浅谈设计与科学的关系

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　　摘要：设计与科学都是人类的理性活动，并与人们的生活息息相关。现今设计与科学高度融台，科学知识与科学理论已经逐渐成为设计中的羹要组成部分，反观设计，其本身具有的创新与整合的属性也在不断地影响着科学，那么科学与设计之间存在灌什么样的关系、未来两者又会有怎样的发展。文章通过对设计与科学本质概念、研究规律、以及两者在实际应用中（包括汽车设计、建筑设计等）现实案例与研究数据的剖析，分析后得出设计与科学正在逐步走向高度融合的趋势;最后，通过前文所得出各项结论，合理推测出设计与科学的关系将会发展成为相互融合、协同创新的最终结论。
　　关键词：关系;本质;协同创新;交叉
　　中图分类号：J50 文献标识码：A
　　文章编码：1672-7053（2019）07-0111-02
　　1 设计与科学的界定
　　设计是人类的一种理性活动，从人类的发展历程和日常生活来看，设计在其中扮演了非常重要的角色。同样作为人类理性活动的科学，其与设计又存在怎样的关系。科学的发展促进设计的不断进步，新技术以及新材料的研发使人们可以体验更加多样化的生活。与此同时，设计的不断成熟也在影响着科学的进步，科学实践中形成了工程美学、结构美学、技术美学、微观生物美学等。各学科交叉奠定了21世纪现代社会的物质文明与精神文明的基础。随着时代的不断发展，设计已经不只是科学的载体，科学也不只是设计的手段，设计与科学中各学科相互交叉融合、共同进步、共同创新。
　　长时间以来，设计与科学之间的界定处于一种相对模糊的状态，随着设计的发展与设计理论的成熟，人类的生活中充满着各种各样的设计，那么设计到底处于什么样的定位？设计与科学之间又有什么区别与联系？包豪斯校长格罗皮乌斯曾提出“设计是科学与艺术的统一”;关于设计，柳冠中教授将其定位为“除了科学与艺术之外的第三种智慧”，还有的理论定义设计应该是艺术与科学相互结合、相互融合的产物，而不单纯属于艺术与科学中的任何一方。设计是人类的理性活动，人类的生存与发展离不开设计。前者的各项定义，都将设计与科学二分，在设计与科学都不断发展的情况下，设计与科学之间的关系应为相互整合、协同创新。
　　2 设计与科学理论定义上的关系
　　2.1 设计与科学在本质上的相似性
　　在论述设计与科学的关系之前，先浅谈一下二者的概念。设计是一种接近艺术、具有创造性的活动。这也注定了设计与艺术之间有着密不可分的关系。艺术理论家瓦萨里把设计看作是“一切艺术”之父。工业革命后期带来的机器大生产改变了设计概念，设计突破了纯艺术的限定并开始涉及其它领域，随着设计中分工的细化，设计行业也随之更加多元化。那么设计的本质到底该如何定义，布鲁斯·阿切尔认为：“设计是一种针对目标的问题求解活动。”沃伊切赫·盖茨帕斯基指出：“设计是旨在改进现实的一种活动。”美国卡耐基梅隆大学设计学院给出的界定为：“设计是把物体从现有的状况提升更好的使用状况的过程”。由此可见，设计的本质之一就是一个求解的过程，设计是一种问题求解活动。设计被认为是不断地提出问题、解决问题，如此反复，直到设计方案的最终成形。如此一来，设计就是要进一步研究问题范式、问题模型及其解决方法等。设计是创造性地令科学技术人性化的核心元素，以及进行文化和经济交流的关键因素。克劳斯·克里彭多夫曾提出：“设计是为了人的需要而进行的一种有意识的形式创造。”所以设计是一种创造性的活动，创新或创造是所有设计的一个特征。综上所述，设计是一个求解的过程，其本质之一是创新。
　　關于科学的本质，中国科学院院长在《科技潮》1998年第一期撰文中指出：“科学的本质是不断地创造新的知识、追求新的真理”，可见科学的本质是创新。现代的科学本质观受到建构主义的影响，其主张科学的本质是科学探究。科学的本质上是一种科学探索活动，是一个不断创新、求解的过程，而设计也是，就如菲利普史塔克曾指出：“设计的本质就是不断超越与探索”。
　　综上所述，设计与科学具有本质上的相似性。
　　2.2 设计与科学在发展规律上的一致性
　　科学概念中的物体和人类实际接触到的物体存在很大的差异;科学知识要被认知、传播与接受，需要通过某种形式或者一定的逻辑结构，设计的传播也需要相应的手段。设计中，一件设计作品反映的现实也同自然状态概念中的现实存在一定的差异。设计的本质不仅是设计师的自我表现，也并非为刻意地设计而设计，是一种长期的交流。如当今的流行文化就与二十世纪的流线设计、波普之风等风格有着很大程度上的关联。以服装的流行风格为例，基本以三十年为一周期循环，从而证实此现象是某种设计理念或者内在精神的继承，或者是当下设计师与前人进行的对话与合作。进行综上推测：无论是纯艺术还是设计，其内在的精神或者思想会因某件作品或因艺术风格而流传，而继承这些精神的人或者作品与精神一起构成了一个整体，在不断继承与反复证实中形成了一种合作关系。反观科学的发展及其研究规律，人类现实的科学研究绝大多数都是继承了前人的研究成果而逐步发展出来的。设计是以形态或是结构、风格等形式进行交流，而科学是以理论、数据、公式进行交流的。按计划进行科学实验，反复得出近似正确的结论，直至最终被证明成为真理。
