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日志

 
 

发明方法:发明方法漫谈  

2014-12-05 14:19:17|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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发明方法:发明方法漫谈

经常有这样的事:很多人辛辛苦苦完成的发明,由于结构复杂或使用繁琐而被公众认为不实用,甚至有可能被专家认为“多此一举”。对别人的发明评头论足比较轻松,精于此道者大有人在,不少人无师自通。但是,能说出他人发明的缺陷并提出改进方案的人极少。所有的人都知道:不论是机械产品或电子产品,在同样功能的情况下,结构越简单发明水平越高;制造成本越低发明水平也越高。但是,确认那些刚诞生的发明是否实用或将来有无价值就不那么简单了。很多重大发明刚诞生时象怪物一样,公众会用异样的眼光看待。比如,磁带录音机刚推销时,公众觉得“这东西好怪,用扩音机把声音放大简单而实用,弄个录音机太麻烦”。当时,磁带录音机的生产厂商怕公众接受不了新玩艺还请了著名歌手作现场示范表演,但大家只是觉得好笑,弄到最后一台都没销出去。磁带录音机的生产厂商非常失望。过了很长时间,在一个很偶然的机会里,一个小县城的法院因办案需要买个磁带录音机“试试”后,磁带录音机才逐步打开销路。很多重大发明刚诞生时,公众不但觉得怪,而且还有使用不安全的感觉。汽车刚发明时,公众认为这种机械怪物会撞死人而不赞成推广,甚至政府也出面干涉并禁止制造汽车。要说汽车的危害性,车祸可能只是问题之一,还有浪费能源、环境污染、公路等问题,资源浪费巨大。热兵器的发展过程也是这样,最早的步枪和手枪都是前膛枪(火药和子弹从枪口塞入),使用很不方便,装弹还受气候影响。后来,有人发明了后膛枪(子弹从枪管后装入)。但后膛枪刚发明时,公众认为这项发明不实用,不但有预制子弹的麻烦,而且子弹的制造成本也大幅提高,甚至有可能影响战时的后勤保障;让人不可思议的是,一些军事专家也在嘲笑发明人,甚至嘲笑发明人不是用嘴吃饭的。也正因为这个原因,很多伟大的发明是非专业技术人员完成的。

    我们看待发明或搞发明时,刚开始不要考虑繁琐和复杂,首先要看发明的思路和实质内容,尤其要往深远的地方想,要善于从幼稚和复杂中发现有价值的东西。发明人应该有各种各样的奇思妙想,大家都能想到的东西是没有创造性的,发明人一定要有自己的东西,即使是很怪或很复杂的东西,只要是别人还没想到的就可能有价值。不过,我们在研究“怪物”和复杂的东西时,一定要深入,要看到别人看不到的东西,深入研究才会出成果。

    发明人有了发明创造时要有执著的追求精神,并且要冷静分析和深入研究。刚搞出来的发明很可能结构复杂而繁琐,甚至有可能多此一举,但我们不能因此而失去信心,即使最伟大的科学家和发明家也不会一次成功,一定要不断研究和改进,很多发明都是在改进中发展的,有时只作很小的改进就能发生实质性的重大变化,甚至转败为胜。


发明方法漫谈——简繁说

  经常有这样的事:很多人辛辛苦苦完成的发明,由于结构复杂或使用繁琐而被公众认为不实用,甚至有可能被专家认为“多此一举”。对别人的发明评头论足比较轻松,精于此道者大有人在,不少人无师自通。但是,能说出他人发明的缺陷并提出改进方案的人极少。所有的人都知道:不论是机械产品或电子产品,在同样功能的情况下,结构越简单发明水平越高;制造成本越低发明水平也越高。但是,确认那些刚诞生的发明是否实用或将来有无价值就不那么简单了。很多重大发明刚诞生时象怪物一样,公众会用异样的眼光看待。比如,磁带录音机刚推销时,公众觉得“这东西好怪,用扩音机把声音放大简单而实用,弄个录音机太麻烦”。当时,磁带录音机的生产厂商怕公众接受不了新玩艺还请了著名歌手作现场示范表演,但大家只是觉得好笑,弄到最后一台都没销出去。磁带录音机的生产厂商非常失望。过了很长时间,在一个很偶然的机会里,一个小县城的法院因办案需要买个磁带录音机“试试”后,磁带录音机才逐步打开销路。很多重大发明刚诞生时,公众不但觉得怪,而且还有使用不安全的感觉。汽车刚发明时,公众认为这种机械怪物会撞死人而不赞成推广,甚至政府也出面干涉并禁止制造汽车。要说汽车的危害性,车祸可能只是问题之一,还有浪费能源、环境污染、公路等问题,资源浪费巨大。热兵器的发展过程也是这样,最早的步枪和手枪都是前膛枪(火药和子弹从枪口塞入),使用很不方便,装弹还受气候影响。后来,有人发明了后膛枪(子弹从枪管后装入)。但后膛枪刚发明时,公众认为这项发明不实用,不但有预制子弹的麻烦,而且子弹的制造成本也大幅提高,甚至有可能影响战时的后勤保障;让人不可思议的是,一些军事专家也在嘲笑发明人,甚至嘲笑发明人不是用嘴吃饭的。也正因为这个原因,很多伟大的发明是非专业技术人员完成的。

    我们看待发明或搞发明时,刚开始不要考虑繁琐和复杂,首先要看发明的思路和实质内容,尤其要往深远的地方想,要善于从

幼稚和复杂中发现有价值的东西。发明人应该有各种各样的奇思妙想,大家都能想到的东西是没有创造性的,发明人一定要有自己的东西,即使是很怪或很复杂的东西,只要是别人还没想到的就可能有价值。不过,我们在研究“怪物”和复杂的东西时,一定要深入,要看到别人看不到的东西,深入研究才会出成果。

    发明人有了发明创造时要有执著的追求精神,并且要冷静分析和深入研究。刚搞出来的发明很可能结构复杂而繁琐,甚至有可能多此一举,但我们不能因此而失去信心,即使最伟大的科学家和发明家也不会一次成功,一定要不断研究和改进,很多发明都是在改进中发展的,有时只作很小的改进就能发生实质性的重大变化,甚至转败为胜。


发明方法:立体思维法

一位心理学家曾经出过这样一个测验题:在一块土地上种植四棵树,使得每两棵树之间的距离都相等.受试的学生在纸上画了一个又一个的几何图形:正方形、菱形、梯形、平行四边形……然而,无论什么四边形都不行。这时,心理学家公布出了答案,其中一棵树可以种在山顶上!这样,只要其余三棵树与之构成正四面体的话,就能符合题意要求了。这些受试的学生考虑了那样长的时间却找不到答案,原因在于他们没有学会使用一种创造性的方法——立体思维法。
  人们进行思维活动时总会受过去的生活经验和已有思维方法的影响。对于这些受试者来说,平面几何是他们比较熟悉的知识。于是,当他们碰到几何问题的时候,也往往先从平面几何而不是立体几何的角度来进行思考。这时,为他们所牢固掌握的平面几何也就成了他们思考问题的框框,于是也就想不出正确的结果来。
  立体思维要求人们跳出点、线、面的限制,有意识地从上下左右、四面八方各个方向去考虑问题,也就是要“立起来思考”。其实,有不少东西都是跃出平面,伸向空间的结果。小到弹簧、发条,大到奔驰长啸的列车,耸入云天的摩天大厦……最典型的要数电子王国中的“格里佛小人”——集成电路了。在电子线路板上也制造出立体形的,它不仅在上下两面有导电层,而且在线路板的中间设有许多导电层,从而大大节约了原材料,提高了效率。
  从大的来说有立体网箱养鱼技术、大型立交桥等。杭州市青少年业余发明学校的学生利用立体思维发明了立体文具盒、立体工具箱、立体报刊架等,收到了明显的效果。
  科学家在研制飞机、导弹和卫星时需要运用非常复杂的电于设备,装配这些设备往往需要几十万甚至几百万个晶体管、电阻、电容等电子元件,这样的设备体积十分庞大,携带和使用也不方便。后来,他们将各种电子元件由平面式的接线方式改为立体式的连接,充分利用真空扩散、表面处理等方法,制成了平面型的晶体管、电阻、电容。这些很薄很薄的元件通过层层重叠的方式组装起来,就构成了微型组合电路,再在一个单晶硅片上做成集成电路。这样,一个5平方毫米的硅片上可集成27000个元件。正是由于有了这种集成电路才有了电子手表、电子计算器等袖珍电子产品。


发明方法:事故启迪法

生活或生产作业中难免不发生事故,碰到事故,想法排除,这是理所当然的事。至于从事故中悟出发明创造契机,你可曾想过?
  这里先说说长井先生的故事。由于家道贫寒,中学毕业后的长井只好去乡公所当了个下级公务员。他工作努力,而且喜欢动脑动手。每逢星期天或节假日,长井总要拿出木匠工具,制作小玩具送给学校的小朋友,并沉浸在“假日木工”的情趣里。
  一天中午,他发觉乡公所走廊的地板坏了。他马上到工役室去拿了一把大锯子,想修缮它。但他走到走廊的拐弯处时,忽然跑出来一个小女孩。因为来不及躲避,竟碰伤了那女孩的手臂。幸亏不是伤到脸部,并且对方的家长也认为不能全怪长井。“有了这次教训,孩子也许会学乖一点”。家长通情达理,将此事化为无事。
  然而,长井心里始终过意不去。
  “当然,孩子本身也有责任,但不管怎样解释,拿着裸露锯齿的锯子在走廊上走,实在是太大意了。类似这种事故,今后还会发生吗?”想到这里,长井忽发创意,“难道不能制造一种不会伤害人的锯子吗?” 
  从那天起,长井时时刻刻都在想这个问题。
  有一天,他一边削铅笔,一边下意识地把那问题反映在脑幕上。当他削好铅笔,“喳喳”把刀刃折叠起来的那刹那,脑海里竟闪烁出灵感的火花。
  “对了,像这种对折合的刀子一样,不用时把锯刃折叠起来不就好了吗?”他想到了这种方案。
  傍晚,他回到家后马上动手试制。他设计出一个折叠式的锯柄,装上铝刃,试据了一下木头,发现使用效果和普通锯子差不了多少。
  长井非常高兴地拿着锯子去见上次碰伤的孩子的父亲池田先生。池田先失是国民学校的劳作老师,他试用了一下折叠式锯子说;
  “嗯,很方便”。他略有所思,“这种锯子说不定会在学校里流行呢!长井先生,是不是去申请个专利?”
  这样,长井获得了他的第一项专利。
  这种可折叠的锯子,首先受到县下各学校的重视。他和池田合伙雇用木工开始产销安全井子。


