生物演化视角下的家具设计与工程

摘要

本文旨在通过回忆课程中生物演化的基本概念和基本原理等知识，探求生物演化与家具设计的关联性，探究生态自然与功能设计的协同进化，最后指出当前的挑战与机遇，展望家具设计与工程专业的未来前景。

关键词

生物演化；家具设计；工程；协同进化；创新；可持续发展

前言

研究背景

文艺复兴时期以来，家具设计开始逐渐转向美学和人体工程学。之后，工业革命带来了大规模生产，家具设计也开始注重功能性和成本效益。从现代主义运动的“形式随功能”，追求设计简洁实用，到后现代主义的“多样性和个性化”，再到可持续发展强调的“材料的环保性和生命周期”，家具行业不断变革，用户体验和个性化设计越来越受到重视，更加需要我们对前沿行业动态时刻关注，进行创新发展，既是挑战也是机遇。

研究内容

生物演化的基本概念与基本原理

生态自然与功能设计协同进化

家具设计与工程的挑战与机遇

生物演化

基本概念

从概念上来谈演化，演化是指定时空内一切形式运动的总和或者某指定时空内所有事件之和。这里的运动指需要有质量在时空中的线性迁移。

演化不等于进化，演化是没有方向的变化，可以是由简单到复杂的进化，也可以是由复杂到简单的退化。演化的主要机制是生物的可遗传变异，以及生物对环境的适应和物种间的竞争。自然选择的过程，会使物种的特征被保留或是淘汰，甚至使新物种诞生或原有物种灭绝。

生物演化过程中带来的某种特性让生物继承延续至今，更可以被我们在一定的情景环境中所利用，作出创新，为人类的福祉作出贡献。

基本原理

生物演化是一个庞大的知识体系，以下仅提及对本文有所帮助的一些基本原理：

遗传变异（Genetic Variation）

生物演化的基础是遗传变异，即基因序列的变化。俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”，生物体的某些特征确实是通过基因传递给后代的。例如，孟德尔的豌豆实验证明了生物的性状是由遗传因子（基因）在决定的。

因此，对某一生物的形态特征或者材料结构进行研究的时候，往往只需要找出他们共同的基因特征。

自然选择（Natural Selection）

自然选择作为生物史上的伟大发现，也是生物演化的主要驱动力，指生物在生存斗争中适者生存、不适者被淘汰的现象，最初由达尔文提出。

达尔文从生物与环境相互作用的观点出发，认为在特定环境中，适应性较强的个体更有可能生存并繁衍后代。随着时间的推移，有利的遗传特征在种群中逐渐增加。

在生物演化的漫长历程中，生物体通过自然选择和遗传变异不断适应环境，形成了形态各异、功能独特的特征。这些特征不仅是生物生存和繁衍的基石，也是自然界最完美的设计范例。在家具设计中，我们可以借鉴生物演化的智慧，创造出既美观又实用的产品。

生态自然与功能设计协同进化

仿生学

在前面有讲到，由于基因遗传和自然选择，生物会逐渐以适应环境的形态特征出现，以获得最大的生存和繁衍机会。仿生学正是这样从自然界中获取灵感，模仿生物的形态和功能结构来设计家具产品的一种方法。

                                         （雅各布森，蚂蚁椅）

比如这个丹麦设计大师雅各布森设计的蚂蚁椅，形态结构简约大气，模仿了了蚂蚁的骨骼结构，在胶合板上设计出了粗细有致的“躯体”，适应人体的受力情况。用细长的钢管模了拟蚂蚁的腿足，支撑力也非常不错。

                                         （Arjun Vallabheshwar 虎鲸鼠标）

又比如这个虎鲸鼠标模仿动物虎鲸脊柱的弯曲形态设计鼠标，更是非常合适，突起的弧度给手心带来了包裹感和支撑性，鲸鱼鳍设计在两侧给小拇指带来放置的位置，大大提高了其舒适度。

