自然界到處充滿活生生的“優(yōu)良設(shè)計(jì)”實(shí)例，對(duì)設(shè)計(jì)師而言，是個(gè)取之不盡、用之不竭的“設(shè)計(jì)資料庫”。

諸如無生命的山川河流，有生命的飛禽走獸，還有多姿多彩的花草樹木，除有豐富的造型之外，絢麗的顏色也給人以視覺上的無比享受。這些動(dòng)植物經(jīng)歷了幾百萬年的適者生存法則的自然進(jìn)化后，不僅完全適應(yīng)自然, 而且其進(jìn)化程度也接近完美。這些自然的“優(yōu)良設(shè)計(jì)”，有的機(jī)能完備，讓人嘆服；有的結(jié)構(gòu)精巧，用材合理，符合自然的經(jīng)濟(jì)原則；也有的美不勝收，讓人愛不釋手；有的甚至是根據(jù)某種數(shù)理法則形成，它合乎“以最少材料”構(gòu)成“最大合理空間”的要求。這些生物形形色色的奇特本領(lǐng)耐人尋味，使人浮想連翩。我們在贊賞之余，是否能從這些精妙的設(shè)計(jì)中，獲取一些靈感呢？回答是肯定的。一、歷史上的仿生人類在遙遠(yuǎn)的歲月似乎就認(rèn)識(shí)到能從自然生態(tài)系統(tǒng)中領(lǐng)悟到自身生存、發(fā)展、進(jìn)步的真諦。人類從蒙昧?xí)r代進(jìn)入文明時(shí)代就是在模仿和適應(yīng)自然規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。回顧中國的古文明史，不難看到人們較早就留下了模仿自然生態(tài)的痕跡。從遠(yuǎn)古原始人構(gòu)筑的人首龍身、人面鳥身等“人心營構(gòu)之象”，到現(xiàn)實(shí)生活中以各種動(dòng)物形態(tài)為原型的實(shí)用器皿，如牛形燈、豬、鷹形壺等。從神話傳說中人的羽化飛升，到春秋戰(zhàn)國時(shí)期的魯班從草葉的齒形邊緣中“悟”到了鋸的原理等，大量的事例記述了人們對(duì)自然生命的外在形態(tài)和功能創(chuàng)造性地模仿。國外亦然，古時(shí)人們看到鳥兒在天上自由自在地飛翔，就向往人也能象鳥一樣飛上天，于是便用各種方法模仿鳥。經(jīng)過漫長歲月，從最初的木制飛人發(fā)展到今天的超音速飛機(jī)，終于實(shí)現(xiàn)了人類在藍(lán)天上自由飛翔的夢想。達(dá)芬奇被認(rèn)為是現(xiàn)代仿生學(xué)之父。在大約公元1500年，他完成鳥翅模型之后，又畫了一系列的無法實(shí)現(xiàn)的飛行設(shè)備草圖。大約400年之后，奧托成功了，他根據(jù)鸛的翅膀制造的滑翔機(jī)成功地飛行了250米，而且他也取得了"滑翔機(jī)之父"的稱號(hào)。而我們小時(shí)侯玩的竹蜻蜓，便是現(xiàn)代直升飛機(jī)的趨形。一直以來，許多研究者都在不斷嘗試把自然界的形態(tài)和功能類比的應(yīng)用于科學(xué)。由此可見人類師法自然思維由來已久，這便促成了仿生學(xué)的誕生，仿生學(xué)是在生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)之間發(fā)展起來的，模仿生物系統(tǒng)的原理來建造技術(shù)系統(tǒng)的一門新興邊緣學(xué)科。仿生學(xué)恰似“橋梁”和“紐帶”，連接著生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)。仿生設(shè)計(jì)則是在仿生學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它以仿生學(xué)為基礎(chǔ)，通過研究自然界生物系統(tǒng)的優(yōu)異功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩等特征，并有選擇性的在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這些原理和特征進(jìn)行設(shè)計(jì)。著名的德國工業(yè)設(shè)計(jì)師路易吉.科拉尼是仿生設(shè)計(jì)理論的大力倡導(dǎo)者和實(shí)踐者，他那蘊(yùn)藏著人類責(zé)任感的設(shè)計(jì)哲學(xué)思想，以及呼吁人類社會(huì)與大自然和諧統(tǒng)一的設(shè)計(jì)觀念，都具有極其深刻的劃時(shí)代意義。他鮮明的仿生設(shè)計(jì)原理與方法、強(qiáng)烈的造型意念和極具旺盛生命力的設(shè)計(jì)，成功地影響了后代設(shè)計(jì)師。運(yùn)用仿生性思維進(jìn)行設(shè)計(jì)，可作為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)與自然界的鍥合點(diǎn)，使人類社會(huì)與自然達(dá)到高度的和諧統(tǒng)一，仿生設(shè)計(jì)正逐漸成為工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的大趨勢二、現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生現(xiàn)代社會(huì)文明的主體是人與機(jī)器。