科学与哲学 | 清华美院邱松教授团队开展“设计形态学、几何学与美学” 学术交流

2021年12月2日，邱松教授团队受邀参加清华大学航天航空学院主办的《科学与哲学》系列讲座。本次讲座特别邀请了清华大学美术学院教授、基础教研室主任邱松，清华大学航天航空学院工程力学系教授殷雅俊、清华大学美术学院博士生岳菲、崔强、张啸，围绕“设计形态学、几何学与美学”进行讨论，共同针对主题分享了各自研究进展与前沿研究成果，并进行了深入、热烈的学术交流。

会议海报

会议现场

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设计形态学的核心与边界 / 邱松教授

邱松教授在演讲中给出了“设计形态学”的宏观概念，并指出“设计形态学”是一门交叉学科，在学科的“交叉融合”过程中，“交叉”只是物理变化过程，它是前提和基础；而“融合”才是化学变化过程，这才是价值所在！邱老师从如何透过自然界中的形态表象，揭示形态内在的规律和本源，进而引导出了设计形态学研究与其他学科之间的“边界范围”问题。并且提出了“设计形态学应明确核心内容，模糊边界范围，这样更有利于其进行跨学科研究与协调创新”以及“设计形态学源于设计学，但它并非设计学的细分，而是设计学的拓展与扩充”的理念。

邱松教授

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生物体中的几何学与美学的统一 / 殷雅俊教授

殷雅俊教授以“生物体中几何学与美学的统一”为主题，与设计形态学的最新课程主题“神奇的植物叶子”相结合进行了学术分享。殷教授首先提出“美的结构背后一定对应着某种不变性”的理念，讲述了Steiner最小数在自然界以及工程中的运用，例如：水立方的设计。接着，殷老师和大家分享了其它空间形式的衔接，如Riemann分形几何与分形几何对称性，并通过与其博士生杨帆共同研究的分形几何与分形力学为例，说明了科学研究在其它学科领域进行拓展延伸的可能性，以及展现出的非凡美学成果。

殷雅俊教授

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设计形态学视角下的数字化设计探索 / 崔强

清华大学美术学院博士崔强的主题为“设计形态学视角下的数字化设计探索”，他向大家展示了如何用数字化的手法重构自然界的动态原型，从而进行规律总结、算法生成运动数字形态。其中分享案例为以电动车底盘为设计对象，探索满足电弧增材制造要求的数字设计方法。研究强调结构力学分析与形态优化的结合，力求使新型电动车底盘达到结构性能和形态美学的统一。

博士生 崔强

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基于设计形态学的生物材料研究 / 岳菲

清华大学美术学院博士生岳菲基于设计形态学的生物材料研究，通过生物材料蚕丝的微观形态研究展示了根据设计需求控制材料特性的设计方法，同时印证了设计形态学研究与设计学的不同设计思路。其中分享案例为基于硅藻表面的天然纳米材料研究的环境评估新冠病毒设计，通过硅藻表面特性的提取利用到空间环境病毒检测中，将材料特性与应用场景高度统一，体现了设计形态学材料研究的设计思路。

博士生 岳菲

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基于动力学模拟的结构性能化设计 / 张啸、袁潮

清华大学美术学院博士生张啸、硕士生袁潮的主题为“设计形态学视角下的结构性能化设计”，阐述了通过力学分析，根据受力来进行进行结构性能化设计的思路，其中分享基于张拉整体为结构原型的蒙古包设计，阐释了结构性能化设计方法的显性运用。并且针对“虚拟物理模型的实体应用”进行了设计案例分享，由此进一步提出了“机械感知，通过机器学习的方式来达到机器指导的目的”的概念，引发大家的思考与讨论。袁潮此后分享了基于贪心算法的平面网格3D打印路径优化方法，并辅以遗传算法的全局优化，使3D打印线性网格时间缩短为原本的1/7 。

博士生张啸、硕士生袁潮

在最后的研讨提问环节中，大家围绕讲座内容展开了热烈的讨论，其中有同学对于博士生张啸和硕士生袁潮的测地线制作的3D打印可展鞋面案例有新的思路和建议，通过高斯曲率的应用来优化打印鞋面的过程，而张啸对于同学的新思路也基于了充分的肯定。

随后，殷雅俊教授和邱松教授针对分型在设计学应用中的精髓提出了自己的想法。殷教授主要从分型学的角度出发，认为分型本身是提供了一种理解空间和理解运动的形式，生物体中的大多数结构是按照分型结构构建而成的，而大自然所采取的由大尺度到小尺度进行跨尺度衔接的最优方式对于设计来说具有很强的参考意义。而邱松教授从设计形态学角度出发，讲述了分型之于设计形态学的价值，邱教授认为分型是自然界的一个通用规律，设计形态学最重要的探讨自然中的通用规律，因此充分研究分型的本质对于设计形态学来说具有非常高的参考价值。

活动最后，邱松老师为《科学与哲学》系列讲座的四位幸运观众赠送了纪念品，并表示期待再次和同学们进行交流。希望大家通过今天的会议更深度地了解了科学和设计之间存在的联系，也希望团队随着研究的不断深入，能够推出更多的研究成果。

现场提问环节

图文提供| 邱松 清华美院教授

图文编辑 | 罗雪辉宫未