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设计与理论2023 年 第 7 期024/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计设计形态学之形态建构逻辑形态”。事实上，形态是物质和意识的统一体，它既能体现客观性的特征与性能（科学性），又能彰显主观性的表征与意向（人文性）。“造型”具有两层含义，即创造形态的行为或结果。造型是指人类围绕“形态”进行目的性的创造活动，它是艺术学、设计学，乃至建筑学重要的创造方式和行为。在设计形态学中，以人类意志驱动的形态建构是造型的主要行为方式，由此创造出的形态便是“人造形态”。人造形态是自然形态的重要补充，它不仅极大丰富了物质世界，更为人类的美好生活作出了巨大贡献。按照“还原论”的理论方法，物质（形态）可化解至微观的分子、原子（非生物形态），以及细胞或病毒（生物形态），在设计形态学中，将它们统称为“元形态”。元形态其实就是形态的基本单位。尽管量子物理学认为物质的最小单位还可细化到“量子”（亚原子），但由于量子一味强调物质的共性特征，丧失了不同物质的个性品质，况且它还只是一种“存在与发生的倾向”1，因而不宜作为形态的基本单位。基于自然形态的形态基本单位被称为“自跨入新世纪后，我国在设计实践与创新方面的发展势头非常迅猛，并在国际设计领域崭露头角，然而，在设计理论与研究方面却依然滞后。近年来，源于“设计学”与“形态学”的交叉学科设计形态学，受到了众多学者和社会人士的关注。那么，作为一门新兴学科，设计形态学知识建构的首要任务是什么呢？其实就是核心知识及基本概念的建构。1 “形态”和“造型”的定义与衍生“形态”和“造型”是设计形态学中两个最基本的概念，也是研究的重要基石。“形态”是指事物在一定条件下存在的状态。从多视角观看，虽然它具有不确定性和不断变化的特征，但依然能被感知、理解和把握。在设计形态学中，“形态”可以从两方面理解：一方面，形态与物质可谓是“同质异相”，形态注重表象与本质的关系，而物质则强调性能与构造的关系，两者被统称为“客观形态”；另一方面，形态超越了物质的限定，与人类的意识紧密相联，并从知、情、意三方面去创造不同于客观形态的“主观摘要：文章旨在为设计形态学研究的核心内容“形态研究”梳理出理论框架和方法路径。文章在大量文献研究、还原论、本体论和认识论的基础上，提出和重新界定了形态、造型、元形态及第三自然等基本概念，再通过对自然形态、人造形态和智慧形态的深入研究，总结归纳出了形态生成（自然形态）和形态建构（人造形态）的基本规律，进而凝练出了设计形态学框架下形态建构的底层逻辑。以期为多学科知识的交叉融合和跨学科的协同创新提供新的思路。关键词：设计形态学；形态建构；元形态；第三自然中图分类号：J505文献标识码：A文章编号：1672-7053(2023)07-0024-04基金项目：国家社科基金重大项目“设计形态学研究”（17ZDA019）作者简介：吴诗中（1958），男，湖北荆州人，教授，研究方向为信息时代展示艺术徐薇子（1988），女，湖北武汉人，博士，副教授，研究方向为设计形态学之人文属性研究邱松（1964），男，湖北鄂州人，硕士，教授，研究方向为设计形态学研究与应用吴诗中1徐薇子2邱松1曾绍庭1张啸1（1.清华大学美术学院，北京 100081；2.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191）吴诗中，等设计形态学之形态建构逻辑A b s t r a c t：The purpose of this paper is to sort out the theoretical framework and method path for designing the core content of morphological research,morphological research.Based on a large number of literature studies and reductionism,ontology and epistemology,this paper proposes and redefines the basic concepts of form,shape,metamorphosis and the third nature,and then summarizes the basic laws of form generation(natural form)or form construction(artificial form)through