衣裙、流行時裝的好材料;仿動物皮毛紋樣的人造裘皮可與真裘皮相媲美。
俄國著名設計師扎依采夫將植物葉片紋樣綴於男裝上,把男性的陽剛與女性的陰柔完美地結合起來。
以式樣的`柔軟化,結構、線條的流暢配以溫馨的自然花形,更顯成熟之美。
還有採用特殊的印染方法(如化學印染、壓花)和編織手法都可以表現各種各樣不同的自然界美的肌理效果,服裝面料的仿生設計得到進一步的發展。
六、文化內涵的體現
體現「天人合一」的整體觀念,即「人與自然統一」觀點,人是自然界的一部分,《莊子齊物論》中有論述:「天地與我並生,而萬物與我為一」。形式的限制通過對自然規律的認識轉化為表現的自由,最終產生別具一格的藝術品――融入與自然於一體、具有強烈裝飾性和美感的藝術品。
另外,我們還可以通過圖案中的形式塑造自然因素,塑造成的形象溝通內外和大小環境,將具體的形作為一種表達情形和意蘊知覺的手段,為整個設計增加魅力因素,如中國文化中有特殊含義的梅、蘭、竹、菊等自然紋樣,我們從造型風格中可體味到與我們相近的東西,那種對美好生活的嚮往和古樸、純凈的美,西方人往往是難以盡數由衷。近年來,設計界彌漫著一種「回家」的渴望,這股」自然風」針對於現代設計對標准化、機械化的極端追求,人們又發現自己置身於一個陌生而又毫無人情的環境之中,生活不富有生命力的和充滿變化的,僅僅只是沉沒於平面化的單調中。作為設計師以藝術家的身份融合高科技和人們感情需要,設計要體現協調人的理智和情感,給人以「回歸」、「回家」之親切感,因此造型樸素、符合自然生態規律的設計正好與信息時代的潮流不謀而合,這種以返璞歸真的設計潮流使以人為本的設計理念有了更深刻的內涵。
七、中西融合兼收並蓄
努力發揚兩種文化優良成分並加以鍛煉融合,以求創造出適合信息時代所需的文化理念。運用到服裝設計中,吸取中國傳統文化中的意境以及它的表現手法,融西方文明中的比例法則、立體觀、理性思維方式。這樣可以互相為「用」同時面向自然,面向生活,面向當代,面向未來。
對於我國來說,目前正處於工業文明和信息文明甚至農業文明並存的時代,我們仍然需要發展經濟建設,現代工業文明的講究實效、增強科學技術的理性主義和現代主義藝術、追求功能美等觀念對於我國時裝業的發展有很重要的借鑒作用。
結論
時代藝術設計在處理中西文化關繫上應當堅持中西融合,反對任何形式的文化保守主義和文化虛無主義,努力發揚兩種文化優良成分並加以鍛煉融合,以求創造出適合信息時代所需要的文化理念。
仿生造型設計是以自然界的一切東西作為參考資料,加以提煉成為可以應用到服裝上。成為美麗動人的衣裝,為人類的服裝文明史更添精彩,也是符合社會大眾,符合社會潮流的發展,比較貼切消費者的心理,依賴於傳統文化的淵源和精湛的工藝藝術的完美協調工業技術支撐,才能做到推陳出新和迎合社會大眾的文化心態。
;④ 仿生設計是什麼意思
仿生設計主要是運用工業設計的藝術與科學相結合的思維與方法,從人性化的角度,不僅在物質上,更是在精神上追求傳統與現代、自然與人類、藝術與技術、主觀與客觀、個體與大眾等多元化的設計融合與創新,體現辯證、唯物的共生美學觀。仿生設計的內容 模仿生物的特殊本領,利用生物的結構和功能原理來設計產品機械的設計方式。
⑤ 什麼是仿生技術
仿生技術是通過研究生物系統的結構和性質,以此來為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。仿生技術一詞bionics是1960年由美國科學家斯蒂爾根據拉丁文「bios」(生命方式)和字尾「nic」(具有......的性質)構成的。仿生技術的問世開辟了獨特的技術發展道路,也就是人類向生物界索取藍圖的道路,它大大開闊了人們的眼界,顯示了極強的生命力。仿生技術的光榮使命就是為人類提供最可靠、最靈活、最高效、最經濟的,最接近於生物系統的技術系統,為人類造福。
潛水艇利用仿生學借鑒了魚鰾充氣排氣的原理,完美的實現了潛水艇的上浮和下沉
⑥ 仿生設計的方法
這個我不太熟,給你找了一些資料,看看有沒有用
仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」:
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象,然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,用各種技術手段(包括材料、工藝、計算機等)對它們進行研究,做出定量的數學依據;通過對生物體和模型定性的、定量的分析,把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能,並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析,用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發,達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析,做出定量的數學依據,用各種技術手段(包括材料、工藝等)製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度,從具象的形態和結構中,抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後,開始對它們進行各種可行性的分析與研究:
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析,可以是抽象的,也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時,亦要對生物的生活環境進行分析,要研究為什麼是這種色彩?在這一環境下這種色彩有什麼功能?
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,通過分析,找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段,對生物體的運動規律進行研究,找出其運動的原理,針對性的解決設計工程中的問題。