发明创造方法:移植发明法

移植发明法
移植发明法也可称转移发明法,就是把已知的原理或熟悉的部件,运用到新的发明上来,这种技术上的移植,是发明创造的一条重要途径,而且往往是一条捷径。
比如说汽车是现有的太阳能电池是原有的,那么把太阳能电池运用到汽车上即车即成为太阳能汽车。这即是成功的事例。电影机的成功是直接采用了缝纫机 的工作原理。


发明创造方法:分析借鉴法

分析借鉴法
分析一些发明的诞生过程,大致分为三个阶段,首先对周围事物进行仔细观察,其次,从中找出可贵的某些特征,最后将此特性运用于自己研究的事物之中,这种方法产生的发明也是屡见不鲜。
如何抓住发明特性,是搞发明的人共同遇到的问题。
一、热情是发明的动力,只有热衷于工作,热衷于,热衷于事业才能有所发明,它促使人们动脑筋想问题。如果毫无思想压力,无所事事的人根本谈不上什么发明。对自己的事业、工作、理想应有远大的志向。
那么用什么标准才能从众多的事物中找到自己需要的项目,这要根据自己的知识面,因人而异,大体有以下几项:便宜、省工、实用、美观、时兴。用这些标准来衡量时,要注意不要只站在自己的立场上考虑问题,而主要是为他人着想。
二、寻找降低成本的办法
要想使自己的发明获得最大成功,就要降低成本、减少工序、节能降耗等多种措施。
三、要满足他人的要求,才能受到众人的欢迎,只有满足以上条件,才能被人接受。


发明方法:因势利导法

  传说上古时洪水淹没大地,舜帝命鲧治水。鲧采取水来土挡的办法,无功而返。禹承父志,潜心治水,但采取因势利导的办法,疏通江河,让滚滚洪流汇人四海,从此山川定位,百姓安家乐业。夏禹为治水“三过家门而不入”的忘我精神可敬可佩,他那善于因势利导的思维方式,也值得创新者学习借鉴。在搞发明创造时,因势利导也可以说是良谋利招。
  不久前,美国圣地亚哥市的历克·约曼及其妻玛莉发明的“三思娃娃”,可谓是因势利导的最新杰作。
  在美国,由于“性解放”思潮的冲击,许多青少年未婚同居。更令社会不安的是,不少女孩喜欢孩子,常常未经周详考虑便轻率地“制造出生命”,带来各种意想不到的社会问题。
  怎样解决少男少女未婚同居且轻率“制造生命”的问题呢?严格家教、校规以及加大社会舆论压力去劝阻未婚妈妈的出现,固然是个办法,但在“性解放”歪风日盛的“民主国家”里,这种靠阻的办法未必奏效。若用法律来制裁,恐伯有“侵犯人权”之虑。在这种情况下,约曼夫妇匠心独运,因势利导地发明出一种日夜定时啼哭和随机“撒尿”的电动娃娃,力图使那些想做未婚妈妈的少女们“三思而后行”。
  这种命名为“三思娃娃”的电动公仔,不像普通电动娃娃那么简单,其最大的特点是日夜不间断地相隔一段时间就发出初生婴儿啼哭声,当做“父母”的把它抱在怀里哄拍20分钟后,它就“乖乖”的停止哭泣。“模拟妈妈”可把三思娃娃的行为表现调校,也可以让它只需稍为逗弄一下,它就止哭。还可以把它调校为“大哭”,无论怎样哄,也不易令它不哭。
  这种三思娃娃与初生婴儿一般大小,且造型十分可爱。当它投放市场后,受到许多少女的欢迎。她们乐意花大约200美元购买,并将娃娃放在婴儿车或摇篮里,视之如自己的“小宝宝”。有的还怀抱足能以假乱真的娃娃,作“母亲”状走在公园里恰然自得。
  “世上只有妈妈好”,但当一个好妈妈并不那么容易。尤其是处在成长和学习阶段的少女,在“三思娃娃”日夜啼哭和随机“撒尿”弄湿床单的折磨下,不得不“三思”自己的行为。据说,自三思娃娃进入市场后,的确有不少人心甘情愿地打消了做未婚妈妈的念头。
  “三思娃娃”的创意虽然带有明显的“美国特色”,但是发明者善于从消费心理需求中悟出因势利导的方案,是值得我国发明创造者学习借鉴的,因为这也是一种具有普遍意义的发明创造技巧。
  事实上,这种因势利导的发明创造在我国也时有见闻。例如,随着游戏机大量涌人家庭,少年儿童沉溺于游戏大战之中的问题,已使家长和老师普遍感到焦虑。严禁学生玩游戏机,这虽然是好办法,但事实上是行不通的。有没有因势利导的办法呢?北京四达技术开发中心的科技人员想到了这个问题,率先研制一种视听教学新媒体一一普里奇声像卡、带,能够使游戏机巧变学习机。
  “普里奇”是英文“桥”的音译。只要买一块普里奇声像卡插人游戏机卡槽,就可在电视屏幕上展示图文并茂、视听同步的教学节目。声像带由人民教育出版社等40多家出版社组织我国特级教师编写,内容紧扣国家统编教材,既有课程辅导,也有各科总复习。现投放市场的有幼儿启蒙教育、中小学辅导、课外趣味读物、成人英语辅导等各系列共70余个品种。
  当代教育学家研究表明:人类记忆力85%依靠视觉,15%依靠听觉,声像同步,能激发孩子大脑潜能,调动学习兴趣、提高学习效率数十倍。
  普里奇声像卡、带曾获第40届布鲁塞尔国际博览会尤里卡金奖。
  现在,随着电脑进人家庭,各种教育软件日新月异,因势利导的教育模式举世瞩目。
  运用因势利导法从事发明创造时,首先要了解某种不尽人意的势态,分析常规的“水来土挡”办法及其失败的情况,然后顺势思考,看看有没有“貌合神离”式的解决方案。
  “吸烟有害健康。”这已是社会共识。尽管这样,禁烟仍是全球难事。在我国,烟民的年龄有降低的趋势,青少年加人吸烟一族让社会甚为忧虑。在这种情况下,除了继续实行在公共场所严禁吸烟的规定外,能否因势利导,发明创造出既能满足烟民需求又不损害其健康的新烟种或吸烟新法?


发明方法:情趣添加法

要凭空设想一个创意或创新一种产品、一种服务,对于缺乏丰富的想象力,而且又未经过专业学习和训练的普通人而言,确实是困难的。但是如果结合自己的兴趣,对一些现有的产品进行一番纵横方向的分析,找出其可以扩缩可以改进的地方,然后予以扩缩与改进,使之成为一项新的产品就不是什么大的难事。
  美国有一位著名的玩具制造商叫梅林·威尔丝女士,她24岁时带着重病的小女儿去看病,在候诊室里看到许多小朋友手里拿着裸身木偶在玩,忽然想到,可以透过扩缩之法予以改进:给玩偶穿上衣服,也许孩子们会更加喜欢。于是,她回家后立即找了些碎花布进行扩缩性制作,待她的孩子们拿着她缝制的穿花衣的玩偶出现在他们的小伙伴们面前时,小伙伴们个个都兴高采烈,这给了她很大的信心。
  接着,她又想到按流行的童装缝制玩偶衣裳,进而想到利用服装厂的边角余料以降低成本。她批发购入裸身玩偶,用扩缩法将其改扮成穿着最新时装的玩偶销售,受到了更多的小朋友的欢迎。
  也许有人会说,这种简单的改进已成为历史,现在可不容易找到这种机会了。这里再举一个并不遥远也并不复杂的改进产品的成功案例。
  美国牙科医生明娜·杜尔斯经常看到患龋齿的孩子来所看病,便问他们为什么不刷牙,孩子们都说讨厌牙膏中的薄荷味,因此不喜欢刷牙。由此,她运用扩缩法进行创意思维:如果在牙膏中加上糖浆和果汁,减少薄荷,说不定孩子会喜欢刷牙了。为了印证这种创造,她立即动手配制了几种新的牙膏,先给自己的孩子试用。果然,孩子们都把刷牙当成一件乐事,每天主动去刷牙,甚至一天还刷两三遍,这一批产品批量生产后,大受社会欢迎。产品成型后,明娜·杜尔斯又再次运用扩缩法进行创新,她推出橙汁、苹果、香蕉等各种香味型牙膏,并将牙膏制成橙红、果绿、淡黄等悦目的颜色,一时间,这些果汁型儿童牙膏风靡全美。至今,我国还未见到大受欢迎的儿童牙膏。是否也可以运用此法来个创新呢!
  在我们现实生活正使用着的种种产品中,不管它的设计是如何合理,或者是外形如何漂亮,细心研究它,总可以发现其中的种种不足,这种种不足为人们司空见惯,会熟视无睹,不思改进。
  他人不思改进无所谓,因为你想有所作为,你就应当将现有的产品研究一番,到用户中仔细调查一下,往往会发现许多可以运用扩缩法予以改进的好创意。这些创意,有的技术要求并不复杂,普通人也可为之。只要你做个有心人,“创新大王”的桂冠一定会落到你的头上。明娜女士的成功创造就是很好的例证。