in-depth research on natural form,artificial form and wisdom form.Then the underlying logic of morphological construction under the framework of design morphology is condensed.In order to provide new ideas for the cross-fusion of multidisciplinary knowledge and interdisciplinary collaborative innovation.K e y Wo r d s：Design Morphology;Morphological Construction;Meta-morphology;The Third NaturalT h e L o g ic o f F o r m C o n s t r u c t io n in D e s ig n Mo r p h o lo g yWU Shizhong1XU Weizi2QIU Song1ZENG Shaoting1ZHANG Xiao1(1.The Academy of Arts&Design,Tsinghua University,Beijing 100081,China;2.School of Mechanical Engineering&Automation,BUAA,Beijing 100191,China)设计与理论2023 年 第 7 期INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /025然元形态”。而自然元形态又是按照“组织结构”和“结合力”进行构建的，因此这里将它统称为“生成方式”。针对人造形态的形态基本单位被称为“人造元形态”。由于人类更擅长用宏观的视角去观察形态，且更注重形态所包含的意义与价值，因此，“人造元形态”是点、线、面、体、肌理、色彩等的统称。它的构成方式则是由“组织构造”“承载力”（平衡压力、拉力、剪切力、扭转力、弯曲力），以及“知觉场力”决定的，因此将它们统称为“建构方式”。2 从“形态学”到“设计形态学”的演化学术界普遍认为“形态学”源于生物学和语言学，它最初被定义为研究动植物形态和结构的科学，其实它是生物学的一个分支学科。有趣的是，该术语是由著名的德国哲学家、诗人歌德提出的，且一直沿用至今。歌德对植物研究也颇有兴趣，并认为动植物皆由“原形态”演变进化而来。由于当时条件所限，歌德倡导的“形态学”在反对机械的科学主义的同时，又不免渗入了新柏拉图主义的因素2。1859 年德国学者 A.Schleicher 又率先把“形态学”引入到语言学中。语言学中的“形态学”其实就是研究词及内部形态结构的学问3。另一英文术语 Morphogenesis 被译为“形态建成”或“形态发生”。该术语由 morpho-和-genesis 两部分组成，前者意为“形态、形状”，后者寓意“创始、起源”。它既是形态学的分支，也与发育生物学存在交集，重点是在研究生物胚胎发育的形成与分化过程4。Morphogenesis 与 Morphology 同属生物学，且是从属关系。Morphogenesis 强调的是依靠“自然力量”生成的生物形态（未知形态），是基于“自下而上”的“本体论”；而 Morphology 除了包含 Morphogenesis 的内容外，还注重借助“人类力量”进行生物形态（已知形态）的研究与创新，是基于“自上而下”的“认识论”5。设计的载体是“造型”，造型的核心是“形态”，那么如何揭示形态的“本源”，就需要借助聚焦于基础研究的“形态学”来完成了6。设计形态学是在“设计学”和“形态学”的基础上发展而来的，通过二者融合形成了一门全新的学科。设计形态学是围绕“形态研究”而展开的系统性设计研究和协同设计创新。这与“以人为中心”的设计学形成了鲜明的对比，事实上，二者并非对立关系，而是关注的角度不同。设计形态学甚至把“人”看作是“形态”的一部分。设计形态学的研究并未脱离设计学的根基，且仍在设计学框架下发展，但设计形态学并非设计学的细分，确切地说，它是设计学的拓展和延伸（如图 1）。“设计形态学”的概念是 1962 年由美国 UCLA 教授 Morris Asimow 在专著 Introduction to Design 中提出的。但 Morris 并未把 Morphology of Design（设计形态学）的关注点放在客观形态的研究上，而是聚焦在设计的系统方法和通用流程上。