产品结构仿生设计中的情感化设计

时间：2024-05-04

曾文博

（长沙师范学院艺术设计系，湖南长沙410100）

产品结构仿生设计中的情感化设计

曾文博

（长沙师范学院艺术设计系，湖南长沙410100）

本文从理论研究角度出发,首先对产品设计及仿生结构的相关概念理论进行简要论述，在此基础上提出情感化设计理念,并且总结了仿生结构应用于产品设计中的情感化因素。

结构仿生；情感化；产品设计

在过去的一百年间，科学家们已经开始到生物科学中去寻求答案，并且已经作出了许多重要突破。今天的仿生学并不太关注各局部的形式或者事物的造型，而是关心可能发生的事，研究自然是如何让这些事物发生的，各局部之间的相互关系是什么，以及各种系统的存在。人们通过借鉴自然生物，将其结构特征运用到产品设计中，使设计的对象具有合理的结构、鲜明的个性、自然的亲和力等情感特点。

一、结构仿生的概念

1960年，美国斯蒂尔博士提出了仿生学的概念，并作了定义：经由模仿生物以建造技术系统的科学。仿生学是一门由生物学、数学及工程技术学互相贯穿联系的科学。

结构仿生作为仿生设计研究的一个分支，以工程力学为原理为基础，通过研究生物肌体的构造，建造类似生物体或其中一部分的机械装置，通过结构相似实现功能相近。结构仿生涉及生物学、材料科学、结构设计、控制科学、空气动力学和系统工程等工程科学，属于跨学科研究领域。

二、情感化设计

情感化设计在学术界和工程界的提法不尽一致，目前也没有统一的定义，在日本和韩国一般称为“感性工学”（Kanseiengineering)”在我国，工程学术界一般也接受日本感性工学的相关概念，称之为“感性意象或感知意向”，有的学者在此基础上将感性意象与人工智能结合，提出人工情感理论，也有的学者称之为“感性设计”。

情感化设计的主要研究包括消费者情感因素的测量、分析、建模，情感因素到产品设计参数的转换等，目前主要形成的理论体系有日本的感性工学理论和美国Dnad．A．Norman教授提出的三层次理论。

三、结构仿生与情感化设计

美国社会未来学家约翰.奈斯比指出：“无论何处人都需要有补偿性的高情感。这种补偿性的高情感尤其体现在当今社会，社会越进步，人们就离大自然越远，亲近大自然的感觉反而越强烈。”这句话说明在人的内心世界一直都怀有对自然界中的生物形态和人类的产品设计相结合，是永不停止的追求，仿生设计正是这种追求的最好体现，是高情感的审美体验的创造方法。

具有时代特点、情感价值、生活品位的仿生产品的出现，给人们带来新奇感，充分满足现代人情感和审美需求。仿生产品设计与人类的动机、欲望、价值、情感、生活责任、生命意义等各种层面联系在一起，适应处于感情匮乏时代人们的消费需求。

四、产品结构仿生中的情感化设计体现

随着对自然认识的深入和研究手段的进步，仿生学经历了从功能模拟到结构仿生再到信息仿生，从力学仿生到物理仿生再到化学仿生，从个体仿生到生态仿生再到控制仿生这样一个逐步发展的过程。比如苏联从20世纪60年代开始，重点致力于水生动物（如海豚）皮肤形态的研究，以便理解其快速游动、灵活转弯的肌理，为舰艇设计提供仿生思路；英国雷丁大学仿生中心开发了先进的试验手段，能完成从分子水平到组织及整个生物结构的力学研究，他们把断裂力学应用到生物复合材料研究，如应用鹿角韧性肌理进行冲击防护设计（如头盔设计）等；NASA进行了仿生材料、仿生结构、仿生控制等方面的研究，并用于航空航天结构仿生设计；

生活中我们常见到的结构仿生设计有四种：蜂巢结构、肌理结构、减粘合降阻力结构、骨架结构。例如工程师们从一片树叶的叶脉发现了其交叉网状的支撑组织肌理，这些对建筑结构的创新设计是十分有益的启示。1947-1949年意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利设计的意大利都灵展览馆的巨型拱顶就是仿叶脉肌理而建造起来的。

结构仿生研究已普遍运用有限元对生物结构进行力学性能分析、仿真和预测。由于生物体复杂多样，生物所处环境千差万别，工程结构功能各异，因而无论是结构仿生理论，还是仿生工程应用都需要进一步完善。

（一）丰富设计的表现方式，满足多元化消费需求

伴随商业模式的多元化发展，消费者购买商品的方式也随之发生改变。将仿生结构运用与设计中，使设计的表现方式不局限在形态、色彩、材料等方面，使其表现形式丰富起来，同时拜托现有的设计在结构上的雷同化、模式化、陈旧化的现状。

随着科技的发展和生活水平的提高,商品在不断地更新换代,人们的消费方式和消费观念也在发生着改变,而目前市场上的产品设计结构已经不能满足现代人在新时代里的多元化消费需求,因此现代产品设计需要突破传统产品片面追求视觉效果的设计方式。自然生物在漫长的进化过程中,物竞天择,形成了科学合理的独特结构,通过借鉴自然生物,将其科学独特的结构特征应用到产品设计中,可以使其具有合理性、艺术性、趣味性、独特性、自然亲和力等特点，由此可见仿生结构在产品设计中的应用是一个充满活力和创新性的设计方向。

（二）提升产品的亲和力，增强人与产品之间的互动性

现代生活节奏快、压力大，人们渴望回归自然，而产品作为人们生活的重要组成部分，在其设计中应更加注重人的情感、心理等精神层面的表达方式。把情感化设计思想融入到设计中，已成为一种潮流与趋势。通过将自然生物结构特征进行提炼、概括、运用到设计中，可以使设计具有自然活力、亲和力、趣味性的情感化设计特点，从而建立起消费者与产品在情感上、心理上的精神层面的交流互动；同时也可以使产品结构合理独特，具有很强的适应性，方便储运、展示、使用等活动，从而拉近消费者与产品之间的距离，体现了情感化的人性关怀。

（三）反映生态设计思想，传达绿色设计理念

设计源于自然，仿生结构在产品设计中的应用，是自然与艺术的结合，摈弃掉无实用性的部分以减少材料，降低成本，易于回收，适应了设计的发展趋势，与当前提倡的生态、绿色的自然观念相适应，实现人造物与自然之间的和谐共存。

目前大多数的产品在使用功能生命周期内，早早的就被淘汰掉了，这些产品不是被用坏了，绝大多数情况下是因为流于表面而很快过时。从本质上看，产品生命周期之所以结束，是因为用以维系产品和用户之间的“人机感情”已经结束了。因此，真正环保设计并非单纯研究色彩、材质成分的仿生，基于仿生结构的产品设计把研究的落脚点放在如何在绿色设计的前提下，延长产品的情感生命周期，从而延长产品的生命周期。

虽然目前进入了信息时代，但是人工智能的发展水平仍然处于初级阶段，为了实现用户体验下的仿生设计交互，把仿生设计与人工智能结合起来，相互利用，相互促进，把抽象的理论知识转化为生产力，实现人工智能的产品化。因此，在以后的设计中，必须时刻关注着人工智能的发展，把最新的成果用于产品仿生设计中，更好的实现产品与用户、产品与环境的和谐和完善。