发明方法:对比实验法

物体在空中下落的运动是个十分常见的运动。但是,鸡毛和石头哪个下落得快呢?自古以来,对于这个问题就有着不同的看法。多数人凭着直觉,认为同鸡毛相比,石头要下落得快些。
  为了解决这个问题,人们做了许多实验。
  相传,伽利略在比萨做了一个实验。他拿了一个5公斤、一个1公斤重的两个体积相同的铁球(也就是说它们所受的空气阻力相同),登上了比萨斜塔。伽利略面对着塔下观看的人群(其中有许多学者、名流),把一个盛着两个球的木箱子一翻,两个球落了下来,砰的一声,同时着地。
  根据有关历史考证,认为伽利略并没有作过这种演示,它只是一个生动的传说而已。但是,伽利略肯定做过将不同重量的物体下落的实验,至于是从比萨斜塔上下落,还是从他的房顶下落,这倒是无关紧要的。
  后来,有人在实验室利用玻璃筒做了物体自由下落实验。开始,让鸡毛和石头在有空气的玻璃筒里下落,由于受到空气的阻力不同(鸡毛受的阻力大),所以石子先落下;然后,让鸡毛和石头在抽出空气的玻璃筒里下落,结果发现鸡毛和石头是双双一同落下的。
  类似上述伽利略的比萨斜塔实验和鸡毛、石头的玻璃筒下落实验,在实验研究中称为对比实验。由于发明创造常常是实验的“女儿”,因此发明创造者掌握和运用对比实验法是十分必要的。
  美国某研究机构的科研人员,选择了情绪好坏与癌症发病率的关系的研究课题,他们精心设计了对比实验。首先,他们将癌细胞注射进老鼠体内,然后将这些老鼠分为三个对照组分别放人三只不同的笼子内。第一只笼子内,老鼠不断地受到脉冲电击,这种电击不会伤害老鼠的肌体,便却使老鼠时时处于恐惧和沮丧之中;第二只笼子里,老鼠也受到同样的电击,不过这种电击可由老鼠自己触动一根开关棍而停止;第三只笼子内的老鼠则不受电击。
  实验结果表明:第一组老鼠因癌症发病而死亡的比率比另外两组要大一倍;第二组略小于第三组。因为,第一组老鼠的恶劣情绪使它们的免疫系统受到了抑制,所以癌症发病率最高;第二组有战胜苦难的经历,这种情绪增强了老鼠的免疫能力。可见,增绪好坏与癌症发病率有一定关系。
  在这种实验研究的基础上,研究者提出了改进癌症病人情绪环境的新设想,也有人声称发明出新的“情绪疗法”。
  对比实验的确是常用的发明创造技法,被广泛地应用于工农业生产、生物和医学等领域的创新研究中。例如,农田中比较几个品种的优劣,比较几种施肥法的优势,比较几种田间管理方法的优劣等,都使用对比实验来研究新品种、新施肥法和新的田间管理方法。工业上比较几种工艺流程、设备性能、操作方法的优劣,也使用对比实验,以完善新工艺、新设备和新方法。在临床研究上,常运用对比实验来比较新旧两种药物的疗效,不同的治疗方案和不同的手术治疗等。显然,你想发明一种新药品、新保健用品或新的治疗方法,不安排对比实验是决不可能如愿以偿的。
  运用对比实验法,就是将某个要研究的事物同一个已经确定知道其结果的事物作对比,以便确定某种因素的影响。实施这种方法时,总要将进行研究的对象分成两个相似的组,其中一个为对照组,另一个是实验组,然后通过实验(也就是在对照中)判定实验组具有某种性质或受某种影响。
  “有比较才能鉴别。”当我们在比较中鉴别出这个事物与其他事物的差异点和共同点时,就了解到了这个事物的特殊属性和一般属性。抓住特殊属性去创造性思考,是不愁没有发明创造机遇的。
  比如,每当我们观看一场扣人心弦的比赛时,常常可以看到虽然运动员个个汗流泱背,可是他们却人人扭神抖擞,椎独比赛结束回到休息室时,总有一些队员一屁股瘫坐在那里,再也不想起来,他们实在是太疲劳了。那么,怎样消除运动员的疲劳呢?当然,方法很多,其中最简单的就是洗个澡然后大睡一通。有没有别的办法呢?有人想从开发中药新品种方面突破,用人参、麦冬、五味子等配制出“生脉散”。这种药剂究竟有没有消除疲劳、增进体能的功效呢?显然,发明者要进行对比实验。假如你是当事人,该怎样安排这种实验呢?


发明方法:角型组合创新法

正方形、等边三角形、圆形是三大几何图形。就是说,任何一种几何图形都是由正方形或等边三角形或圆形演变而来的。所以,所有的几何图形就其基础部分、整体层面来说,更有相同之处而大同小异;就其边角部分、局部层面来说,更有相异之处而小同大异。现代创新技法中的角型组合创新法,就像多角形整体、全局大同小异而边角、局部小同大异那样,把一种别具特色、风范、想力的创造性设计,运用到异类不同设计不同方向的系列组合之中,根据实际情况和具体需要强化和突出局部的根本性变异,甚至采取完全不同的局部性设计模式去推动产品和服务的创新。
  昌本出光化学工业公司原是一家制造合成氨的企业。为了综合利用成氨,公司先后开发了硫氨、火药、人造丝等新产品。生产人造丝需要使用大量的碱,制碱又释放了大量的氯气。于是,公司开发了谷氨酸钠味精,成立了食品生产部门,后来,改用发酵法生产味精,接连开发医药产品,引申出医疗器械,创办了两个新事业部。利用化工技术开发出轻量混凝土材料,并且用于建筑,又发展出建筑材料和建筑工程两个新事业部。一方面,全公司形成了食品、医药、塑料、化纤、合成橡胶、建筑材料、高级住宅、医疗器械等多角系列;另一方面,所有这些系统又围绕着以制造合成氨为中心的独家化工设计、生产和经营的小序列,也就是角型组合系列。看来,各个系列小同大异,然而,贯穿于其中的化工设计却大同小异。到90年代,出光化学工业公司位居全世界最大工业公司的第77位,年销售额高达148亿美元。
  运用角型组合创新法,融会了线型组合方法、藤型组合方法、树型组合方法,好处就更多了。一是充分发挥创造性设计的开发性,重新组合潜力,既不离开独家设计优势,又不受拘束地顺线、顺藤、顺树更新开发组合。二是以设计更新开发领先,一方面,尽最大可能集约经营企业方方面面和各个环节的硬件和软件,另一方面,尽最大可能集约经营企业主导设计、技术、产品和辅佐设计、技术、产品。三是跨行业多角经营和综合经营,使企业在日益激烈的市场竞争中,不仅有广阔回旋的余地,而且充满生机、活力和后劲。
  由于角型组合创新法能够向纵、横、广、深方向作无穷延伸,在具体运用中特别要注意以下几点。第一,整体上着重交叉衔接,局部上着重根本变革。第二,从实际出发更新和开发各个系列的组合方式和手段,着重于互补和互动。第三,在充分展开的同时,要为收拢留有余地,既要防止潜力开发不充分,又要防止系列过于分散和拉长。第四,管理务必跟上去,注意适当的管理幅度。


发明方法:综合专利法

美国的卡尔森毕业于加利福尼亚大学物理系,1930年他在贝尔电话研究所开展研究工作,后转到该所专利科从事专利事务,再后来又去学习法律。他获得法学博士学位后,继续从事专利事务,在马格利公司充当公司专利法律师。
  卡尔森在任职期间,看到复写文件需要花费大量而繁重的劳动,因而萌发出发明一种能复制文件的方法。
  开始,他凭着自己的想象和所学的知识进行了试验研究,但几次试验均告失败。他没有轻易放弃这项研究,但从失败中认识到要解决技术上的难题,必须要进行调查研究,尤其要看看前人或他人在这个问题上有无进展和是否获得过专利。否则,盲目地关起门来研究,很容易步入失败的后尘。
  在以后的两年里,卡尔森利用大部分业余时间去纽约国立图书馆调查专利文献,终于发现以前确有人在复印技术上研究过,也获得了一些专利。他对这些专利信息进行了综合分析,了解了各种技术方法及其在实用性上存在的问题。在此基础上,卡尔森综合了前人和他人的研究思路,提出了将光导电性和静电学原理结合的新方案,解决了快速有效复印的技术难题,获得了静电复印技术的基础专利。
  随后,美国一家名不见经传的哈依德照相器材公司从专利文献中发现了卡尔森的专利,他们认为这是一项极具市场生命力的新发明,于是收买了卡尔森的专利。同时,他们还从专利文献中广摘博采,收集与复印相关的配套技术。不久,哈依德公司开发研制出具有商业价值的第一台静电复印机。从此,哈依德公司蒸蒸日上,靠复印机的生产经营不断扩大。
  日本现代史上著名的发明家丰田佐吉发明蒸汽机驱动的织布机,也受益于对专利技术的综合。当年,丰田开始研究时,目标并没有明确针对织布机,而是为了寻找有益于自己企业获得发展的有用技术,才开始对专利文献进行调查的。首先他和助手们订阅了刊登全部技术类别的专利和实用新型的日本政府专利公报;其次是买来了外国政府的一些专利公报,以探究各个技术领域中发达国家的技术。当丰田和他的助手审阅了有关纺织的所有专利,并对每项专利都作了简短的评语之后,才发现了发明自动织布机的目标。经过努力,最后开发研制出综合了当代先进技术的蒸汽动力自动织布机。这一发明创造曾使当时以棉纺工业著称于世的英国大为吃惊,反过来向丰田佐吉购买了这项专利。
  类似的例子在我国也不断出现。我国专利法实施后的第一件实用新型专利是杯式感冒理疗器,这项发明创造成果是利用热蒸汽能杀死呼吸道感冒病毒的原理设计的。据设计者介绍,他在构思技术方案时,参阅了国外专利文献,综合了他人的设计思想。现在,我国许多家用电器产品的开发研制,都带有“站在前人肩上”的经历。
  综合专利法是利用专利信息进行再创造的一种技法。运用这种技法的要点是熟悉专利文献和善于进行综合。
  专利文献是最有代表性、数量最大的科技信息库。由于专利技术是一种公开技术,它的说明书和附图,对发明创造者具有很大的参考价值。只要学习过专利文献检索基本知识的人,都可以从专利文献宝库中获得珍贵资料。
  如何综合专利信息进行再创造?从实例中我们也可以发现有两条基本途径:一是设计思路综合,二是技术综合。前者主要是指在查阅专利文献过程中,不断地形成某种设计思想。例如我们发现专利文献中不断出现各种微缩型新产品技术方案,头脑中便会形成一种“微缩化设计”的新思维,在这种思维的促使下,有利于新的微缩创意的形成。后者主要针对你所想要解决的问题;思考能否将他人的技术方案进行切割组合,或避开他人惯用的技术方案而另辟餐径。
  因此,运用综合专利法,既可以帮助发明创造者发现新的设计思路,又可促进发明创造者站在前人的肩膀上窥探新的目标或问题求解方案。在信息社会里,要想获得新的创造成果,头脑中没有专利信息的概念,几乎是一种可笑的“鸵鸟思维”。


