你能感覺到風,牠也能迎風振翅行走;你能明白危險,牠也能用二進位的腦辨別海與沙丘的相對位置;你有骨骼撐起身體,牠也有精密幾何計算後的結構體。即便牠沒有血肉與心跳,但我們稱牠為「仿生獸」——另一種人造生命型態。將於 8 月 26 日告終的「奇幻仿生獸特展」高雄場,是讓一般民眾親身接觸荷蘭物理學家泰奧揚森(Theo Jansen)費時 22 年研究、創造出仿生獸之難得機會,讓 MOT/TIMES 帶你一訪牠的震懾姿態。
或許,人除了創造「人類」這種物種外,還能創造另外一種生物。利用機械、機構、動力原理,創造出新生命的型態。

一隻巨大的塑膠管構成的怪獸,正遊走於荷蘭的海邊;牠們以風為食物,捕捉並儲存在由科學家為牠們設計的胃袋當中。就這樣透過荷蘭物理學兼藝術家的泰奧揚森(Theo Jansen)之巧手創造,牠們演化、再生成驚人的新生命型態——我們稱牠們是奇幻「仿生獸」(Animaris)。

1990 年開始,泰奧揚森致力於創造一種可以獨立生存在海灘的生物,一種前所未見的生命型態。其主要目的,就是希望能拯救荷蘭日漸消失的地平線。試想:若有一種裝置它可以因應海水的潮流變化,能夠不停地採集沙子、搭建沙丘,這麼一來一旦海平面上升,這些裝置就有可能拯救荷蘭的人們,不會因為逐漸消失的地表面積而無法生存。正因為不斷進行在地摸索與研究,泰奧揚森使用了當地最隨處可見且容易取得的材料——黃色 PVC 電路配線管來當作仿生獸生命結構體的基本單元。透過他科學的思考,使用了機械、結構、動力、生物、流體等科學,竟成功創造出一種嶄新的生命型態。

在海邊試圖創作新生命的男人——泰奧揚森。(Photo credit:圓方創意)

因應環境進化的仿生獸

因為要面臨海水的威脅,仿生獸們需要能夠順利移動用來走避潮汐變化的腳與脊椎;接著還要感受碰到水或障礙物必須改變方向的「知覺」,因此演化出了鼻子;甚至當海邊暴風來臨時,要將身體牢牢地固定不動,仿生獸頭部的槌子就派上用場,牠可以深深地插入土堆、緊緊地扣住地表,就算暴風再大,也只會以頭部為圓心、身體進行圓周擺盪。這些對外在刺激隨時作出應變的體系,實際上就是生物體所擁有的「神經系統」。

然而,如果只仰賴外在被動力量行動,卻無法將能量儲存己有的話,幾乎是等同於沒有行為能力。因此泰奧揚森為牠們創造了「胃」,是一種能夠儲存風(空氣壓力)的胃囊,讓整個能量系統得以運行,也達到了生物體最基本的獨立要求。在有了種種系統的對應之後,泰奧揚森開始思考如何讓牠們走的更順暢,因此利用連桿的槓桿力學與氣壓的動力學,創造出仿生獸的行走機制。「感知應變+能量儲存+變形行為」三者合一後,形成了仿生獸整個結構體的創造與發想。

若是從仿生變形的原型來看,這是屬於一種靜止與動態的變形。廣義的設計思考:變形,是一個靜與動的結合。如果將它加上與環境發生關係、與外在各式各樣的條件結合,並能隨環境的應變產生變形,就能讓設計更加變化自如,進而創造與自然共生、隨環境變化的仿生變形。

黃金幾何是決定的關鍵

泰奧揚森所創造的仿生獸,之所以能夠順利前進,其結構原理利用了基本三角桁架的穩定體系之外,還有就是黃金比例的幾何學。他透過多年不斷地實驗與發展,才找出一種準確的變形系統讓仿生獸順利行走。泰奧揚森將實驗後所得到的黃金幾何比例,稱之為「13 個神聖的數字」(注:這數值會隨他的研究階段改變)。

這 13 個數值就是腳上每個關節骨架上的長度,它們之間相對的比例關係是無法被輕易地改變。因為一旦改變,整體動作就會不流暢,也無法發揮仿生獸預期的所有機能連鎖發生;仿生獸靠著風力推進向前行走,當風傳來的動力帶動腳關節的軸心,而所有的支架會連動發生繞著軸心形成一道圓周運動的軌跡。因此沒有起點也沒有終點的往復行為,就是仿生獸產生動力變形的關鍵行為。從一個基本地靜定穩定三角原型出發,並試著去發展它最基本的機制,讓結構力學、環境、材料結合配合著動力學與基本機械原理,一個會動的仿生變形生物就此誕生。

泰奧揚森歷經 22 年的實驗與改進,讓仿生獸不斷地發生演化、性能也不斷地提昇。除了各個系統的功能得以增強之外,結構上亦不停嘗試新的構件與材料,讓仿生獸的行走姿態大大進化。不論是從塑膠管到面板所構成的腳,還是原本只有 56 隻腳的 Ventosa(Siamesis 的前身)進化到可御風而行的姿態,在在都表明著當科學與藝術結合後,產生而出的驚人魅力。

泰奧揚森的仿生獸創作,不僅跨越了工學、技術、設計、藝術,更是對造物者大自然的一種回應,這種彷彿經歷過一場生物演化史的驚奇仿生體驗,也只有在觀賞過這場仿生獸展覽後,才能得到吧!

泰奧揚森(Theo Jansen)創造新生命,TED 2007

編輯/陳秉松

Strandbeest
荷蘭物理學兼藝術家的泰奧揚森(Theo Jansen),經 22 年的實驗與改進後,創作出「仿生獸」(Animaris)。由於牠們被「野放」在荷蘭海邊的沙灘上,因此在當地又被稱為「沙灘巨獸」(Strandbeest)。結構複雜且精密的仿生獸,卻是由黃色 PVC 電路配線管、檸檬汁 PE 空瓶再經過許多基礎物理學計算後所誕生。站在藝術的角度來看,仿生獸被歸類於「動態雕塑」(Kinetic Sculpture)的範疇之中,因此泰奧揚森又被譽為動態雕塑藝術家。

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