科學(xué)與哲學(xué) | 清華美院邱松教授團隊開展“設(shè)計形態(tài)學(xué)、幾何學(xué)與美學(xué)” 學(xué)術(shù)交流

2021年12月2日，邱松教授團隊受邀參加清華大學(xué)航天航空學(xué)院主辦的《科學(xué)與哲學(xué)》系列講座。本次講座特別邀請了清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院教授、基礎(chǔ)教研室主任邱松，清華大學(xué)航天航空學(xué)院工程力學(xué)系教授殷雅俊、清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士生岳菲、崔強、張嘯，圍繞“設(shè)計形態(tài)學(xué)、幾何學(xué)與美學(xué)”進行討論，共同針對主題分享了各自研究進展與前沿研究成果，并進行了深入、熱烈的學(xué)術(shù)交流。

會議海報

會議現(xiàn)場

01

設(shè)計形態(tài)學(xué)的核心與邊界 / 邱松教授

邱松教授在演講中給出了“設(shè)計形態(tài)學(xué)”的宏觀概念，并指出“設(shè)計形態(tài)學(xué)”是一門交叉學(xué)科，在學(xué)科的“交叉融合”過程中，“交叉”只是物理變化過程，它是前提和基礎(chǔ)；而“融合”才是化學(xué)變化過程，這才是價值所在！邱老師從如何透過自然界中的形態(tài)表象，揭示形態(tài)內(nèi)在的規(guī)律和本源，進而引導(dǎo)出了設(shè)計形態(tài)學(xué)研究與其他學(xué)科之間的“邊界范圍”問題。并且提出了“設(shè)計形態(tài)學(xué)應(yīng)明確核心內(nèi)容，模糊邊界范圍，這樣更有利于其進行跨學(xué)科研究與協(xié)調(diào)創(chuàng)新”以及“設(shè)計形態(tài)學(xué)源于設(shè)計學(xué)，但它并非設(shè)計學(xué)的細分，而是設(shè)計學(xué)的拓展與擴充”的理念。

邱松教授

02

生物體中的幾何學(xué)與美學(xué)的統(tǒng)一 / 殷雅俊教授

殷雅俊教授以“生物體中幾何學(xué)與美學(xué)的統(tǒng)一”為主題，與設(shè)計形態(tài)學(xué)的最新課程主題“神奇的植物葉子”相結(jié)合進行了學(xué)術(shù)分享。殷教授首先提出“美的結(jié)構(gòu)背后一定對應(yīng)著某種不變性”的理念，講述了Steiner最小數(shù)在自然界以及工程中的運用，例如：水立方的設(shè)計。接著，殷老師和大家分享了其它空間形式的銜接，如Riemann分形幾何與分形幾何對稱性，并通過與其博士生楊帆共同研究的分形幾何與分形力學(xué)為例，說明了科學(xué)研究在其它學(xué)科領(lǐng)域進行拓展延伸的可能性，以及展現(xiàn)出的非凡美學(xué)成果。

殷雅俊教授

03

設(shè)計形態(tài)學(xué)視角下的數(shù)字化設(shè)計探索 / 崔強

清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士崔強的主題為“設(shè)計形態(tài)學(xué)視角下的數(shù)字化設(shè)計探索”，他向大家展示了如何用數(shù)字化的手法重構(gòu)自然界的動態(tài)原型，從而進行規(guī)律總結(jié)、算法生成運動數(shù)字形態(tài)。其中分享案例為以電動車底盤為設(shè)計對象，探索滿足電弧增材制造要求的數(shù)字設(shè)計方法。研究強調(diào)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析與形態(tài)優(yōu)化的結(jié)合，力求使新型電動車底盤達到結(jié)構(gòu)性能和形態(tài)美學(xué)的統(tǒng)一。

博士生 崔強

04

基于設(shè)計形態(tài)學(xué)的生物材料研究 / 岳菲

清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士生岳菲基于設(shè)計形態(tài)學(xué)的生物材料研究，通過生物材料蠶絲的微觀形態(tài)研究展示了根據(jù)設(shè)計需求控制材料特性的設(shè)計方法，同時印證了設(shè)計形態(tài)學(xué)研究與設(shè)計學(xué)的不同設(shè)計思路。其中分享案例為基于硅藻表面的天然納米材料研究的環(huán)境評估新冠病毒設(shè)計，通過硅藻表面特性的提取利用到空間環(huán)境病毒檢測中，將材料特性與應(yīng)用場景高度統(tǒng)一，體現(xiàn)了設(shè)計形態(tài)學(xué)材料研究的設(shè)計思路。

博士生 岳菲

05

基于動力學(xué)模擬的結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計 / 張嘯、袁潮

清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院博士生張嘯、碩士生袁潮的主題為“設(shè)計形態(tài)學(xué)視角下的結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計”，闡述了通過力學(xué)分析，根據(jù)受力來進行進行結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計的思路，其中分享基于張拉整體為結(jié)構(gòu)原型的蒙古包設(shè)計，闡釋了結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計方法的顯性運用。并且針對“虛擬物理模型的實體應(yīng)用”進行了設(shè)計案例分享，由此進一步提出了“機械感知，通過機器學(xué)習的方式來達到機器指導(dǎo)的目的”的概念，引發(fā)大家的思考與討論。袁潮此后分享了基于貪心算法的平面網(wǎng)格3D打印路徑優(yōu)化方法，并輔以遺傳算法的全局優(yōu)化，使3D打印線性網(wǎng)格時間縮短為原本的1/7 。

博士生張嘯、碩士生袁潮

在最后的研討提問環(huán)節(jié)中，大家圍繞講座內(nèi)容展開了熱烈的討論，其中有同學(xué)對于博士生張嘯和碩士生袁潮的測地線制作的3D打印可展鞋面案例有新的思路和建議，通過高斯曲率的應(yīng)用來優(yōu)化打印鞋面的過程，而張嘯對于同學(xué)的新思路也基于了充分的肯定。

隨后，殷雅俊教授和邱松教授針對分型在設(shè)計學(xué)應(yīng)用中的精髓提出了自己的想法。殷教授主要從分型學(xué)的角度出發(fā)，認為分型本身是提供了一種理解空間和理解運動的形式，生物體中的大多數(shù)結(jié)構(gòu)是按照分型結(jié)構(gòu)構(gòu)建而成的，而大自然所采取的由大尺度到小尺度進行跨尺度銜接的最優(yōu)方式對于設(shè)計來說具有很強的參考意義。而邱松教授從設(shè)計形態(tài)學(xué)角度出發(fā)，講述了分型之于設(shè)計形態(tài)學(xué)的價值，邱教授認為分型是自然界的一個通用規(guī)律，設(shè)計形態(tài)學(xué)最重要的探討自然中的通用規(guī)律，因此充分研究分型的本質(zhì)對于設(shè)計形態(tài)學(xué)來說具有非常高的參考價值。

活動最后，邱松老師為《科學(xué)與哲學(xué)》系列講座的四位幸運觀眾贈送了紀念品，并表示期待再次和同學(xué)們進行交流。希望大家通過今天的會議更深度地了解了科學(xué)和設(shè)計之間存在的聯(lián)系，也希望團隊隨著研究的不斷深入，能夠推出更多的研究成果。

現(xiàn)場提問環(huán)節(jié)

圖文提供| 邱松 清華美院教授

圖文編輯 | 羅雪輝宮未