为自然而设计-学位

论文导读：
摘 要：近两个世纪以来的大规模工业生产对自然环境已造成了巨大的破坏，为了实现可持续发展的生存策略，现代设计不得不担负着重树舒适自然环境的重担。本文通过分析现代设计中的经典案例，梳理出未来自然设计发展的新思路。
关键词:艺术；自然；工业设计；环境；合理利用；可持续发展；仿生设计；思路
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一、自然与生态

作为自然生物圈中的一员，人类活动行为对自然环境的影响可谓巨大。就生物圈系统而言，无机环境、绿色植物（生产者）、动物（消费者）和微生物（分解者）共同组成了一个可良性发展的循环体系，各生物角色之间相互合作、相互影响，构成了地球的自然环境，有序的能量流动是生态系统功能完善的基本条件之一，在人类现代文明出现以前，这一循环体系一直以良好的态势发展着。但是，由于现代文明的影响，特别是自18世纪开始的大规模工业文明进程，使得越来越多的人造物以一种势不可挡的方式涌入平衡的生态圈系统中，这些工业文明的产物一方面占据了越来越多的地球资源，另一方面，其废弃产物又以一种无法自然分解的状态破坏了生态循环的链条，对地球生物圈中各种能量、物质和信息的交换产生了巨大的影响，有时候，这种影响甚至是不可逆的。随着人类文明对地球自然环境破坏情况的日益加重，以保护生态环境、保护生态循环为目的的生态学理论开始出现。
1866年，德国动物学家海克尔（E.H.Haeckel，1834-1919）指出：“我们把生态学理解为关于有机体与周围外部环境关系的全部科学，进一步可以把全部生存条件考虑在内。”①由此提出了“生态学”的概念。随后，在1962年，美国海洋生物学家卡森（R.Carson，1907-1964）在其著作《寂静的春天》中披露了美国广泛使用有机氯杀虫剂导致严重环境污染的现实，并从生态循环的角度分析了人类的行为对整个生物圈造成的广泛影响，这本书的出现正式拉开了生态学时代的序幕。直至今天，从发达国家到发展中国家均对生态问题有了不同程度的认识，并通过不同的手段对已出现的各种问题进行适当的干预与缓解，如1987年，世界环境与源于：7彩论文网论文写作格式www.7ctime.com
发展委员会在长篇报告《我们共同的未来》中提出了以“既满足当代人的需求又不危机后代人满足其需求的发展”为核心的可持续发展定义，为国际社会发展现代工业提供了一个可资参照的标准。目前，在以可持续发展为核心的设计纲要下，各种以合理利用自然资源、充分考虑废弃产物自然消解的设计纷纷出现，特别是随着现代科学技术的快速发展，一些划时代的设计成果为现代生态设计打开了新的视野。

二、以科技手段模拟自然

科技发展始终是人类文明得以前进的根本原因，尤其是现代科学文明更是以前所未有的速度推动着人类社会的快速前进。不过，科技发展是一把双刃剑，它一方面使得人类享受着其他物种所无法获得的人造舒适生活环境，另一方面却对原有的自然环境造成了巨大的破坏。现代工业设计文明是建立在科技发展基础之上的，塑料、新型金属、新型加工技术都使现代工业设计呈现出与传统设计截然不同的发展方向与速度，但是，由于生态科学的介入，部分工业设计师已开始从早期单纯地利用科技成果创造具有新颖视觉效果的设计物，转变为通过合理利用科学技术成果来模拟自然，从而使使用者在享受现代科技文明的同时亦能够保持生态环境的平衡。
飞利浦设计中心的微生物群和菌种类专业博士杰克·玛玛（Jack Mama）设计了一个名为“微生物家庭”（Microbial Home）的家庭环保装置系列产品，通过利用细菌的方式来解决现代家庭生活中普遍出现的生活垃圾处理问题。这套家用环保系统由生物沼气池、生态冰箱、城市蜂巢、生物壁灯、生态厕所和塑料坟场六个部分组成，这六个部分在使用的过程中相互关联，其设计原理是将生活垃圾进行微生物降解，把包括塑料制品在内的生活垃圾通过降解和发酵产生甲烷气体，经由管道输送至系统指定位置，这些甲烷气体不仅可用于烹饪所需的热源，还可满足系统中的照明和食物保鲜装置所需的能量。具体来看，这套产品中最为核心的部件即为“生物沼气池”，与普通沼气制造系统不同，这件家用沼气池无需昂贵的建造费用，而是将垃圾桶与切菜板结合在一起，各种厨余废弃物均可通过切菜板旁的垃圾导口回首在储存槽中，在微生物的帮助下，这些废弃物被转换为甲烷气体，通过连接着灯具和厨灶的管道，这些甲烷气体可起到照明和燃烧的作用，同时，分解后的厨余残渣经过脱水处理后还可作为绿色植物的有机肥料。多余的甲烷气体还可通过管道进入“生态冰箱”的工作系统（图1），这个冰箱的设计并不同于目前常用的以制冷降温为设计思路的保鲜设备，设计师以薄壁陶制蒸发冷却器安放在储物柜的底部，外部铺设有热水管道，这些热水所需的能源由生物沼气池提供，通过调温装置可针对不同季节与不同蔬菜的生长特性，模拟出不同的自然环境，使蔬菜可以在离开土壤的环境下继续存活，同时这个装置的顶部还设计有一个木制的植物培养箱，在生物沼气池中产生的厨余残渣可用于培养箱中绿色植物的种植。同时，在这一套生物系统中，设计师还为消费者提供了一个透明的蜂蜜采集器——“城市蜂巢”，这件设计物模拟了自然界中的蜂巢，通过内层密闭的透明设计使使用者在观察蜜蜂的生活与蜂巢构造的同时避免蜂蜇的危险，底端的拉伸式阀门则可导出蜂蜜共使用者享用。此外，以荧光细菌为光源的“生物壁灯”通过生物沼气池中的堆肥和甲烷气体提供所需养料，为家居提供照明系统；以木炭、沙子、陶瓷铝片为过滤系统的“生态厕所”充分分解了人类排泄物，彻底解决了污水排放问题，而纳米材料的陶瓷表面也拥有着自净功能，从而大大节约了清洗马桶所用的水源；采用微生物真菌的“塑料坟场”，借助真菌的分解酶，在分解和代谢之后，这些酶分子不仅将塑料分解为有机物，还可消除掉其中的有毒重金属物质，在降解过程的后期，通过自然阳光的照射，这些真菌还可生长为食用菌类。由于这套产品在制造过程中几乎没有使用任何画工原料，并可依靠自身的循环系统满足多种生活需求，因此，可谓是现代科技文明影响下划时代的一件工业设计成果。同时，这一人造家用生态循论文导读：
环系统的设计成功也为现代设计提供了一个可供参照的范本，即通过合理利用现代科技成果模拟自然环境在现代家居中营造出一个人工循环系统，使消费者在减少废弃物排放的同时生产出可供利用的新型能源，以此降低人类活动对自然界的破坏程度。