这样一来，设计形态学只能局限在设计学领域里发展，难以通过“形态研究”平台与其他学科进行交叉融合，以实现跨学科的协同创新7。其实，设计形态学的概念会随着科技和社会的发展，以及人类认知的变化而与时俱进。这些研究所产生的成果极大拓展、丰富了设计形态学的研究领域，并且深化、完善了设计形态学的理论基础，明确、统一了设计形态学的目标（如图 2）。3 “智慧形态”与“第三自然”提出的重要意义“第一自然”是指未被人类改造的天然生态系统，即大自然。它以“自然形态”为主体，种类繁多且构成极其复杂。不管哪种形态，即使外部的影响再大，它们仍会严格遵循它内在的生命规律去生长、演化。“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天下母”8。大自然虽包罗万象、丰富多彩，但人类不愿顺应其摆布，听天由命，并在探索研究自然形态时，也在模仿和创造不同于大自然的“人造形态”。数量庞大的“人造形态”又构成了新的生态系统第二自然。图 1形态、形态学与设计形态学（邱松制作）图 2设计形态学的建构（邱松制作）设计与理论2023 年 第 7 期026/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计形态研究的未来发展趋势将会由“已知形态”向“未知形态”转变。那么，何为“未知形态”呢？主要包括两方面：一是未被发现、探明的自然形态，如暗物质、暗能量等；二是还未创造、开发的人造形态，如新物种、新产品等。由于“未知形态”更具挑战性，且需要依靠更高的智能、技术才能获取，因而又被称之为“智慧形态”。而由“智慧形态”构筑的生态系统便是“第三自然”。该概念的提出正是为了帮助“设计形态学”确立研究的主攻方向。设计形态学的研究固然离不开数量庞大的“已知形态”，它们是人类学习和研究的基石。然而，仅依靠这些研究还远远不够，还需要对“未知形态”（智慧形态）进行深入研究和设计创新。这样人们才能让设计形态学在未来社会的发展中具有引领性。因此，“第三自然”其实就是为设计形态学规划的未来研究目标、领域6（如图 3）。4 形态建构的内在逻辑4.1 自然形态的生成逻辑在宇宙中，自然形态无疑是数量、种类最为庞大的形态族群。尽管自然形态的生成逻辑可简单地表述为“自然形态元+生成方法”，但实际情况却远比这些要复杂，这便给自然形态的生成带来了诸多困难。按是否具有“生命特征”这一标准，可将自然形态划分为“生物形态”和“非生物形态”。不过，生物形态和非生物形态并非是决然分离的，甚至在一定条件下它们可以发生转化。生物形态以“形态元”为细胞，细胞的增殖与衰减会伴随着生物形态的整个生命历程，其中，起关键作用的便是隐藏在形态元（细胞）中的“生命力”；非生物形态的“形态元”是指分子或原子，而分子、原子的结合方式决定了非生物形态的性质和状态，隐匿于分子或原子之间的“结合力”才是它内在变化的主导。为了便于称呼，文章将细胞的生命力和分子、原子之间的结合力统称为“内力”9（如图 4）。对自然形态来说，数量的差异较大。自然形态既可能是单独的（动物、植物），也可能是集群的（蚁群、鸟群）或超级数量的（沙漠、星云），甚至是无限多的（细胞、宇宙）。单独自然形态的建构看似简单，其实不然。即便是一粒沙子，它的内部构造也宛如一个奇妙世界。任意一个单独形态都是形态族群的代表，均具有“族群”的共性特征（类似DNA 特征）。实际上，自然形态既具有普遍性（共性），又具有差异性（个性）。而且处于不同层级的自然形态，层级越低共同性越强，层级越高差异性越大。对于众多数量的自然形态来说，它的组合方式通常会比个体的形态更为重要。为了更深入地研究如此复杂的自然形态，人类提出了很多复杂性的科学理论，其中包括：涌现理论、混沌理论、非线性理论、自组织理论等等。然而，这些理论依然不能完全解释自然形态族群，以及族群之间的变化规律。4.2 人造形态建构的逻辑与自然形态类似，人造形态的建构也可以归纳为“人造形态元+建构方式”。由于人类是人造形态的创造者，更擅长于用宏观的视角来审视形态，因此，这与自然形态的生成又存在很大差异。不过，人类在创造人造形态的初期，也是先通过模仿自然形态开始的，建构方式也基本上是参照自然形态的生长模式。后来，随着人类科技的发展，人类认知能力和创新能力的不断提升，人造形态便逐渐与自然形态脱离开来。如今，人类创造并生产出来的“人造物”，已经构筑了既依托于自然界，又不同于自然界的“人造世界”，甚至在很多方面已远超自然界。人造形态的建构有两类：一类是仿效自然形态建构的人造形态；另一类是全新建构的人造形态。前一类基本跟自然形态建构相仿，因而就不在此赘述了。后一类则是人造形态的主要建构方式，需要重点进行解析。全新的人造形态是由“人造形态元”按照一定的“建构方式”建构起来的。