第二章-创新设计思维基础和创新技法PPT课件

创造性思维的形成过程 酝酿准备阶段 潜心加工阶段 顿悟阶段 1 例3 电视剧 给出解决方案 内蒙稀澳科电池正极生产线原先生产方案 2 例3 电视剧 给出解决方案 内蒙稀澳科电池正极生产线原先生产方案 美国一家实验室设计的喷涂头原理 3 例3 电视剧 给出解决方案 美国一家实验室设计的喷涂头原理 公司员工改进的设计的喷涂头原理 4 例3 电视剧 给出解决方案 美国一家实验室设计的喷涂头原理 大染坊电视剧中有关染布挂浆的桥段给了提示 5 例3 电视剧 给出解决方案 内蒙稀澳科电池正极生产线改进后生产方案 电视剧 大染坊 6 创造性思维训练题例 玻璃容器内有一条毒蛇 现在需要测量它的长度 我们可以使用普通的工具 用适当的钩子抓住它 然后在助手的帮助下 顺着标尺将毒蛇拉直测量 这就是我们立刻想到的解决方案 但是 根据系统思维方式 可以找出哪些其他方法呢 2020 4 14 7 想象 过去 2 以什么方式可以利用毒蛇的某个时刻 动作 来安全测量毒蛇而又不被毒蛇咬伤呢 2020 4 14 1 在测量之前毒蛇在做什么呢 它在爬行 休息和吃东西 8 想象 过去 2020 4 14 毒蛇被喂食的时刻可以加以利用 因为这时有食物在蛇的嘴里 所以它的注意力都集中在吞食它的受害者身上 这时候似乎不大可能被毒蛇咬伤 解决方案1 我们真的可以利用这个时刻测量蛇的长度吗 9 想象 未来 测量后毒蛇会做什么呢 它会和先前一样做着相同的事情 它在爬 休息和吃东西 所以 让我们来把视野放得更远一些 冬季 在这个季节蛇是冬眠的 并且会蜕皮 以什么方式可以利用这种时刻来测量蛇的长度呢 2020 4 14 10 想象 过去 2020 4 14 解决方案2 我们可以给放蛇的容器降温 让它处于冬眠状态 利用这个时间可以测量蛇的长度 11 2020 4 14 解决方案3 可用与蛇粗细相当的玻璃管将蛇驱入 继尔进行度量 不至于发生危险 设想 管一端为小斜度锥形管 进入试量区的管径与蛇头部相当 其他思路 12 2020 4 14 解决方案5 其他思路 可以请蛇王将蛇抓住 伸直了 进行测量 13 2020 4 14 解决方案4 其他思路 可采用多角度照相 根据照片建立起其三维模型 在三维软件直接测量其长度 优点 非接触 无危险 准确度可接受 建立了三维模型 缺点 手段高科技 非老百姓能所用 14 创新能力的培养 提高创造力 培养良好的创造心理了解创造的思维特点掌握创造的原理技法 观察力记忆力想象力思考力表达力自控力 理想信念情感兴趣意志性格 加强创造实践 智力因素 非智力因素 15 传说鲁班在山上砍柴时 不小心手被草割破了 一般人可能会自认倒霉 而他却对此产生了好奇心 他仔细观察这种草后 发现这草的边上有一排锯齿 根据这个发现 鲁班发明了至今仍在使用的锯子 传说瓦特在观察到水烧开后蒸汽能将壶盖顶起 依据这个原理他产生了蒸汽动力的设想 并最终发明了蒸汽机 导致了第一次工业革命 还有大家非常熟悉的阿基米德在洗澡时发现浮力定理 从而检验出皇冠是否为纯金的故事 牛顿从树上的苹果会掉下来的现象发现万有引力的故事 这些故事为他们的发明增添了一层神秘的传奇色彩 实例1 16 实例2 有一位青年 一次看到了一对姐弟吵架的情形 因为姐姐要使用电熨斗 而弟弟却要用电灯看书 两人为了争抢电源而吵了起来 他就想到 如果能够做一个有两面插座的插头 那不就解决问题了吗 于是他就以200日元的资本 生产这种自己发明的有复式插座的插头 从而开始了他的事业 这位青年名叫松下幸之助 17 实例3 1583年伽里略在教堂做礼拜时 看到教堂内有一根长绳下面吊着吊灯 这种装置叫摆 他发现吊灯在小幅度摆动时 虽然摆的幅度逐渐减小 但摆动一次所需的时间是一样的 这个特性就是摆的等时性 依据这个原理 荷兰物理学家惠更斯制造出了带摆的钟 18 第四节创新技法 4 1需求创新法4 2群体集智法4 3系统分析法4 4联想类比法4 5机遇创新法4 6组合创新法4 7系统思维创新法 19 4 1需求创新法 发现或发掘人们需求发明创造产品社会欢迎4 1 1发现需求创新法烦恼是创造的途径 例3 洗衣机清毛器的发明 20 每个人发现一个需求 提出一个想法 4 1 2创造需求创新法 创造需求创新法 借鉴传统文化或传统产品进行创新 运用前人的传统理论或方法 提出新的理论或方法 对人类的生活做出改进 生活需求 例1 香港立伦国际有限公司集欧洲特点和东方特点于一身的帆船鞋 艺术需求 例2 画蛋 在蛋上精描出各种图案 1989年德国国际交易会 一个画蛋竟卖到150马克 21 4 1 3引申需求创新法 科学无止境 创造无禁区 例 马车汽车飞机航天飞机例 甩干机 干衣机 干洗机洗涤剂 专用高效衣粉 专门洗衣粉容器 洗衣机消毒作用洗衣粉节水型洗衣机小型洗衣机 22 发动机 翅膀 航天技术 4 1 4预测需求创新法 预测需求创新法 根据消费者需求 预测消费者将来需求 预测需求创新法的途径 