文／王 鶴（天津大學 建筑學院）

從文明之始，植物就一直在為人類的生產生活提供物質基礎、精神激勵與美學源泉。物質基礎是維系生存與文明演進的木材、食材、藥材等；精神激勵來自于松、竹等植物自身屬性產生的聯(lián)想，而植物提供的美學觀照則是眾多繪畫、詩歌誕生的源泉。在科技突飛猛進的21世紀，植物的形象、機制則成為植物仿生公共藝術的源頭，并在智慧城市、碳中和等大背景下煥發(fā)出新的活力。

一、植物、植物仿生學與植物仿生公共藝術

要想深入了解植物仿生型公共藝術，就有必要深入了解植物和仿生學兩個概念。仿生學是一門邊緣學科，是研究生物系統(tǒng)的結構、特質、功能、能量轉換、信息控制等各種優(yōu)異的特征，并把它們應用到技術系統(tǒng)，改善已有的技術工程設備，并創(chuàng)造出新的工藝過程、建筑構型、自動化裝置等技術系統(tǒng)的綜合性科學。具體到設計領域，仿生設計特指那些依賴于相關生物的形態(tài)特征、色彩信息、結構信息、感官信息、思維判斷功能等，并在“以人為本”和人與自然“和諧共生”的倫理框架下展開的設計活動及其相關人造物[1]。而植物仿生學是人們通過模擬植物的外形、結構、特征等各個方面來創(chuàng)造有利于人類生存使用的工具、生活的居所等。工業(yè)設計、紡織、服裝等各個領域都已在廣泛使用植物仿生學的新成就，并創(chuàng)造了巨大的經濟與社會效益。雖然在公共藝術領域借鑒植物仿生學的成果相對比較晚，但發(fā)展較快，從20世紀末僅僅10余年間，就由早期“信號燈樹”對植物外在形態(tài)的借鑒，深入到對植物系統(tǒng)的能量轉化與環(huán)境適應特性的模仿，開始融入太陽能和風力發(fā)電的創(chuàng)想（見圖1）。

在不長的時間內，植物仿生公共藝術就由早期的雛形衍生出眾多類型，誕生了英國“未來之花”“鳳凰花”、以色列“電子樹”、新加坡“超級樹”等眾多知名作品。

其中，“未來之花”以作品本身的藝術質量和創(chuàng)新理念為基礎，加之適當?shù)男麄髁Χ?，已經成為柴郡威德尼斯這一地區(qū)復興的象征，當?shù)厝藢υ撟髌纺芪嘤^光客與投資者充滿信心（見圖2）。由50朵彩色鋁制花朵組成的“鳳凰花”多是3個花瓣的極簡形式，但很具卡通美感。花瓣上星羅棋布開的一些小孔有助于降低風阻、延長作品的壽命，同時也具有豐富肌理。這些花瓣既是藝術品，又能起到遮陽的作用，使蘇格蘭格拉斯哥附近這片改造區(qū)域變得人們樂于駐足欣賞游玩，與地區(qū)文脈加深聯(lián)系（見圖3）。誕生于中東國家以色列的“電子樹”（Etrees）則瞄準了遮陽、提供干凈飲水等沙漠酷熱環(huán)境急需的功能，同時兼具充電和免費Wi-fi等信息社會必備的功能，體現(xiàn)出初始設計中對環(huán)境因素的考慮（見圖4）。

圖2 風力發(fā)電的“未來之花”

圖3 成功改善褐地品質的“鳳凰之花”

圖4 形式更為簡單、更容易量產的“電子樹”

二、植物仿生公共藝術在新時代面臨的挑戰(zhàn)

需要看到，植物仿生公共藝術的發(fā)展不是一蹴而就的，而是由表現(xiàn)植物的公共藝術經過漫長積累，經歷了不同方向的反復試錯，最終得以成就今天的模樣。由單純的植物公共藝術（包括寫實探索和抽象探索）逐步發(fā)展成為帶有太陽能發(fā)電功能，與環(huán)境結合更緊密的植物仿生公共藝術。雖然現(xiàn)象較為紛繁，但總體上我們可以梳理出一個清晰的脈絡，即植物仿生公共藝術的發(fā)展也要緊密滿足社會的需求，追隨社會科技、經濟、材料、工藝發(fā)展的大趨勢，對植物的模仿呈現(xiàn)從單純的形態(tài)仿生逐漸向復雜的非形態(tài)仿生發(fā)展。

