兼變傳衍、持經(jīng)達(dá)變—基于進(jìn)化思想的汽車造型設(shè)計方法.pdf

1、汽車造型設(shè)計是一門具有科學(xué)與人文雙重背景的設(shè)計學(xué)科。與此相似的是，進(jìn)化思想也是一種融合科學(xué)和人文的解釋造物真理的方式。同時汽車造型發(fā)展過程中也存在著進(jìn)化式的現(xiàn)象。因此，可以認(rèn)為汽車造型設(shè)計與進(jìn)化思想存在著某種自然和內(nèi)在的聯(lián)系。本文即由此展開研究，嘗試用進(jìn)化思想解釋和引導(dǎo)汽車造型設(shè)計活動，組織汽車造型設(shè)計的規(guī)律，形成一套可用于指導(dǎo)設(shè)計實踐的汽車造型設(shè)計方法。并借此推動設(shè)計方法和設(shè)計方法論的發(fā)展，試圖將設(shè)計研究的“求知”和“求用”統(tǒng)一起來。

2、
　　本論文的標(biāo)題為《兼變傳衍，持經(jīng)達(dá)變-基于進(jìn)化思想的汽車造型設(shè)計方法》。主要含義為：（1）關(guān)于研究思想：首先，汽車造型存在著類似生物進(jìn)化的衍生現(xiàn)象，即所謂“兼變傳衍”，此亦為汽車造型進(jìn)化設(shè)計的指導(dǎo)規(guī)律；其次，設(shè)計研究支持自然科學(xué)和人文科學(xué)的并存，也即主張可知和模糊的并存。但汽車造型設(shè)計的模糊并非是不可知的，而是在可知基礎(chǔ)上的發(fā)散。只有在了解和遵循造型內(nèi)在運行機制的基礎(chǔ)上，尋找造型的設(shè)計空間，并加以引導(dǎo)，才可以生發(fā)出“真體內(nèi)充”

3、的扎實設(shè)計，即所謂“持經(jīng)達(dá)變”；（2）關(guān)于研究領(lǐng)域和對象，“汽車造型”是本文研究的實體對象與研究領(lǐng)域及內(nèi)容?！斑M(jìn)化”是本文論點、論據(jù)、推導(dǎo)和算法構(gòu)建的理論基礎(chǔ)和研究重點?！霸O(shè)計方法”是本文的基于進(jìn)化思想提出的算法和設(shè)計流程，包括算例與驗證。本文所研究的進(jìn)化設(shè)計方法集中于汽車造型進(jìn)化設(shè)計的現(xiàn)象與參數(shù)化關(guān)系，主要涉及汽車造型的基因模型與參數(shù)化、進(jìn)化設(shè)計空間、造型可信評價、進(jìn)化計算與進(jìn)化設(shè)計流程等方面。
　　本研究基于國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)

4、展“973”計劃項目子課題和國家自然科學(xué)基金重點項目資助研究項目，以汽車造型設(shè)計方法作為研究對象，以進(jìn)化思想為指導(dǎo)，基于設(shè)計問題創(chuàng)新與求解理論，針對汽車造型設(shè)計的形態(tài)-特征-基因的映射方式，提出了汽車造型基因參數(shù)化模型。之后以汽車造型設(shè)計規(guī)則和評價方法為研究對象，形成了參數(shù)化定量化汽車造型設(shè)計規(guī)則的“設(shè)計空間”理論，以及從體驗和可信角度審視造型評價的體驗可信評價方法。最終利用進(jìn)化算法將這些方法和理論組織起來，形成了一套基于進(jìn)化思想的汽車

5、造型設(shè)計方法，并將其運用到計算機輔助汽車造型設(shè)計實踐中，取得了良好效果。
　　研究的具體內(nèi)容、方法與成果包括：
　　首先，針對具有相似背景的設(shè)計學(xué)科和進(jìn)化思想存在著的自然聯(lián)系進(jìn)行了探討。通過對設(shè)計研究的意義，進(jìn)化思想與汽車造型設(shè)計求解機制的聯(lián)系以及汽車造型進(jìn)化現(xiàn)象的分析，最終認(rèn)為，可以用進(jìn)化思想來對汽車造型設(shè)計活動進(jìn)行解釋和引導(dǎo)。
　　其次，構(gòu)建汽車造型參數(shù)化基因模型。該基因模型主要有兩方面的作用，其一為參數(shù)化造型基因

6、是汽車造型構(gòu)成的基元；其二為基因是造型的起源，探討基因就可以達(dá)到從“未見其形”的最深層觸摸造型規(guī)則的目的。最終通過對造型認(rèn)知的形態(tài)-特征-基因映射方式的研究，并結(jié)合汽車造型特點，構(gòu)建了汽車造型參數(shù)化基因模型。汽車造型參數(shù)化基因模型是整個汽車設(shè)計進(jìn)化方法的基礎(chǔ)。
　　第三，盡管生物形態(tài)和汽車造型千變?nèi)f化，但同一物種在進(jìn)化方向和基本結(jié)構(gòu)上都遵循著一定的設(shè)計規(guī)則，可以認(rèn)為這些設(shè)計規(guī)則知識共同組成了一個類似設(shè)計規(guī)則核心”的體系。這個設(shè)計規(guī)

7、則核心就像一個具有模糊邊界的空間，新的設(shè)計可以在其中孕育，文中稱這些規(guī)則的知識集合體為“設(shè)計空間”。本文主要對汽車造型設(shè)計空間知識的定義和抽取方法進(jìn)行了探討，從而指導(dǎo)進(jìn)化設(shè)計方法中新個體的生成與發(fā)展。
　　第四，基于體驗和可信研究，提出了一個多角色多屬性的汽車造型評價方法。方法選取了評價角色中的設(shè)計師和用戶角色，研究了體驗視角下的評價要素和作為第二層評價問題的設(shè)計可信問題，構(gòu)建了用戶體驗視角下的基于多角色體驗的可信評價模型。該模型

8、針對造型個體“物態(tài)”和“心態(tài)”的參數(shù)化評價，從認(rèn)知，情感，行為，可信等維度對多層設(shè)計評價問題進(jìn)行了回答。此方法可以作為個體的適應(yīng)度評價方法為進(jìn)化設(shè)計方法服務(wù)。
　　最后，基于前述的各項研究內(nèi)容，本文以進(jìn)化計算作為核心機制，將前述的研究成果組織起來，構(gòu)成了一個整體的汽車造型進(jìn)化設(shè)計方法。由于汽車造型設(shè)計的特殊性，該方法在約束機制，評價機制，迭代中止機制等方面都與傳統(tǒng)的進(jìn)化方法不同。最終利用該方法進(jìn)行了造型實踐，從而驗證了進(jìn)化設(shè)計方法

9、的可靠性和可用性，并提出了相應(yīng)的反思。
　　本文從相對宏觀的角度，針對汽車造型中普遍存在的設(shè)計方法系統(tǒng)化問題，設(shè)計知識定量化問題，設(shè)計規(guī)則模糊化問題，科學(xué)評價或者評價成本過高問題，以及設(shè)計師-用戶可信問題等問題進(jìn)行了思考，在進(jìn)化思想的指導(dǎo)下，構(gòu)建了一種以“進(jìn)化計算”、“基因模型”、“設(shè)計空間”和“體驗可信評價”為主要構(gòu)成內(nèi)容的汽車造型設(shè)計方法，并以此指導(dǎo)了設(shè)計實踐，驗證了該方法的準(zhǔn)確性和可靠性。理論和實踐應(yīng)用均表明，基于進(jìn)化思想的