发明方法:洞察奇异法

大千世界,无奇不有。如果你能随时留心洞察各种新颖奇特的异常现象,就有可能碰到机遇女神前来敲门而你恰好在家的好运气。
  一天早晨,化学家波义耳正要照例会实验室巡视,一位花匠走进他的书房,在屋的角落摆下一篮美丽的深紫色紫罗兰。波义耳随手拿起一束紫罗兰,它那艳丽的色彩和扑鼻的芬芳使人感到心旷神怡。他一边观赏着一边向实验室走去。
  “威廉,有什么新情况吗?”波义耳问一个年轻的助手。
  “昨天晚上运来了两大瓶盐酸。”
  “我想看看这种酸,请从烧瓶里倒出一点来。”
  波义耳把紫罗兰放在桌子上,去帮助威廉倒盐酸。盐酸挥发出刺鼻的气体,像白烟一样从瓶口涌出,倒进烧瓶里的淡黄色液体也在冒着白烟。
  “威廉,这盐酸好极了。”波义耳高兴地说,他从桌上拿起那束花,要回书房去。这时,他突然发现紫罗兰上冒出轻烟。原来盐酸的飞沫溅到花朵上了。他赶紧把花放进水盆中清洗。令人奇怪的是,紫罗兰的颜色变红了。
  这个偶然的奇异现象引起了波义耳的兴趣。他走回书房,把那个盛满鲜花的篮子拿到实验室,对威廉说: “取几只杯子,每种酸都倒一点,再拿起水来。”
  年轻的助手按照波义耳的吩咐,一个杯子倒进一种酸,再往每个杯子里放进一朵花。波义耳坐在椅子上观察着。深紫色的花朵逐渐变色了,先是带点淡红,最后完全变成了红色。
  “威廉,看清了吗?不仅是盐酸,其他各种酸,都能使紫罗兰由紫变红”波义耳兴奋地说:“这可太重要了!要判别一种溶液是不是酸,只要把紫罗兰的花瓣放进溶液就清楚了。”
  “紫罗兰不是一年四季都开花的!”威廉带着惋惜的口气说。
  “你学会动脑筋了。为了方便鉴别溶液的酸性和碱性,我们该做些什么呢?”波义耳向助手提出了新的问题。
  不久,他们研制出一种用石蕊浸泡过的指示纸,很方便地就能分辨出什么是酸什么是碱。这对化学研究工作具有重要的意义。
  这个发明故事离我们或许较远,那就再看一个不久前发生在我国的发明传奇吧。
  有一天,山西榆社县农民赵跃荣下地察看菜地时,偶尔发现一个奇异的现象:一株被篱笆弄弯头的西红柿,果实结得特别好,一层一层。红到顶部,而地里的其他植株,尽管株株挺直,但在采摘第三果穗后,余下的果子很难成熟。
  这是为什么?好奇心强的赵跃荣眼睛一亮,觉得弯头西红柿中可能隐藏着某种丰产的秘密。于是,他开始对西红柿进行弯头处理试验。结果发现经过弯头处理栽培出来的西红柿的确出类拔苹。这是什么原因呢?据他分析,经弯头处理过的植株能扼制顶端优势,促进营养供给均衡和刺激植株生长。
  由于经弯头处理后的植株呈V字形,所以赵跃荣将他的发明称为“V型栽培法”。这种有利西红柿大面积丰产的栽培技术,很快引起科技部门的重视,被国家科委列为投资少、见效快的科技兴农星火计划项目,在全国不少省、市、自治区推广。此外,该项技术还被拍成科教片(西红柿V型栽培法》,发行到世界100多个国家和地区。
  类似的发明创造例子举不胜举。只要有奇异现象存在,就有发明创造的机遇。独具慧眼,善于“搜尽奇峰打草稿”,巧遇机遇女神的机会要比一般人多得多。因此,洞察奇异也是发明创造技法宝库里的一件利器。
  洞察奇异作为发明创造方法之一,其内涵在于分析思考偶然发现的效应奇异现象,并以此为基础去创造前所未有的新技术或新产品。运用此法从事发明创造,要注意哪些要点呢?
  首先,要具备好奇心。好奇,是创新者应有的一种心灵。科学巨匠爱因斯坦说:“我没有特殊的天赋,只有强烈的好奇心。”发明大王爱迪生则说:“谁丧失了好奇心,谁就丧失了最起码的创造力。”上面列举的发明创造实例,也说明,一个人对各种事物的好奇心愈强烈,探索的目光就愈明亮,许多自然界的秘密就会暴露在好奇心的巨大视野之内。相反,一个人如果对周围发生的新奇现象熟视无睹或习以为常,那么他的目光就会短浅,什么样的发现都做不到,甚至连发明创造的机遇碰在鼻尖上,也不知是什么东西。因此,具备强烈的好奇心是运用洞察奇异法的心理基础。
  其次,要培养洞察力。善于洞察,才会有新的发现,才会捕捉到发明创造的契机。所谓善于洞察,就是要善于用敏锐的眼光去看,用科学的思维去想。一个成功的创造者,在常人的心目中,似乎是因为他有什么起人的洞察力,其实,“超人”的东西是没有的,有的只是对观察的深刻理解和不断地将“观”与“察”有机结合的能力。
  再次,就是要把握住对效应的分析。所谓效应,是指自然界的某种作用产生的效果或反应,如电磁效应、光电效应、磁场效应、温室效应、臭氧层效应等。一事物潜在的、未被发现的重要事实和发展趋势,总是要通过其现象凸显出来。如果说形态奇异是事物的外在特征的话。那么,效应奇异的现象便涉及到事物内部作用机制了。运用洞察奇异法时,我们首先要观察发现形态奇异的事物或现象,进而去分析其与常规效应不同的奇异效应,因此只有这种深入的洞察,才有可能剖析出鲜为人知的知识,悟出启动发明创造的思路。
  据报载,英国一猎人举枪向一只雉鸡射击,枪弹明明击中雉鸡,它竟然大摇大摆地从猎人眼皮底下飞走,留下的只是几根鸡毛!雷丁大学的科研人员听到这一新奇趣闻后,产生了浓厚的兴趣,高价买下了那几根鸡毛,开始了新的研究。想想看,他们究竟想发明创造什么?


发明方法:扇型组合创新法

炎炎盛暑,小小一把折扇给人们带来了阵阵凉风。并非折扇本身有多大的能耐,而是折开成一个偌大的扇面,促使空气流动,以致借来了凉风。现代创新技法中的扇型组合创新法,就像折扇伸展、巧借八面来风那样,把不同的材料设计、技术设计、工艺设计、造型设计、装饰设计、运用到同类设计相同方向的系列组合之中,根据实际情况和具体需要强化和突出同类设计的某些方面和环节,构成一种别具特色、风范、勉力的创造性设计。
  长期以来,轮胎翻新采用高温和高压的热压翻新技术,虽然在一定程度上延长了轮胎的使用寿命,但是又引出了一个新问题,热压弱化了轮胎的外胎。美国人罗伊 ·卡弗毕业于伊利诺斯大学,听说有人发明了冷压翻新工艺,就重金买下了这项创造性工艺设计的专利权,开办了班达格有限公司。轻便车特别是客车的轮胎翻新运用冷压工艺,效果极好,大大延长了使用寿命。不过,运货卡车的轮胎翻新运用冷压工艺,效果却不是很好。因为载货越重,行驶距离越长,产生的热量也越大,翻新轮胎的橡胶带往往会从轮胎上剥落下来,卡弗为此专门聘请了一些工业技术专家,共同更新设计。首先,运用一种新的软化装置,在充气状态下对轮胎进行前期处理,提高了定位精度。其次,引进一种柔性的橡胶气囊,代替原来的金属固化圈固定橡胶带,使压力更加平均分散。最后,特制一种均匀减震的胶质材料,把翻新的胎面材料只粘接到轮胎顶部,有效地控制轮胎与地面实际直接接触的部分,既减少了摩擦又降低了热量,牢固度和耐磨度增大了几倍。卡弗因此获得了美国前总统约翰逊授予的总统级优秀奖。公司年销售额也扶摇直上,1964年为300万美元,1973年为7000万美元,1980年为2.4亿美元,1986年为6亿美元。
  卡弗对轮胎的系列翻新改造,运用的就是扇型组合创新法。这种创新法和角型组合方法有异曲同工之妙。如果说角型组合创新法是把不同的设计巧妙地组合起来,运用到不同设计之中,那么扇型组合创新法则把不同设计通过重新整合,再运用到相同设计之中。
  扇型组合创新法的好处主要表现在:一是充分发挥独家设计优势,不断地进行开发性重新组合;二是以独家设计优势为龙头,兼收并蓄同时根本改造其他不同设计的创造性优势;三是把独家设计优势和其他设计优势组合起来,广泛地运用于材料、技术、工艺、功能、结构、造型等开发性重新组合。
  具体运用扇型组合创新法要注意以下几个主要方面。第一,牢牢把握和充分发挥独家设计优势的独到之处和延伸潜力。第二,着眼点要放开,大胆地借鉴和吸收其他设计的优势,重点要收拢,把其他设计加以还原和置换,形成从属于自己的设计优势。第三,对种种设计进行还原置换应当分层次循序渐进,由浅入深,从表及里。