三、从艺术的角度模仿自然之美

李砚祖曾指出：“艺术与科学都是一把双刃剑，各具其能，又各司其职，是人类最高心智的产物。科学不断发明创新，不断进步，不断否定已有的东西，它以积累为特征，呈显见的上升形态，任何一个有成就的科学家都是在已有的科学成就的基础上进一步开拓的；艺术则以独创性，集中典型地反映当时人类所达到的最高心智和情感深度，它不是积累型的而是突变型的，有时则成为‘不可企及’的东西，高峰突现，倏然而去，甚至‘空前绝后’。两者各有所长又必然各有其短，只有互补才能更好地服务于人类自身。”②正是由于科学与艺术所具备的不同属性，在现代设计中，设计师亦开始尝试以科学为基础，从艺术的角度模仿自然，从而建立一个更为合理的人与自然的相互关系。
哥斯达黎加设计师克里斯汀·比穆德兹（Christian Bermudez）设计的“鸟舍项目”即是建立在艺术角度上的自然反思（图2），设计师希望通过一种具有波普美感的设计，去探讨新型城市与自然界之间的关系。在这项设计中，设计师将鸟类的迁徙与一种混合了街头艺术的“鞋子涂鸦”形式结合在一起，通过研究杂色捕蝇鸟的迁徙路线，为迁徙中的鸟类提供适合的居住场所。“鸟舍计划”以圆头木鞋的形式打破了常规木质人工鸟舍长方形的造型规律，这种打破传统的新型设计在表达设计师对自然生态环境的关注的同时也不忘照顾生活于城市中的居民所追求的新颖的视觉享受。
实际上，在现代生态型设计中，关注生态与关注艺术美并不冲突，如何营造出适合自然环境的人工之美也是现代工业设计师需要关注的焦点。

四、向自然界学习巧妙的设计思维

从表面上来看，人类是目前自然界中具有最高智能的生物，但实际上，自然界却创造了人类无法企及的智能化生存机制。例如，在解决干旱地区的饮水问题时，人类往往因为干燥的气候和极度稀缺的水源而束手无策，但一种名为纳米布的
甲虫却能够生活在地球上最干燥的地方，它收集水源的方法非常简单，即找到一个空气流通性好的高坡，然后抬起后腿和翅壳，使空气中的水分子在翅壳中一点点凝聚，到第二天清晨，它便可以收集到相当可观的露水量。受到纳米布甲虫收集水源方式的影响，澳大利亚设计师爱德华·李纳克尔（Edward Linacr）设计出一种名为“无中生有”的灌溉系统（图3），该系统模拟纳米布甲虫的方式收集空气，然后利用地面和地下的温差降温到冷凝点，将冷凝后的液体直接通过管道输送给植物的根部。这种灌溉系统利用了地层温差和太阳能供电装置，成本极低，且对自然环境不会造成危害，通过在沙漠地区的实践证明，这件取水器能够从每立方米空气中收集到11.5毫升水分，一天内的集水量可达1公升。与其他滴灌系统相比，这件设计成果充分地学习了自然界中的造物神奇，从而创造出令人匪夷所思的巧妙思维成果。向自然学习并不是人类近年进行的尝试，早在原始社会时期，早期人类即已模仿自然界生物为自己营造舒适的生存环境，只是在人类文明快速发展的过程中，对于自身智能的过度自信，使得一部分人丧失了学习自然的能力，但事实再次证明，面对日益恶劣的自然环境，也许只有更为虚心地学习才能真正达到可持续发展的目标。
总之，人与自然从来都是密不可分的，当人类为了更为舒源于：7彩论文网毕业论文致谢信www.7ctime.com
适地生活而创造出越来越多工业产品的同时也对自然界的生态平衡造成了一定程度上的损害。因此，为了能够达成可持续发展的目标，现代工业设计师必须更仔细地观察自然并从中学习，以科技为基础，兼顾艺术美和自然美，设计出“适当”的产品以维持人类赖以生存的自然界生态系统。
① R.米勒《生态心理学引论》（德文版），雷斯克出版社，1986年版，第29页。
② 李砚祖《设计之维》，重庆大学出版社，2007年版，第30页。