展览作为一种重要的文化传播和教育手段，具有向观众传递知识、激发兴趣和提供学习体验的重要功能。随着对观众参与度和体验质量的不断要求，设计师和策展人需要关注系统仿生学，来丰富展览内容，提高观众的参与感和学习效果。

我们人类的生理感知的产生需要视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等多个感官通道，以及外周神经、功能皮层和知觉处理等多个步骤。通过利用这些过程，我们就可以实现对感官体验的优化。例如，通过系统仿生学的“逆向”仿生学研究，展览设计师可以创建更宜人的环境，让观众更好地感受展示内容。

本文将从系统仿生学的角度，以视觉为例，讨论我们人类的感觉感知，通过采用系统仿生学方法，将人类感知仿生应用于科学普及展览的设计中，展览将能够更好地吸引观众，提升其参与感和理解力。这不仅有助于提高科学展览的教育效果，还有助于推动公众对科学的兴趣和理解，并抛砖引玉为科学普及的专业领域提供一点微小的贡献。

我们人类的神经系统是由大脑、脊髓和外周神经网络组成的复杂系统，它在调控身体功能和行为方面起着至关重要的作用。作为感知过程的核心，神经系统通过接收、传递和处理来自外界的感觉信息，使我们能够体验和理解周围的世界。

感知，可以归纳为人类大脑对外界感觉信息进行加工和解释的过程。它不仅仅是简单的感觉输入，更是包括对感觉信息的组织、识别和解释的综合过程。因此，感知无疑是一个多层次、多阶段的过程，涉及感官的接收、神经信号的传递、大脑的处理与解释，以及对感觉信息的反应。实际上，神经系统的感知的产生并不完全依赖感觉器官，而是神经系统对外界的感知需要感觉器官。

感觉器官是外界感知产生的基础。它们是神经系统的前哨，负责接收外界的各种刺激，每一种器官都特化于接收特定类型的刺激。从生物学角度来说，感觉器官将外界的物理或化学刺激转换为神经信号，并通过神经传递到大脑进行处理和解释。

以某一特定的感觉器官为中心形成的功能集合体可以称为某特定感觉系统。感觉系统包括所有与该感知相关的感觉器官和神经通路，及其结构上与功能上相关的其他组织和器官。感觉系统不仅负责接收外界刺激，还包括传递和处理这些刺激的信息通路，以及在大脑中对信息进行整合和解释的机制。

而视觉是常规展览的基础，视觉系统也是人类较为重要和复杂的感觉系统之一。视觉系统不仅包括眼睛作为光信息的接收换能，还包括复杂的神经通路和大脑的视觉处理及其与其他系统的交互。通过研究视觉系统，我们可以在展览设计中做出针对性的优化和改进。

人类视觉系统中的双眼视觉具有独特的内部解剖结构。双眼视觉提供了灵长目中相对广泛的视角（最佳视角小于120°），并允许我们感知较宽展品图像并评估深度。由于双眼的位置不同，左右眼看到的图像存在微小的差异。大脑通过处理这些差异，能够判断物体的深度和距离。视差越大，物体越近；视差越小，物体越远。

，将其整体和细节特征数据化，并利用等比的方式进行展厅规划，从而将其放置在适当距离。通过使用数学方法合理安排展品距离，使观众更好地体验展品的整体效果。我们不妨定义：W为展品的宽度，D为观众到展品的最佳观赏距离，θ为观众视角（即展品在观众最佳视野中所占的角度），则有：，可以描述其间的关系。

从生物学的角度出发，人类的视觉系统还具有辅助结构。譬如眼睑，就在保护眼睛方面起着至关重要的作用。

眼睑不仅防止异物进入眼睛，还帮助控制眼睛表面的湿度和温度。因此在展览环境中，保持适宜的温湿度和环境整洁是非常重要的，这在室外展示时尤其需要注意。在室内则可以通过常规的空气净化器和恒温恒湿设备来实现，从而为观众提供一个视觉生理上舒适的观展环境。

视细胞是视觉系统中感光的基本单位，主要分为视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞对光线非常敏感，适用于低光照环境，而视锥细胞则负责色觉和高光照下的视觉。在展览中，应考虑到不同视细胞的感光特性，通过合理控制展品各个部分的亮度来提升展品的可见度。例如，在展示细节丰富的立体展示品时，可以改变环境光照角度以突出细节。

这里，我们可以认为细节的照度与清晰度有正相关关系，定义E为细节处的照明度（相对于基准光照强度），Lo为光源光照强度，θ为光线角度（弧度制），α为特征结构与展品基本面的夹角，在水平展品的实践操作中也可以近似为相对于地面的倾斜角度，Dh为细节部分的高度，Bh为展品整体基准面的高度（通常设为1），则细节部分的最大照度。在实践操作中，射灯光源一般不取最大角度，而是通过实验方法均衡两种视细胞的特性，避免视疲劳。

除了单纯的灰度细节之外，视网膜的电生理特性对于色调控制也非常重要。视网膜上的视细胞将光信号转换为电信号，并通过视神经传递到大脑进行处理。

在展览设计中，合理的色调搭配可以提升观众的视觉体验，避免色彩过于刺眼或单调。例如，根据展品的特性选择一个或几个主色调，将色相环分成360度，每个颜色对应一个角度，对比色的角度为主色调角度加上或减去180度，烘托色的角度在主色调角度的左右一定范围内。

