圖14 大眾NEEZA（哪吒）概念車尾部

一、引言

設(shè)計的方法有千萬種，我們采用的設(shè)計的方法也千差萬別，但是我們應(yīng)用在汽車設(shè)計上以仿生設(shè)計為大多數(shù)。仿生設(shè)計學(xué)，也可稱為設(shè)計仿生學(xué)（Design Bionics）,它是在仿生學(xué)和設(shè)計學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新興邊緣學(xué)科,是模擬生物系統(tǒng)的某些原理，通過模擬的形式，整理、分析、提煉并構(gòu)思設(shè)計出具有類似生物系統(tǒng)某些特征的一種新的設(shè)計思維方法^（1）。仿生設(shè)計的發(fā)展一共經(jīng)歷了四個階段：萌芽階段，初始階段，中級階段，高級階段。遠(yuǎn)古時期，人們的認(rèn)識能力與技術(shù)能力有限，原始人類認(rèn)為生物器官是這些神奇力量的來源（圖1）；在長期歷史的演化中，人們逐漸對生物形態(tài)賦予了各種象征：兇猛的獅子象征王權(quán)的威嚴(yán)（圖2）,這就進(jìn)行到了仿生設(shè)計的第二個階段——初級階段；中級階段的開始伴隨著人類對自然的熟悉程度的提高和更深層次的認(rèn)識，大眾汽車集團(tuán)創(chuàng)始人費迪南德·波爾舍在上個世紀(jì)30年代設(shè)計了第一輛以昆蟲的造型為車身的汽車——大眾甲殼蟲（圖3）；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對自然界的認(rèn)知越來越復(fù)雜化、系統(tǒng)化，這時的設(shè)計師們對仿生設(shè)計不僅僅是對外形上的研究，還將生物特征的結(jié)構(gòu)、功能、信息特征運(yùn)用到設(shè)計上。

圖1 印第安羽毛頭飾

圖2 中國龍椅

圖3 大眾甲殼蟲

二、仿生設(shè)計中的形態(tài)仿生

形態(tài)仿生是指研究自然界與生物體的外形、色彩、質(zhì)感、信息傳遞的方式方法，并通過研究得出結(jié)論，將所研究對象運(yùn)用簡化、抽象、夸張、隱喻等藝術(shù)手法運(yùn)用到產(chǎn)品外觀，使創(chuàng)造出的產(chǎn)品與仿生產(chǎn)品產(chǎn)生一種或多種關(guān)聯(lián)性，形態(tài)仿生在設(shè)計產(chǎn)品中為最常見的形式。形態(tài)仿生通過細(xì)分可以分為四種：外形仿生、色彩仿生、質(zhì)感仿生、意向仿生。外形仿生是指模仿生物體的輪廓線、結(jié)構(gòu)線，使得設(shè)計出的產(chǎn)品與原生物體之間從外形上建立一種聯(lián)系。外形仿生是其他形態(tài)仿生的基礎(chǔ)，并對產(chǎn)品的產(chǎn)生有很大的影響，通過外形仿生設(shè)計出的產(chǎn)品可以從產(chǎn)品外觀上識別所出模仿的生物體；產(chǎn)品顏色的選擇在產(chǎn)品設(shè)計中具有重要的影響，不用顏色所帶來的感官效果是不同的，所以，色彩仿生顯得尤為重要，借助大自然和生物體具有色彩信號進(jìn)行仿生；質(zhì)感仿生是在模擬生物體的表面肌理的自然屬性，例如：Pforzhemim大學(xué)畢業(yè)的女學(xué)生Anne·Forschner就為寶馬設(shè)計了一款名為Lovos Concept概念車（圖4），這款車的車身鑲滿了金屬鱗片，并在這些鱗片上還覆蓋著太陽能電池，可以為車提供動力，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，這是一款前所未有的太陽能動力的概念車。除此之外，人們對鳥類和魚類的研究發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，不光滑的表面更能有效的減少空氣阻力。