揣摩 迎合和引导消费者 使自己的产品具有超前性 公司决策具有预测性 小荷才露尖尖角 早有蜻蜓立上头 例1 今天的样品可以尝试 明天的可以定购 后天的公开出售 美国食品公司雇佣42位食品设计师 配方师 每周要设计出10多种新食品 例2 一次性雨伞 台商到美国 见美国人出门就汽车 雨天也极少用伞 只是非得步行时才偶尔用之 再一问 美国没有伞厂 全用进口货 此情景 使台商来了创意 为美国人专门设计 用即扔 低档雨伞 很快占领了市场 独占该国雨伞进口量的60 23 4 2群体集智法 4 2 1智力激励法 美国创造学家奥斯本提出 1 智力激励法的原则1 自由思考 2 延迟评判 3 以量求质 4 综合改善 三个臭皮匠 顶个诸葛亮 2 智力激励法的运用程序1 准备 选择会议主持人 确定会议主题 确定参加会议人选 提前下达会议通知 2 热身活动 如将创新的小故事 出智力题等 3 明确问题 主持人介绍问题 4 自有畅谈5 加工整理 24 几种设想 1 人工除雪 2 采用专用电缆清雪机 3 采用电热化解积雪 4 采用震荡技术清除积雪 5 巡线机器人除雪 6 例 电缆线积雪问题 25 4 2群体集智法 26 几种设想 1 采用专用电缆清雪机 2 采用电热化解积雪 3 采用震荡技术清除积雪 4 巡线机器人除雪 5 除雪飞机 特种螺旋桨 4 2 2书面集智法 635法 每次会议请6人参加 每人在卡片上写3个设想 每轮5分钟 实施程序 1 会议准备 选择主持人 确定会议议题 邀请6名与会者参加 2 进行轮番默写激智 每轮5分钟后 将卡片传递给右邻的与会者 在卡上填写3个新的设想 如此传递几次 3 筛选有价值的新设想 收集设想卡 筛选 27 4 2 3函询集智法德尔菲法 1 函询集智法的基本原理 借助信息反馈 反复征求专家书面意见来获得新的创意 2 函询集智法的基本做法 就某一课题选择若干专家作为函询调查对象 以调查表形式将问题及要求寄给专家 限期索取书面回答 收到全部复函后 将所得设想或建议加以概括 整理成一份综合表 然后 将此表连同设想函询表再次寄给各位专家 使其在别人设想的激励启发下提出新的设想或对已有设想予以补充或修改 视情况需要 经过数轮函询 即可得到许多有价值的新设想 3 函询集智法的特点 1 匿名性 2 可信度4 函询集智法的运用程序 专家选聘 函询调查表的编制 函询调查的组织 设想的加工整理 28 例 家用电器新产品开发课题的策划 1 根据开发研究要求 选聘国内外30位专家担任函询对象 2 制定 家用电器新产品开发课题函询表 表中列出家用电器基本类别 划分出 重点考虑 一般考虑 暂不考虑 等级别 并对其做出相应说明 3 进行轮间反馈 第一轮函询表 收到150个家电产品新设想 经归纳整理成80个新设想再次进行函询 第二轮函询表收回后 专家们设想集中到重点考虑的课题45个 经第三轮函询后 专家把急需开发的重点家用电器产品集中到6类20种 4 最后根据专家反馈的设想 制定出家用电器产品重点研究开发计划 29 2020 4 14 例 金属磨损问题 问题 机械设备失效70 是由于金属磨损引起的 美国曾统计 每年因磨损造成的国民生产总值的4 我国GDP占世界4 消耗了世界30 以上的钢材 每年经济损失1000亿人民币以上 仅磨料磨损每年要消耗300多万吨钢 典型案例 30 1 提高材料表面硬度 2 合理选用配对的摩擦副 提高减摩性 3 加强摩擦副间的润滑 1 开发效果更好的润滑剂 2 研制添加剂 提高润滑油的性能 3 加强机械装置润滑与密封结构的设计 2020 4 14 应用智力激励法 提出了多种解决途径与方案 31 2020 4 14 2002年9月18日 国家经贸委会同国防科工委 铁道部 交通部 教育部 国家环保总局等有关部门在哈尔滨主持召开了 金属磨损自修复材料 产品鉴定会 由徐滨士院士 钟群鹏院士 丁传贤院士 张福泽院士等17位专家组成的鉴定委员会一致同意该项目通过鉴定 金属磨损自修复材料是一项具有自主知识产权的的高科技产品 具有世界先进水平 金属磨损自修复技术 ART技术 Auto estorationTechnologyofWearofMetals 32 2020 4 14 金属磨损自修复技术 ART技术 Auto estorationTechnologyofWearofMetals ART采用发明专利 一种矿石粉体润滑组合物 粒度不大于10 m 添加到油品和润滑脂中使用 不与油品发生化学反应 不改变油的粘度和性质 使用中无毒副作用 对环境和人体无害 用ART处理机械零件可以在其摩擦表面上生成耐磨保护层 1 改变机械零件摩擦表面和表层的晶格结构 使其更均质和能量更稳定 2 显著改善接触和摩擦表面的物理 化学和力学性能 3 选择性的补偿磨损表面 使摩擦副的间隙最佳化 4 降低机械损耗 33 4 3系统分析法 系统分析法五种模式 设问探求法 缺点列举法 希望点列举法 特性列举法 形态分析法 4 3 1设问探求法1 