當然,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。
⑦ 什麼是仿生創造法
生物在億萬年漫長進化中,形成許許多多奇妙的功能。例如,蝙蝠可以感覺到超聲波,在布滿密網的黑屋裡,幾十隻蝙蝠自由穿梭飛行,而不會撞到網上。人類對於蝙蝠的研究發現,蝙蝠是由超聲波來定位和檢測物體的。蝙蝠的喉內發射出去的超聲波信號與物體相遇後被反射回來,由蝙蝠的耳朵接收,據此判定物體的距離。方位。人們正是根據這種「回聲定位」原理發明了雷達。隨著現代生物學的發展,生物的許多鮮為人知的奇特功能被揭示出來,令人驚嘆。人類在驚嘆之餘,希望從生物的功能機理中受到啟發,創造出更先進的技術。這種模擬生物的機能和結構發出新的技術原理的構思方法,叫做仿生法。
仿生學的發展,給人類的發明創造開辟了更廣闊的前途。人類利用仿生學的發明,打破了人的生命能力的局限。
在遇到一個問題,或者萌發了一個創造性設想以後,怎樣才能想得巧妙,怎樣才能使一個設想變為成熟的方案,自然界、生物界是一個發明設想和技術藍圖的重要源泉。巧妙地運用仿生法,是得到詳細構思的重要方法。
⑧ 什麼是仿生造型設計手法
仿生造型設計是產品造型設計方法之一,在產品設計以及交通工具設計中經常被設計師使用。
仿生造型設計手法一般有幾種常用的途徑可以參考設計:
1-形態仿生設計:
自然界中有各種各樣的生物,都有自己獨特的形態特徵,如蝴蝶翅膀的圖案、駱駝高高的駝峰等等,站在設計的角度可以參考形態進行造型設計。
2-功能仿生設計:
地球上的生物在幾百年的進化過程中,擁有了適應環境的各種功能,而且其進化程度接近完美。設計師可以研究生物形態的功能和構造,功能和形態的關系,綜合表現在產品形態設計中。
3-結構仿生設計:
自然界中,有很多生物都具有一定的強度、剛度和穩定性的結構,結構仿生可以給設計師提供很多的結構解決方案。
4-色彩仿生設計:
色彩是最抽象的語音,自然界中存在著千姿百態的色彩組合,在這些組合中,大量的色彩表現的極其和諧與統一,色彩設計也是設計師可以進行仿生設計的方向。
⑨ 什麼是仿生設計學
可稱之為設計仿生學(Design Bionics),它是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科,主要涉及到數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科。
仿生設計學與舊有的仿生學成果應用不同,它是以自然界萬事萬物的「形」、「色」、「音」、「功能」、「結構」等為研究對象,有選擇地在設計過程中應用這些特徵原理進行的設計,同時結合仿生學的研究成果,為設計提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途徑。在某種意義上,仿生設計學可以說是仿生學的延續和發展,是仿生學研究成果在人類生存方式中的反映。
仿生設計學作為人類社會生產活動與自然界的鍥合點,使人類社會與自然達到了高度的統一,正逐漸成為設計發展過程中新的亮點。
自古以來,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發展,逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中,與周圍的生物作「鄰居」,這些生物各種各樣的奇異本領,吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力,開始了對生物的模仿,並通過創造性的勞動,製造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊;骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬,是人類初級創造階段,也可以說是仿生設計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國,早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防禦猛獸的傷害;四千多年前,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建築結構來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發明了風箏,並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研製能飛的木鳥;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關戾置於腹內,發之則凌雲奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下。」西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高台上飛下來,企圖模仿鳥的飛行。以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船,多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」,多少有點模仿動物的意思。以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,為開發我國光輝燦爛的古代文明,創造了非凡的業績。
外國的文明史上,大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮;還有泰爾發明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外,為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
