浅析设计科学及其研究范畴

谢友柏设计科学基金委员会

东华大学（退休学者）

唐 林

摘要：设计是提升竞争力的根本，设计科学则是高效率和高质量从事设计活动的基础，蕴含着巨大的潜在生产力。然而，关于“设计科学”的研究，至今尚未得到应有的重视。由于设计的复杂性和不确定性，迄今为止，设计界对于设计科学及其研究范畴的认知仍未达成共识，因此，探索设计科学的内涵及其研究内容，其本身就成为一项十分重要的研究命题。本文基于作者对于设计科学的认知，浅析设计科学的内涵，针对设计科学需要探索的基本研究内容，阐述相关见解。

关键词：设计科学，研究范畴，设计活动的共性规律，知识，需求

1 关于“设计科学”的诠释

“知识”是人类对于客观规律的认知；“设计”是为了满足人类需求，运用知识创建“人造事物”的智力活动；“科学”则是客观规律的再现，不仅仅表述人们已经认知的客观规律（已有知识），同时也不断发现问题和解答问题形成新知识。因此，科学的知识体系具有系统性、逻辑性、可验证性、可描述性和动态发展性的特征。

人造事物存在于人类生活和工作中的方方面面，可以概括为：满足物质需求、精神需求和社会需求的产品，亦可将满足这三类需求的“人造事物“称为“广义产品”。现实中，无论在物质层面、精神层面和社会层面，都存在着与“设计”息息相关的活动^[1]，例如：工程师研发物质产品，医生给患者开处方，厨师烹饪菜肴，画家创作美术作品，作曲家创作音乐作品，舞蹈家构思舞蹈动作，职员为公司制订销售计划，公务员为政府拟定社会福利政策，高等学府创建一个学院，政府制定治国方针，服务型企业（如电商平台、电信机构、商业中心等）确立服务对象、服务方式和服务环境、构建服务流程和服务平台，等等，这一系列的活动实际上没有本质的差别^[2]，都是设计师基于知识创建人造事物（广义产品）的设计活动。即“设计师”针对“需求”，通过其掌握的专业“知识”，设计出满足“需求”的“广义产品”的方案。其中，“设计师”是从事设计活动的主体，例如：上述案例中的工程师、医生、厨师、画家、作曲家、舞蹈家、公司职员、公务员、高等学府、政府和企业，均是从事设计活动的“设计师”；所有设计活动均有明确的目标，即满足“需求”（可能是来自于外界的用户需求，也可能是展现内心的自身需求）；各类设计活动有着共同的特征，即基于设计师掌握或了解的专业“知识”从事设计活动；不同设计活动获得的设计结果均为“人造事物”。由此可见，“设计”不仅仅是无所不在^[1]，而且能够抽象和提炼出共同特征。

基于 “设计”和“科学”的内涵，以及上述关于各类设计活动的共性特征分析，本文将“设计科学”诠释为探索设计活动共性规律的科学。

2 设计科学的研究范畴

自然世界是人类赖以生存的环境。为了适应和融入这个生存环境，人类需要认知自然世界；为了使生存环境越来越好，人类需要通过“人造事物”改善生存质量^{[2, 3]}。这两种需求引发出两类科学：“自然科学”和“设计科学”。其中，“自然科学”探讨和研究的对象是自然界中的客观事物和现象，目标是：发现和认知自然事物的现象与本质，探索和诠释自然世界的客观规律，帮助人们了解自然世界及其演变和进化规律，传授给人们自然世界的基础知识。“设计科学”则研究人的主观理想与广义产品之间的关系，目标是：探索运用知识转变主观理想为广义产品的共性规律，以期构建出设计科学的知识体系，用以反哺指导满足物质需求、精神需求和社会需求的广义产品设计，传授给人们创造广义产品的知识，告知人们怎样造就满足需求的人造事物，即如何进行设计。并且通过“人造事物”满足人类的需求，实现人类主观意愿与客观环境的统一。

呈现设计活动“共性规律”的“设计科学”与“自然科学”类同 ，因存在客观属性而具有确定性。这两种“科学”的不同之处在于：自然科学的研究对象是“客观事物”，研究出来的结果呈现为“真理”的特质，具有确定性。而设计科学的研究对象则是将“主观理想”转变成“人造事物”的“设计活动”，由于设计活动受到各种不同因素的影响，而且同一影响因素以及影响因素的类别常常呈现为动态变化特征。例如，针对同样的“主观理想”，进行“人造事物”设计时，设计师的专业背景和知识储蓄不同，形成“人造事物”的技术和经济等条件不同，使用“人造事物”的社会环境和自然环境不同，得到的“人造事物”设计方案通常也会不同，这些因素呈现出“设计”的不确定性，设计活动的这一特质增加了探索“设计科学”的难度，也许正是这一原因，设计科学的研究虽然始于1969年西蒙的专著^[4]，但至今依然没有形成得到共识的设计科学知识体系。

2.1 关于设计共性规律研究的思考

自然科学的数学分支中有一个非常简单的知识点：1+1=2，这个知识点可以应用于任何相同属性事物的计算，有着非常广阔的应用范围。本文认为：设计科学拟探索的设计共性规律，与自然科学中“1+1=2”的普适性极为相似，不同之处是：“设计的共性规律”是可以指导各类设计活动的“知识体系”，而不是简单的公式。