　　2.3 设计与科学在形态学中的关联性
　　关于形态学的概念，在生物学中，哥德指出：形态学是揭示形态本质的一门学科。设计形态学是专门针对设计领域形态学研究的学科，是设计学的重要研究平台，其主要内容就是围绕形态的造型规律进行研究，透过形态的表象，研究形态背后的本质与规律。格罗皮乌斯曾指出：“设计是科学与艺术的统一”。这句话虽然强调了设计具有科学的属性，但就设计中艺术属性这部分而言，往往还是缺乏一定的科学依据，设计作品的好坏也经常是仁者见仁、智者见智，所以笔者认为设计形态学理论的研究与发展就是逐步将设计科学化、理论化、规律化，无论是从前期的设计输入、中期的设计支持与辅助、再到后期的设计评价，都会有明确的标准与理论体系。 　　反观科学，《苏联大百科全书》第二版曾指出：“科学，是在社会实践的基础上历史地形成的和不断发展的关于自然界、社会和思维及其客观发展规律的知识体系。从实在的事实出发，科学揭示现象的本质联系”。根据这个定义，笔者以为科学亦是在研究事物的本质和规律，科学是一种结构关系，而且在较为发达的科学领域，这种关系总是定量化，能用数学术语表达。设计与科学，都在揭开现象后的本质与规律，将人类对事物的理解从感知的层面提升到认知的层面，并最终达到真知。
　　综上所述，无论是设计学还是科学，都是在不断创新，通过不断整合各方面的信息及理论知识，逐步证实事物的合理性。
　　3 设计与科学在实际应用中的关系
　　3.1 汽车形态设计中科学与设计的协同创新
　　汽车作为一种工具，其本质是移动，传统的汽车设计其实一直在做的是静止形态设计，汽车在静止、低速或者高速行驶时，其处于的环境不同，为了更好的适应环境其形态应当进行相应的改变。Mercedes-Benz在2015年推出的概念车IAA（IntelligentAerodynamic Automobile），该概念车根据空气动力学进行了300多种变化的模拟，通过其改变外观，可实现风阻系数从0.25到0.19的改变，不同于以往汽车通过加装扰流板或者尾翼升起的方式，IAA整体调整为动态车身。车速大于80km/h，前翼子板X方向移动约±20mm，前格栅内壁可向Y向移动60mm，位于汽车尾部的8段环状尾翼可丫向延伸390mm，轮毂内凹数值会从55mm变成0mm。这是一次空气动力学与造型设计的完美结合，空气动力学不只是用来测试汽车风阻系数的工具，而造型也不再是一个静止的外壳，不同的学科通过相互结合、相互引导，形成了协同创新后的产物。
　　3.2 建筑形态设计中设计与科学的协同创新
　　自然界中的万物都是非规则的形态，是一种形态、结构、材料等各项因素的动态平衡状态。传统的建筑设计，过度追求形体均衡和功能严密，就会造成建筑对其环境因素的极度敏感。非线性建筑则在根本上解决了这个问题。非线性思维下的设计本身就充满矛盾，建筑设计处于持续的运动中，并不追求极度的匀称。这样，就能够在运动中找到更和谐的平衡。地域环境对建筑形式的选择、结构的确定和空间的优化都具有显著的影响。建筑设计应利用环境进行创作，这样作品才能更好的与周围环境构成和谐的系统。建筑不应该是孤立于自然环境的存在，非线性建筑设计利用设计学理论与非线性科学理论使最终建筑形态呈现出一种自然生成的状态，是设计与科学协同创新的完美体现。
　　3.3 设计与科学在未来的发展
　　所谓的“奇点”，是指未来人与技术合二为一的时间点。基于这个概念，作在未来设计中，设计与科学会相互交叉、相互整合。随着科学的进步，不断发展、不断产生新的理论与实验数据都在不断刷新人们对世界的认知。就设计而言，奔驰全球设计总监戈登·瓦格纳就未来汽车设计也提出了“ONE BALL”的设计理念，在该理念的概念中，随着AI技术的不断发展，设计与AI技术的将会达到一个很高的融合度，未来的汽车设计会完全摆脱现有设计的样子，汽车将不会有两箱、三箱的概念，也不会驾驶空间、乘坐空间、储物空间的区分，汽车也许就不是车，而是一台自动化的电脑。在设计与科学相互整合、协同创新的未来生活中，也许汽车就不存在了。
　　4 结语
　　不论从人类发展历程还是从日常生活来看，设计已经渗入人类活动的方方面面。设计本质是创新与整合，正如科学一样，都是通过各种猜想、推测、证实与各个学科信息相互整合得到了发展。现阶段的设计中艺术属性占据了过多的比重，往往会忽略设计科学属性，随着时代的不断发展，设计已经不只是科学的载体，科学也不只是设计因需而用的手段，设计与科学应是相互交叉、深入指导、共同进步、协同创新。清华大学邱松教授根据当今科技的发展趋势，在“第一自然”（自然形态）和“第二自然”（人造形态）的基础上，提出了“第三自然”（智慧形态）的概念，这正是设计与科学高度协同的集中体现，也凸显除设计艺术属性与科学属性的高度统一，不仅为“未来设计”勾勒出清晰的轮廓，也为设计提供了源源不断的源泉。
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