圖4 寶馬 Lovos Concept概念車

汽車外形的發(fā)展與演變大概可以分為五類：箱型車、流線型車、船型車、魚型車、楔形車。上個世紀(jì)初，美國福特公司設(shè)計出T型車，這是世界上第一輛開發(fā)研究出可以使用的箱型車，這個時期的T型車就像一個大方盒子，并沒有門窗，只有一個外框，現(xiàn)在人們都愿意稱這個時期的車為箱型車（圖5）。20世紀(jì)20年代人們?yōu)榱藴p少空氣阻力和氣流的紊亂造成汽車行駛速度的影響。設(shè)計師們開始從大自然與自然生物中尋找，研究各類生物體在空氣中穿越的速度與時間，并將之運(yùn)用到汽車設(shè)計中，經(jīng)過反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)可以模仿生物體的外形進(jìn)行汽車設(shè)計，提高汽車在穿越空氣時的速度，稱為“流線型”。流線型車中最有代表性，產(chǎn)量最大的是的1937年德國大眾的“甲殼蟲”（圖3）。因汽車外形酷似甲殼蟲而得名，因受到的空氣阻力較小，很快，它像福特T型車一樣很快風(fēng)靡全球。1949年福特公司推出了新型福特V8型汽車，它與甲殼蟲車有很大區(qū)別：駕駛室位于車的中部，車前是發(fā)動機(jī)，后為后備箱，這種形狀非常像船的造型,所以稱為船型汽車（圖6）。后來人們在設(shè)計中逐漸把后窗玻璃傾斜，并且在發(fā)展過程中，發(fā)現(xiàn)斜背式的汽車很像魚的脊背，因此這類車被稱為“魚型車”（圖7）。魚型車行駛起來容易產(chǎn)生很大的升力,這樣會使得汽車的行駛的穩(wěn)定性和操縱性降低。人們進(jìn)行了反復(fù)的探索,終于解決了升力的問題——就是將汽車車身整體向前下方傾斜,這種形狀有效地克服升力帶來的形式問題，最終將這種形狀稱為“楔型”（圖8）。

圖5 福特T型車

圖6 船型車

圖7 魚型車

圖8 楔形車

三、形態(tài)仿生在汽車設(shè)計中的案例研究

著名的設(shè)計師克拉尼說過：“設(shè)計的基礎(chǔ)應(yīng)來自誕生于大自然的生命所呈現(xiàn)的真理之中”^（2）。許多生物實現(xiàn)其功能的結(jié)構(gòu)和特征都會反映在形態(tài)上，進(jìn)行這樣的仿生設(shè)計時，不論是進(jìn)行形態(tài)仿生還是功能仿生，表現(xiàn)出來的效果都是一樣的。例如：鳥類和魚類的流線形體能減少空氣阻力，這樣的仿生設(shè)計是出于對創(chuàng)作產(chǎn)品的功能考慮，但是采用了生物的外觀形態(tài)。

案例一、梅賽德斯——奔馳仿生概念車
奔馳汽車公司于2005年推出了一款利用仿生設(shè)計學(xué)概念設(shè)計的一款汽車，這款汽車的主要靈感來源于盒子魚（boxfish）（圖9）。盒子魚，顧名思義，就是長得像盒子的魚。此魚略呈正立方體，像盒子一樣，身體具有四棱脊，無背中棱，僅在背鰭前方隆起；各棱脊無棘；腹面突出呈弧狀。背鰭短小,位于體后部，無硬棘，具9根軟鰭條；臀鰭具9根軟鰭條；尾鰭圓形；非常具有流線特征，因此符合空氣力學(xué)的要求。它們生活在熱帶海洋的珊瑚礁、礁湖和海藻群環(huán)境中，它們就像汽車一樣，要求活動時消耗的能量最少，這就必須有強(qiáng)壯的肌肉和流線形的身體。為了在林立的珊瑚礁從中保護(hù)自己，盒子魚的表面十分堅韌，可以抵抗很高的壓力。它的四方形的身體截面十分類似于汽車的形體，這些對汽車設(shè)計來說都是極其突出的優(yōu)勢。盒子魚奇特的外形給了梅賽德斯公司以設(shè)計靈感。

根據(jù)汽車設(shè)計的要求和盒子魚的特點，確定選用盒子魚的形態(tài)特征和色彩特征，斯圖加特設(shè)計人員通過對盒子魚進(jìn)行詳細(xì)的觀察和分析，制作了一個泥土模型（圖10），并進(jìn)行了風(fēng)阻系數(shù)測試，結(jié)果只有0.06。色彩選取了盒子魚身上的黃綠色和黑色兩種顏色作為汽車外形的主要顏色。借助這款設(shè)計，梅賽德斯的工程師們也成功地讓汽車的燃油耗費下降了，并讓一氧化氮排放量下降。

圖9 盒子魚

圖10 風(fēng)阻實驗?zāi)Ｐ?/p>

在對盒子魚的外觀特征提取以后，發(fā)現(xiàn)盒子魚泥土模型并沒有完全擺脫其自然形象，無法與汽車之間形成良好的配合，并不能直接運(yùn)用到汽車設(shè)計之中。設(shè)計師們進(jìn)行反復(fù)研究，決定將盒子魚棱角分明的輪廓作為汽車的側(cè)面和側(cè)裙，將尖尖的魚嘴盡量收窄，同時將盒子魚的尾部去掉，改為正常的楔形，這樣就大概有了一個汽車的磨樣。盒子魚圓滑、流暢的線條為概念仿生汽車奠定了一個良好的基礎(chǔ)，經(jīng)過后期的不斷完善，一輛形體長4.24米，寬1.82米，高1.59米的車最終完成。（圖11）