设问探求的工具 1 有无其他用途 2 能否借用 3 能否改变 4 能否扩大 5 能否缩小 6 能否代用 7 能否从新调整 8 能否颠倒过来 9 能否组合 2 设问探求法的特点 创造技法之母 适合各种类型和场合的创造性思考 原因在于1 设问探求法是一种强制性思考 有利于突破不愿提问的心理障碍 2 设问探求是一种多角度发散性思考过程 3 设问探求提供了创造活动最基本的思路 34 4 3 1设问探求法 3 设问探求法运用要点1 创造对象的分析 如分析产品的功能 性能及所处市场环境 产品的现状和发展趋势 消费者的愿望 同类产品的竞争情况等信息做到心中有数 2 探求思考的要求 1 对每一条提问项目视为单独的一种创造技法 如 能否颠倒 视为 逆反思考法 2 结合其它创造技法运用 如 能否改变 克杰和缺点列举法改变事物的缺点 3 对设想进行可行性分析 尽可能的探求出有价值的新构思 35 例 自行车的新创意 36 4 3 2缺点列举法金无足赤 人无完人 1 运用缺点列举法的基础 任何事物都有缺点 人们期望至善至美 2 掌握系统列举缺点的方法1 用户意见法 用户就是 上帝 2 对比分析法 功能 性能 质量 价格等技术经济方面比较 3 设会列举法 专挑毛病定向分析会 37 4 3 2缺点列举法金无足赤 人无完人 3 缺点的分析和鉴别 1 从影响程度入手 如电动工具的绝缘性能差比其重量偏重 外观欠佳影响大得多 2 从表现方式入手 显在缺点 潜在缺点 如有人发现洗衣机存在病毒感染的缺点 提出了开发具有消毒功能的洗衣粉的新建议 针对洗衣机不能分类洗涤衣物的缺点 开发出具有分析特点的三缸洗衣机 38 例 列举电冰箱的潜伏式缺点并提出若干创意 1 列举潜伏式缺点1 使用氟利昂 freon 压缩式冰箱的致冷剂 产生环境污染 2 如何抗菌 3 患有高血压的人不能给电冰箱除霜 因为冰水容易造成 寒冷加压 2 提出改进缺点的新设想1 现在已有还在研制的多种无氟冰箱 如化学冰箱 电磁振动冰箱 半导体冰箱 太阳能冰箱 绝热去磁制冷冰箱等 2 研制冰箱灭菌器或使用抗菌材料 3 从自动定时除霜 无霜和方便除霜等角度改进冰箱性能 39 4 3 3希望点列举法 希望列举法 设计者从社会需要或个人愿望出发 通过列举希望来形成创造目标或课题的创新技法 例 绿色食品和生态产品的诞生 环境污染绿色消费 1 希望点列举法的特点 1 希望列举法和缺点列举法形式上相识 都是讲思维收敛于某 点 而后发散思考 最后聚焦于某种创意 但前者的思维基点比后者更宽 涉及目标更广 2 两者都依靠联想法推动列举活动 但希望列举法更侧重自由联想 是一种主动创造方式 40 4 3 3希望点列举法 2 社会需要分析社会需要 是一种社会心理状态 使人们各种心理欲望的集合 使人们为了自身的生存和维持社会的发展而对政治 经济 教育 文化 科技等方面产生的追求 社会需要的分类 1 按需要对象不同 分为物质需要和精神需要 2 按需要的用途差别 分为消费需要和生产需要 3 按需要产生的时差不同 分为现实需要和潜在需要 社会需要的特点 复杂化 不止境 动态性 关联性 社会需要与创造的联系 产生需要创造满足需要 41 4 3 3希望点列举法 3 希望的鉴别1 表面希望和内心希望的鉴别医疗工程师 为了满足残肢人的希望 构思了一种具有套叠伸缩和连续旋转功能的假臂 而残肢人看到此先进的多功能假臂方案之后 竟扬长而去 2 现实希望和潜在希望的鉴别创新设计对于现实希望要审视度势 兵贵神速 如防盗锁 对于潜在希望要高瞻远瞩 暗渡陈仓 家用保险柜 3 一般希望和特殊希望的鉴别一般希望是大多数人的希望 如小型家用轿车 特殊希望是少数人的希望 如超豪华总统座车 42 4 3 4特性列举法 特性列举法 由美国创造学家克拉福德教授提出 是一种给予任何事物都有其特性 将问题加以化整为零 有利于产生创造性设想等基本原理而提出的创新技法 1 事物的三种特性名词特性 整体 部分 材料 制造方法 形容词特性 性能 动词特性 功能 2 特性列举法运用程序1 确定创造对象并加以分析 分析了解事物现状 熟悉其基本结构 工作原理及使用场合等 2 列举特性并进行归类整理 按三种特性进行特性列举 重复的合并 矛盾的协调统一 3 依据特性项目进行创造性思考 43 例 运用特性列举法提出电风扇创新设计新设想 1 分析现有电风扇观察待改进的电风扇 搞清其基本组成 工作原理 性能及外观等特点 2 对电风扇进行特性列举1 名词特性整体 落地式电风扇 部件 电机 扇叶 网罩 立柱 底座 控制器 材料 钢 铝合金 铸铁 制造方法 铸造 机加工 手工装配 2 形容词特性性能 风量 转速 转角范围 外观 圆形网罩 圆形截面立柱 圆形底座 颜色 浅蓝 米黄 3 动词特性功能 扇风 调速 摇头 升降 44 例 运用特性列举法提出电风扇创新设计新设想 3 提出改进新设想1 针对名词特性进行思考设想A 扇叶能否再增加一个 组成双叶电风扇 多叶风扇 无叶风扇 