“人造形态元”比较简单，主要包括：点、线、面、体、空间、色彩、肌理、运动等形态要素。“建构方式”则比较复杂，图 3智慧形态与第三自然（邱松制作）6图 4自然形态建构的逻辑（邱松制作）设计与理论2023 年 第 7 期INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /027参考文献1 盖瑞祖卡夫，像物理学家一样思考 M海口：海南出版社，20162 约翰沃尔夫冈冯歌德，植物变形记 M重庆：重庆大学出版社，20143 王文斌什么是形态学 M上海：上海外语教育出版社，20144 EDWARD F.Rossomando,Stephen Alexander,Morphogenesis M.Marcel Dekker,Inc.1992.5 VOYATZAKI M,GOURDOUKIS D.From Morphology to Morphogenesis:On Speculative Architectural Design Pedagogy M.Handbook of Research on Form and Morphogenesis in Modern Architectural Contexts.IGI Global.2018.6 邱松等设计形态学研究与应用 M北京：中国建筑工业出版社，20197 MORRIS ASIMOW.Introduction to DesignM.James B.Reswick,1962.8 李耳，庄周老子庄子 M北京：北京出版社，2006.9 汤普森生长和形态M上海：上海科学技术出版社，200310 邱松造型设计基础 M北京：高等教育出版社，2015.11 詹姆斯格雷克混沌：开创新科学 M北京：高等教育出版社，200412 戴维多伊奇真实世界的脉络 M北京：人民邮电出版社，201613 赫伯特A西蒙人工科学M.北京：商务印书馆，1987实际上就是“造型方式”。在造型过程中，造型各要素（形态、材料、结构和工艺）被统一在造型系统之内，相互协同、共同作用。“形态”是造型的建构核心，而造型就是围绕形态进行的创造活动；“材料”是造型的构筑条件，没有材料，造型就成了“无米之炊”；“结构”是造型的构筑方法，离开了结构，造型可能就无法立足；“工艺”（加工工艺）则是造型的构筑手段，它是协同各造型要素的纽带，也是和科技联系最紧密的造型要素。实际上，人造形态的“建构方式”是指实现造型的功能和终极目标的方法和途径10（如图 5）。4.3 智慧形态建构的逻辑“智慧形态”的建构是基于自然形态生成和人造形态建构的。实际上，人类能够看到和了解的自然形态非常少，而大量的微生物、各种介质，以及暗物质、暗能量等充斥在人类周围，甚至穿行于人们的身体中，却浑然不知11。在这些自然形态中，有些可借助先进的技术设备观测到，但大多数却只是停留在理论上，至今仍未得到证实或发现踪迹。在广大科研人员的努力下，如今已在分子生物学、量子力学、天体物理学等方面取得了重大突破。譬如，量子场论认为粒子和场可以相互转换，它们是统一在相同系统中的不同表现形式12。将量子作为物质的最小单位，也让人们对自然形态的“同源性”有了更深刻的理解和认知，而量子具有远距离相互纠缠的现象，又让人们对空间维度有了无限遐想。与自然形态相比，未知人造形态的建构似乎更容易些，但实际情况却并非如此。对于已知的人造形态来说，只要能够解析出“形态元”和“构筑方式”，就不难总结和归纳出形态建构的逻辑。然而，针对未知人造形态就完全不同了。人类在未来也许还会重走仿生之路，但绝不是简单的模仿或克隆自然形态，而是创造新的生命体（人造形态），并会随着科技发展而与时俱进。因此，未知人造形态建构，不管是“元形态”还是“建构方式”，都离不开人类的科技与创新13（如图 6）。5 结语尽管形态建构的逻辑是设计形态学的核心知识内容，并且通过大量的实践研究和理论研究，创新性地提出了初步的理论框架，但由于形态的数量、种类极其庞大，加之内在的复杂性和不确定性，因而，针对设计形态学形态建构逻辑的研究，仍任重而道远。基于形态建构逻辑的研究，对设计形态学具有颇为重要的意义。它不仅有助于从大量的实践中总结出一般性的规律，进一步凝练出具有普遍性意义的理论和方法，而且还能借助已验证的理论方法来指导实践，并在实践中不断丰富和完善它们。此外，针对形态建构逻辑的理论框架和方法研究，还能为设计形态学的理论体系奠定核心基础。同时，对设计学的发展亦能起到很好的促进作用。特别是在基于设计学的跨学科交叉融合、协同设计创新及未来设计规划等方面具有较好的借鉴作用。图 5人造形态建构的逻辑（邱松制作）图 6邱松工作室系列未来建筑设计（c）珊瑚万花筒（a）通天沙塔（b）地球之环