植物仿生公共藝術的產生在本質上是人們對城市基礎設施的藝術化要求越來越高的結果，是基礎設施與藝術結合越發(fā)深入的直接體現(xiàn)。在重視生態(tài)和宜居環(huán)境的大背景下，當代植物仿生公共藝術逐漸具有以下特點：基礎材料逐漸重視輕質量、高強度與可回收性；形態(tài)上越發(fā)逼真，進一步融入都市環(huán)境；發(fā)揮自身優(yōu)勢，更多采用互動技術以實現(xiàn)社會效應；功能越發(fā)強化且實用，推廣普及門檻降低；夜間照明逐漸基于清潔能源，但在技術哲學層面還需深入思考。

智慧城市是隨著前沿技術不斷應用到城市建設中而出現(xiàn)的新概念，在世界范圍內有廣泛的實踐。如歐盟的“智慧城市和社區(qū)歐洲創(chuàng)新伙伴行動”、美國IBM提出的“智慧地球”概念、韓國的“智慧首爾2015”計劃等，在全球掀起了一股智慧城市的建設熱潮[2]。在這一背景下，智能景觀小品、智能服務設施等出現(xiàn)了在形態(tài)上融合的新趨勢。相比于單純的設施，植物仿生公共藝術在公共環(huán)境中更容易被人們所接受。因此，完全可以成為智慧城市建設的節(jié)點。在建設智慧城市的過程中，植物仿生公共藝術更方便成為信息收集、傳送、發(fā)布的節(jié)點，甚至可以接入物聯(lián)網絡，為城市更宜居、友好，安全、清潔作出貢獻。無論是美國波士頓的“波士頓樹”計劃，還是迪拜已經大規(guī)模推廣的“智能棕櫚樹”，都已經顯現(xiàn)出了這一端倪。

三、智慧城市背景下植物仿生公共藝術建設案例分析：迪拜“智能棕櫚樹”

阿拉伯聯(lián)合酋長國中的迪拜（DUBAI）以富庶著稱，滾滾而來的石油美元刺激著這個酋長國廣泛開始基礎設施建設，不論是世界最高的哈利法塔，還是海中的世界島和棕櫚島，都在挑戰(zhàn)著基礎設施建設的新極限。

近年來石油作為一種不可持續(xù)資源逐漸被人們認識，迪拜也開始了經濟多元化的轉型。其中旅游業(yè)被作為發(fā)展的重中之重。隨著迪拜迎接2020年世界博覽會舉辦，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和增強“智能城市”的舉措，發(fā)達的公共服務設施成為迪拜日益增長的特色?！爸悄茏貦皹洹本褪窃谶@一背景下上馬、并取得快速發(fā)展的，目前在各處旅游景點已有50余座“智能棕櫚樹”為人們提供服務。

“智能棕櫚樹”作為最新出現(xiàn)的植物仿生公共藝術大家族中的一員，在外形上帶有鮮明地域特色。顧名思義，作品采用了熱帶濱海地形中棕櫚樹的造型。棕櫚樹是一種極耐寒且極耐旱的植物，也耐鹽堿，生長慢，木質好，在熱帶植物景觀中扮演著重要的角色。因此，選擇棕櫚樹為原型，顯然體現(xiàn)出了作品鮮明的地域特性。

“智能棕櫚樹”的尺度是同一規(guī)格，高約6 m，形態(tài)上有很多鮮明特點：首先作品主要布置于海灘，因此防曬成為主要功能；為了這一點，“智能棕櫚樹”在外形上作出較大妥協(xié)，中心支柱偏向后側，從而保證了最大遮陽面積。但由此帶來的不足是更像設施、陽傘而不是植物枝干。同時，為了更好與周邊沙灘環(huán)境結合，也是為了最大可能反射陽光，作品選擇白色為主基調，這也是比較偏離植物原型的設計。為了更好服務游客，一株“智能棕櫚樹”還配套有色彩一致的兩組躺椅，共4個座位，使得作品偏離植物原型更遠(見圖5)。

