楊晴雅

摘 要：隨著人類科技的飛速發(fā)展與進(jìn)步，計(jì)算機(jī)模擬成為進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)的主要方法之一，同時(shí)也成為仿生設(shè)計(jì)過(guò)程中的必要步驟。本文通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬仿生設(shè)計(jì)的應(yīng)用的闡述，以期能夠給相關(guān)研究者提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì);計(jì)算機(jī)模擬;應(yīng)用研究

利用計(jì)算機(jī)模擬法進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，是仿生設(shè)計(jì)中的主要方法之一。合理地應(yīng)用計(jì)算機(jī)，能夠使得仿生設(shè)計(jì)的質(zhì)量得到更好的保證與提升，減少仿生設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)、形態(tài)等出現(xiàn)問(wèn)題的可能。所以，從事仿生設(shè)計(jì)和研究的人員，要在實(shí)際的學(xué)習(xí)工作實(shí)踐中，結(jié)合前人和自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行合理、有效的運(yùn)用。鑒于此，本文主要分析計(jì)算機(jī)模擬在仿生設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要點(diǎn)，力圖從計(jì)算機(jī)模擬方面為推進(jìn)仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。

1 仿生設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)模擬的重要性

近些年來(lái)，由于世界科技的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，利用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了人們的廣泛關(guān)注。所謂計(jì)算機(jī)模擬，主要指的是利用計(jì)算機(jī)對(duì)仿生模本和仿生制品的特性、屬性、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將仿生設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行有效的結(jié)合。由于仿生設(shè)計(jì)涉及的領(lǐng)域比較廣，將計(jì)算機(jī)模擬應(yīng)用到仿生設(shè)計(jì)中，不僅能夠提高設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)效率，而且能對(duì)仿生設(shè)計(jì)進(jìn)行最佳化的選擇，并對(duì)仿生設(shè)計(jì)進(jìn)行可行性與功能性的篩選。

除此之外，在仿生設(shè)計(jì)中，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)研究者提供更多的設(shè)計(jì)靈感，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以更加靈活地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行更改，并得到最佳化的選擇;可以使得仿生設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)更加合理，進(jìn)一步提升仿生設(shè)計(jì)的效率和效益。這就要求仿生設(shè)計(jì)研究者需要不斷學(xué)習(xí)新的、更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬軟件，改善原有的仿生設(shè)計(jì)方案，提高仿生設(shè)計(jì)方案的實(shí)施效率。

2 基礎(chǔ)理論解析

2.1 仿生學(xué)理論解析

2.1.1 仿生學(xué)的含義

（1）傳統(tǒng)定義：仿生學(xué)定義最早是從信息科學(xué)，更具體地說(shuō)，是從控制科學(xué)與工程就開(kāi)始的。

仿生學(xué)傳統(tǒng)狹義定義是，研究生物體接受、傳遞、加工及其機(jī)制，并將之作為模擬對(duì)象，來(lái)設(shè)計(jì)各種自控機(jī)的科學(xué)。后來(lái)在仿生學(xué)研究不斷深化的形勢(shì)下，又產(chǎn)生了仿生學(xué)傳統(tǒng)廣義定義，即仿生學(xué)是“研究生物界各種各樣的特征（包括物質(zhì)、能量、信息等），并以之作為模擬對(duì)象，來(lái)改善現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備并創(chuàng)造新技術(shù)”。

在仿生學(xué)傳統(tǒng)定義中，無(wú)論是狹義定義、廣義定義，還是后來(lái)演變的定義，都是在下列條件下定義的：一是仿生模本都是生物，即動(dòng)物、植物、微生物;二是仿生模擬都是非生物制造。

（2）現(xiàn)代定義：隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展，人類對(duì)自然界的探索也在不斷深入，仿生學(xué)也經(jīng)歷了孕育—發(fā)展—成熟的不同歷程，進(jìn)入了下一個(gè)全新的發(fā)展階段。仿生學(xué)的定義也隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是與生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、保健科學(xué)等的深入結(jié)合，得到了進(jìn)一步的豐富、拓展和提升。

