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基于生物原型的仿生學(xué)在游艇設計中的研究論文
摘要：本文旨在通過(guò)對生物原型的仿生學(xué)相關(guān)理論的分析研究，著(zhù)眼于游艇設計研究，希望從人類(lèi)認知習慣與仿生學(xué)的角度來(lái)研究生物原型的特征關(guān)系，達到游艇設計與自然環(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：仿生設計；游艇設計；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。斯蒂爾認為：仿生學(xué)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(lèi)似于生物系統方式的系統科學(xué)。因此，我們可以這樣定義仿生學(xué)：它是研究生物系統的行為、結構、原理、性質(zhì)以及相互作用，為工程技術(shù)提供新的思想觀(guān)念、系統構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)仿生設計是運用模仿的手法，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，而仿生設計成功與否的關(guān)鍵因素就是形態(tài)結構特征之間相似程度的大小。
產(chǎn)品仿生設計過(guò)程中，非常重要的一個(gè)環(huán)節是如何準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(guān)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)的結構特征就越難以突出和強調。
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、相對位置、相互關(guān)系等一些構成要素，各要素之間的相對位置形成的一些關(guān)聯(lián)（包含、相離、相交、相切等）、大小比例、距離、角度等關(guān)系�；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(tài)為藍本（如植物的莖、葉以及動(dòng)物形體、肌肉、骨骼等方面），借助于現代技術(shù)手段，對其進(jìn)行“形”或“神”的模仿，實(shí)現特定的技術(shù)功能或目標。
三、基于生物原型的仿生學(xué)在游艇設計中的研究
古代勞動(dòng)人民通過(guò)對生活在水中的魚(yú)類(lèi)的模仿，伐木鑿船，用木材做成了魚(yú)形的船體，仿照魚(yú)的魚(yú)鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓，從此開(kāi)始了水上活動(dòng)。隨著(zhù)模仿水平層次的提高，受更多類(lèi)型動(dòng)物（各種魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)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，對流線(xiàn)型的動(dòng)物形態(tài)的研究，使得水上交通工具，由之前的獨木船發(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)現某些動(dòng)物形態(tài)的蛛絲馬跡。在游艇設計的方法中，仿生設計是一種最常見(jiàn)的設計方法。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(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(xiàn)型的柔和的形態(tài)特征，選取適合游艇設計的生物原型，并對生物原型的形態(tài)進(jìn)行分析。這也是近期各大游艇品牌在設計船型的時(shí)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(chǎn)品，不同的設計師，進(jìn)行形態(tài)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。
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仿態(tài)設計又進(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)識別整個(gè)生物的特征，通過(guò)對該特征進(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。在此基礎上將局部形態(tài)特征運用于產(chǎn)品形態(tài)仿生。比如人造大鯨魚(yú)電動(dòng)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(yú)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(yú)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來(lái)強調整個(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，對整個(gè)的形態(tài)做全面的觀(guān)察，并進(jìn)行分析。在此基礎上對整個(gè)形態(tài)進(jìn)行提煉與加工整合，從其外觀(guān)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)物的運動(dòng)時(shí)，整體特征所表現出的動(dòng)態(tài)美、速度感和力量感。例如海里的各種魚(yú)類(lèi)，游泳的姿態(tài)是它們典型的特征，所以游艇設計時(shí)常提取其游泳時(shí)的動(dòng)感特征線(xiàn)并加以提煉加工。
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隱喻抽象設計主要分為三類(lèi)：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)具有豐富復雜的特征，其中一些特征不能很直觀(guān)的發(fā)現、并且能被簡(jiǎn)單的表達。這種時(shí)候我們需要一些形象的表現手法來(lái)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(tài)不僅要準確、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。比如：象征、隱喻等。例如：通過(guò)一組形態(tài)線(xiàn)條粗細長(cháng)短的改變來(lái)表示聲音音量的變化、重復的圖形表現節奏與韻律等，通過(guò)線(xiàn)條起伏、疏密、粗細的改變來(lái)表示生物形態(tài)變化的神韻。在使用該方法的時(shí)候一定要表現完整并且準確。
1.由形到意的抽象方法
在產(chǎn)品的仿生設計上，想要做到使用者與產(chǎn)品形態(tài)達成共鳴，需要使產(chǎn)品的形與仿生對象的意達到相互融合的程度，通過(guò)形的組成要素來(lái)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(chǎn)品中，通過(guò)斧型的船頭，設計師表達出的一種力量于速度的感覺(jué)，通過(guò)對這種形象的細致刻畫(huà)來(lái)表達這種意境。
2.由意到形的隱喻方法
在進(jìn)行產(chǎn)品仿生設計的時(shí)候，設計師以意境為出發(fā)點(diǎn)，借助形態(tài)來(lái)表達，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超級游艇，Beluga這艘船的設計靈感是Puresang（來(lái)自安特衛普的設計師）從童話(huà)人物Pinnochio（匹諾曹）和MobyDick（莫比迪克）身上獲得的，其天窗打開(kāi)時(shí)形狀就像鯨魚(yú)的嘴。設計師以童話(huà)人物的意境為背景，通過(guò)游艇形態(tài)的仿生設計傳達出對這兩個(gè)人物的神韻，達到一個(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計常用的方法，設計師在做設計的時(shí)候會(huì )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(mǎn)足不了設計的需求。將設計師對產(chǎn)品的理解與仿生對象具有的寓意相結合來(lái)創(chuàng )造產(chǎn)品形態(tài)，即把生物本身寓意延伸擴展開(kāi)來(lái)，同時(shí)也使設計師的理解創(chuàng )新提升到一個(gè)與自然和諧統一的高度，使兩者相得益彰。
四、結語(yǔ)
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(shí)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(tài)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(tài)設計中的局部法；但是在使用這些方法的時(shí)候，通常都是與隱喻抽象設計結合使用的。
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