黄思曦
柳州市市政设计科学研究院有限公司
摘要：在建筑造型上，数字技术塑造出更贴合于自然的非线性曲线形态；在建筑功能上，风、光、热等各种模拟软件使得建筑内部的功能组织可以满足更多性能要求；在建筑生成上，以计算机辅助技术为依托通过反复迭代、自动生成的数学算法完善了仿生建筑的生成逻辑原理；在建筑材料上，新型智能材料在没有附加能源损耗和工具支撑的情况下可与周围环境进行感应和互动。
关键词：仿生元素；展览建筑；造型；运用
前言
建筑仿生为设计师提供了一种新的思维方法，数字技术介入下的仿生建筑创作，可以弥补传统设计中不能将生物形态原理完整表达的局限，增强了建筑创作的逻辑性，极大丰富了建筑的形式创造。技术是进化观念的一部分，随着新技术的产生，建筑仿生创作理念和方式也在不断演变。同时，仿生建筑的创作形式、实现手段越来越丰富，需要设计者以发展的眼光进一步探寻。
1发展现状
随着社会的发展和时代的进步，文化建设越来越受到社会和公众的重视，博物馆类文化建筑成为公共文化服务的重要机构及传播源。博物馆作为收藏、展示、保护人类与自然共同发展过程中形成的物质文化财富的场所，起到文化教育、意识培养及美学素质提升的重要作用，对一个国家、一个社会、一个民族来说，其扮演着关键的传承角色。在一定程度上，博物馆等文化建筑已经逐渐演变为衡量一个国家经济文化发展水平、社会文明先进水平的重要标准与国家名片，对提升国家整体文化素质水平、推动国家科学技术发展与工艺传承发挥了推动作用。在现代博物馆中，数字化的应用已经是大势所趋，借助数字化技术建设智慧博物馆已经在许多大型博物馆中得到了实践。博物馆作为传播先进科技文化、传播优秀历史文化的典型文化机构，为适应当前多元化发展的需求，应当紧跟科技快速发展的时代步伐，充分融合现代科学技术，使得二者在文化传播方面起到相辅相成的作用，促使博物馆等文化类建筑的空间设计能在多维度、多层面进行创新，保证参观者能够更大程度上得到最优化的感官体验和更丰富的文化熏陶。博物馆类文化建筑一直以来作为公共文化的重要组成部分，具备了公益性、开放性以及艺术性，承担了文化传承等社会功能。中国博物馆的数量、质量、藏品数量和参观人数逐年提高，体现当今人们对文化的需求和关注逐步增加，国家对此的投入也呈增长趋势。当前我国大力支持文化事业的发展，以满足人民日益增长的精神文化需求，对博物馆提出了更明确的要求。近年来国家与相关机构积极开展文物保护与现代科技的融合创新，在博物馆的数字化转型发展方面取得长足进步，运用VR、AR、AI技术给受众多元化的体验，初步实现了数字化博物馆的尝试。面对未来，需要通过观念创新、技术创新和模式创新，从时间、质量、服务和环境等多方面提升博物馆的吸引力，创造更强的文化竞争力与社会效益。当前在博物馆已经在展示中融入了大数据、云计算、物联网、虚拟现实、人工智能等技术方法，让参观者在博物馆展示过程中触发更多感官活动来更进一步地了解文物，深刻理解其文化内涵，增强参与感与历史代入感。
2数字技术影响下的仿生建筑创作方法
2.1模仿自然形态的造型仿生
造型仿生是最直接的仿生创作方法，创造出新颖生动的建筑形象，而以往的造型仿生创作由于自身结构复杂性和形态不规则性，设计作品往往停留在草图构思阶段，难以完成实际建造。新技术的发展使得建筑形态突破了传统欧氏几何的标准框架，使得贴合自然形态的不规则曲面得以实现。数控加工技术及工具与设计软件的结合，使得非标准的建筑几何形体可以拆分为不规则构件自动加工并组装成型。
2.2满足特定要求的功能仿生