人類在這種文明所導(dǎo)致的生態(tài)失調(diào)狀況下開始反思并力求尋找新的出路，建立人與自然、機(jī)器的對(duì)話平臺(tái)，共生哲學(xué)觀強(qiáng)烈地呼吁人與機(jī)器、生態(tài)自然與人造自然之間合理的建構(gòu)，創(chuàng)造人類社會(huì)與自然高度的和諧。那么，師法自然的仿生設(shè)計(jì)就是一種良策和新理念。仿生設(shè)計(jì)是人們在長期向大自然學(xué)習(xí)的過程中，經(jīng)過積累經(jīng)驗(yàn)，選擇和改進(jìn)其功能、形態(tài)，從而來創(chuàng)造更優(yōu)良的人造物。尤其是當(dāng)今的信息時(shí)代，人們對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求和過去不同，既注意功能的優(yōu)良特性，又追求形態(tài)的清新、淳樸，同時(shí)注重產(chǎn)品的返樸歸真和個(gè)性。提倡仿生設(shè)計(jì)，不但創(chuàng)造功能完備、結(jié)構(gòu)精巧、用材合理、美妙絕倫的產(chǎn)品，同時(shí)賦予產(chǎn)品形態(tài)以生命的象征，讓設(shè)計(jì)回歸自然，增進(jìn)人類與自然統(tǒng)一。仿生制造指的是模仿生物器官的自組織、自愈合、自增長與自進(jìn)化等功能結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的一種制造系統(tǒng)與制造過程。如果說制造過程的機(jī)械化、自動(dòng)化延伸了人類的體力，智能化延伸了人類的智力，那么，"仿生制造"則可以說延伸了人類自身的組織結(jié)構(gòu)和進(jìn)化過程。仿生制造所涉及的科學(xué)問題是生物的"自組織"機(jī)制及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。所謂"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在其內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，在組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式上不斷自我完善、從而提高對(duì)于環(huán)境適應(yīng)能力的過程。仿生制造的"自組織"機(jī)制為自下而上的產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)、制造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成、生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組以及產(chǎn)品和制造系統(tǒng)的自動(dòng)趨優(yōu)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件。仿生制造屬于制造科學(xué)和生命科學(xué)的"遠(yuǎn)緣雜交"，它將對(duì)21世紀(jì)的制造業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

2．4．1 面向生命的仿生制造研究生命現(xiàn)象的一般規(guī)律和模型，例如人工生命、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、生物的信息處理技巧、生物智能、生物型的組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式以及生物的進(jìn)化和趨優(yōu)機(jī)制等；2．4．2 面向制造的仿生制造研究仿生制造系統(tǒng)的自組織機(jī)制與方法，例如：基于充分信息共享的仿生設(shè)計(jì)原理，基于多自律單元協(xié)同的分布式控制和基于進(jìn)化機(jī)制的尋優(yōu)策略；研究仿生制造的概念體系及其基礎(chǔ)，例如：仿生空間的形式化描述及其信息映射關(guān)系，仿生系統(tǒng)及其演化過程的復(fù)雜度計(jì)量方法。機(jī)械仿生與仿生制造是機(jī)械科學(xué)與生命科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的高度融合，其研究內(nèi)容包括生長成形工藝、仿生設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)、智能仿生機(jī)械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多屬前沿探索性的工作，具有鮮明的基礎(chǔ)研究的特點(diǎn)，如果抓住機(jī)遇研究下去，將可能產(chǎn)生革命性的突破。今后應(yīng)關(guān)注的研究領(lǐng)域有生物加工技術(shù)、仿生制造系統(tǒng)、基于快速原型制造技術(shù)的組織工程學(xué)，以及與生物工程相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)等。