设想B 扇叶的材料是否改变 制成 保健风扇 设想C 调节风速大小和转速高低的控制按钮能否改进 改成遥控式电扇 能不能加上传感器 智能控制器变成智能电扇 2 针对形容词特性进行思考设想A 能否将有级调速改为无级调速 设想B 网罩的外形是否多样化 克服清一色的圆形有无可能 如椭圆形 方形 菱形 动物造型等 设想C 电风扇的外表涂色能否多样化 单色变彩色 变色材料 45 例 运用特性列举法提出电风扇创新设计新设想 3 针对动词特性进行思考设想A 电风扇具有驱赶蚊子的功能 设想B 冷热两用电风扇 夏凉冬热 设想C 消毒电风扇 定时喷洒空气净化剂 设想D 理疗风扇 具有保健按摩理疗功能 46 4 3 5形态分析法 1 形态分析法的特点形态分析法 一种系统搜索和程序化求解的创新技法 是对创造对象进行因素分解和形态综合的过程 因素 构成事物的特性因子 形态 对应的实现各功能的技术手段 2 形态分析法的运用程序1 因素分析 确定因素时应满足3个基本条件 一是各因素在逻辑上彼此独立 二是在本质上是重要的 三是在数量上是全面的 2 形态分析 按照创造对象对因素所要求的功能属性 列出多因素可能的全部形态 技术手段 发散思维 3 方案综合 可以采取形态学矩阵或综合表的形式进行方案综合 4 方案评选 先制定选优标准 一般用新颖性 先进性和实用性三条标准进行初审 再用技术经济指标进行综合评价 好中选优 47 例 运用形态分析法探索新型单缸洗衣机的创意 1 因素分析洗涤衣物盛装衣物 分离赃物和控制洗涤洗衣机形态学矩阵2 形态分析3 列形态学矩阵并进行方案综合4 方案评选方案1 A1 B1 C1是一种最原始的洗衣机 方案2 A1 B1 C2是最简单的普及型单缸洗衣机 方案3 A2 B3 C1是一种结构简单的热胀增压式洗衣机 方案4 A1 B2 C2是一种利用电磁振荡原理进行分析脏物的洗衣机 方案5 A1 B4 C2是超声波洗衣机的设想 48 4 4联想类比法 4 4 1联想法1 相似联想 从某一丝为对象想到它具有某些相似特征 形态 功能 时间或空间上 的另一思维对象的思维方式 联想是创造之母 是思维大厦的基础 49 例1 火星上一定有水 1 大气层和水是生命存在的条件 2 科学家观测火星上有大气层 3 人们想象如果火星上有水或曾有水 那么火星上可能存在或存在过生命 4 2004年元月 美国 机遇号 火星车登陆火星 基本确定火星上存在水 50 机遇号 发现名为 最后的机会 的岩石 证明火星曾存在盐海 山谷和溪流曾经有水 2004年1月25号 机遇号 火星探测器成功登陆 全长1 6米 宽2 3米 高1 5米 重174千克 2 接近联想 从某一思维对象想到与之相接近的 时间 空间 功能 结构 形态上接近 思维对象上去的联想思维 51 例1 最后一个被发现的金属元素 铼 1 20世纪30年代 随着电气工业的迅速发展 需要一种比钨更理想的金属来做灯丝材料 2 俄国化学家门捷列夫1896年宣布元素周期律 预言空缺位置有新元素未发现 并预言它们的基本性质 其中在钨旁边有一个空格 75号未知元素 3 1925年德国化学家诺达克和塔克 花了3年多时间 终于在铂矿中发现这个元素 铼 3 对比联想 52 指在头脑中根据事物之间 在形状 结构 性质 作用等某个方面存在着的互不相同或彼此相反的情况进行联想 从而引发出某种新的设想来 目前 可燃冰 具有如下特征 1 可燃冰 能量密度高 每立方米的固体水合物 可释放164立方米的甲烷气体 其能量密度是普通天然气的2 5倍 2 可燃冰 杂质少 无污染 是一种新型的清洁能源 3 可燃冰 形成条件复杂 需要低于10 的温度和大于100个大气压的压力等环境条件 能够满足上述条件的区域只有两种情况 一是陆地上的高纬度永冻区 另一种是水深大于300 500米的海洋中在海底之下0 1500米之间的孔隙地层 另外 一些天文学家指出 在巨大的地外天体及其卫星中 可燃冰 也是重要的化合物 4 可燃冰 分布广 资源丰富 科学家的评价结果表明 可燃冰 在世界各大洋中均有分布 仅海底区域分布面积就达4000万平方公里 占海洋总面积的1 4 是迄今为止海底最具价值的矿产资源 科学家推测 全球海底天然气水合物的甲烷资源量是迄今地球上所有已知的煤 石油及天然气矿床的甲烷当量的两倍 5 可燃冰 矿层厚 规模大 目前 世界上已发现的 可燃冰 分布区多达60处 矿层最厚可达数百米 单个矿田面积可达数千至数万平方公里 储量可达数万亿至数百万亿立方米 2020 4 14 53 4 强制联想 1 特异功能的表演者可以隔墙猜物 你认为可能吗 为什么 2 照相机和摄像机可能隔墙摄像吗 3 欧洲航天局 EuropeanSpaceAgency 发明了一种能以兆兆赫波段拍摄图像的新工艺 并且看到了它在航天 航空 医学和制药学领域中的应用前景 处于红外线和超高频之间的电磁波 频率从1011 1012Hz 的辐射具有自己邻近光谱段的特性 能穿透障碍物和能像光线一样聚焦建立图像 