仿生學(xué)現(xiàn)代的狹義定義，即為仿生學(xué)傳統(tǒng)的廣義定義，而現(xiàn)代的廣義定義可表述為，學(xué)習(xí)、模擬生物、生活和生境制造，包含自然或人造生命及其組件的人工制品。定義中所體現(xiàn)的不僅是仿生模本從生物拓展到生活與生境的突破，更是仿生模擬實(shí)現(xiàn)了非生物制造與生物制造的緊密結(jié)合;仿生制品不僅僅是人工制品，而且是直接包含有生命體或其組件。

現(xiàn)代廣義定義中對(duì)仿生學(xué)還有進(jìn)一步的表述，即仿生學(xué)是學(xué)習(xí)、模擬大自然，在建造的人工制品中實(shí)現(xiàn)回歸自然的仿生發(fā)展理念和發(fā)展模式的科學(xué)。

現(xiàn)今，在交叉學(xué)科的滲透和影響下，仿生學(xué)的研究?jī)?nèi)容有了進(jìn)一步拓展。將生物、生境及生活中一切對(duì)人類需求有用的信息，均作為仿生模本被模擬。同時(shí)，仿生模擬也加快了從“形似”向“神似”邁進(jìn)的步伐，仿生制品也從傳統(tǒng)的非生命仿生制品向包含生命組件的仿生制品和具有完整生命的仿生制品方向發(fā)展。[1]

2.1.2 仿生學(xué)研究?jī)?nèi)容

（1）生物研究：生物研究分為純生物學(xué)研究、生物現(xiàn)象研究、生物學(xué)已有成果研究及模本生物研究。

純生物研究是基于生物專業(yè)或?qū)ι锏呐d趣，研究生物系統(tǒng)各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)、功能、行為、控制、生長(zhǎng)發(fā)育、起源、進(jìn)化，以及生物與周圍環(huán)境的關(guān)系等。這是基礎(chǔ)研究，也是仿生學(xué)的生物學(xué)基礎(chǔ)。

生物現(xiàn)象伴隨著生命全過(guò)程，時(shí)有發(fā)生，新穎，機(jī)理隱秘，有時(shí)甚至是偶發(fā)，容易引起人們的好奇、興趣，甚至成為愛(ài)好，驅(qū)使人們?nèi)ヌ剿鳌⑷パ芯?。由于人們好奇心所產(chǎn)生的探索生物現(xiàn)象奧秘的動(dòng)力是難以估量的，其研究成果產(chǎn)生的影響也是不可估量的。雖然對(duì)生物現(xiàn)象的最初研究并無(wú)仿生學(xué)應(yīng)用背景，但是，正是人類對(duì)生物奇異現(xiàn)象的好奇、對(duì)探索生物現(xiàn)象奧秘的興趣和對(duì)明晰生物特異現(xiàn)象機(jī)理的向往，才產(chǎn)生了對(duì)人類社會(huì)具有巨大價(jià)值的仿生發(fā)明與創(chuàng)造。

對(duì)已有的生物學(xué)成果的研究主要有兩個(gè)方面，一是大面積進(jìn)行分析、提純、凝練、歸類、集成，為仿生學(xué)研究做好戰(zhàn)略儲(chǔ)備;二是帶著明晰的需求，有目的地尋找有可能用于仿生學(xué)的生物學(xué)研究成果——這是應(yīng)用基礎(chǔ)研究，研究成果有潛在的或明確的仿生應(yīng)用前景。生物學(xué)已有成果研究的對(duì)象是生物學(xué)領(lǐng)域已被研究和已形成的成果，有仿生學(xué)應(yīng)用的大背景，但多數(shù)暫無(wú)具體應(yīng)用目標(biāo)?，F(xiàn)對(duì)其進(jìn)行探索的目的就是要對(duì)已有成果的特點(diǎn)、規(guī)律、原理等進(jìn)行歸類，進(jìn)一步系統(tǒng)深入分析，以備仿生學(xué)應(yīng)用;抑或有具體應(yīng)用目標(biāo)，尋找適于目標(biāo)應(yīng)用的已有成果。

