参加Biomimicry Global Design为主题的设计竞赛3（与外籍教师联合指导）开题报告

1. 研究目的与意义

当今人类生活的自然环境由于人为活动和自然因素正发生着显著的变化，极端天气频发、全球平均温度升高以及由此带来的冰川、冰盖融化、海平面上升等影响时刻提醒着人类，为了人类可持续的在地球上繁衍生存，气候变化及其产生的诸多问题需要引起相当的重视并设法减轻或逆转它们。作为长久以来人类和生物赖以生存的大环境，自然为我们展示了经过了长期选择淘汰后可实现可持续发展的最佳范本。如果人类可以从自然中存在的模式中寻求解决气候变化影响的灵感和策略不失为一种解决问题的捷径。仿生学正是一门模仿自然并从自然中获取想法的科学，确切地说，仿生学是研究生物结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异特征，并把它们加以应用的综合性科学。运用仿生学的相关知识寻求解决方案应对气候变化及其影响是一次很有意义的尝试，发现和探索应对气候变化的新思路，有机会消除现有解决方案存在的阻碍，或由此启发出更多新颖的想法，为实现人类与自然和谐相处这一长久以来的课题提供一份力量。

2. 国内外研究现状分析

1.国外研究概况 国外对于仿生学在应对气候变化问题的应用方面已经在理论和策略上产生了一定关注并开展研究，深刻分析了当前气候变化产生的原因和影响，并且根据仿生学的相关理论，从自然界中寻找到了部分有效的处理方式。目前已经认识到减缓温室气体排放的政策和行动必须迅速扩大，并提出建筑物提供了比任何其他部门更有成本效益的温室气体减排机会，通过观察生物世界，可能会有一些生物或系统可以被模仿来创造和维持一个有弹性和适应性的建筑环境，并提高其恢复生态系统健康的能力的想法。在建筑环境中对气候变化的应对措施大致分为两类。一是通过减少温室气体排放来缓解气候变化的原因。二是适应现有的和未来的建成环境，预测气候变化的影响。减轻温室气体排放的仿生学，可以分为三类。第一种方法是模仿生物体和系统的能量效率或有效性。推动力是通过提高能源效率，减少化石燃料的排放量，减少温室气体排放到大气中。第二种方法是设计新的能源生产方式，减少人类对化石燃料的依赖，从而防止排放更多的温室气体。这些策略是减缓与建筑环境相关的气候变化的最常见的方法。第三种减轻温室气体排放的仿生方法是研究有机体或生态系统，以找到能够隔绝和储存碳的过程的例子。模仿这种做法的目的是防止人类活动排放的温室气体排放到大气中，造成更多的气候变化。这些思路大多进行了开发和应用，但也存在一定问题导致并不能长期可持续的缓解气候变化。2. 国内研究概况 相比国外对于应对气候变化的研究进展，国内没有特别关注这个方面的问题，相关学术论文都是从部分，比如建筑、景观等方面讨论问题，里面的方法和内容对气候问题有一定帮助，但比较零散，不够直接，没有直接分析仿生学对应对气候问题的思路和可能性的理论研究，在对期刊和论文进行搜集整理时发现几乎没有直接针对仿生学在减缓气候变化影响的研究相关的著作。因此可以说国内的相关研究还处在一个比较空白的阶段，等待人们的关注和深入研究。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：研究内容主要分为两部分：搜集研究仿生学和气候变化问题的相关资料和技术，以及确定具体方向后进行思路的理顺和设计工作。从自然中选择有利用和模仿价值的模式或系统加以归纳和调整，设计可以对气候变化产生的某些具体影响进行缓解或适应的系统或模式。

2.研究计划：2018.01.09-2018.01.12，完成开题报告、文献综述；2018.01.13-2018.02.24，大量阅读并参考仿生学和气候变化相关文献，整理了解仿生学相关技术和知识，了解气候变化现状及其在不同领域产生的影响和相关对策研究进展，寻找设计可以产生作用的具体领域和初步设计方向；2018.02.25-2018.03.31，通过小组讨论对前期资料进行总结，确定设计作用领域，着手进行设计构思，完成竞赛申报；2018.04.01-2018.04.30，进行进一步深入设计和测试检验，准备和提交竞赛材料；2018.05.01-2018.05.30，整理完善设计，准备答辩事宜。

4. 研究创新点

运用仿生学的核心知识，从我们身边中寻找应对气候变化的策略是本次设计工作的一大亮点。气候变化及其产生的影响是由多方面因素导致的复杂的问题，但这也同时说明了有多种解决方式等待被提出。大自然现存的结构和模式是经过长时间的选择淘汰后留存下来的，必然在对抗一些不利条件上存在有效的措施和方式，为缓解或解决环境问题的新的灵感和思路。而且国内在相关领域的研究还处在比较空白的阶段，缺乏直接的研究和思考，我们的研究设计可以为该领域的研究提供一些想法和可能。