54 将完全无关或关系相当偏远的多个事物或想法牵强附会的联系起来 进行非逻辑型的联想 以次达到创造目的的创新技法 例 特异功能与隔墙摄像机 4 强制联想 55 将完全无关或关系相当偏远的多个事物或想法牵强附会的联系起来 进行非逻辑型的联想 以次达到创造目的的创新技法 例 特异功能与隔墙摄像机 相机可以发射出极短的高强度镭射光束来照亮一个场景 然后通过收集反射回来的光线构建出整个场景的画面 包括隐藏在角落里的 并非直接看到的东西 美国著名的MIT 麻省理工学院 开发穿墙可见的超级数码摄像机 强制联想 可不可以用脚操纵鼠标 可不可以用手指操纵鼠标 可不可以用臂肘操纵鼠标 2020 4 14 例 特种鼠标 4强制联想 常规鼠标 56 强制联想 可不可以用肘部操纵鼠标 2020 4 14 例 特种鼠标 可用肘部 脚操纵的鼠标 4强制联想 57 2020 4 14 例 特种鼠标 4强制联想 手指操纵的鼠标 脚操纵的鼠标 竖握式鼠标 58 4 4 2类比法 它山之石 可以攻玉 将人设想为创造对象的某因素 设身处地想象 从而得到有益启示 59 德国人发明一种新型垃圾桶 当游客把垃圾扔进垃圾桶时 它会说 谢谢 因此引起游客的兴趣 不自觉地起到增强保护环境卫生的作用 例 会说话的垃圾桶 类比法 比较分析两个事物之间的某些相同或相似之处 从中找出解决问题的方法 按照比较对象的不同 分为四类 1 拟人类比 2 直接类比 1 著名物理学家欧姆在研究电子运动规律时 一直苦于没有适当的物理量来表达 2 受天气冷热变化时气流变化的启发 欧姆将电与热进行类比 3 电势比作温度 电流总量比作一定的热量 首先提出了奠定电学基础的基本定律之一 欧姆定律 60 将创造对象直接与相类似的事物或现象作比较 例 热与电的类比 3 象征类比 例 玫瑰花喻爱情 绿色喻春天 火炬于光明 日出喻新生 61 借助事物形象和象征符号来比喻某种抽象的概念或思维感情 是直觉感知 并使问题关键显现 简化 文学作品 建筑设计多用此法 每位同学列举一个 4 因果类比 1 爱迪生发明电灯 白炽灯 钨丝等金属丝 电流发光 2 荧光灯 惰性气体作为通电介质 3 以上灯具效率太低 只有5 电能转化为光能 4 能否发明更高效率的灯具 5 早在40年前 科学家通过实验发现半导体晶体在电流作用下会发光 但只能发出微弱光线 6 经过近半个世纪的不懈探索 半导体材料不断改进 发光强度出现重大突变 因此 半导体技术引发微电子革命后 又孕育一场新的产业革命 照明革命 7 半导体晶体二极管灯具 节能 长寿命 安全 免维护 环保等优点 在同样亮度下 耗电为普通白炽灯的1 10 寿命可延长100倍 现在我国一年照明耗电量为2000亿kw h 光源替代后 每年可节约近800亿kw h 相当于2个三峡电站 一个半导体灯具正常可以使用50年 长命百岁的人一生最多也只用2只灯 62 根据一事物的因果关系推出另一事物的因果关系的思维方法 例 革命性的新光源 4 4 3仿生法 师法自然 1 在太平洋战争期间 美国国防委曾试图用蝙蝠携带炸弹火烧日本 并为此计划耗费巨资 但因为种种原因 这些 生物战士 最终未能出击 2 蝙蝠用超声波辨别物体原理 飞行过程中 蝙蝠喉内产生一种超声波 通过嘴或鼻孔发射出来 遇到物体时 超声波便被反射回来 由蝙蝠的耳朵接收回来 判定目标和距离 根据回声探测目标的方法 回声定位 3 利用这种超声波探测原理 可以用于测量海底地貌 探测鱼群 寻找潜艇 探测物体内部缺陷 为盲人指路等 63 仿生法 从自然界获得创造灵感 甚至直接仿照生物原型进行创造发明 是将模仿与现代科技有机结合起来 设计出具有新功能的仿生系统 实现对自然的超越 包括 原理仿生 结构仿生 外形仿生 信息仿生 拟人仿生等 1 原理仿生 例 蝙蝠的 眼睛 例 驱蚊仪 蚊子叮人吸血是不是所有蚊子都是 吸血鬼 只有交配后怀卵的雌蚊才叮人为什么 怀卵后的雌蚊厌恶雄蚊靠近 一旦雄蚊飞来 就立即飞逃而去怎么利用这个原理 研制一种能产生与雄蚊飞翔时翼声的频率相似的装置 就可以驱蚊加拿大率先在蒙特利尔市建立了一座 驱蚊电台 发射特殊的电波 经收音机接受播放 变为一种驱蚊信号 驱蚊仪 64 2 结构仿生 1 苍蝇长着5只眼睛 头顶上的3只较小 是一种 单眼 只能感觉光的强弱 两侧的眼睛才是苍蝇的主要视觉器官 是一种半球形的 复眼 这两只复眼 是由成千上万只小眼排列在曲面上组成的 2 根据苍蝇复眼结构的原理 人类发明了复印机 印刷机的复眼透镜 蝇眼照相机 一次就能照出几十 几百 几千张相同或不同的照片 对军事和科研有着特殊的用途 还有能使导弹系统的命中精度大大提高的 蝇眼制导系统 可以监视整个天空高能宇宙射线的 空气簇射探测器 等 科学家们目前正在深入探索苍蝇的视觉系统 以寻求研制新型的智能计算机的新途径 3 思考 苍蝇与其他创新 脚 鼻子 翅膀 65 例 苍蝇的 眼睛 直升飞机 66 中国人苏州巧匠徐正明于公元17世纪发明了直升飞机 