2.1 生物体基本形态构成元素

自然界的任何生物，如果将其形态进行拆分，最终都可以分解成点、线、面、体这几种最基本的形态构成元素。就像在目前大工业化生产的技术条件下，几乎所有的产品都是由很多零部件拼装而成的，每一件零部件都是通过特定的流水线以及不同的工艺方法制造的，这就是我们通常意义上所讲的标准件。标准件通过批量生产，大大降低了工业产品的生产成本。自然物中的这些最基本的形态元素，就可以被看做是生物体中的标准件，这些元素在特定的自然条件下独立生长，最后组合成形态各异的自然物形体，具有代表性的有锯齿状、螺旋线等。

如果从几何学的角度进行分析，从自然物中可以提取许许多多完全符合机械化大工业生产要求的结构理想且有生长规律的几何形态。以螺旋结构为例，DNA分子结构是螺旋状的；蜗牛的壳是螺旋状的；向日葵籽在向日葵花盘上的排列是螺旋状的；车前草叶片的排列形式也是螺旋状的……我们还可以从更多生物体中找到螺旋结构的影子。这种大量存在于自然界中的数理形态，就为我们提供了很好的素材来源，为之后资源库的建设提供很多的有效信息。

2.2 形态仿生的内涵及特点

人们在与自然界的动植物长期共存的环境下，慢慢认识到某些动植物的特殊形态能够在日常生活中被使用，在无意中就对自然物进行了直接或间接的利用，对产品形态进行着仿生设计。很多情况下，这种对自然物形态的使用并不是刻意为之的，而是从人们使用产品的需求出发，在满足产品功能能够得到充分发挥的基础上进行选择的。产品是通过其特定的功能为人类服务的，而造型的合适与否直接决定了产品的功能能否得到更好的发挥，产品的效率能否达到最优化。因此，产品的形态设计不仅要考虑造型的美观性，人们对造型的审美需求，更重要的是造型的功能性和可持续发展性，既要从人们使用产品的舒适性角度出发，利用人机工程学的相关原理进行设计。同时，又要选择少污染或零污染的材料，减轻环境的负担。

因此，就形态仿生而言，首先，产品形态是对自然物形态进行的简化与抽象，是在符合自然进化法则的基础上对自然物进行的选择与模仿，符合了形态语义学的要求。其次，自然界无穷无尽的物种为形态设计提供了取之不尽的设计素材。再次，随着时代的发展和社会的进步，人们对个性化的追求已经成为一种趋势。对不同层次的消费者而言，虽然对产品形态有着不同的要求，但对新颖性的追求是所有消费者的共同目标，而形态仿生恰恰满足了消费者在这方面的心理需求，这就可以引导设计师设计出更多更好的符合产品功能要求的创新造型。另外，在如今科技化越发明显的时代背景下，越来越忙碌的生活使得人们接触自然的机会也来越少，为了让我们找回那种天然的状态和回归自然的感觉，同时也为了迎合生态设计的理念，形态仿生设计自然就成了符合这一要求的第一选择。

2.3 形态仿生的发展方向

在目前的市场背景下，产品形态是要为产品功能服务的，产品形态的设计目的，是要让消费者在看到产品形态的同时就形成认知，从而了解产品的功能。就如今的工业产品消费市场来看，消费者购买产品的首要考虑因素，就是产品的造型，设计师要抓住消费者的这一心理特质，对产品形态进行改良和创新。

从我国的实际情况来看，我国的产品设计发展速度比较缓慢，究其原因，很大程度上是由于缺少创意来源和创意素材。现今，大多产品形态的设计都是通过对已有产品的实物样件表面进行数据采集和数据处理，并利用可实现逆向三维造型设计的软件来重新构造实物的三维CAD模型，并进一步用CAD/CAE/CAM系统实现分析、再设计、数控编程以及数控加工。这样一个逆向设计的过程，就很难在形态上有所突破。而仿生设计恰好可以突破这一瓶颈，在已有原始生物体的基础上，对生物原型进行数据采集及处理，再进行CAD建模、数控编程及数控加工。这样一来，就可以不断发展企业的自主创新能力，使企业在目前激烈的市场竞争中立于不败之地。

目前，我们已经可以在市场上的一些在售商品中找到仿生设计的影子，这些设计可以从自然界中找到相对应的自然物原型。这是一个设计师与自然界双向交流的过程，设计师可以从现有的一些产品形态中找到相应的生物体，同时，去发现更多未被开发过的生物体形态，并运用到新的产品设计中。因此，在今后的仿生设计中，就需要在自然物原型的基础上，提取基本的结构单元，进行有效的数字化，并建立相关的数据资源库，为后续设计提供便利，在注重人与环境可持续发展的基础上，更加注重产品使用者个性化的体现。

2.4 形态仿生的关键点及重要性

任何一件工业产品，一旦进入市场，就具备了商品的属性。为了体现商品的价值，就必须具备物质和精神两方面的功能。就产品形态而言，则更多体现的是产品的精神价值。虽然设计师可以利用形态组合法、形态类比法等多种方法来进行产品形态的设计，但要从人性化、情感化的角度赋予产品生命，不得不说仿生设计是一个极其适合的方法。将自然物的特征形态通过提取、简化等手段，融入产品外观设计中，使人们被产品的外观所吸引，从而产生购买的欲望和消费行为，这样就直接为企业带来了良好的效益。

设计师对产品形态进行仿生设计是符合市场及可持续发展要求的。一方面，每一种生物从出现到与其他物种经过激烈的生存斗争，最后存活下来，都是自然选择的结果。因此，我们在生物界或微生物界找到的生物，其生长形态与结构都是符合自然环境要求的，从工业设计的角度来看，是符合形式美法则的。比如刺猬笔插，不仅形态有趣可爱，能唤起人们对小动物的热爱，同时从使用功能的角度来看，能存放铅笔的数量并不比普通的笔筒少，功能一样强大。另一方面，可以从人性化的要求出发，为形态设计提供创作灵感。随着时代的发展，人们已经厌倦了每天在钢筋水泥的城市森林中穿梭的生活模式，产生了越来越强烈的回归自然的心态，这就渐渐引导了产品形态设计的发展方向向仿生设计倾斜，发展前景一片大好。

2.5 新的研究方法

产品设计师在进行产品形态仿生设计时，首先要对选定的生物体做一个整体的分析，并对生物进行适当的分解，对每一部分的结构进行精确分析，并通过一定的方法保留主要部分，去除次要部分，进行简化，形成简化后的形态模型，确定产品仿生形态特征，形成形态仿生的创意。其次，将简化后的形态模型在特征数据采集的基础上，在计算机中进行三维数据的处理，对产品形态数据进行重构，并结合产品形态理论进行分析，形成符合用户需求的产品形态仿生三维模型，最后形成产品。