根據(jù)工程實(shí)際需求，選擇典型生物模本進(jìn)行研究。這是應(yīng)用基礎(chǔ)研究，研究成果有明確的仿生學(xué)應(yīng)用目標(biāo)。模本生物的研究就是帶著工程中的具體技術(shù)難題到生物界尋找靈感，有明確的工程需求和具體的應(yīng)用目標(biāo);且生物界已有研究成果不能滿足工程需求，必須在生物中優(yōu)選符合工程需求的生物模本，通過(guò)研究后，將其功能結(jié)構(gòu)原理直接進(jìn)行仿生應(yīng)用。

（2）生活研究：以人類自身的自然生命、生活智慧、生活現(xiàn)象等為模本，提取人類生活的精髓，進(jìn)行更貼近人們生活、更高層面的直接或抽象仿生。人類具有和其他生物不同的思維模式，人類利用這些不同的思維模型來(lái)發(fā)現(xiàn)自身生活中具有的規(guī)律和哲理，這些都可作為仿生模本進(jìn)行仿生行為。

（3）生境研究：生境及人類與生物生存的環(huán)境，這里主要是指自然環(huán)境、自然生態(tài)，以及常見(jiàn)的或偶發(fā)的自然現(xiàn)象。這是人類賴以生存、不可或缺的條件，也是保證人類得以發(fā)展的重要條件;是仿生學(xué)的重要養(yǎng)分，也是重要的提供仿生模本的途徑。

（4）自然界運(yùn)行規(guī)律研究：仿生學(xué)的根本宗旨就是學(xué)習(xí)，模擬大自然的運(yùn)行法則。當(dāng)人類的發(fā)展理念和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與大自然不協(xié)調(diào)，人類面臨重大的經(jīng)濟(jì)難題和嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)時(shí)，對(duì)自然界運(yùn)行規(guī)律的研究將是最為重要和最為迫切的。[1]

2.2 仿生設(shè)計(jì)理論解析

2.2.1 仿生設(shè)計(jì)基本概念

仿生設(shè)計(jì)是模擬自然界中的生物信息、生境、規(guī)律等特征，進(jìn)行原創(chuàng)性的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，仿生設(shè)計(jì)就是模仿生物的各種特征或受生物啟發(fā)而進(jìn)行的廣義設(shè)計(jì)。[2]

仿生設(shè)計(jì)學(xué)，又稱為設(shè)計(jì)仿生學(xué)，是關(guān)于研究生命、生物形狀、功能、結(jié)構(gòu)、色彩、聲音、材料、意向，甚至情感、趣味等物質(zhì)與精神特征的設(shè)計(jì)科學(xué)。仿生設(shè)計(jì)是仿生學(xué)與藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合的邊緣性交叉學(xué)科，也是20世紀(jì)末到21世紀(jì)初人類科學(xué)發(fā)展的新方向和新成果。仿生學(xué)和仿生設(shè)計(jì)有著共同的研究?jī)?nèi)容和對(duì)象。仿生學(xué)的原理和研究成果迅速地運(yùn)用到立體設(shè)計(jì)中，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等領(lǐng)域;同時(shí)，其也被運(yùn)用到平面設(shè)計(jì)中，包括海報(bào)設(shè)計(jì)、裝飾設(shè)計(jì)、標(biāo)志設(shè)計(jì)等。[3]

仿生設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是仿生學(xué)，仿生設(shè)計(jì)小于仿生學(xué)，是仿生學(xué)的研究在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)踐，是仿生學(xué)各個(gè)交叉學(xué)科中的一種。仿生設(shè)計(jì)融合了仿生學(xué)研究的方式方法，并將其運(yùn)用到設(shè)計(jì)領(lǐng)域。仿生設(shè)計(jì)的靈感同樣來(lái)自自然界萬(wàn)物，是創(chuàng)造人與自然和諧的重要方法與手段。

2.2.2 仿生設(shè)計(jì)的特征

仿生設(shè)計(jì)平衡了人、自然、科技三者之間的關(guān)系，其具有四大特征，分別為：

（1）實(shí)物性。仿生設(shè)計(jì)的核心是仿生制品，而仿生制品必須是真實(shí)的、確實(shí)存在的實(shí)物性物品。仿生設(shè)計(jì)將仿生模板的形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)、肌理、色彩等要素應(yīng)用到仿生制品中。這時(shí)的仿生制品就相當(dāng)于一個(gè)載體，這個(gè)載體寄托著人們生存發(fā)展的需求，同時(shí)也寄托著人們向往大自然的精神上、情感上的需求。