公元前500年 中国人制成了会飞的直升竹蜻蜓 这是直升飞机的起源 竹蜻蜓是一种儿童玩具 它以一根小棍作轴 轴顶有螺旋桨翼片 有时羽毛 用手把小棍一搓 就向上飞升 作用像有螺旋 旋转运动产生气流 旋转达的翼片切入气流 产生升力 这就是直升飞机的原理 徐正明 整天琢磨小孩玩的竹蜻蜓 想制造一个类似蜻蜓的直升飞机 并且想把人也带上天空 经过十多年的钻研 他造出了一架直升飞机 它有像竹蜻蜓一样的螺旋桨 架驶座像一把圈椅 依靠脚踏板通过转动机构来带动螺旋桨转动 试飞时候 它居然飞离地面一尺多高 还飞过一一条小河沟 然后落下来 直升飞机 67 1784年法国机械师比恩沃尼制成了有两套旋转翼的模型直升飞机 1796年英国的克雷设计了四叶式直升飞机 1849年英国的菲利普斯制造了一架模特直飞升机 蒸汽马力 1967年法国工程师路易士 佰雷发明了现代化的直升飞机 1932年德国的福克教授设计出了一架直升飞机 并且在柏林博览会上进行了表演 可垂直起飞 飞到几米高空停住 再向前或向后飞行 还可向左向右飞行 也可360 转变飞行 最后垂直落后 1946年作为交通工具直升飞机开始使用 寿命达600小时 速度达每小时200公里 1960年前苏联的米尔研制同用喷射引擎为动力的世界最大的直升飞机 可载40吨 1966年世界上有了用玻璃纤做旋翼 寿命达3600小时 速度可达每小时300公里 3 外形仿生 68 例1 狼和狗在行走时是以爪尖接触地面的 很适于奔跑 从而 造出短跑运动员穿的钉子鞋 猫的爪尖作用是否同上 刘翔的红色魔鞋 3 外形仿生 69 例2 蝗虫行走 1 问题 对爬越45 以上陡坡 坦克也只能望而兴叹 2 仿蝗虫行走方式 研制出六腿行走式机器 代替履带 从而可以轻松行进崎岖山路之中 3 外形仿生 1 传统交通工具的滚动式结构难于穿越沙漠 2 仿袋鼠行走方式 发明了跳跃运行的汽车 解决了沙漠运输的运载工具 70 例3 袋鼠行走 4 信息仿生 71 通过研究 模拟生物的感觉 包括视觉 嗅觉 听觉 触觉等 语言 智能等信息机器及其存储 提取 传输等方面的机理 构思和研制出新的信息系统的仿生方法 例1 狗鼻子 品种优良的警犬 嗅觉却比人高出1万倍 通过研究狗的鼻子 人类模仿制成了小型 快速 灵敏的自动分析仪 电子鼻 集智能传感技术 人工智能专家系统技术及并行处理技术等高科技成果于一体的高自动化仿生系统 其灵敏性 耐久性和抗干扰性远远超过狗鼻子 应用前景十分广阔 可以用于化学 食品工业 也可以用于分析矿井 仓库 潜艇和宇宙飞船座舱里的气体成分 还可以用于探矿和作输气管道的检漏 现在还研究成功了 电子警犬 可以用来测定毒气 检测染料 漆 酸 氨 苯 瓦斯及新鲜苹果和香蕉的气味 可以测定气体一千万分之一的浓度 其灵敏度已达到了狗鼻的水平 还可以用作侦缉工作 4 信息仿生 1 青蛙在稻田里 尽管它眼前的禾秆上停着一只飞娥 它却 熟视无睹 可是 飞蛾刚一展翅起飞 青蛙就以迅雷不及掩耳之势发动攻击 2 仿生学家研究了蛙眼的原理和结构 发明了电子蛙眼 3 用途 如在现代战场上 经电子蛙眼和雷达相配合 可以向蛙眼一样 敏锐迅速的跟踪飞行中的真目标 及时区别真假 克敌制胜 72 通过研究 模拟生物的感觉 包括视觉 嗅觉 听觉 触觉等 语言 智能等信息机器及其存储 提取 传输等方面的机理 构思和研制出新的信息系统的仿生方法 例2 电子蛙眼 5 拟人仿生 模拟人体结构功能等 1 模拟人脑头盖骨的结构 由八块骨片组成 形薄 体轻 但却极坚固 2 将屋顶与头盖骨的结构 性能进行类比 成功建造著名的罗马体育馆 73 例1 薄壳建筑罗马体育馆 例2 仿生机器 1 仿生机械手 模拟人的握拳运动 2 仿生机器人 仿生人的机体 器官 组织的结构 机理 功能等 4 4 4综摄法 综摄法 又称类比思考法 提喻法 分合法 是由美国麻省理工大学教授弋登于1944年提出的一种利用外部事物启发思考 开发创造潜力的方法 即以外部事物或已有的发明成果为媒介 并将它们分成若干要素 对其中的元素进行讨论研究 综合利用激发出来的灵感 来发明新事物或解决问题的方法 两大思考原则1 异质同化 变陌生为熟悉 要求我们在碰到一个完全陌生的事物或问题时 要用所具有的全部经验 知识来分析 比较 并根据这些结果 作出很容易处理或很老练的态势 然后再去用什么方法 才能达到这一目的 2 同质异化 变熟悉为陌生 根据人们的需要 从新的角度或运用新知识进行观察和研究 以摆脱陈旧固定的看法的桎梏 产生出新的创造构想 即可熟悉的事物化成陌生的事物看待 74 4 4 4综摄法 四种模拟技巧为了加强发挥创造力的潜能 使人们有意识地活用异质同化 同质异异化两大原则 弋登提出了四种极具实践性 具体性的模拟技巧 1 人格性的模拟这是一种感情移入式的思考方法 先假设自己变成该事物以后 再考虑自己会有什么感觉 又如何去行动 然后再寻找解决问题的方案 2 直接性的模拟它是指以作为模拟的事物为范本 