发明创造方法:分析借鉴法

分析借鉴法
分析一些发明的诞生过程,大致分为三个阶段,首先对周围事物进行仔细观察,其次,从中找出可贵的某些特征,最后将此特性运用于自己研究的事物之中,这种方法产生的发明也是屡见不鲜。
如何抓住发明特性,是搞发明的人共同遇到的问题。
一、热情是发明的动力,只有热衷于工作,热衷于,热衷于事业才能有所发明,它促使人们动脑筋想问题。如果毫无思想压力,无所事事的人根本谈不上什么发明。对自己的事业、工作、理想应有远大的志向。
那么用什么标准才能从众多的事物中找到自己需要的项目,这要根据自己的知识面,因人而异,大体有以下几项:便宜、省工、实用、美观、时兴。用这些标准来衡量时,要注意不要只站在自己的立场上考虑问题,而主要是为他人着想。
二、寻找降低成本的办法
要想使自己的发明获得最大成功,就要降低成本、减少工序、节能降耗等多种措施。
三、要满足他人的要求,才能受到众人的欢迎,只有满足以上条件,才能被人接受。


发明方法:对比实验法

 物体在空中下落的运动是个十分常见的运动。但是,鸡毛和石头哪个下落得快呢?自古以来,对于这个问题就有着不同的看法。多数人凭着直觉,认为同鸡毛相比,石头要下落得快些。
  为了解决这个问题,人们做了许多实验。
  相传,伽利略在比萨做了一个实验。他拿了一个5公斤、一个1公斤重的两个体积相同的铁球(也就是说它们所受的空气阻力相同),登上了比萨斜塔。伽利略面对着塔下观看的人群(其中有许多学者、名流),把一个盛着两个球的木箱子一翻,两个球落了下来,砰的一声,同时着地。
  根据有关历史考证,认为伽利略并没有作过这种演示,它只是一个生动的传说而已。但是,伽利略肯定做过将不同重量的物体下落的实验,至于是从比萨斜塔上下落,还是从他的房顶下落,这倒是无关紧要的。
  后来,有人在实验室利用玻璃筒做了物体自由下落实验。开始,让鸡毛和石头在有空气的玻璃筒里下落,由于受到空气的阻力不同(鸡毛受的阻力大),所以石子先落下;然后,让鸡毛和石头在抽出空气的玻璃筒里下落,结果发现鸡毛和石头是双双一同落下的。
  类似上述伽利略的比萨斜塔实验和鸡毛、石头的玻璃筒下落实验,在实验研究中称为对比实验。由于发明创造常常是实验的“女儿”,因此发明创造者掌握和运用对比实验法是十分必要的。
  美国某研究机构的科研人员,选择了情绪好坏与癌症发病率的关系的研究课题,他们精心设计了对比实验。首先,他们将癌细胞注射进老鼠体内,然后将这些老鼠分为三个对照组分别放人三只不同的笼子内。第一只笼子内,老鼠不断地受到脉冲电击,这种电击不会伤害老鼠的肌体,便却使老鼠时时处于恐惧和沮丧之中;第二只笼子里,老鼠也受到同样的电击,不过这种电击可由老鼠自己触动一根开关棍而停止;第三只笼子内的老鼠则不受电击。
  实验结果表明:第一组老鼠因癌症发病而死亡的比率比另外两组要大一倍;第二组略小于第三组。因为,第一组老鼠的恶劣情绪使它们的免疫系统受到了抑制,所以癌症发病率最高;第二组有战胜苦难的经历,这种情绪增强了老鼠的免疫能力。可见,增绪好坏与癌症发病率有一定关系。
  在这种实验研究的基础上,研究者提出了改进癌症病人情绪环境的新设想,也有人声称发明出新的“情绪疗法”。
  对比实验的确是常用的发明创造技法,被广泛地应用于工农业生产、生物和医学等领域的创新研究中。例如,农田中比较几个品种的优劣,比较几种施肥法的优势,比较几种田间管理方法的优劣等,都使用对比实验来研究新品种、新施肥法和新的田间管理方法。工业上比较几种工艺流程、设备性能、操作方法的优劣,也使用对比实验,以完善新工艺、新设备和新方法。在临床研究上,常运用对比实验来比较新旧两种药物的疗效,不同的治疗方案和不同的手术治疗等。显然,你想发明一种新药品、新保健用品或新的治疗方法,不安排对比实验是决不可能如愿以偿的。
  运用对比实验法,就是将某个要研究的事物同一个已经确定知道其结果的事物作对比,以便确定某种因素的影响。实施这种方法时,总要将进行研究的对象分成两个相似的组,其中一个为对照组,另一个是实验组,然后通过实验(也就是在对照中)判定实验组具有某种性质或受某种影响。
  “有比较才能鉴别。”当我们在比较中鉴别出这个事物与其他事物的差异点和共同点时,就了解到了这个事物的特殊属性和一般属性。抓住特殊属性去创造性思考,是不愁没有发明创造机遇的。
  比如,每当我们观看一场扣人心弦的比赛时,常常可以看到虽然运动员个个汗流泱背,可是他们却人人扭神抖擞,椎独比赛结束回到休息室时,总有一些队员一屁股瘫坐在那里,再也不想起来,他们实在是太疲劳了。那么,怎样消除运动员的疲劳呢?当然,方法很多,其中最简单的就是洗个澡然后大睡一通。有没有别的办法呢?有人想从开发中药新品种方面突破,用人参、麦冬、五味子等配制出“生脉散”。这种药剂究竟有没有消除疲劳、增进体能的功效呢?显然,发明者要进行对比实验。假如你是当事人,该怎样安排这种实验呢?


发明方法:分段推进法

我国学者王国维在其传世佳作(人间词话)中说:“古今成大事业、大学问者,必须经过三种境界。”哪三种境界?他荟萃三句古代诗词佳句来加以描述:
  “昨夜西风凋碧树。独上高楼,望尽天涯路。
  衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴。
  众里寻他千百度,摹然回首,那人却在灯火阑珊处。”
  上述的第一句即第一境界,意为“悬想”;第二句为第二境界,对应“苦索”;第三句乃“顿悟”境界之意。
  从王国维的形象描绘中,我们好像看到一位执著书生,夜以继日地埋首于浩繁书卷之后,独上高楼,放眼远望,脑海里逐渐形成自己理想中的恋人;于是在茫茫人海中苦苦追寻,如痴如狂,思念得身体消瘦、面容憔悴也不后悔;忽然一天,一瞬闪亮,原来朝思暮想的心上人就在那稀落灯影下摹然出现。
  其实,这种描述也是王国维本人创作过程中的忘我体验。尽管他说的是诗词创作中的“三种境界”,但是对发明创造活动的展开也具有积极的指导作用。即是说,沿着“悬想一一苦索——顿悟”的思维境界一步步推进,是发明创造的一种方法模式。
  通过发明创造实例,我们能更直接理解这种分段推进法的内涵。
  70年代初期,周林在上海上学。每年冬天,他和许多同学一样手脚长满了冻疮,痒痛难忍,四处求医用药,都治标不治本。冻疮的痛苦折磨着他,也引发他的思考:“难道世上就没有更好的办法对付冻疮吗?”带着这个问题,周林四处打听和查阅资料,结果都令人失望。在这种情况下,周林“独上高楼”,产生了求解冻疮治疗难题的“悬想”。
  彻底治愈冻疮的新办法在哪里呢?周林进入“苦索”境界。他利用各种机会,收集民间偏方试验,分析打针、吃药、针灸方法,也无进展。在反复琢磨中,他逐渐感到再现前人的研究是没有出路的,只有走前人没有走过的路才有新的希望。但是,这条新路又在何方?几年过去了,周林仍举目茫茫。毕业后,他在工作岗位上仍念念不忘治疗冻疮的课题,苦苦寻找新的治疗方案。在那些日子里,他走路想,吃饭想,连做梦也都在思索。体重减轻了,面庞憔悴了,但顽强的周林对治疗冻疮的新方案“苦恋”不止。
  终于有一天,周林步入“顿悟”境界,找到了攻克难关的新思路。那天,他在一台大型砂轮旁打磨铸件,沉重的铸件在砂轮的磨削下产生巨大的冲击振动。瞬间,一股强大的振荡冲击波从双手传遍全身,周林感到热血沸腾,此时,一个灿烂的创造火花在脑海突闪:“谐振?谐振?发热?治冻疮?”这一顿悟,使周林中断了的思维变得通畅,他想到了用电谐振刺激人体血液循环的治冻疮原理。
  从此以后,周林便潜心于从生物医学工程和现代频谱技术的结合方面进行研究,终于发明创造出一种治疗冻疮的仪器。这种仪器的核心部件是电热频谱管,它能产生特殊的谐振波。将长有冻疮的手脚放在管下,便开始治疗。实践证用,效果明显。1985年10月,周林以其发明荣获首届世界青年发明家科技成果展览会金牌奖。
  发明创造,各人有各人的经历,不可能是沿着同一条“思维运河”前进的。但从大量的发明创造案例分析当中,我们又发现这样一个规律:发明创造只是一种过程,它不可能一步登堂入室。因此,将发明创造全过程划分出若干阶段,认识各阶段的特点和应采取的对策,对渴望加入发明创造俱乐部的人来说,无疑是一种入门技法。
  如果将发明创造划分为上述的“三种境界”,则称为“三阶段发明法”。
  所谓“悬想”阶段,也就是提出创意阶段。这个阶段的特点是要“独上高楼”,提出匠心独具的发明创造课题。由于创造性思维的运用和社会需要的提示,我们开始可能产生较多的创意或设想,只有通过选择,才能形成进入苦索阶段的课题。
  “苦索”,实际上是分析问题和寻找解答问题的过程。由于发明创造追求的是具有新颖性、创造性和实用性的技术方案,仅仅依靠过去的知识和经验进行逻辑推理是难以如愿的。这个阶段被称作“苦索”。
  “苦索”意味着常常会出现苦思冥想仍无所获的痛苦阶段,思路中止了,解决问题的办法,“上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见”。但是,有作为的发明创造者,这时应树立信心,学会灵感思维、发散思维、想象思维和直觉思维,把各种思维方法综合运用、任意组合,就会在思考中促使思维突变,迎来“顿悟”时刻。
  进入到“顿悟”阶段,也就是找到了问题求解的突破点。这种“暮然回首”不仅接通中断了的逻辑思维,而且将创造过程转入具体的技术设计阶段。这时,发明创造者就可凭借自己的知识和能力,用新的技术方案去固化自己由顿悟引发的创造性思维成果。
  在这种“三阶段”模式基础上,有人认为还应当增加“验证”过程,即验证顿悟所获的创新方案是否可行,于是又有了发明创造的“四阶段”横式。
  如果再精细一点,免不了出现“五阶段”或更多阶段的进程模式。但不管怎样划分,“提出问题——分析问题——解决问题”的基本框架总是发明创造活动的逻辑思路。
  地上原本无路,走的人多了就产生了路。沿着前人在荆丛中踏出的路前进,对初涉发明创造领域的人来说,无疑是有益的。