建筑功能仿生的研究对象是生物特性，研究目的是将生物特性应用于建筑结构。模仿生物体的某一结构，利用其结构特性来满足特定的功能要求，建筑功能往往错综复杂。因此，如何将各项功能有机组织，使之成为一种综合性整体至关重要。这不仅是单一功能元素的相互叠加，更是多功能发展过程中的整合。现代虚拟技术的发展丰富了建筑仿生创作，利用计算机技术可以模拟生物特性的功能机制，进行系统分析。青岛东方影都展示中心在创作中借鉴了鹦鹉螺的结构特征，玻璃幕墙随壳体由内向外逐渐增大，空间灵活多变，由于其造型复杂，外轮廓极不规则，建造过程中采用BIM技术进行辅助设计、施工，采用SAP2000建立有限元三维轴测模型进行结构分析。与传统建筑结构具有保温、通风等功能类似，仿生建筑表皮作为多功能与特性的复合体，可对室内空间性能进行调控。德国太阳能建筑师罗尔夫·迪施（RolfDisch）设计的Helitrope住宅模仿了向日葵花盘趋光性这一原理，是一座会像植物一样进行“光合作用”的建筑。用计算机对建筑的自转进行控制可以针对外界条件和自身状态调整太阳能板的朝向与角度。在满足特定功能要求的同时，赋予了建筑功能更深层次的生态意义。
2.3强调自然规则的原理仿生
生物通过生长、组合、进化等方式与外界的环境变化相适应，而建筑通过效仿生物内部规律可表现出高度的智慧与智能。计算机辅助设计的发展使得建筑创作的维度进一步扩展，模仿自然胚胎生长过程中受精卵发育后期的变化原理，按照特定的算法逻辑进行反复迭代，使建筑具备“自我构建”能力，弥补了传统住宅标准化批量生产难以与不同的环境背景、建造方式、功能需要等要求相适应的缺点，动态地生成建筑，在满足不同需求的同时，也使建造效率大大提升。“L系统”是生物学家戴维·林登梅尔（DavidLindenmaye）根据形式语法理论提出的一套字串改写演算法，可建立植物及其生长过程的模型。由宏观至微观，细胞内部功能的组织体系是一个优化与最佳的有机组织，细胞分裂是生物体生长的关键，并存在着周期规律。“L系统”理论在后信息社会期间被引入计算机领域，经过制定一系列生成规则，在数字技术的支撑下可将植物生长过程模拟出来，如果把建筑当作由一个细胞经过数次分裂增长而成的生物体，那么按照“L系统”理论的生长规则，设定一定的规则和条件，再通过软件模拟，同样可以生成建筑。类细胞仿生建筑就是基于对细胞的个体与群体形态、基本结构组成与其相应机能[8]，以及细胞生命周期发生活动变化进行模拟研究。
2.4注重生态节能的材料仿生
建筑材料仿生就是仿照生物躯体的组织结构、化学成分、生态特征及色彩等，研究出来的一种新型的功能材料，是建立在自然界原有材料、人工合成材料、有机高分子材料基础上的可设计智能材料。仿生材料的最大特点是可设计性，人们可提取自然界的生物原型，并通过该原理设计出能够有效感知外界环境刺激并迅速做出反应的新型功能材料，通常具备轻量化、强度高、可塑性强等特点，往往无须额外的工具支撑和能源消耗。功能、要求进行相应调整。这座自适应折叠凉亭采用的综合性数字模型，通过有限元分析模拟、机械臂控制等将构件设计、动力学行为、结构分析模拟等多方面元素进行整合，创造出可以自动调整围合程度，进而形成可与使用者互动的自动化建筑系统。
结束语
未来博物馆面向的人群更加多元，要改变当前较为独立的状态，与社会进行融合，提高其使用效率和文化传播功能，利用新技术实现自身形态的转变、展览形式的转变以及博物馆承担社会责任的转变。将博物馆真正的落地，融合多元化产业进行发展。
参考文献：
[1]姚璐，王合丽.博物馆环境空间设计中的“博物馆疲劳”问题研究进展与展望[J].安徽建筑，2020，27(10):39-40+47.
[2]严莹，于艳春.博物馆建筑中的包容性无障碍环境设计研究[J].建筑设计管理，2020，37(06):78-81.
[3]段少飞.论仿生学在建筑设计中的应用[J].山西建筑,2019(2):12-13.