二、仿生設計的歷史
自古以來,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。生物界有著種類繁多的動植物及物質存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發展,逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類生活在自然界中,與周圍的生物作「鄰居」,這些生物各種各樣的奇異本領,吸引著人們去想像和模仿。人類運用其觀察、思維和設計能力,開始了對生物的模仿,並通過創造性的勞動,製造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領和能力。
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊;骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想像出來的,只能說是對自然中存在的物質及某種構成方式的直接模擬,是人類初級創造階段,也可以說是仿生設計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發展的基礎。
在我國,早就有著模仿生物的事例。相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防禦猛獸的傷害;四千多年前,我們的祖先「見飛蓬轉而知為車」,即見到隨風旋轉的飛蓬草而發明輪子,做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建築結構來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,彷彿像大象的腿。
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對於絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想。根據秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發明了風箏,並且應用於軍事聯絡。春秋戰國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研製能飛的木鳥;並且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發明了鋸子。據《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,「善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關戾置於腹內,發之則凌雲奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下。」西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高台上飛下來,企圖模仿鳥的飛行。以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設計活動之一。明代發明的一種火箭武器「神火飛鴉」,也反映了人們向鳥類借鑒的願望。
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸的自由。後來隨製作水平提高而出現的龍船,多少受到了不少動物外形的影響。古代水戰中使用的火箭武器 「火龍出水」,多少有點模仿動物的意思。以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設計活動,為開發我國光輝燦爛的古代文明,創造了非凡的業績。
外國的文明史上,大致也經歷了相似的過程。在包含了豐富生產知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮;還有泰爾發明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的齶骨的形狀受到啟示而創造出來的。十五世紀時,德國的天文學家米勒製造了一隻鐵蒼蠅和一隻機械鷹,並進行了飛行表演。
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。凱利還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關系。德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發現飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比。亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限。人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。
後來,設計師又根據鶴的體態設計出了掘土機的懸臂,在一戰期間,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據考察潛艇設計師在設計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設想,設計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳。另外,為潛水員製作的蹼,幾乎完全按照青蛙的後肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力。
三、仿生設計的發展
到了近代,生物學、電子學、動力學等學科的發展亦促進了仿生設計學的發展。以飛機的產生為例:
在經過無數次模仿鳥類的飛行失敗後,人們通過不泄的努力,終於找到了鳥類能夠飛行的原因:鳥的翅膀上彎下平,飛行時,上面的氣流比下面的快,由此形成下面的壓力比上面的大,於是翅膀就產生了垂直向上的升力,飛的越快,升力越大。
1852年,法國人季法兒發明了氣球飛船;1870年,德國人奧托.利連塔爾製造了第一架滑翔機。利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人,他望著家鄉波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過,他堅信人能飛行。1891年,他開始研製一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機,自己還進行試飛;此後五年,他進行了2000多次滑翔飛行,並同鳥類進行了對比研究,提供了很有價值的資料。資料證明:氣流流經機翼上部曲面所走路程,比氣流流經機翼下平直表面距離較長,因而也較快,這樣才能保證氣流在機翼的後緣點匯合;上部氣流由於走的較快,它就較為稀薄,從而產生強大吸力,約占機翼升力的三分之二大小;其餘的升力來自翼下氣流對機翼的壓力。
19世紀末,內燃機的出現,給了人類有史以來一直夢寐以求的東西:翅膀。不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的,然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀。
萊特兄弟發明了真正意義上的飛機。在飛機的設計製作過程中,怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩定一直困繞著他們。為此,萊特兄弟又研究了鳥的飛行。例如,他們研究鶙鵳怎樣使一隻翅膀下落,靠轉動這只下落的翅膀保持平衡;這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩定和平衡。這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗,由地面上的人用繩控制,使之能轉動或彎翹。他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機後部一個可轉動的方向舵來控制飛機的方向,通過方向舵使飛機向左或向右轉彎。
後來,隨著飛機的不斷發展,它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形,它們變的更簡單,更加實用。機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條。飛機的效率增加了,比以前飛的更快,飛的更高。到了現代,科學高度發展但環境破*、生態失衡、能源枯竭,人類意識到了重新認識自然,探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感,亦認識到仿生設計學對人類未來發展的重要性。特別是一九六Ο年秋,在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會,成為仿生學的正式誕生之日。
此後,仿生技術取得了飛躍的發展,並獲得了廣泛的應用。仿生設計亦隨之獲得突飛猛進的發展,一大批仿生設計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應運而生。
近代,科學家根據青蛙眼睛的特殊構造研製了電子蛙眼,用於監視飛機的起落和跟蹤人造衛星;根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車;模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器;通過對螢火蟲和海蠅地發光原理的研究,獲得了化學能轉化為光能的新方法,從而研製出化學熒光燈等等。
目前,仿生設計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時,還通過研究生物系統的結構、功能、能量轉換、信息傳遞等各種優異特徵,並把它運用到技術系統中,改善已有的工程設備,並創造出新的工藝、自動化裝置、特種技術元件等技術系統;同時仿生設計學為創造新的科學技術裝備、建築結構和新工藝提供原理、設計思想或規劃藍圖,亦為現代設計的發展提供了新的方向,並充當了人類社會與自然界溝通信息的「紐帶」。
對人腦的探索,可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能。同它相比,現在的電子計算機只能作為算盤。
對植物光合作用的研究,將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫學發展途徑。
對生物體結構和形態的研究,有可能使未來的建築、產品改變模樣。使人們從「城市」這個人造物理環境中重新回歸「自然」。
信天翁是一種海鳥,它具有淡化海水的器官——「去鹽器」。對其「去鹽器」的結構及其工作原理的研究,可以啟發人們去改善舊的或創造出新的海水淡化裝置。
白蟻能把吃下去的木質轉化為脂肪和蛋白質,對其機理的研究,將會對人工合成這些物質有所啟發。
同時仿生設計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響。例如人們可以通過仿生技術,設計製造製造出人造器官,如血管、腎、骨膜、關節、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞。專家預測,在本世紀中後期,除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如,模擬血液的功能,可以製造、傳遞養料及廢物,並能與氧氣及二氧化碳自動結合並分離的液態碳氫化合物人工血;模擬腎功能,用多孔纖維增透膜製成血液過濾器,也就是人工腎;模擬肝臟,根據活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質,製成人工肝解毒器;模擬心臟功能,用血液和單向導通驅動裝置,組成人工心臟自動循環器。