圖11 boxfish概念車

案例二、大眾NEEZA（哪吒）概念車
德國最近幾年的新車都有采用西方神話人物的名字：PHEATON（輝騰）、Eos、Tourag，在采用這些名字的同時對這些人物的仿生。德國一直具有仿生設(shè)計的能力，在德國汽車史上，最典型的車還屬德國大眾甲殼蟲汽車，直到現(xiàn)在，仿生設(shè)計經(jīng)常在德國大眾汽車上使用。因此，作為上海大眾，本土設(shè)計師也可以從這一方面入手，尋求仿生設(shè)計的可能性。

圖12 哪吒

上海大眾的設(shè)計師要保證品牌特征的延續(xù)性，同時也要保證具有我國文化特征，設(shè)計師們決定推出具有中國特色的概念車。最終，哪吒的形象進(jìn)入設(shè)計師重點考慮的人物形象。哪吒（圖12）——頭戴乾坤圈，臂繞混天綾，腳踏風(fēng)火輪，手持火尖槍，中國家喻戶曉的神話故事里的英雄形象，他活潑、激情、熱情和年輕，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威。確定了哪吒作為仿生設(shè)計的對象后，確定模型哪吒的形態(tài)特征和色彩特征。哪吒的武器是火尖槍，霸氣又有動感，設(shè)計師們從火尖槍中尋找靈感，將火尖槍頭運(yùn)用到每一個輻條，該輪轂采用18寸9輻條鋁合金輪轂，同時也很好的配個了車身陽剛氣十足的設(shè)計風(fēng)格。提高哪吒速度的的寶物那就是風(fēng)火輪，火焰代表了熱情，設(shè)計師們將它運(yùn)用在輪胎上做成胎紋，代表速度。哪吒擁有一雙炯炯有神的眼睛，設(shè)計師將哪吒的眼鏡在汽車上進(jìn)行了抽象設(shè)計，使得前車燈看起來現(xiàn)代又充滿張力。并且前臉的設(shè)計風(fēng)格與前燈搭配非常協(xié)調(diào)，起到了畫龍點睛的作用。（圖13,14）

圖13 大眾NEEZA（哪吒）概念車前臉

摘要：隨著越來越多的汽車走進(jìn)千家萬戶，對汽車的需求量越來越大，同時對汽車的造型越來越高。仿生設(shè)計作為現(xiàn)代汽車設(shè)計方法中常見的方法，本文主要研究應(yīng)用于汽車外形造型設(shè)計中的形態(tài)仿生。并舉汽車仿生設(shè)計史中比較成功的兩個例子作為研究案例具體分析。
關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計學(xué)，形態(tài)仿生，汽車造型設(shè)計

四、總結(jié)與展望

我們一直在探索大自然的奧秘，廣闊的大自然一直是我們設(shè)計的靈感來源。形態(tài)仿生出現(xiàn)在汽車設(shè)計中的方方面面，不僅只應(yīng)用在汽車外形設(shè)計上，同時也應(yīng)用在結(jié)構(gòu)與內(nèi)飾中。仿生設(shè)計學(xué)作為設(shè)計的前沿發(fā)展趨勢，根據(jù)仿生的基本原理，盡可能的選擇出仿生生物的優(yōu)勢，并合理的利用到汽車設(shè)計中，設(shè)計出更多令大眾滿意、更有特色的汽車造型。

注釋：
①徐伯初、陸冀寧，《仿生設(shè)計概論》，成都．西南交通大學(xué)出版社，2016年版，第11頁
②孫寧娜、張凱，《仿生設(shè)計》，北京.電子工業(yè)出版社，2014年版，前言

參考文獻(xiàn)
[1]孫寧娜，張凱.仿生設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社，2014
[2]徐伯初，陸冀寧.仿生設(shè)計概論[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2016
[3]王惠軍.汽車造型設(shè)計仁[M].北京：國防工業(yè)出版社,2007
[4]杜海濱.汽車造型設(shè)計[M].沈陽：遼寧美術(shù)出版社,2006
[5]李卓森.現(xiàn)代汽車造型[M].北京：人民交通出版,2005

作者：賈麗（藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，武漢理工大學(xué)，珞獅路122號，武漢 430070，中國）

The Application of Morphological Bionic in Automobile Design
Li Jia
(School of Art and Design, Wuhan University of Technology, Luoshi Road 122,Wuhan 430070, China.)
Abstract: With more and more cars into the tens of thousands of households, the growing demand for cars, while the shape of the car is getting higher and higher. Design bionics as a common method in modern automobile design method, this paper mainly studies the morphological bionic used in the design of automobile exterior shape. And the two examples of the success of car bionic design history as a case study specific analysis.
Key words: design bionics morphology bionic car design