（2）整體性。仿生設(shè)計(jì)是一套完整的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)仿生模本整體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、規(guī)律等進(jìn)行研究與模仿，選擇出符合人類需求的特征，將其應(yīng)用到仿生制品中，改善已有的科學(xué)技術(shù)工程，并創(chuàng)造出新的技術(shù)。仿生設(shè)計(jì)對(duì)于自然界的學(xué)習(xí)和模仿是綜合性的、理性化的結(jié)果，整合了自然界生物的信息系統(tǒng)后的結(jié)果。

（3）自然性。仿生設(shè)計(jì)是對(duì)自然界生物信息的學(xué)習(xí)和模仿，自然就擁有了自然的屬性。從遠(yuǎn)古時(shí)代工具的發(fā)明開(kāi)始，擁有自然屬性的仿生活動(dòng)就充斥在人類的生活與發(fā)展活動(dòng)中。除了仿生模本形態(tài)、結(jié)構(gòu)、色彩等的自然屬性之外，設(shè)計(jì)理念也有著自然的屬性——和諧共生。

（4）美學(xué)性。仿生設(shè)計(jì)是人類自然美學(xué)的體現(xiàn)，因其借鑒、學(xué)習(xí)、模仿的對(duì)象就是自然界中的生物，而自然界的生物就是美的產(chǎn)物。歌德（Johann Wolfgang von Goethe）在《對(duì)自然的簡(jiǎn)單模仿、手法、風(fēng)格》中提到，“大自然和藝術(shù)是一個(gè)整體，大自然本身就是藝術(shù)品，而藝術(shù)品又是藝術(shù)家對(duì)大自然深刻觀察的產(chǎn)物。設(shè)計(jì)作為人類掌握世界的第五種方式，也將自然本身的美學(xué)意義進(jìn)行最大化”。[3]貢布里希（E.H.Gombrich）說(shuō)：“有一種秩序感的存在，它表現(xiàn)在所有設(shè)計(jì)風(fēng)格中，而且，我們相信它跟人類在生物遺傳之中……我相信，有機(jī)體在為生存而進(jìn)行的斗爭(zhēng)中發(fā)現(xiàn)了一種秩序感，這不僅是因?yàn)樗麄兊沫h(huán)境在總體上是有序的，而且是因?yàn)橹X(jué)活動(dòng)需要一個(gè)框架，以作為從規(guī)劃中劃分偏差的參照?！盵4]從這段話我們可以看出，一部分秩序感來(lái)源于自然界生物先天的遺傳功能，大自然具備這種有秩序的美，這種有秩序的美通過(guò)人們的仿生行為被人們應(yīng)用到了仿生制品中。仿生制品提供給人們使用，人們也就擁有了大自然這種秩序美感。這說(shuō)明仿生設(shè)計(jì)承載了大自然的美學(xué)價(jià)值。

2.3 計(jì)算機(jī)模擬理論解析

計(jì)算機(jī)模擬法是利用計(jì)算機(jī)，在軟件上面進(jìn)行仿生制品的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型的建立，可以對(duì)仿生模本和仿生制品進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究、分析、調(diào)整、實(shí)踐等，是從設(shè)計(jì)到完成過(guò)程中重要的一環(huán)。仿生設(shè)計(jì)研究者科學(xué)地利用計(jì)算機(jī)從而進(jìn)行模型的構(gòu)建，使得仿生設(shè)計(jì)方案在更加完善的同時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行解決方案的設(shè)計(jì)，保證了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。

計(jì)算機(jī)模擬法有兩個(gè)重要的步驟：一是建立模型;二是模型分析。模型建立的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、完整性、系統(tǒng)性對(duì)后續(xù)的分析、調(diào)整、優(yōu)化有著直接的影響，因此模型分析這一步驟至關(guān)重要。模型分析是根據(jù)模型復(fù)現(xiàn)在實(shí)際情況系統(tǒng)中仿生制品的情況，通過(guò)模型來(lái)研究可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題或狀況;同時(shí)，通過(guò)觀察研究模型的變化，尋求最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和最佳的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)階段，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，建立模型，可以任意地修改、變換、調(diào)整，節(jié)約時(shí)間也節(jié)約資源。