隨著對宇宙的開發、認識,又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命,而且將為人類提供嶄新的設計,創造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設計學的特點與研究內容
仿生設計學是仿生學與設計學互相交叉滲透而結合成的一門的邊緣學科,其研究范圍非常廣泛,研究內容豐富多彩,特別是由於仿生學和設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科,因此也就很難對仿生設計學的研究內容進行劃分。這里,我們是基於對所模擬生物系統在設計中的不同應用而分門別類的。歸納起來,仿生設計學的研究內容主要有:
1、形態仿生設計學研究的是生物體(包括動物、植物、微生物、人類)和自然界物質存在(如日、月、風、雲、山、川、雷、電等)的外部形態及其象徵寓意,以及如何通過相應的藝術處理手法將之應用與設計之中。
2、功能仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的功能原理,並用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統,以促進產品的更新換代或新產品的開發。
3、視覺仿生設計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理,以及相應的視覺流程;他廣泛應用與產品設計、視覺傳達設計和環境設計之中。
4、結構仿生設計學主要研究生物體和自然界物質存在的內部結構原理在設計中的應用問題,適用與產品設計和建築設計。研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。
從國內外仿生設計學的發展情況來看,形態仿生設計學和功能仿生設計學是目前研究的重點。在本文中,還將著重介紹形態仿生學和功能仿生設計學的一些情況。
作為一門新興的邊緣交叉學科,仿生設計學具有某些設計學和仿生學的特點,但他又有別與這兩門學科。具體說來,仿生設計學具有如下特點:
1、 藝術科學性
仿生設計學是現代設計學的一個分支、一個補充。同其它設計學科一樣,仿生設計學亦具有它們的共同特性——藝術性。鑒於仿生設計學是以一定的設計原理為基礎、以一定的仿生學理論和研究成果為依據,因此具有很嚴謹的科學性。
2、 商業性
仿生設計學為設計服務,為消費者服務,同時優秀的仿生設計作品亦可刺激消費、引導消費、創造消費。
3、 無限可逆性
以仿生設計學為理論依據的仿生設計作品都可以在自然界中找到設計的原型,該作品在設計、投產、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設計學的研究與發展。仿生學的研究對象是無限的,仿生設計學的研究對象亦是無限的;同理,仿生設計的原型也是無限的,只要潛心研究大自然,我們永遠不會有江郎才盡的一天。
4、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設計學,必須具備一定的數學、生物學、電子學、物理學、控制論、資訊理論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科的基本知識。
5、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設計學,必須在設計學的基礎上,既要了解生物學、社會科學的基礎知識,又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識。它是產生於幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科。
五、仿生設計學的研究方法
仿生設計學的研究方法主要為「模型分析法」:
1、創造生物模型和技術模型
首先從自然中選取研究對象,然後依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,用各種技術手段(包括材料、工藝、計算機等)對它們進行研究,做出定量的數學依據;通過對生物體和模型定性的、定量的分析,把生物體的形態、結構轉化為可以利用在技術領域的抽象功能,並考慮用不同的物質材料和工藝手段創造新的形態和結構。
① 從功能出發、研究生物體結構形態——製造生物模型。
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,提出一個生物模型。對照生物原型進行定性的分析,用模型模擬生物結構原理。目的是研究生物體本身的結構原理。
② 從結構形態出發,達到抽象功能——製造技術模型
根據對生物體的分析,做出定量的數學依據,用各種技術手段(包括材料、工藝等)製造出可以在產品上進行實驗的技術模型。牢牢掌握量的尺度,從具象的形態和結構中,抽象出功能原理。目的是研究和發展技術模型本身。
2、可行性分析與研究
建立好模型後,開始對它們進行各種可行性的分析與研究:
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識。從功能出發,對照生物原型進行定性的分析。
② 外部形態分析
對生物體的外部形態分析,可以是抽象的,也可以是具象的。在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題。
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時,亦要對生物的生活環境進行分析,要研究為什麼是這種色彩?在這一環境下這種色彩有什麼功能?