发明方法:荒唐启示法

房子油漆数年之后,漆层自然龟裂剥落,使墙面显得残破不堪。在新刷油漆之前,最好将残留油漆刮掉,但要做到这一点,费时费工,有什么好办法清除残留油漆呢?
  有家化学公司的一名年轻人口出狂言:“我们在油漆中加入火药如何?”听到这话的人莫不大吃一惊。在油漆中混入火药,用爆炸的办法清除残留油漆,谁敢在炸药四伏的场地作业?这真是个荒唐透顶的主意。
  然而,一发明者得知此事后却品味荒唐,由爆炸的化学反应本质,悟出了除掉油漆的新设想。他想到在油漆中加人一种添加剂,油漆新刷在墙上时,这种添加剂并不发生化学反应,在需要去掉油漆时,再涂上另一种溶剂,添加剂与溶剂发生化学反应引起微观爆炸,使残留在墙上的旧油漆自动剥落。目前,这家公司正按发明者的思路在开发研制这种新型油漆。
  在实际生活中,有许多想法听起来实在荒唐,构不成任何“合理化建议”。但是,荒唐话或荒唐想法中有没有启示创造性思维的“激发素”呢?这倒是发明创造者应当深思的问题。就像上面列举的例子那样,经过荒唐主意的启示,还能促进发明创造的开展呢!
  怎样从荒唐中得到启示并推动发明创造?一般来说有两条途径:一是拿荒唐想法当“垫脚石”去捕捉灵感;二是将荒唐想法转化为某种“幽默发明”。
  什么是垫脚石?我们常见有一些较浅的河滩上没有桥,但河中放了许多大石头,行人可探石头过河,这种石头叫垫脚石。在创造性思考中,那些荒唐的想法往往与河上的垫脚石一样,“踩”着它,就可以越过思维的河,找到有价值的设想。
  利用荒唐作垫脚石从事发明创造,主要是通过荒唐设想去发现某种逻辑启示。荒唐设想与发明创造成果之间可能没有直接的因果联系,但是人们通过联想、想象和灵感思维的作用,是有可能将二者联系起来的,这就是荒唐为什么也可以导致发明创造的基本原理。
  几年前,荷兰有个城市出现了乱倒垃圾的现象。人们不愿使用垃圾箱,结果把城市搞得很脏,主管部门采用增加罚款及多派街道巡逻监督人员的办法来解决问题,但成效不大。后来,有人提出设想:为鼓励将垃圾倒人箱内者,每倒一次,此人就可以从垃圾箱的电子感应退币机里拿到10元奖金。这个主意当然不可行,因为政府决不会同意为垃圾问题负债累累。当你听了这种荒唐的设想后,该怎样将它当做“垫脚石”去从事发明创造呢?
  首先,你应当解析荒唐设想中有没有并不荒唐的概念。然后由此出发去联想此概念与提出的问题有没有逻辑上的联系,如果有的话,就可以进一步地分析与研究,直至获得某种求解问题的方案。
  这位发明人想,倒一次垃圾得10元奖金的设想固然荒唐,但其中提到的“电子感应退币机”倒是个值得推敲的概念,它是一种非荒唐的事物,是电子技术的一种应用。既然有人将垃圾箱与电子技术相提并论,不妨顺此思路联想下去。结果,发明人想到了这样一种方案:设计一种电动垃圾箱,每当有垃圾丢入,里面的感应器就有反应,但它不是让人去领奖金,而是启动录音机键,播出一段事先录好的笑话,笑话每周更换一次,据说,此办法被采纳后,效果果然不错。只要市民养成了习惯,以后即使不播笑话,人们也会主动往垃圾箱里倒垃圾的。
  有时,人们想发明创造,但苦于没有现成的事物或设想当垫脚石,遇到这种情况时,就应该自己去铺,即大胆地将思路引人荒唐。比如,要开发设计一种新式的鞋,你不妨编出以下能启发思路的“垫脚石”:鞋可以吃,鞋会说话,等等。
  虽然吃饭、说话等活动是生活中常见的,且并不复杂,但放在鞋上就极为荒唐了。鞋又脏又臭,怎么能吃呢?但如果只考虑这些话的非逻辑之处,而不去发现它背后隐藏的某种启迪,荒唐终归是荒唐。
  对“鞋可以吃”这种荒唐话,我们可以这样来解释:鞋不可以直接吃,能不能间接吃呢?即使不能间接吃,能不能成为与吃有关的载体呢?平常吃药,是将药从口中服下;如果打针外涂,药也会进人体内,也是一种“吃法”。既然如此,鞋可以“吃”,是不是能启迪我们想到一种与保健有关的主意呢?比如有人设想发明一种新式的鞋,它的鞋底可以不断地放出人体所需要的元素,被人脚的穴位吸收,补充人体内的消耗。人们穿这种鞋外出旅游、探险、找矿等就更安全了。还有人设想发明一种医疗鞋,它可以向一些部位散发药物,治疗疾病。显然,这些发明设想都利用了“鞋可以吃”这块思路垫脚石。
  至于“鞋可以说话”这种荒唐话,又该怎样解释呢?从中能悟出什么有关鞋的创意呢?读者不妨自己思考。
  利用荒唐进行发明创造的另一条途径,就是顺水推舟,将荒唐形象化为“幽默发明”。例如,在日本曾风行过一种“笑袋”,就是这种发明的典型。这种产品放置在哈哈镜旁的座椅上,人们一坐藏有笑袋的座椅,便发出各种精彩的放屁声,坐者笑得前俯后仰,听者个个忍俊不禁。这一“幽默发明”构思甚为荒唐,但却被许多商家看中,因为这是与哈哈镜配套用来招探顾客最好不过的道具了。