直接把研究对象范本联系起来进行思考 提出处理问题的方案 3 想象性的模拟它是指充分利用人类的想象能力 通过童话 小说 幻想 谚语等来寻找灵感 以获取解决问题的方案 4 象征性的模拟是指把问题想像成物质性的 即非人格化的 然后借此激励脑力 开发创造潜力 以获取解决问题的方法 75 4 4 4综摄法 1 一个橡胶制品开发商 萌发了发明松软橡胶的设想 如何有 硬 变 软 2 松软可口的面包唤起了他的灵感 将面粉发酵的原理用于生产橡胶制品的工艺中 研制出适宜橡胶的发酵剂 从而取得发明海绵橡胶的成功 76 例1 海绵橡胶的发明 异质同化 4 4 4综摄法 77 例2 充气轮胎的诞生 同质异化 1 为了减少硬质车轮的振动 开始人们在车轮上直接裹上橡胶 无论橡胶太软太硬 坐在车上都感觉不舒服 被称为 震骨器 2 英国医生邓禄普DUNLOP受到花园里浇水的管子的启发 将橡胶轮胎内充气 这就是现代充气轮胎的开端 4 5机遇创新法 意外 运气 法国著名生物学家巴斯德说过 机遇只偏爱有准备的头脑 1 要有需要加以解决的问题 2 要了解和相信每个人都可能碰到机遇 3 要有捕捉机遇的愿望和要求 4 要有随时准备抓住和利用机遇的意思和物质准备 78 4 5 1机遇创新的注意事项 例 中子的发现 1 小居里 居里夫妇的女儿 和她的丈夫1932年1月18日报告了做实验发现用钋元素发射的强烈射线 中性粒子 轰击石蜡 发现石蜡中打出质子 当时人们认识的中性粒子只有伽马射线 它是一种光子流 质量很小 而质子的质量相对光子来说 大得不可比拟 伽马射线轰击出质子 就像一个高速的乒乓球推动一只铅球困难 但小居里夫妇没有把握这次意外 却做了一个假设 伽马射线的能量特别大 2 卢瑟福不相信小居里夫妇的假设 认为伽马射线无论如何打不出质子 3 查德威克 卢瑟福的学生 想起卢瑟福在一次讲座中提出的一个假设 一个点子打进原子核 于带正电的质子相结合 会成为一个中性粒子 他马上想到 这种轰击出质子的未知中性粒子可能就是卢瑟福预言的中性粒子 经过试验测定发现它的质量果然相当于质子 成电中性 命名为 中子 因此 他获得了诺贝尔物理学奖 4 验证了 机遇只偏爱那些有准备的头脑 79 4 5 2机遇创新方法 80 1957年李政道 32岁 和杨振宁获诺贝尔物理学奖 1 发现冷门创造机遇 发现人们所忽落的某个 冷门 瞄准已有的知识链条的某个薄弱环节 抓住前人已经打下的一定基础 尚未最后完成但已放弃 而又的确有可为的某一种项目 以它作为突破口 往往能够创造创新的机遇 例1 李政道 你们要想在研究工作中赶上 超过人家吗 你一定要摸清别人的工作 哪些地方是他们的缺陷 看准了这一点 钻下去 一旦有所突破 你就能超过人家 跑到前面去了 例2 静电复印机的发明 1 20世纪30年代 毕业于美国加利福尼亚大学物理学的卡尔逊 在美国马洛利公司任职期间 看到人们复制文件耗时 耗劳 2 因此卡尔逊想改进复制方法 多次进行实验都未能成功 后来他改变做法 暂停试验 用大部分业余时间到纽约国立图书馆查阅相关文献 经过一段时间 他意外发以往都是利用化学效应 还没有人提出过利用光电效应 3 他瞄准这一缺陷进行研究 提出了将光的导电性和静电原理相结合的新复制方法 间接式 静电复印 4 静电复印机是集静电成像技术 光学技术 电子技术和机械技术于一体的办公设备 现在还有一种日本佳能公司发明的NP静电复印法 81 1 1879年 俄国科学家波波夫在军舰上进行无线电通信试验 通信突然中断 几分钟后又恢复正常 起初以为是故障 经过检查排除这种可能性 后来经过仔细观察发现每当轮船通过两手军舰之间 通信中断 由此他设想可以利用电波探测海上目标 2 1887年 德国科学家赫兹在证实电磁波的存在时 就已发现电磁波在传播的过程中遇到金属物会被反射回来 就如同用镜子可以反射光一样 这实质上就是雷达的工作原理 3 1935年 英国著名的物理学家沃特森 瓦特在此基础上发明了一种既能发射无线电波 又能接收反射射波的装置 它能在很远的距离就探测到飞机的行动 这就是世界上第一台雷达 82 2 将错就错利用机遇 错误是向上攀登的阶梯 往往意味着机会 积极地思考能否以及如何将自己或别人所造成的某种错误加以利用 力争其转化为一种有价值的成果 例1 千里眼 和 顺风耳 1 美国柯宁格玻璃公司的工程师斯特基博士 有一次烧炼玻璃时闯了祸 炉温升得过高 当时人们都认为这炉玻璃肯定报废了 2 当把这些玻璃人仍往废品堆时 他意外发现玻璃竟然没有碎 3 他将这些玻璃带回去研究 发现已经结晶化 强硬如铁 并能随温度的高低迅速变化 从而发现了一种新型玻璃 后来成为制造宇宙火箭箭头部分最理想的材料 83 3 利用危难创造机遇 塞翁失马 焉知非福 例1 宇宙火箭箭头材料的发现 例2 牛仔裤 的问世 1 19世纪40年代末 美国加州发现了金矿是美国展开了淘金热 2 出生于德国的LEVISTRAUSS 李维斯 史特劳斯 牛仔裤之父 1847年17岁移民至纽约着迷于淘金热 