現(xiàn)如今，人類開(kāi)發(fā)出各種各樣的計(jì)算機(jī)模擬軟件，選擇合適的軟件來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬也十分關(guān)鍵，選擇適當(dāng)?shù)哪M軟件是科學(xué)、精準(zhǔn)地模擬和表現(xiàn)仿生設(shè)計(jì)實(shí)際狀況的保障。這么多種類的模擬軟件，所以在進(jìn)行建立模型和模型分析時(shí)，應(yīng)該根據(jù)仿生模本與仿生制品的特性、屬性、結(jié)構(gòu)等因素，選取出最佳的模擬軟件進(jìn)行分析。

3 計(jì)算機(jī)模擬在仿生設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 計(jì)算機(jī)模擬

在仿生設(shè)計(jì)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)模擬具有很大的優(yōu)越性。它可以解決很多在仿生模型上復(fù)雜的卻無(wú)法用其他手段解決的問(wèn)題，可以利用它模擬已發(fā)生或未發(fā)生的多種不同的情況，可以實(shí)現(xiàn)具體的實(shí)物模型無(wú)法達(dá)到的微觀層面等等。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)不僅僅是科技發(fā)展或其他學(xué)科可以利用的手段，也是仿生設(shè)計(jì)研究重要的方法。

3.1.1 建立仿生模型

在構(gòu)建仿生設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)時(shí)，仿生設(shè)計(jì)研究人員需要做好相應(yīng)的計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)工作，要將仿生設(shè)計(jì)更加直觀地表達(dá)出來(lái)，有效彌補(bǔ)二維設(shè)計(jì)圖紙語(yǔ)言的不足。這時(shí)，對(duì)于仿生模型的建立就顯得尤為重要。

仿生模型是對(duì)仿生模本結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能等方面等進(jìn)行模擬，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模型的架構(gòu)，這種模型可以是物理模型或數(shù)學(xué)模型，靜態(tài)模型或動(dòng)態(tài)模型，連續(xù)模型或離散模型等。[1]

在仿生模型的設(shè)計(jì)研究階段，設(shè)計(jì)研究者需要結(jié)合仿生模本內(nèi)外部的各個(gè)細(xì)節(jié)，進(jìn)行最佳化的處理;仿生設(shè)計(jì)研究者可以結(jié)合相關(guān)研究人員提出的意見(jiàn)，對(duì)仿生模型進(jìn)行合理的改進(jìn)。

3.1.2 分析仿生模型

仿生模型建立的正確性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性，對(duì)后續(xù)的研究至關(guān)重要，因此對(duì)仿生模型進(jìn)行分析與評(píng)估就顯得尤為重要了。

分析仿生模型這一過(guò)程，可以通過(guò)試驗(yàn)，觀察模型各變量之間的全部變化。這些變化中有合理的也有不合理的變化存在，因此，分析仿生模型，可以提前設(shè)計(jì)出應(yīng)對(duì)不合理變化的解決方案。通過(guò)多次的試驗(yàn)，可以修改模型的結(jié)構(gòu)、參數(shù)等，最終得到最佳化的仿生設(shè)計(jì)方案。再將最佳化的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到仿生制品的制作中，可以使得仿生制品具有合理性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性等特點(diǎn)。

3.2 相似模擬法

相似模擬法是根據(jù)仿生模本的結(jié)構(gòu)特性，創(chuàng)建一個(gè)與仿生模本相似的模型，然后通過(guò)模型來(lái)間接研究模本的特征規(guī)律。因此，相似模擬法首先要設(shè)計(jì)制作出模型，建立與模本相似的模型，而且在有多個(gè)模本時(shí)，要設(shè)計(jì)制作多個(gè)模型。模型的各個(gè)要素必須要與模本相對(duì)性的要素相似，相對(duì)性要素的相似指數(shù)越高，模型與模本的相似度便越高，這樣研究出的結(jié)果才會(huì)更加貼近模本。