④ 內部結構分析
研究生物的結構形態,在感性認識的基礎上,除去無關因素,並加以簡化,通過分析,找出其在設計中值得借鑒合利用的地方。
⑤ 運動規律分析
利用現有的高科技手段,對生物體的運動規律進行研究,找出其運動的原理,針對性的解決設計工程中的問題。
當然,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析。
--------------------------------------------------------------------------------
-- 作者:文丐
-- 發布時間:2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命
仿生是高科技的代名詞,它是指運用尖端的科學技術,來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能,更加有效地為人數服務。各國都在不遺餘力地加大在仿生學方面的研究。可以說,仿生學研究程度的高低,是國家綜合國力的重要標志之一。榮事達集團研製開發的「仿生搓洗」全自動洗衣機最近推向市場,將仿生技 術運用於洗衣機領域,產生了革命性的影響。
據了解,這種洗衣機首先具有神經智能網路功能,可以模仿人的恩維判斷能力,根據衣物的重量、質地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低,從而達到最佳的洗滌狀態。其次,具有搓衣板的功能。洗衣機內的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來回搓動,這種搓動被控制在300度以內,能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞。三是它去除了傳統洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉動所帶來的噪音,採用直流永磁無刷電機直接驅動,有效地防止噪音的產生。
直流永磁無刷電機可節電50%
採用直流永磁無刷電機,在電子驅動器的控制下可實現無級調速,並可精確地控制搓洗棒每次轉動的次數和角度。因此,不同的衣物質地、臟污程度可以設定不同的洗滌程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢節奏和力度,實現「仿生」搓洗。另外,採用直流永磁電機比採用交流電機節電50%。
電子剎車技術把噪音降到最低
有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會,他們在換購洗衣機時總希望擁有一台沒有噪音的洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機則恰好能滿足這一點。
這主要是因為「仿生搓洗」洗衣機採用電子擎實現電子剎車,剎車時由電機本身迅速降速,從而避免了像其他洗衣機採用機械摩擦剎車時產生的噪音和振動,實現了靜音運轉。
搓洗棒確保洗滌過程中不產生碎屑
有洗衣機使用經驗的消費者知道,洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網,用來過濾衣物在洗滌時產生的碎屑。但是「仿生搓洗」洗衣機卻沒有這種過濾網,為什麼呢?業內專家解釋,這是因為「仿生搓洗」洗衣機的內部構造根本有別於波輪式和滾筒式洗衣機。「仿生搓洗」洗衣機採用的驅動擎是豎立的搓洗棒,能夠使動能從中央向四周傳遞。當洗衣機啟動時,搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度,有效避免了衣物因連續旋轉而形成的纏繞,以及與桶壁摩擦產生的碎屑,洗得干凈、不纏繞、無摩擦,當然不需要過濾網。衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似,並能達到手洗效果,「仿生搓洗」洗衣機也由此得名。
(選自《精品購物指南 》)
--------------------------------------------------------------------------------
-- 作者:枯藤老樹
-- 發布時間:2004-9-20 17:56:29
-- 論仿生製造
師 漢 民
摘 要 闡明製造過程與生命現象之間的相似之處:基於自組織機制的有序化、基於信息模型的個體復制,以及通過進化過程形成的高度適應性。論述仿生製造的基本內涵,指出現代製造科學應該從生命現象及生命科學中學習與借鑒的主要內容,它們包括完善的信息技術、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機材料、奇妙的生物智能、高效的尋優與趨優方法,以及先進的組織結構和運行模式。提出關於加強學科間的聯合,促進仿生製造技術研究的建議。
-- 結構構件
對於構件,在截面面積相同的情況下,把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀。有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如:「疾風知勁草」,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構,其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質分布在四周,而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什麼兩樣,它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子。 選我啊!