1853年他带着帆布准备高价卖给淘金工人做帐篷 途中遇雨 等他赶到那里时 大多数工人已经安营扎寨了 3 当时工人穿的都是棉布衣 破得快 于是他想出用厚实的帆布做裤子 价格低廉 结实耐磨 深得牛仔们喜爱 渐渐变成牛仔们的特色 牛仔裤的问世 4 到了1950 60年代 长发 紧身衫 牛仔裤是美国年轻人放荡不羁的标准模式 帮助Levi s业绩迈入高成长期 84 意外是一种偶然现象 但背后隐藏着必然性 1 19世纪初 法国统帅拿破仑发动战争 需要大量火药 因此许多化学家都在研究人工合成制造火药的硝酸钾 2 法国化学家库尔特瓦 Courtois 把海藻烧成灰 把灰浸在水中 从水中提取白色的晶体硝酸钾 3 他继续做实验 希望在海藻灰中找到新的物质 但始终没发现 4 1811年 一天他养的一只猫将实验桌上的一个装浓硫酸的烧杯打翻 浓硫酸正好倒进了海藻灰浸出液的烧杯里 突然升起一股紫色的蒸气 他立即注意这一意外现象 并重复了实验 收集这种紫色的气体 结果发现了一种新元素 碘 5 1814年这一元素被定名为碘 取希腊文紫色的意义 85 4 意外事件发现机遇 例 碘元素的发现 4 6组合创新法 1 20世纪最伟大的科学成就之一 但 阿波罗 宇宙飞船技术中没有一项新的突破 都是现有技术的组合 2 工程开始于1961年5月 至1972年12月第6次登月成功结束 历时约11年 耗资255亿美元 86 突破型发明 组合型发明 组合创新法 指按照一定的技术原理 通过将两个或多个功能元素合并 从而形成一种具有新功能的新产品 新工艺 新材料的创新方法 例1 美国 阿波罗 登月计划 例2 蒸汽机时代的产生 1 1688年法国物理学家德尼斯 帕潘 用一个圆筒和活塞制造出第一台简单蒸汽机 2 1698英国人托易斯 塞维利发明了蒸汽抽水机 主要用于矿井抽水 3 1705年纽克曼综合帕潘和塞维利发明的优点 创造了空气蒸汽机 4 1796年瓦特制成了有分离冷凝器的单动式蒸汽机 5 1782年瓦特又成功地制造了联协式蒸汽机 6 1784年瓦特对它进行了改进 为它增加了一种自动调节蒸汽机速率的装置 使它能适用于各种机械的运动 从此之后 纺织业 采矿业 冶金业 造纸业 陶瓷业等工业部门 都先后采用蒸汽机作为动力了 7 1807年 美国人富尔把瓦特的蒸汽机装在轮船上 从此航运中的帆船时代结束 8 1814年 英国人史蒂芬把瓦特的蒸汽机装在火车上 陆路运输的新时代开始 9 19世纪三 四十年代 蒸汽机在欧洲和北美广泛采用 这就是所谓 蒸汽时代 87 4 6 1功能组合 1 1914年秋天 英国远征军在法国战场上向德国军队发动进攻 德国军队凭借堑壕 铁丝网用机枪向英国士兵狂扫 英军士兵成排成排倒在血泊中 2 英国随军记者贝斯特 斯文顿目睹这一惨景 心灵受到巨大震撼 萌发奇想能否把牵引火炮的拖拉机改装成不怕枪弹 能够越野的 陆地战舰 3 1915年世界第一台坦克 拖拉机 枪炮 铁盔甲 坦克 tank 愿意为大水柜 4 当初生产的坦克 根据作战需要 有的装了机枪 有的装了火炮 英国人把装有火炮的叫 雄 坦克 把装有机枪的叫 雌 坦克 5 英军于1916年5月 组建了世界上第一支坦克部队 斯文顿成为刚诞生的这支部队的长官 88 例 陆战之王 坦克的发明 4 6 2材料组合 1 带传动中 传动带材料要求具有抗拉 耐磨 易弯曲 价廉的特征 单一材料很难满足要求 2 人们采用组合创新的思路 将化学纤维 橡胶和帆布适当组合 设计出现在普遍采用的带材料 89 例1 传动带的设计 例2 轴承材料的设计 1 滑动轴承的轴瓦要求既要耐磨 又要有减摩性能和良好的嵌入性和抗胶合性 任何一种材料不可能同时具备上述性能 2 人们将铅 锡 铜等金属放在一起冶炼 制造出铅基 锡基和锡青铜 铅青铜等多种轴承合金 兼具有上述性能 4 6 3同类组合 1 1918年松下幸之助创办的松下电器公司 原来生意并不大 一天他在家中与姐姐争着使用电器 因为当时电源插座只有一个插口 从而触发了他的创造思维 如果一个电源插座上可以同时提供两个电器插口那该多好啊 2 这个发明技术上非常简单 将两处插口同端并联 制成双联插座 这是松下电器公司第一项专利 3 这一产品使公司发了大财 由此成就了松下电器日后成为世界电器巨头的物质基础 Panasonic 2005世界500强第25位 90 例 多孔电源插座 松下电器公司发家的发明 4 6 3同类组合 91 思考 1 一台电脑与另一台电脑组合有什么好处 一台电脑与成千上万台电脑组合后 会产生什么效果 2 双管火炮采用的就是同类组合 它在战场上能增强火力 如果把火炮的管数无限地增加行不行 为什么 3 举例其他说明 4 6 4异类组合 1 人们每天都要刷牙 同时需要牙刷和牙膏 2 根据这种需求 有人将牙膏和牙刷组合设计出内置牙膏的牙刷 3 优点 刷牙时只要按动牙柄上的按钮牙膏就会从牙毛中溢出 本产品解决了刷牙时挤牙膏的麻烦 解决了刷牙时牙膏易从口中脱落的问题 解决了刷完一