发明方法:洞察奇异法

大千世界,无奇不有。如果你能随时留心洞察各种新颖奇特的异常现象,就有可能碰到机遇女神前来敲门而你恰好在家的好运气。
  一天早晨,化学家波义耳正要照例会实验室巡视,一位花匠走进他的书房,在屋的角落摆下一篮美丽的深紫色紫罗兰。波义耳随手拿起一束紫罗兰,它那艳丽的色彩和扑鼻的芬芳使人感到心旷神怡。他一边观赏着一边向实验室走去。
  “威廉,有什么新情况吗?”波义耳问一个年轻的助手。
  “昨天晚上运来了两大瓶盐酸。”
  “我想看看这种酸,请从烧瓶里倒出一点来。”
  波义耳把紫罗兰放在桌子上,去帮助威廉倒盐酸。盐酸挥发出刺鼻的气体,像白烟一样从瓶口涌出,倒进烧瓶里的淡黄色液体也在冒着白烟。
  “威廉,这盐酸好极了。”波义耳高兴地说,他从桌上拿起那束花,要回书房去。这时,他突然发现紫罗兰上冒出轻烟。原来盐酸的飞沫溅到花朵上了。他赶紧把花放进水盆中清洗。令人奇怪的是,紫罗兰的颜色变红了。
  这个偶然的奇异现象引起了波义耳的兴趣。他走回书房,把那个盛满鲜花的篮子拿到实验室,对威廉说: “取几只杯子,每种酸都倒一点,再拿起水来。”
  年轻的助手按照波义耳的吩咐,一个杯子倒进一种酸,再往每个杯子里放进一朵花。波义耳坐在椅子上观察着。深紫色的花朵逐渐变色了,先是带点淡红,最后完全变成了红色。
  “威廉,看清了吗?不仅是盐酸,其他各种酸,都能使紫罗兰由紫变红”波义耳兴奋地说:“这可太重要了!要判别一种溶液是不是酸,只要把紫罗兰的花瓣放进溶液就清楚了。”
  “紫罗兰不是一年四季都开花的!”威廉带着惋惜的口气说。
  “你学会动脑筋了。为了方便鉴别溶液的酸性和碱性,我们该做些什么呢?”波义耳向助手提出了新的问题。
  不久,他们研制出一种用石蕊浸泡过的指示纸,很方便地就能分辨出什么是酸什么是碱。这对化学研究工作具有重要的意义。
  这个发明故事离我们或许较远,那就再看一个不久前发生在我国的发明传奇吧。
  有一天,山西榆社县农民赵跃荣下地察看菜地时,偶尔发现一个奇异的现象:一株被篱笆弄弯头的西红柿,果实结得特别好,一层一层。红到顶部,而地里的其他植株,尽管株株挺直,但在采摘第三果穗后,余下的果子很难成熟。
  这是为什么?好奇心强的赵跃荣眼睛一亮,觉得弯头西红柿中可能隐藏着某种丰产的秘密。于是,他开始对西红柿进行弯头处理试验。结果发现经过弯头处理栽培出来的西红柿的确出类拔苹。这是什么原因呢?据他分析,经弯头处理过的植株能扼制顶端优势,促进营养供给均衡和刺激植株生长。
  由于经弯头处理后的植株呈V字形,所以赵跃荣将他的发明称为“V型栽培法”。这种有利西红柿大面积丰产的栽培技术,很快引起科技部门的重视,被国家科委列为投资少、见效快的科技兴农星火计划项目,在全国不少省、市、自治区推广。此外,该项技术还被拍成科教片(西红柿V型栽培法》,发行到世界100多个国家和地区。
  类似的发明创造例子举不胜举。只要有奇异现象存在,就有发明创造的机遇。独具慧眼,善于“搜尽奇峰打草稿”,巧遇机遇女神的机会要比一般人多得多。因此,洞察奇异也是发明创造技法宝库里的一件利器。
  洞察奇异作为发明创造方法之一,其内涵在于分析思考偶然发现的效应奇异现象,并以此为基础去创造前所未有的新技术或新产品。运用此法从事发明创造,要注意哪些要点呢?
  首先,要具备好奇心。好奇,是创新者应有的一种心灵。科学巨匠爱因斯坦说:“我没有特殊的天赋,只有强烈的好奇心。”发明大王爱迪生则说:“谁丧失了好奇心,谁就丧失了最起码的创造力。”上面列举的发明创造实例,也说明,一个人对各种事物的好奇心愈强烈,探索的目光就愈明亮,许多自然界的秘密就会暴露在好奇心的巨大视野之内。相反,一个人如果对周围发生的新奇现象熟视无睹或习以为常,那么他的目光就会短浅,什么样的发现都做不到,甚至连发明创造的机遇碰在鼻尖上,也不知是什么东西。因此,具备强烈的好奇心是运用洞察奇异法的心理基础。
  其次,要培养洞察力。善于洞察,才会有新的发现,才会捕捉到发明创造的契机。所谓善于洞察,就是要善于用敏锐的眼光去看,用科学的思维去想。一个成功的创造者,在常人的心目中,似乎是因为他有什么起人的洞察力,其实,“超人”的东西是没有的,有的只是对观察的深刻理解和不断地将“观”与“察”有机结合的能力。
  再次,就是要把握住对效应的分析。所谓效应,是指自然界的某种作用产生的效果或反应,如电磁效应、光电效应、磁场效应、温室效应、臭氧层效应等。一事物潜在的、未被发现的重要事实和发展趋势,总是要通过其现象凸显出来。如果说形态奇异是事物的外在特征的话。那么,效应奇异的现象便涉及到事物内部作用机制了。运用洞察奇异法时,我们首先要观察发现形态奇异的事物或现象,进而去分析其与常规效应不同的奇异效应,因此只有这种深入的洞察,才有可能剖析出鲜为人知的知识,悟出启动发明创造的思路。
  据报载,英国一猎人举枪向一只雉鸡射击,枪弹明明击中雉鸡,它竟然大摇大摆地从猎人眼皮底下飞走,留下的只是几根鸡毛!雷丁大学的科研人员听到这一新奇趣闻后,产生了浓厚的兴趣,高价买下了那几根鸡毛,开始了新的研究。想想看,他们究竟想发明创造什么?


发明方法:U型思维法

某心理学家曾做过这样的实验:把鸡和狗关在如图1.l所示的位置上,铁丝网后放有食饵,看鸡和狗究竟怎样动作。
  实验开始后出现了有趣的场面。首先是鸡,它径直向食饵方向冲去,结果自然被铁丝网拦住而到不了放食饵处,于是它在铁丝网前喔喔叫着瞎转转。狗的情况如何呢?它先是一动也不动地环视了一会儿食饵、铁丝网以及旁边的墙壁,然后立刻急促地往回走,绕过右边的墙,走到铁丝网的另一侧把食饵吃掉。
  这里讲的是动物实验的例子,但对人类的思维方式甚有启发。事实上,我们在思考解决某一问题的答案时,也会做出同动物寻食饵极其相似的举动来。有时像鸡那样,思维直接扑向目标,有时则像狗那样,思维方向转弯后达到目标。因此,从思维方向看,有直线思维和U型思维之分。在求解问题过程中,如果能用直线思维求解,那是再好不过的了,因为直接求解的思路最短。但是许多问题的求解靠直线思维是难以如愿的,这时采用U型思维去观察思考,或许能使问题迎刃而解。U型思维,常常是创新者用来解决难题的一种思考手段。
  例如,全自动洗碗机是一种先进的厨房家用电器,是发明家适应生活现代化的创新杰作。然而,当美国通用电器公司率先将自动洗碗机摆在电器商场的货架上后,遭受冷遇的局面出人意外。
  公司的经营策划者们将希望寄托在广告宣传上。按照过去的经验,只要让广告媒体实施心理上的“轮番轰炸”,消费者总会认识到自动洗碗机的价值的。于是,他们在各种报刊杂志,电视广播上反复宣传“洗碗机比用手更卫生,因为它可能用高温水杀死细菌。”他们还别出心裁地用电视画面放大细菌的丑恶形象,使人对此产生恐惧。他们想,细菌无处不在,人们对肉眼看不见的小东西的恐惧感,必然驱使他们求助洗碗机的帮助。在电视广告里,他们示范表演了清洗因烘烤食品而被弄得一塌糊涂的盘子的过程,以形象地宣传洗碗的威力。
  结果又是如何呢?一切“高招”都用过了,人们对洗碗机还是敬而远之。从商业渠道传来的信息极为不妙,新开发的洗碗机眼看就要夭折在它的投放期内。
  消费者究竟怎样想的呢?持传统观念的人认为,男人和十来岁的孩子都能洗碗,自动洗碗机在家中几乎没有什么用,即使用它也不见得比手工洗得好。机器洗碗先要做许多准备工作,增添了不少麻烦,还不如手工洗来得快。妇女们则认为,自动洗碗机这种华而不实的“玩意儿”将损害“能干的家庭主妇”的形象。一部分人则不相信自动洗碗机真的能把所有的碗洗干净,认为机器太复杂,维护修理肯定困难。还有一些人虽然欣赏洗碗机,但认为它的价格让人不愿解囊。
  顾客是“上帝”,他们不购买你的新产品,你总不能强迫他们认购吧。在无可奈何的情况下,公司只好请教市场营销设计专家,看他们有何金点子。智囊们经过一番分析推敲,终于悟出一个新办法:建议将销售对象转向住宅建筑商。
  建筑商并不是洗碗机的最终消费者,他们乐意购买吗?当人们对洗碗机评头品足时,建筑商则不屑一顾,他们对任何东西都拿经济利益这把尺子来衡量。当通用电器公司的公关人员对建筑商一阵“如此这般”之后,建筑商同意做了一次市场实验。他们在同一地区,对居住环境、建造标准相同的一些住宅,一部分安装有自动洗碗机,一部分不装。结果,安装有洗碗机的房子很快卖出或租出去了,其出售速度比不装洗碗机的房于平均要快两个月。这一结果令住宅建筑商感到鼓舞。当所有的新建住房都希望安装自动洗碗机时,通用电器公司生产的自动洗碗机便曲径通幽。迎来了“柳暗花明又一村”的局面。
  读罢上述案例,我们可以发现两条思路:其一,将洗碗机直接向家庭顾客推销,效果不佳;其二,将洗碗机安装在住宅里,借助房产销售卖给了家庭用户,结果如愿以偿。前者是直线思维,后者是U型思维。
  运用U型思维的基本特点就是避直就曲,让思路拐个大弯。在实际操作时,思路又怎样拐好这个弯呢?借助“第三者”的介入进行过渡思考,便是常用的拐弯技巧。
  例如,电冰箱中的冷冻机中充满着氟里昂和润滑油,如果密封不良,氟里昂和润滑油都会外漏。传统的查漏办法是直接观察,费时费力且不可靠,能否发明一种新方法实现自动检测呢?有人想到了一种避直就曲的办法:将掺有荧光粉的润滑油注入冷冻机里,然后在暗室里用紫外光照射冷冻机,根据有无荧光出现来判断是否出现渗漏和渗漏发生在何处。在这种方法中,荧光粉和紫外光就属于“第三者”。
  创造的困难常在于已知与未知、条件与目标之间没有明显的通道,却隔着道道障碍。怯懦者望而止步,鲁莽者则直闯障碍而头破血流,只有聪明人思考避直就曲,在绕道而行之后达到目标。这种看起来不讲节省时间、不抄近路的思维方式,实则是大智若愚的创举。


