传统的仿生设计(Biomimetic Design)通过模仿生物领域存在的生物功能、行为原理和结构以启发工程领域设计活动。其将设计活动局限在从已知生物实例出发的对生物形态、现象的简单模仿,而忽视了对如何系统地利用生物领域知识激励工程领域设计活动的方法研究,导致设计结果存在极大的随机性和偶然性。本文从设计方法学的角度,对仿生设计进行了系统地讨论和研究,提出了生物激励设计(BID,Biologically Inspired Design)方法,根据设计活动的出发点不同,将BID划分为:从工程领域问题需求出发的问题驱动(Problem-driven)生物激励设计和从生物领域已知实例出发的解驱动(Solution-driven)生物激励设计。基于此完成并构建了支持跨领域知识重用的一致性知识表示模型,研究了跨领域知识检索算法并提出了生物激励设计解方案生成与评价方法,实现了生物领域知识激励工程领域设计活动。本课题通过研究生物领域和工程领域知识的特点,采用知识工程的相关技术,从功能的角度出发,提出了基于功能本体生物知识建模与类推方法以实现生物领域知识对工程领域设计活动的跨领域支持。本课题主要的研究成果如下:1.提出了基于功能本体的生物和工程领域跨领域一致性知识表示模型。通过分析生物和工程领域知识的特点,提出了基于约束的功能-行为-结构(CFBS,Constrained Function-Behavior-Structure)知识元模型,将生物领域或工程领域中各实例类知识表示单元进行关联。建立了生物领域和工程领域功能知识表示的相似功能动词和输入输出流,实现了跨领域知识元模型间映射关系的构建;2.基于生物领域和工程领域知识元模型,提出了跨领域知识聚类检索方法。实现了生物领域功能与其生存环境的相互关联,提出了基于功能特征语义相关性和环境特征约束适应性的两阶段生物领域知识元聚类算法。基于已有工程领域知识内容及特点,提出了基于功能语义相关性和行为特征参数相合性的工程领域知识元聚类算法,解决了跨领域知识元聚类检索问题;3.提出了问题驱动和解驱动的生物领域知识的跨领域类推过程模型。分别提出了解驱动生物领域知识类推过程模型和问题驱动生物领域知识类推过程模型。该模型以生物领域和工程领域跨领域功能本体为桥梁,以跨领域知识元库为基础,以跨领域知识元聚类检索和设计综合方法为工具,实现了生物领域知识激励工程领域创新解方案的生成;4.系统开发及实例分析。开发了跨领域知识元建模模块和生物领域知识激励工程领域创新解方案生成的类推过程模块组成的交互式生物激励设计系统(BIDS,Biologically Inspired Design System),并以视觉假体装置为例验证了本文提出的模型和方法。