奥地利工业设计师克里斯托弗·瑞特兹 (Kristof Retezár)是在野外纪录片中见识到沐雾甲虫强大的生存能力的。彼时,他想为身处沙漠腹地的探险者和长期在缺水地区生活和工作的人设计一款具有强大蓄水能力的便携杯。
沐雾甲虫所生活的纳米布沙漠,是世界上最为干旱的地区之一,年降水量仅有 1.3 厘米,但沙漠中常会出现雾。在人迹罕至的沙漠生存,沐雾甲虫“身怀绝技”。它们的鞘翅上有一种“超亲水”纹理,同时甲壳上还有一种超疏水”凹槽。两者共同合作,沐雾甲虫就可以从外界的空气中吸取水蒸汽。长期与严酷的自然环境作斗争,沐雾甲虫已经习惯于借助傍晚充满雾气的海风加速水珠凝结汇聚。当亲水纹理上的水珠越聚越多时,这些水珠就会沿着弓形后背的凹槽滚落入沐雾甲虫的嘴中。
克里斯托弗·瑞特兹受此启发, 在材料学家和工程师的帮助下,一口气设计出Airo 和 Ryde 两款水瓶。据说,这两款水瓶就像沐雾甲虫一样,利用并提取空气中的水分冷凝产生饮用水。换言之,只要有这两款水壶中的一种,哪里有水汽,哪里就有水源。初出茅庐的瑞兹特凭这两项设计,入围了詹姆斯·戴森(James Dyson)奖。
大自然中可能隐藏完美的设计方案,这不止是瑞特兹个人的感触。在近期由乐家上海艺术廊举办的仿生科技展上,除了沐雾甲虫的故事,一系列仿生设计的生动案例都在向人们讲述大自然中蕴藏的设计能量。仿生不止是一门在工程上实现并有效地应用生物功能的学科,对设计师来说,俨然已经成为搜寻近乎完美的设计方案的宝库。
做自然的“搬运工”?
事实上,仿生设计在设计行业是一个相当红火的门类。仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同,它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象,有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计。同时,它也具有很强的科学性,要求设计师做个通才,能结合仿生学的研究成果,为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。
从某种意义上说,仿生设计可以说是仿生学的延续和发展,是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。这样的设计成功案例不胜枚举。比如,奔驰在西班牙境内的AVE S-102高速列车,其设计灵感来源于绿头鸭的流线型的头部。泰尔戈公司(Talgo)和庞巴迪(Bombardier)这两家交通工具制造巨头的设计师们发现,有着候鸟习性的绿头鸭,其头部和喙的流线形状,能使其迁移数千英里的过程中大幅降低空气阻力、改善空气动力。为此,设计师和工程师们借鉴了绿头鸭的头部线条,打造了这种新型的欧洲特快列车。
麻省理工的工业设计师和工程师则观察和参照猎豹的肢体移动方式,打造了著名的大狗机器人。其快速行进能力在目前的人工智能产品中名列前茅。PAX科技公司的设计人员,从珍珠鹦鹉螺的构造上受到了启发。珍珠鹦鹉螺的壳室呈等角螺线排列,这种形状使其能轻松控制身体的沉浮。仿照珍珠鹦鹉螺结构的Pax风机,亦采用了等角螺线设计,生成将流体引入系统中心的向心力,从而减少了摩擦。相比将流体排至外部的传统通风器设计,Pax风机通过模拟自然设计解决方案能节省高达80%的能源。
不止是这些工业设计领域,在家居设计方面,仿生学也带给了设计师诸多启示。安东尼奥·布洛(Antonio Bullo)为卫浴品牌Roca设计产品时,就从山泉瀑布的流淌方式上找到了突破口,设计出模仿自然水流出水方式的Evol水龙头,受到业内外好评。“如果纯粹模仿这些生物的外形,那么这种仿生设计毫无意义,”安东尼奥认为,仿生设计的家居要将功能赋予形式,而不是简单的外形模仿。
很多设计师已经做到了这一点。中国台湾设计师郭子荣的作品蒲公英凳子灵感源于绽放的蒲公英。凳子仿造蒲公英的结构,由若干根木钉插在同一个圆球上。这些木钉的圆帽非常光滑,共同构成了一个更大的圆球,坐上相当舒服。当然,蒲公英凳还令人意想不到的功能。它的木钉之间有空隙,使用者可以把报纸杂志等杂物插在空隙里,把凳子当书报架使用。如果想别出心裁,你甚至还可以把凳子固定在墙上,当衣帽架来用。郭子荣自信地表示,蒲公英凳兼具了很多家具的功能,关键看人们怎么使用。
匈牙利陶艺师拉兹洛·图帕(Laszlo Tompa)在研究了蜗牛的内脏后,偶尔跨界,制作出名为“螺旋盒”的抽屉。这种抽屉芯能沿着抽屉盒呈螺旋状打开,别具一格的收纳打开方式,通过旋转设计把常见的东西变成极具把玩性的玩具,还保持了抽屉原来的功能。这又是一件效仿大自然生物的杰作。
多问几个为什么
毫无疑问,仿生设计作为人类社会生产活动与自然界的锲合点,使人类社会与自然达到了高度的统一,正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。它兼具节能环保,也极其符合可持续发展的生活理念。
其实,自古以来,自然界就是人类各种科技发明和设计的源泉。但相比之前仅仅追求形似的自然设计风,仿生设计的思考内容更加多元。
生物界有着种类繁多的动植物及物质存在,它们在漫长的进化过程中,为了求得生存与发展,逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中,与周围的生物作“邻居”,这些生物各种各样的奇异本领,吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力,开始了对生物的模仿,并通过创造性的劳动,制造出简单的工具,增强了自己与自然界斗争的本领和能力。很多精彩的设计解决途径就藏在自然的细节之中,这些细节有的细微至极,极易让人视而不见。有心人多问几个为什么,才能发掘其中的奥妙。
因为常带着宠物狗去野外散步,瑞士发明家、设计师乔治·德·穆斯塔(George de Mestral )对植物发生了兴趣。每次,他带着小狗在林中中愉快地玩耍,裤子和狗毛上就会沾满苍耳,要花费很大精力才能去除。出于好奇心,他摘下几瓣苍耳,在显微镜下仔细观察,发现了其中的奥秘——原来苍耳的每个刺的顶端结构都是一个小钩子,就是这种结构使它可以轻易的钩在有毛圈结构的裤料上。 这一发现促成了穆斯塔研发设计出了一种由钩和毛两种结构组成的搭扣带。其中的钩就像苍耳上的小钩子,而毛就像裤料上的毛圈一样。穆斯塔本人创办的公司成了最早的钩毛搭扣带生产商。这种钩毛搭扣相信你我都不陌生。
现在,又有设计界的后辈向其发出挑战。两位美国在校大学生邓肯·艾瑞切克(Duncan Irschick)和阿尔弗雷德·克罗斯拜(Alfred Crosby)打算对壁虎功发出新的挑战。他们在观察壁虎的皮肤后,对其进行了效仿,经过反复试验,他们设计研发出一种类似壁虎皮肤的胶带。据说,这种胶带不仅可以重复使用,而且吸力惊人,可把300公斤的东西牢牢粘在墙上。一旦这种壁虎胶带真正实现商用,人类自己说不定也可以像壁虎那样“飞檐走壁”了。