制造設(shè)計(jì)并作出模型后，便可以開(kāi)始獲得數(shù)據(jù)了。在研究實(shí)踐的工作中，有時(shí)很難利用現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)去研究分析并解決出現(xiàn)的困難和問(wèn)題，然而又很難將仿生模本直接拿到面前進(jìn)行分析研究，這時(shí)模型的制作就顯現(xiàn)出它的重要了。采用相似模擬法，建立與模本相似的模型，對(duì)相似的模型進(jìn)行相似條件下的分析與研究，將會(huì)更加容易掌控研究過(guò)程，更容易調(diào)整研究參數(shù)和條件，也更容易取得設(shè)計(jì)研究的成功。

3.3 計(jì)算機(jī)模擬原則

在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)的研究工作時(shí)，需要進(jìn)行仿生建模。仿生建模是指利用專業(yè)的計(jì)算機(jī)建模類軟件進(jìn)行模型的建立，如CAD、3D MAX、UG、Rhino、Sketch up、Creo、CATIA等。借助這些軟件建立的仿生模型，可以使得設(shè)計(jì)研究者對(duì)仿生模本的分析更加透徹，對(duì)仿生制品的結(jié)構(gòu)、特性等更加明確，這樣可以更加精確地確定設(shè)計(jì)方案，制造出仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

在進(jìn)行仿生建模時(shí)，需要遵循功能性、簡(jiǎn)單性、準(zhǔn)確性和可識(shí)別性這4個(gè)原則。

第一，功能性。不同的模本有著不同的功能特性，不同的功能對(duì)應(yīng)著不同的仿生模型，因此需要在明確仿生制品的功能性選擇后，選擇不同的仿生模本，這樣才能在準(zhǔn)確提取功能特性的情況下進(jìn)行模型的建立。

第二，簡(jiǎn)單性。模型建立的過(guò)程中，在滿足仿生設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)拋去復(fù)雜煩瑣的結(jié)構(gòu)因素，提取主要因素，舍棄次要因素。分清主次并確定優(yōu)先順序，是實(shí)現(xiàn)仿生設(shè)計(jì)最佳化的重要方法。

第三，準(zhǔn)確性。利用計(jì)算機(jī)建模時(shí)，模型的準(zhǔn)確性是決定和保障之后研究工作的科學(xué)性、準(zhǔn)確性的重要條件，因此建模時(shí)要保證模型的合理性和準(zhǔn)確性。當(dāng)模型出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，后續(xù)的研究工作將無(wú)法展開(kāi)或展開(kāi)后得到錯(cuò)誤的結(jié)果。

第四，可識(shí)別性。模型必須具有仿生模本的特性和識(shí)別性，其功能、形態(tài)、特性、肌理等都需按照正確的描述和方法進(jìn)行表達(dá)。按照模型來(lái)制作的仿生制品才具有仿生模本的特性和識(shí)別性。

不同的仿生模本也可能出現(xiàn)多種模型，從仿生模本不同的功能、特性等出發(fā)，就會(huì)得到不同的仿生模型。因此在建立模型時(shí)，可以根據(jù)仿生模本不同的特點(diǎn)進(jìn)行分析和研究，具體問(wèn)題具體分析。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)計(jì)算機(jī)模擬在仿生設(shè)計(jì)中的重要性進(jìn)行闡述，再對(duì)仿生理念和計(jì)算機(jī)模擬的基礎(chǔ)理論進(jìn)行解析，最后分析了計(jì)算機(jī)模擬是如何應(yīng)用在仿生設(shè)計(jì)中的。

對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬在仿生設(shè)計(jì)中的應(yīng)用這一研究領(lǐng)域，其實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了理論的前面，實(shí)踐較多，但相關(guān)的理論研究卻十分欠缺。計(jì)算機(jī)模擬法對(duì)于仿生設(shè)計(jì)有著極大的幫助意義和啟發(fā)意義，仿生設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究也同樣具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。因此，筆者希望本課題能夠填補(bǔ)一些國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論研究的空白。

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