视觉知觉恒常性是指在不同的视觉条件下，人类对物体的颜色、形状和大小的感知仍然保持恒定的现象。视网膜的侧抑制现象是知觉恒常性的基础之一，能够增强视觉对比度，提高视觉清晰度。在展览设计中，可以利用这一特点，通过巧妙的光影效果和背景设置，增强展品的视觉冲击力。

补色（生理学）及视觉暂留现象也是视觉系统中的重要生理错觉。为了避免这些错觉对观展体验的负面影响，可以在展览中使用适当的配色方案和光线控制。例如，避免使用过于鲜艳或相对强烈的补色，以防止视觉暂留导致的视觉不适。

在心理层面上，人脸等特征具有强烈的吸引力。利用这一特点，可以在展览中设置一些带有面部特征的展品或互动装置，以吸引观众的注意力，增加互动性和参与感。

有一定文化水平的观众，特别是中小学生是我国重要的参观群体之一，但他们中很多人由于种种原因，容易或已经出现了各种视觉问题。了解这些视觉病理变化，并在展览设计中采取预防措施，可以有效保护他们的视力，提升参观体验。

观众中常见的视觉问题包括近视、远视和散光等。近视通常是由于眼球结构变化或长时间近距离用眼导致的。在室内的展览环境中，合理的环境光可以有效减少视疲劳，预防近视的进一步发展。

例如，导入充足的自然光、设置间接光源和避免直射光线，可以提供均匀柔和的照明环境，减少眼睛的负担。其中实践中可以使用漫反射材料，若定义fr为反射分布函数，ωi为入射方向，ωo为出射方向，Lr(ωo)为出射辐射亮度，Li(ωi)为入射辐射亮度，θi为入射角，则有。这为我们选择环境仿生材料提供了理论支持。

针对佩戴眼镜的观众，可以在展览设计中考虑眼镜镜片的情况。例如，散光镜片的设计原理可以应用于展览橱窗的设计，利用特定的曲面和光学材料，既保护展品，又增强其视觉效果。

此外，考虑到不同人群细节观察等情况，我们可以在展览设计中利用基本的圆锥曲线知识，设置放大镜或特制的细节滤镜。可以以展览玻璃的中心为原点，建立三维直角坐标系，x轴为水平方向，y轴为垂直方向，z轴为垂直于橱窗玻璃的方向，则这个椭圆抛物面可以通俗地描述为，其中a和b是我们需要设计的形态参数。

视觉系统在感知外界环境和获取信息方面扮演着重要角色，但它并不是孤立运行的，而是与其他系统紧密相互作用。这种相互作用不仅影响视觉体验，还涉及整体感官整合和身体平衡等多方面的功能。

视觉系统与听觉系统和平衡系统密切相关。视觉辅助听觉的聚焦功能可以用于展览中的多媒体展示，通过视觉提示引导观众注意特定的声音或解说内容。此外，平衡系统在视觉感知中也起到重要作用，通过合理的展览布局和动态展示，可以增强观众的空间感和参与感。

群体的从众效应在视觉感知中也有所体现。在展览中，可以通过设计宽敞的观展空间和流畅可变的参观路线，引导观众有序参观，避免拥挤和混乱。使用可调整的视觉引导标志和地面标线是一种经典方法，可以有效地引导观众的移动方向，提升参观体验。而近年，我们也可以使用利用机器学习算法，从历史数据中学习观众的行为模式，从而进行可行的预测。

我们不妨将展览空间划分为N个网格单元，每个单元用一个索引i表示；每个网格单元的位置用向量ri表示；每个网格单元的吸引力用标量Ai表示。同样地，每个观众用一个索引j表示；观众j在时刻t的位置用向量xj(t)表示；观众j在时刻t的速度用向量vj(t)表示。

则观众j受展区单元i的吸引力为：

其中，ka为吸引力系数，表示观众对吸引力的敏感程度，由观众生理属性和展览趣味性决定。

而观众之间具有排斥性，尤其是在夏天这种行为尤其明显，有：

其中，kr为排斥力系数，表示观众之间避免碰撞的程度。

而我们人类作为群体性动物，存在上文所述的从众心理，可描述为：

其中，ks为群体的魅力系数，表示观众跟随其他人的程度。

其中，pj为观众的个体属性（或某类群体的属性，可视为常数），表示观众对综合吸引的响应程度，在具体实践中，一般主要与年龄相关。

不同动物的视觉系统与其生存环境密切相关。在展览中展示活体动物时，可以考虑其视觉特点和需求。例如，鸟类的视觉敏锐度高，可以设置开放的展示空间，让观众观察其飞行和觅食行为。利用动物视觉的独特性，可以为展览增添更多的趣味性和教育性。

通过利用人类视觉特性的优化仿生和环境设计，展览可以在视觉效果、观众体验和教育意义上取得更好的效果。合理的视觉设计不仅提升了展品的展示效果，也为观众提供了一个生理上相对舒适的参观体验。

然而，仅仅关注视觉系统的优化还远远不够，我们需要更广泛地应用系统仿生学的原理，由内而外地塑造一个个全面优化的宜人条件。

未来，随着技术的不断进步和系统仿生学的深入研究，我们有理由期待更加出色和创新的展览设计。通过结合人类感知系统优化和系统仿生学的理念，展览不仅能单纯地展示，还能为社会带来更多的文化和教育价值，减少资源浪费，提升生态友好性。最终，为观众提供一个健康、舒适、富有启发性的参观环境。