圖5 “智能棕櫚樹”與大量躺椅配套布置

“智能棕櫚樹”利用頂端葉片上的太陽能電池板提供能源，為夜間發(fā)光的綠色發(fā)光二極管提供動力，也能為觸摸屏和智能查詢系統(tǒng)提供能源。這也幾乎是所有類植物仿生公共藝術的共性。但考慮到迪拜雄厚的資金，以及由此可以配置世界范圍內先進科技的能力，“智能棕櫚樹”的功能較為多樣，具體可以歸納為以下6點：無線網絡接入，當訪問者在設施附近時，可免費上網；安全和應急功能，每個單元都配有360°紅外線閉路電視攝像頭，緊急按鈕帶有無障礙設計；太陽能電池板，每株“智能棕櫚”都有專門設計的太陽能電池板，使其完全自主供電；觸摸屏和智能信息應用，智能城市信息、專用網站和移動應用程序都可以訪問；數(shù)字戶外屏，每株“智能棕櫚”都為公共信息、政府通知和商業(yè)廣告提供空間；休息和電池充電站——提供座位區(qū)，其充電點能夠以普通充電2.5倍的速度為電子設備充電(見圖6)。

圖6 “智能棕櫚樹”晝夜效果對比

總體上看，“智能棕櫚樹”具有鮮明的地域特點。首先是形態(tài)上模仿熱帶植物；其次是功能針對沙漠濱海地區(qū)需求，并且針對旅游業(yè)服務做了優(yōu)化和集成；再次是如此多樣的功能，使得每座“智能棕櫚樹”的造價勢必相當高昂，而且在如此成本下還能快速普及（盡管產量提升也能有限降低成本），更是體現(xiàn)了迪拜雄厚的資金基礎。但反過來看，為了滿足功能需求，“智能棕櫚樹”的形態(tài)上偏離植物原型較遠，降低了植物仿生藝術的天然美感，不能不說是一個遺憾。

四、智慧城市背景下植物仿生公共藝術設施大發(fā)展的功能優(yōu)勢

基于前面的背景介紹與案例分析可見，隨著人工智能計算能力被引入無處不在的計算物聯(lián)網硬件中，我們身邊的所有物體都將具備一定程度的智能，使我們的生活更加舒適便捷[3]。在今天的智慧城市建設背景下，植物仿生公共藝術，特別是基于高大木本植物的植物仿生公共藝術，相對于單純功能至上、外形方正、規(guī)格不一的設備，具有成為信息終端和信息交換樞紐的顯著優(yōu)勢，分別是功能優(yōu)勢、形態(tài)優(yōu)勢和文化優(yōu)勢。

4.1 功能優(yōu)勢

4.1.1 便于提供清潔能源 現(xiàn)代城市基礎設施對于獲取清潔能源、降低碳排放等指標具有更高的需求，在這一領域，植物特別是木本植物在形態(tài)上與此類設施的需求天然契合。植物自身具有光合作用，能夠通過循環(huán)，吸收空氣中的碳。植物仿生公共藝術的葉片可以整合光伏太陽能板，或直接采用光伏太陽能板來降低成本，并為智能設施提供清潔能源，在今天國家提出“3060”也就是碳達峰和碳中和目標的大背景下格外具有意義。此外，此類智能設施能夠清潔生產能源自給，還可以減少輸電線路的造價與維護成本（見圖7）。

圖7 源于太陽能發(fā)電設施的“向日葵”

4.1.2 能夠適應惡劣環(huán)境 盡管植物仿生公共藝術的很多上述優(yōu)勢都可以用真實的植物來實現(xiàn)，而且成本更低，這是部分學者爭論過的問題，特別是考慮到前者初始建設費用較高這一事實。但是需要看到，植物仿生公共藝術有一個最顯著的優(yōu)勢是真實植物所無法具有的，就是適應貧瘠污染和無光照的土地，可以適用于偏遠鄉(xiāng)村邊疆等沒有基礎設施的區(qū)域，可以適應大型基礎設施搬遷后所留下的被污染的褐地，并且可以適應當代都市越來越多的地下空間，從而活躍這些空間的形式美感。在當前國家需要保證耕地紅線和糧食安全的大背景下，植物仿生公共藝術能夠安放在植物無法生長的土地上將成為發(fā)展中重大的戰(zhàn)略優(yōu)勢。即使脫離開城市視角，在國家“一帶一路”戰(zhàn)略下，綜合了植物景觀、基站、太陽能發(fā)電裝置等功能的新一代植物仿生公共藝術也有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.2 形態(tài)優(yōu)勢

