本文档发表于《Biomimetics》期刊2025年第10卷，由Negin Imani（Bodeker Scientific、奥塔哥大学、开放理工学院）、Brenda Vale（惠灵顿维多利亚大学）和Derek Clements-Croome（雷丁大学）作为特邀编辑共同撰写，系特刊《仿生自适应建筑》的社论。该社论旨在介绍并总结本期特刊的研究主题、收录文章的主要发现，并展望该领域的未来方向。文章的核心论点是：建筑的未来正朝着自适应和自我调节的方向发展，而仿生学为创建高效、有韧性、能与环境动态交互的“生命系统”式建筑提供了关键范式。以下将详细阐述社论中提出的主要观点及其支撑论据。
观点一：建筑范式正从静态实体向动态生命系统转变，自适应建筑表皮是实现这一转变的关键。 社论开篇即指出，应对气候变化的一个重要策略是将建筑视为生命系统而非静态实体。这一视角转变促使建筑围护结构（外墙）向能够动态响应环境条件的方向发展。此类系统可以自主调节温度、采光和气流，从而降低运行能耗并提升室内舒适度。为了支撑这一观点，社论引用了关键数据：建筑消耗了全球30%的能源并产生了27%的排放。这表明建筑领域的节能降碳潜力巨大。而仿生自适应建筑正是实现这一潜力的重要途径，文中引用研究指出，此类建筑可将能耗降低50%，并将热舒适性提升37.1%。这为发展自适应建筑表皮提供了强有力的动机和数据支撑。本期特刊的多项研究均围绕此主题展开，例如Imani等人的研究结合了机械驱动和被动湿度响应驱动来开发自适应遮阳系统。
观点二：自适应建筑技术可分为主动系统和被动系统，二者各有特点并共同推动领域发展。 社论对实现自适应的技术路径进行了分类阐述。主动系统依赖外部组件，如传感器、处理器和执行器，来实现自适应行为。其创新案例包括自调节遮阳系统、动态隔热和响应式通风技术，能够实现实时自动性能控制。被动系统则依赖于材料固有的特性和结构特征，使其能自然响应环境变化。文章引用国际能源署2022年的报告指出，具有静态行为的传统材料已难以应对多变的气候条件。这种分类框架为本期特刊的研究提供了一个清晰的脉络：既有像Imani等人研究的融合主动与被动的混合系统，也有像El Haddaji等人研究的完全基于材料自身响应的生物基复合材料。两者共同代表了通过技术和材料创新实现建筑“智能”响应的不同路径。
观点三：仿生设计为建筑提供了丰富的灵感源泉，并已从形态模仿发展到功能整合的系统性应用。 社论回顾了仿生设计在建筑中的历史，从白蚁丘的热调节效率到植物茎秆的结构精巧性。它强调，当代的进步在于智能材料、传感器系统和计算设计使得这些生物学原理能够作为功能性建筑技术得以实施。本期特刊的文章充分体现了这一趋势，即从自然界中汲取“智能”来启发建筑的材料、系统和生态适应性。例如，Kahvecioğlu等人的研究从蜥蜴皮肤微结构和叶片脉络汲取灵感，设计出既能遮阳又能收集雨水的表皮系统，将功能从热调节扩展到了生态角色。Sankaewthong等人则模仿含羞草的运动机制，开发了旨在改善室内空气质量和舒适度的动态立面。这些案例表明，当代仿生建筑研究的重点已超越形式模仿，深入到了对自然适应性过程和功能的系统性借鉴与整合。
观点四：自适应建筑表皮研究呈现两大主题集群：一是动态响应系统，二是可持续生物基材料。 社论将特刊中的研究成果归纳为两个主要 thematic clusters（主题集群）。第一个集群聚焦于自适应表皮系统。除了上述提到的几项研究，Valinejadshoubi和Athienitis的研究展示了结合遮阳控制和能源发电的动态光伏立面，在提升舒适度的同时降低总能耗。Alali等人则从更宏观的评估框架入手，提出了NILL 1.0™建筑评估指数，用于评价建筑整合可持续实践、再生特征和以人为本设计的程度。这些研究表明，建筑表皮正从静态屏障演变为多功能、响应式和生态参与型的“建筑皮肤”。第二个集群则连接自适应建筑概念与可持续的生物基材料。例如，Nicolalde等人评估了两种厄瓜多尔木材作为可持续建筑替代材料的性能，并利用熵权-复杂比例评估等多准则决策方法为选材提供了客观框架。El Haddaji等人探索了将啤酒糟废料与玉米淀粉结合制成生物复合材料，其研究支持了循环经济原则。这两个集群相辅相成，前者关注系统的“智能”和行为，后者关注构成这些系统的可持续物质基础。
观点五：跨学科合作是推动仿生自适应建筑领域发展的核心动力，未来的目标是将适应与再生过程嵌入建筑环境本身。 在总结部分，社论强调自适应设计需要整合材料行为、技术智能和生态连通性。从湿度响应遮阳模块、废料衍生复合材料到传感器驱动立面，这些创新无一不依赖于多学科的交叉。因此，本期特刊旨在为未来的跨学科研究提供参考，促进建筑师、工程师、材料科学家和生物学家之间的协作。社论明确指出，仿生思维的最终目标不仅仅是复制自然形态，而是将适应和再生的过程嵌入建筑环境本身。这意味着建筑将不再是资源的消耗者和废物的产生者，而是能够像自然生态系统一样进行自我调节、修复并与周边环境共生的有机体。这一愿景超越了单纯的节能，指向了一种更具根本性的、再生式的建筑与自然环境关系。
结论：本文的意义与价值 本社论及其所介绍的特刊具有重要的学术和实践价值。首先，它系统性地梳理和展示了仿生自适应建筑领域的最新研究进展，涵盖了从概念框架、具体技术案例到材料创新的多个层面，为研究者提供了一个全面的领域快照。其次，它清晰地阐述了该领域的核心范式转变——从静态建筑到动态生命系统，并提供了具体的技术路径和研究实例作为支撑，具有很强的前瞻性和指导性。再者，通过强调跨学科整合，它为未来的研究方向与合作模式指明了道路。最后，特刊中的研究不仅具有理论创新价值，其展示的能耗降低、舒适度提升、废物利用等成果，也直接呼应了全球应对气候变化和推动可持续发展的迫切需求，展现了巨大的实际应用潜力。因此，这篇社论及其所代表的研究集合，是推动建筑行业向更智能、更绿色、更具韧性方向演进的重要学术贡献。