、聲納、人工臟器
、自動控制器
、自動導(dǎo)航器等等應(yīng)運而生
。
近代
,科學(xué)家根據(jù)青蛙眼睛的特殊構(gòu)造研制了電子蛙眼
,用于監(jiān)視飛機的起落和跟蹤人造衛(wèi)星;根據(jù)空氣動力學(xué)原理仿照鴨子頭形狀而設(shè)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(fā)光原理的研究
,獲得了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能的新方法,從而研制出化學(xué)熒光燈等等
。
目前,仿生設(shè)計學(xué)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能
、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征
,并把它運用到技術(shù)系統(tǒng)中
,改善已有的工程設(shè)備
,并創(chuàng)造出新的工藝
、自動化裝置、特種技術(shù)元件等技術(shù)系統(tǒng)
;同時仿生設(shè)計學(xué)為創(chuàng)造新的科學(xué)技術(shù)裝備、建筑結(jié)構(gòu)和新工藝提供原理
、設(shè)計思想或規(guī)劃藍圖,亦為現(xiàn)代設(shè)計的發(fā)展提供了新的方向,并充當(dāng)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(xiàn)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(yī)學(xué)發(fā)展途徑
。
對生物體結(jié)構(gòu)和形態(tài)的研究
,有可能使未來的建筑、產(chǎn)品改變模樣
。使人們從“城市”這個人造物理環(huán)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(jié)構(gòu)及其工作原理的研究,可以啟發(fā)人們?nèi)ジ纳婆f的或創(chuàng)造出新的海水淡化裝置
。
白蟻能把吃下去的木質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪和蛋白質(zhì),對其機理的研究
,將會對人工合成這些物質(zhì)有所啟發(fā)
。
同時仿生設(shè)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(shù)
,設(shè)計制造制造出人造器官
,如血管
、腎
、骨膜
、關(guān)節(jié)
、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(yù)測
,在本世紀中后期
,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
,可以制造
、傳遞養(yǎng)料及廢物
,并能與氧氣及二氧化碳自動結(jié)合并分離的液態(tài)碳氫化合物人工血
;模擬腎功能
,用多孔纖維增透膜制成血液過濾器,也就是人工腎
;模擬肝臟,根據(jù)活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質(zhì)
,制成人工肝解毒器
;模擬心臟功能
,用血液和單向?qū)?qū)動裝置
,組成人工心臟自動循環(huán)器
。
隨著對宇宙的開發(fā)
、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(shè)計,創(chuàng)造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設(shè)計學(xué)的特點與研究內(nèi)容
仿生設(shè)計學(xué)是仿生學(xué)與設(shè)計學(xué)互相交叉滲透而結(jié)合成的一門的邊緣學(xué)科
,其研究范圍非常廣泛,研究內(nèi)容豐富多彩
,特別是由于仿生學(xué)和設(shè)計學(xué)涉及到自然科學(xué)和社會科學(xué)的許多學(xué)科,因此也就很難對仿生設(shè)計學(xué)的研究內(nèi)容進行劃分
。這里
,我們是基于對所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計中的不同應(yīng)用而分門別類的
。歸納起來
,仿生設(shè)計學(xué)的研究內(nèi)容主要有:
1
、形態(tài)仿生設(shè)計學(xué)研究的是生物體(包括動物
、植物
、微生物、人類)和自然界物質(zhì)存在(如日
、月
、風(fēng)
、云
、山、川
、雷、電等)的外部形態(tài)及其象征寓意
,以及如何通過相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用與設(shè)計之中
。
2、功能仿生設(shè)計學(xué)主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的功能原理
,并用這些原理去改進現(xiàn)有的或建造新的技術(shù)系統(tǒng),以促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代或新產(chǎn)品的開發(fā)
。
3、視覺仿生設(shè)計學(xué)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(yīng)的視覺流程;他廣泛應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計
、視覺傳達設(shè)計和環(huán)境設(shè)計之中。
4
、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計學(xué)主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理在設(shè)計中的應(yīng)用問題
,適用與產(chǎn)品設(shè)計和建筑設(shè)計
。研究最多的是植物的莖
、葉以及動物形體、肌肉
、骨骼的結(jié)構(gòu)
。
從國內(nèi)外仿生設(shè)計學(xué)的發(fā)展情況來看
,形態(tài)仿生設(shè)計學(xué)和功能仿生設(shè)計學(xué)是目前研究的重點
。在本文中,還將著重介紹形態(tài)仿生學(xué)和功能仿生設(shè)計學(xué)的一些情況
。
作為一門新興的邊緣交叉學(xué)科,仿生設(shè)計學(xué)具有某些設(shè)計學(xué)和仿生學(xué)的特點
,但他又有別與這兩門學(xué)科。具體說來
,仿生設(shè)計學(xué)具有如下特點:
1、 藝術(shù)科學(xué)性
仿生設(shè)計學(xué)是現(xiàn)代設(shè)計學(xué)的一個分支
、一個補充。同其它設(shè)計學(xué)科一樣
,仿生設(shè)計學(xué)亦具有它們的共同特性——藝術(shù)性。鑒于仿生設(shè)計學(xué)是以一定的設(shè)計原理為基礎(chǔ)
、以一定的仿生學(xué)理論和研究成果為依據(jù),因此具有很嚴謹?shù)目茖W(xué)性
。
2
、 商業(yè)性
仿生設(shè)計學(xué)為設(shè)計服務(wù),為消費者服務(wù)
,同時優(yōu)秀的仿生設(shè)計作品亦可刺激消費、引導(dǎo)消費
、創(chuàng)造消費
。
3、 無限可逆性
以仿生設(shè)計學(xué)為理論依據(jù)的仿生設(shè)計作品都可以在自然界中找到設(shè)計的原型
,該作品在設(shè)計、投產(chǎn)
、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設(shè)計學(xué)的研究與發(fā)展
。仿生學(xué)的研究對象是無限的,仿生設(shè)計學(xué)的研究對象亦是無限的
;同理
,仿生設(shè)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(xué)科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設(shè)計學(xué)
,必須具備一定的數(shù)學(xué)
、生物學(xué)
、電子學(xué)
、物理學(xué)、控制論
、信息論
、人機學(xué)
、心理學(xué)
、材料學(xué)
、機械學(xué)
、動力學(xué)