4.2.1 占地面積小 植物仿生公共藝術包括模仿植物的樹葉、根系、果實等多種類型，其中以喬木為原型的公共藝術設施本身占地面積小，更適應城市寸土寸金的特征；從而可以增加數(shù)量，更好地適應環(huán)境，降低成本，進一步提升量產的便利性。

4.2.2 得到人們信任 由于植物與人天然存在并在人類數(shù)百萬年演化史中不斷深化的親近關系，大多數(shù)植物是得到人類信任的。因此植物仿生公共藝術設施的部件在風中旋轉進行風力發(fā)電或其他與人互動的方式不容易引起人的警惕，符合人體工程學中的認知與安全部分，這為公共藝術與人的互動提供了良好的契機。美國圣何塞的IDEA TREE就通過作品附近一個2 m多高的“種子”(也可理解為果實)形式的曲線雕塑來提升作品的互動性和生態(tài)屬性；其本身可與人互動，通過感知周邊人群的存在來召喚人們來到身邊，錄下自己的聲音、靈感、感觸和話語，并通過樹冠中的揚聲器播放。系統(tǒng)本身還會根據(jù)算法進行一定的過濾和挑選，從而實現(xiàn)場地文脈的傳承。消耗的有限能源也通過太陽能發(fā)電獲取。當然如果涉及水動的要素，需要與人流隔開（見圖8）。

圖8 IDEA TREE與旁邊帶有互動功能的種子

4.2.3 造型邏輯豐富 植物仿生公共藝術造型邏輯豐富，能夠極大拓展設計師的視野，降低尋找設計靈感與原型的難度。以植物為原型的素材庫近乎可以無限拓展，設計資源極為豐富。而且由于組成生命的DNA的自生長特性使然，大多數(shù)植物是形式優(yōu)美、色彩令人適宜的。這就為植物仿生公共藝術的設計與在公共環(huán)境中的持續(xù)存在奠定了基礎。

4.3 文化優(yōu)勢

4.3.1 不易產生誤解 植物是一種歷史悠久的生命形式。人們確認理解起來無障礙，很少在民俗文化中有禁忌，不容易有理解上的歧義，更不會受觀眾教育背景性別年齡等過多的局限。不容易在公共藝術建設中引起輿論爭議，在公共藝術建設成本越來越受到公眾關注的大背景下，有助于提升公共藝術項目成功率。世界范圍內，如英國“爆炸的一瞬”和近日中國荊州“關羽像”的拆除和遷移都在很大程度上說明了這一風險。

4.3.2 文化內涵豐富 植物作為人類社會生活中的重要觀照對象，本身就承載著較深的文化內涵。中國古代的“歲寒三友”以及文人對梅、蘭、竹、菊的偏愛就是很好的例證。同樣，今天社會各國有國花，各城市有市花。植物仿生公共藝術的設計可以借鑒這一文化內涵，令公共藝術提升自身文化屬性，更好地傳承城市和區(qū)域文脈(見圖9)。

圖9 位于成都具有照明功能的植物仿生公共藝術設施

五、結 語

綜上所述，植物仿生公共藝術設施天生具有優(yōu)美的形式，能夠自我提供清潔能源，有力提升環(huán)境品質。在智慧城市背景下，植物仿生公共藝術設施具有成為信息節(jié)點的諸多優(yōu)勢，在未來會有較為普遍的發(fā)展，從而將智慧城市的建設與宜居環(huán)境的打造融為一體，打造智慧、親人、優(yōu)美的新時代未來都市。國家一流線上線下混合式課程“設計與人文——當代公共藝術”和教育部課程思政示范課“全球公共藝術設計前沿”已經在開展中，結合智慧城市、碳中和背景下電動汽車充電等現(xiàn)實需求開展一系列設計訓練，從而為這一瞄準未來的領域儲備人才(見圖10)。

圖10 植物仿生公共設施實踐