抽象出设计活动本身涉及的“科学”问题，探寻设计活动的共性规律，是设计科学需要探讨的研究内容。从哲学维度思考设计的共性规律，表现为：从各类特殊人造事物的设计活动，抽象出设计的普适性规律，再借助设计的共性规律，反哺指导各类特殊人造事物的设计活动。

2.2 关于设计科学中知识相关研究的思考

《Design Science》期刊的创刊社论中，提出一个观点：设计作为一门科学的挑战，不仅在于发展关于设计所有方面的基本知识，还在于我们应如何整合和凝聚这些知识^[4]。

知识是从事设计活动不可或缺的重要要素之一，无论是进行创意，还是从事实现创意的设计活动、或是进行已经明晰了设计规律的常规设计活动，都离不开“知识”。而一个设计单元体，无论其能量有多大，能够掌握的知识都是有限的。但是，若能基于互联网建立一个提供和获取“知识”的开放式平台，让“知识”也能像“商品”一样进行买卖，这样，产生创意、实现创意、提升设计质量、降低设计成本、提升设计竞争力的愿望，将不再是遥不可及的事情。

从事设计活动离不开“知识”，因此，研究“知识”相关内容，应该是设计科学研究需要探索的重点内容之一。包括：知识的表达，设计过程中准确获取知识、重用知识和集成知识等的理论基础，这些理论基础能够为构建开放型知识服务平台提供支撑，知识服务平台则为设计活动中广泛涉猎、精准获取和高效运用“知识”提供支持，促进“知识”的流动。

明晰设计的共性规律，构建开放型知识服务平台，同时有利于借助人工智能技术高效地进行高质量的设计活动，通过“知识”和“设计知识”的不断获取、设计过程的不断学习（通常还需与人共舞 - 人参与决策），不断地产生和积累新“知识”和新的“设计知识”，形成高效、高质量进行设计活动的良性循环。

2.3 关于“需求”信息转化为设计要素研究的思考

"需求"是诱发"设计"的根源，也是设计过程中获取知识的依据，更是检验设计结果的准则。因此研究设计科学不能脱离“需求”这个“设计根源“。设计过程中应该获取哪些知识？如何进行设计决策？怎样鉴定设计结果的优劣，等等，这些均与从事设计活动的“根源（需求）”息息相关。研究“需求信息如何转化成能够直接服务于设计活动的设计信息”，是设计科学需要研究的另一项重要内容，也是目前设计科学研究中被忽视的难题之一，而且是研究最薄弱的环节。尤其对于满足个性化需求的设计，以及在最富有创新潜力的概念设计阶段，这项内容的研究难度更大一些。这里的概念设计指：将抽象的需求信息表述为设计对象的功能特征，再进一步寻求实现功能的原理解和载体解的全过程。实际上，需求信息准确地转化成设计要素，恰恰是借助人工智能技术高效和高质量从事设计活动的重要基础之一。

3 结论

人工智能技术的蓬勃发展，为设计活动中积累、提供、获取和应用知识提供了比较好的基础，但时至今日，人工智能技术在设计活动中、尤其在最富创新潜力的概念设计实践中尚未能发挥很好作用，这是为什么？作者认为：设计科学不仅是提升设计能力、设计质量和设计效率、降低设计成本的重要根基，同时也是有效运用人工智能技术从事设计活动的重要基石。因此，研究设计科学具有重要的现实意义。

《Design Science》创刊十周年的文章中^[5]，来自全球13个国家41位服务于和曾经服务于该期刊的编委，针对“设计科学”相关问题阐述了各自的观点，可以看出，全球设计界学者关于设计科学的研究范畴目前尚未达成共识。本文系作者自2023年参加《谢友柏设计科学研究基金》^[6]委员会相关工作以来，关于设计科学及其研究范畴的思考，与设计界同仁共同探讨。

致谢

文中关于“知识”研究内容的有些思考，源自于自2014年以来与谢友柏院士的学术讨论，衷心感谢谢友柏院士的启发和引导！

参考文献

[1] 唐林（著）. 《第五章 体现创新理念 -概念设计》，载于邹慧君，蒋祖华（主编）《.趣谈无所不在的设计》[M] ( 第143~158页)). 北京：科学出版社：2010

[2] Herbert A. Simon 著，杨砾译．关于人为事物的科学（The Science of the Artificial）(第2版)[M]．北京：解放军出版社，1988

[3] John S. Gero．Computational Models of Innovative and Creative Design Processes[J]．Technological Forecasting and Social Change，2000，64（2）：183~196

[4] Panos Y. Papalambros. Design Science: Why, What and How[J/OL]. Design Science，2015，1(1)：1~38. DOI:10.1017/dsj.2015.1 doi:10.1017/dsj.2015.1 http://journals.cambridge.org/abstract_S2053470115000013

[5] Panos Papalambros，John Gero，Anja Maier 等．Design Science: Why, What and How – Revisited[J]．Design Science，2025，11（7）：1~53. DOI:10.1017/dsj.2025.10026

[6] 上海交通大学机械与动力工程学院 现代设计研究所，谢友柏设计科学研究基金网[Z/OL]， https://designscience.sjtu.edu.cn，（2018-11-17）[2026-07-28]

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