详情

原文传递兼变传衍、持经达变—基于进化思想的汽车造型设计方法

论文题名：	兼变传衍、持经达变—基于进化思想的汽车造型设计方法
关键词：	汽车造型;进化思想;设计空间;体验可信评价
摘要：	汽车造型设计是一门具有科学与人文双重背景的设计学科。与此相似的是，进化思想也是一种融合科学和人文的解释造物真理的方式。同时汽车造型发展过程中也存在着进化式的现象。因此，可以认为汽车造型设计与进化思想存在着某种自然和内在的联系。本文即由此展开研究，尝试用进化思想解释和引导汽车造型设计活动，组织汽车造型设计的规律，形成一套可用于指导设计实践的汽车造型设计方法。并借此推动设计方法和设计方法论的发展，试图将设计研究的“求知”和“求用”统一起来。　　本论文的标题为《兼变传衍，持经达变-基于进化思想的汽车造型设计方法》。主要含义为：（1）关于研究思想：首先，汽车造型存在着类似生物进化的衍生现象，即所谓“兼变传衍”，此亦为汽车造型进化设计的指导规律；其次，设计研究支持自然科学和人文科学的并存，也即主张可知和模糊的并存。但汽车造型设计的模糊并非是不可知的，而是在可知基础上的发散。只有在了解和遵循造型内在运行机制的基础上，寻找造型的设计空间，并加以引导，才可以生发出“真体内充”的扎实设计，即所谓“持经达变”；（2）关于研究领域和对象，“汽车造型”是本文研究的实体对象与研究领域及内容。“进化”是本文论点、论据、推导和算法构建的理论基础和研究重点。“设计方法”是本文的基于进化思想提出的算法和设计流程，包括算例与验证。本文所研究的进化设计方法集中于汽车造型进化设计的现象与参数化关系，主要涉及汽车造型的基因模型与参数化、进化设计空间、造型可信评价、进化计算与进化设计流程等方面。　　本研究基于国家重点基础研究发展“973”计划项目子课题和国家自然科学基金重点项目资助研究项目，以汽车造型设计方法作为研究对象，以进化思想为指导，基于设计问题创新与求解理论，针对汽车造型设计的形态-特征-基因的映射方式，提出了汽车造型基因参数化模型。之后以汽车造型设计规则和评价方法为研究对象，形成了参数化定量化汽车造型设计规则的“设计空间”理论，以及从体验和可信角度审视造型评价的体验可信评价方法。最终利用进化算法将这些方法和理论组织起来，形成了一套基于进化思想的汽车造型设计方法，并将其运用到计算机辅助汽车造型设计实践中，取得了良好效果。　　研究的具体内容、方法与成果包括：　　首先，针对具有相似背景的设计学科和进化思想存在着的自然联系进行了探讨。通过对设计研究的意义，进化思想与汽车造型设计求解机制的联系以及汽车造型进化现象的分析，最终认为，可以用进化思想来对汽车造型设计活动进行解释和引导。　　其次，构建汽车造型参数化基因模型。该基因模型主要有两方面的作用，其一为参数化造型基因是汽车造型构成的基元；其二为基因是造型的起源，探讨基因就可以达到从“未见其形”的最深层触摸造型规则的目的。最终通过对造型认知的形态-特征-基因映射方式的研究，并结合汽车造型特点，构建了汽车造型参数化基因模型。汽车造型参数化基因模型是整个汽车设计进化方法的基础。　　第三，尽管生物形态和汽车造型千变万化，但同一物种在进化方向和基本结构上都遵循着一定的设计规则，可以认为这些设计规则知识共同组成了一个类似设计规则核心”的体系。这个设计规则核心就像一个具有模糊边界的空间，新的设计可以在其中孕育，文中称这些规则的知识集合体为“设计空间”。本文主要对汽车造型设计空间知识的定义和抽取方法进行了探讨，从而指导进化设计方法中新个体的生成与发展。　　第四，基于体验和可信研究，提出了一个多角色多属性的汽车造型评价方法。方法选取了评价角色中的设计师和用户角色，研究了体验视角下的评价要素和作为第二层评价问题的设计可信问题，构建了用户体验视角下的基于多角色体验的可信评价模型。该模型针对造型个体“物态”和“心态”的参数化评价，从认知，情感，行为，可信等维度对多层设计评价问题进行了回答。此方法可以作为个体的适应度评价方法为进化设计方法服务。　　最后，基于前述的各项研究内容，本文以进化计算作为核心机制，将前述的研究成果组织起来，构成了一个整体的汽车造型进化设计方法。由于汽车造型设计的特殊性，该方法在约束机制，评价机制，迭代中止机制等方面都与传统的进化方法不同。最终利用该方法进行了造型实践，从而验证了进化设计方法的可靠性和可用性，并提出了相应的反思。　　本文从相对宏观的角度，针对汽车造型中普遍存在的设计方法系统化问题，设计知识定量化问题，设计规则模糊化问题，科学评价或者评价成本过高问题，以及设计师-用户可信问题等问题进行了思考，在进化思想的指导下，构建了一种以“进化计算”、“基因模型”、“设计空间”和“体验可信评价”为主要构成内容的汽车造型设计方法，并以此指导了设计实践，验证了该方法的准确性和可靠性。理论和实践应用均表明，基于进化思想的汽车造型设计方法可以有效辅助设计师进行前期设计思维组织和设计表征，有助于激发设计师的概念创意，对人工智能辅助设计以及设计生态系统的形成具有重要的参考价值。
作者：	景春晖
专业：	设计艺术学
导师：	赵江洪
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文