自然界中无数生命体有着奇异的造型、多维的结构、绚丽的色彩，将仿生设计应用于家具设计的领域， 能够丰富家具设计的方法，进一步推动家具设计的发展。

能量与材料的再生利用

此外，生物演化还教会了我们如何在有限的资源条件下实现高效的能量利用和材料利用。许多生物体在演化过程中形成了轻量化、高强度的结构特征，如昆虫的外骨骼、鸟类的骨骼结构等。这些特征为家具设计提供了宝贵的启示，促使我们探索新型材料和制造技术，以实现更加环保、节能的家具产品。

例如通过模拟生物的生长和修复机制，我们可以开发出具有自愈合功能的家具材料，延长产品的使用寿命，减少资源浪费。又如，使用高强度、轻质的材料，如碳纤维或先进的合金，可以创造出既坚固又便于移动的家具。

同时，借鉴生物多样性的原则，我们可以设计出模块化的家具系统，使其能够适应不同的空间需求和使用场景，提高家具的灵活性和可持续性。

通过将生物演化的原理应用于家具设计与工程实践，我们能够将起应用在能量与材料方面，创造出更符合人类需求、更具生态友好性的产品。

可持续发展与家具工程的结合

生物演化强调的是与环境的和谐共存，在如今全球化强调可再生利用的时代，材料的变革由为重要。可持续的材料和工艺，这是现代家具设计的重要环节，包括使用可再生材料、减少废物、以及设计可回收或生物降解的家具产品。

家具设计与工程挑战与机遇

设计行业的更新迭代是非常快的，与消费者对生活品质要求、市场越来越细分化、国家政策、技术的升级变迁等等密切相关。

第一个是设计创新：如今个性化需求和全屋定制的需求日益上涨，需要企业和设计师随意进取，不断创新

第二个是科技技术：随着智能家居和工业4.0的发展，3dmax等设计软件也不断兴起，家具设计与工程需要整合先进的技术，如物联网、人工智能等。

第三个是全球化趋势：在全球化的时代背景下，家具设计与工程专业需要紧跟绿色环保，提升国际竞争力，不仅在设计工艺上的创新发展，也要在深刻感受工程工艺，两头抓。

生物演化是生命历史中最为深刻的变革之一，不仅塑造了地球上丰富多样的生物种类，也给家具设计与工程带来了诸多机遇，如仿生设计、生态可持续性、人体工程学、创新材料、模块化设计、美学发展等等

这些机遇不仅推动了家具设计与工程专业的发展，也为创造更加健康、环保、人性化的居住环境提供了新的可能性。

结论

家具设计与工程是一个跨学科领域，它结合了艺术、设计、人体工程学、材料科学和制造工艺等多个方面。在这一领域中，生物演化的概念可以被视作自然界中生物为了适应环境而经历的演变过程，这一过程同样可以启发我们在家具设计和工程实践中的感悟与思考。

而且启迪我们作为家具设计与工程专业的一名学生，需要具备以下一些技能：：

系统思维：生物系统是高度集成和相互依赖的。在家具设计和工程中，我们需要采用系统思维来考虑家具与空间、用户以及环境之间的关系，确保设计的整体性和协调性。

进化与创新：生物在不断的演化过程中，通过自然选择不断进化出适应环境的形态特征和基因，在本专业中，也要带有创新精神，关注前沿技术和发展，培养创新精神。

可持续性与伦理：生物演化强调与环境的和谐共存，这与可持续发展的理念相契合，家具设计与工程带有工程二字，也要材料的耐用与可持续发展，考虑长期的使用和维护。

参考文献：

蚂蚁椅——雅各布森

虎鲸鼠标——Arjun Vallabheshwar

致谢

时光如白驹过絮，课程的学习悄然而逝，生物演化的奥秘这门课程带给我自身感悟和对于本专业的创新理解是无穷的，再次感谢两位老师的教导，不胜感激！