发明方法:特性扩缩创新法

任何创新都意味着原有产品或服务的改变。
  国外有家工厂,为了采光,在屋顶上装了玻璃天窗。天长日久玻璃落上灰尘自然变暗了,需要加以清洗。可是清洗费用很高,得想个办法降低这项费用。大家都为这事拼命动脑筋出主意,有的说利用自动喷流器去冲洗,有的说利用电气装置把天窗卸下来……
  可是有个动脑筋的人说:“天窗的事,不用去管它了。在各个工作岗位上安装日光灯,这样要便宜合算得多。”结果把费用一核计,果然如此。据说后来他们就不再洗天窗,全部装上日光灯来代替。本来要通过天窗采光并要经常清洗天窗的,现在却转变成用日光灯来照明,这是使用方法方面的改变。
  过去日本流行一种上衣和裤子连在一起的工作服,这种工作服有一个明显的缺点,就是解大便时很不方便。许多人想改进它,都因思路不对而效果欠佳。有创意人随意地在自己工作服的臀部开了一个半圆形的口子,再装上一条半圆形的小拉链,从而轻易地解决了解大便不方便的问题。日本服装设计师们对此评价很高,他们觉得这种工作服幽默有趣,而且认为它在服装设计上开拓了一个新的境界。日本的冈山化纤公司于是花了150万日元买下了这一新设计。又比如,人们平时穿的拖鞋只能从一个方向穿进去,如果脱鞋时把鞋放倒了,那么得摆正以后才能穿。一妇女觉得这样不太方便,于是她就日思夜想地想发明一种不论顺放倒放,一下子就能很快穿上的拖鞋。后来,她简单地把拖鞋的一字带移到鞋中央,结果相当方便和实用。由这一创意而制造出来的拖鞋十分畅销。
  为了确保特性创新过程中的某种改变能获得成功,重要的一点就是必须要加强实验或试验。比如火车发明者史蒂文森起初发明的火车是有齿轮的,在专门制有齿轨的铁道上行驶,速度很慢。后来他想到这可能是因为使用齿轮和齿轨的毛病。有人提出如果去掉齿轮和齿轨,火车可能会脱轨翻车。能否以无齿轮的铁轨变换有齿轮的铁轨?必须进行火车在无齿铁轨上运行的种种试验。试验结果,光滑的车轮行驶在光滑的铁轨上不但不脱轨,反而十分平稳,比原来的速度提高5倍多。
  从以上事例中我们可以看出,创意人在运用扩缩法进行创新过程中,主要从产品的特性分析出发,产品某种特性改变了,新产品也就出来了。生活用品中就有不少用品可以做这类改进,比如玻璃杯,放的时候易滑,还有响声,如果在杯底粘上泡沫的小毡片,就可以方便地解决问题;住家厨房和厕所地面太滑,有厂家给光滑的磁砖面划上网纹,有厂家专门生产塑料防滑垫,都取得了很好的效果。前几年国内也有手表厂厂长找到点子大师何阳,拿出他们制作的精美手表,问“还有什么改进之处”。何阳建议“把表带部分改了”。说着他就摘下他戴的表给他们看。原来他在他戴的金属表背面贴了一层“创可贴”,倒不是手表受了什么伤,而是戴金属表不舒服。据报上说,金属离子渗到皮层里,影响健康。如果冬天在表带背面粘上一层皮革,这样不但免于皮肤接触金属,而且戴起来不会觉得太凉。
  在运用特性扩缩法进行创新分析时,可按如下步骤组织思路:
  (1)由小及大,先选取产品的某个方面作为研究对象,然后延伸到新产品方方面面的特性;
  (2)选择要改进的事物或存在的问题,以及需要解决的对象,这类对象可以是一种物品,也可以是一种方法或过程。
  (3)将对象的全部特性或属性罗列出来,并做出详细的记录。
  (4)对产品的特性和已作的记录分门别类地加以梳理。
  (5)组织力量对研究对象已列出的特性进行认真的分析,找出缺陷或希望点,然后从材料、元件、结构、功能等方面扩缩性创新的构思。
  (6)评价和讨论所提的各种改进方案,使产品更能迎合消费者的需要。


发明方法:主体附加法

鞋的发明,源于对脚的保护。光着脚走路、生产和作战,总不如脚登鞋靴舒适方便。怎样使消费者的双足得到更好的保护呢?发明创造者不妨想想这个问题。
  生产名牌运动鞋的德国“芭芭拉”公司,不久前推出一种附加隐藏式电池和串灯发光装置的运动鞋。行走时,鞋跟触地便变幻发光闪亮,在夜间能远距离引起过往车辆司机和行人注意,适合青年学生特别是晚间慢跑者穿着。这种“闪光芭芭拉”已在我国面市,不少军体院校纷纷慕名购买。
  洋人能想出好主意,中国人也有妙招。以生产“登云牌”皮鞋而闻名的上海第一皮鞋厂与上海六家医院的专家们,共同研制出嵌有磁片的保健型“磁疗皮鞋”,令消费者耳目一新。
  据专家们介绍,磁场对于人体十分重要,而我们所生活的空间,磁场在不断减弱,从而造成人体磁场弱化,电流变小,疼痛、疲劳、失眠等症随之容易而来。因此,向身体补充磁力线就有重要意义。比如人的脚底,在人体力学上是聚集倾向最大的部位,因而脚也是人体中最容易退磁的部位。新发明的保健型“磁疗”鞋,在鞋底内侧面针对脚底主要穴位部开孔,并嵌上专用磁片,使其对准脚底的穴位点,经常穿着便可抑制腿部退磁,有助于消炎、镇痛、降压和消除疲劳。由于皮鞋是人们穿着最多的鞋种,也是市场竞争激烈的一种商品,磁疗皮鞋“锦上添花”,前途将是一片光明。
  无论是“闪光芭芭拉”还是“磁疗皮鞋”,都是“主体附加法”的应用实例。所谓主体附加,就是在某种产品上附加一种新的成分,使主体产品的功能或性能略有拓宽,能给消费者在购买主体产品的同时获得锦上添花式的附加利益。
  在市场上,我们见到过的带温度计的奶瓶、带秤的菜篮、带橡皮头的铅笔、带吊的卡车、含微量元素的食品等,都反映出主体添加法产生的发明创造成果。
  运用主体添加法,不仅能搞出“小发明”,也可以获得技术上较复杂的“大发明”。许多重要的优质合金材料,就是在“添加实验”中显露峥嵘的。在机械传动中,有人在普通滑动丝杆传动中添加滚珠,结果发明出性能更优的滚珠丝杆。如果有人能在蜗杆蜗轮中添加某种东酉,并大幅度提高传动效率,无疑是一项重要科研成果。
  运用主体附加法时,通常采用两种变化方式。一是不改变主体的任何结构。只是在主体上联接某种附加要素。例如,在一般卡车上附加简易起吊装置,在奶瓶上附加温度计,在铅笔上附加橡皮头等。二是要对主体的内部结构作适当的改变,以使主体与附加物能协调运作,实现整体功能。例如,彩色电视机上附加一遥控器,就得对电视机内的电路稍加改动,否则遥控器就无法控制电视机的使用性能。再如,如为了减少照相机的体积,有人创造性的将闪光灯移至照相机腔体内。这种组合不是将闪光灯与照相机主体简单地联在一起,而是将两种功能赋予一种新的结构形式。这种内藏闪光灯的照相机,以其小巧轻便的特点深受旅游观光者的欢迎。
  在运用主体附加法时,首先要有目的、有选择地确定主体;然后分析主体在功能上的不足和尚需补充完善的地方;最后根据实际需要确定附加物及组合的方案。
  主体附加既能产生有用的辅助功能,也可能带来无用的多余功能。在洗衣机上附加定时器,增加的定时功能是有必要的,而在洗衣机上附加一个洗脸盆,对于绝大多数家庭来说则是多余的东西。因此,采用主体附加进行新品策划时,一定要考虑有无必要进行功能附加。当然,有时为了提高商品的竞争实力,也可以通过附加某种并不十分必要的功能来形成与众不同的特色。


发明方法:以毒攻毒法

据(资治通鉴)记载:唐朝武则天时代的周兴、来俊臣是出名的酷吏。周兴犯了事,武后令来俊臣审讯。来深知周兴为人狡诈,恐难招供,于是故意请教周:“罪犯若不招供,当用何法?”周说:“这事容易,取大瓮,四周用火烤,让罪犯坐进去,没有不招的。”来俊臣当即命人备瓮设炭火,然后对周兴说:“有人告下你了,招是不招,请君人瓮!”周兴吓得面如土色,只好认罪。这则历史故事,留下了“以其人之道还治其人之身”的典故,也给发明创造以启发:“以毒攻毒”,也是解决问题的一种方法。
  以毒攻毒,在医学上早有应用。明代陶宗仪在《辍耕录》中说:“骨咄犀,蛇角也,其性至毒,而能解毒,盖以毒攻毒也。”以毒攻毒是我国中医的传统疗法,它是用有毒的药来医治某些“恶毒”的病。如用蛇毒配制的药剂治疗毒蛇咬伤、镇痛、医治麻风病、关节炎和癫痫症等;用蝎毒治疗神经系统和心、脑血管系统疾病等。现代医生用癌症患者自身的癌细胞来治疗癌症,也已不是什么神话。
  以毒攻毒,从基本原理上讲是一种相生相克现象。这种对立统一规律无处不在。因此,当我们运用以毒攻毒一招时,就应当从医学领域跳出来,站在更广泛的天地里去思考“相生相克法”的应用,以获取更多的“以其人之道还治其人之身”式的发明创造成果。
  例如,人们利用红蚂蚁围歼蔗螟,以虫治虫,便是农业领域内的一项发明。
  原来,在甘蔗林里,活动着许多践踏甘蔗的“土匪”——蔗螟。这种害虫长得白嫩、柔软,有一对锋利的牙齿。当甘蔗长到快有一人高的时候,它们就爬到甘蔗节上咬开一个洞,钻进甘蔗茎里肆意糟蹋,使好好的甘蔗枯心、腐烂,被风一吹,大片大片地折断。
  对蔗螟的危害,人们想了许多方法来对付。如喷药,人捉,都无济于事。
  然而,小小的红蚂蚁却能对付凶恶的蔗螟。一发现害虫,红蚂蚁就会毫不犹豫地冲上去,把蔗螟咬死。即使蔗螟已经钻进甘蔗茎里,红蚂蚁也会跟踪追击,把蔗螟咬死,拖出洞外,运回“家”中食用。
  以虫治虫,这无疑是一个好办法。
  但是,人们发现英勇的红蚂蚁只喜欢在水沟池塘边的甘蔗地里生活、战斗。在其他甘蔗园里,却看不到红蚂蚁的身影,蔗螟仍可以“逍遥法外”。
  如何使每块甘蔗园都布下红蚂蚁的“战场”,对蔗螟展开全面歼灭战呢?
  蔗农们在生产实践中,想出了一个调遣“红蚁兵”的好办法。
  每年四五月间,最怕遭水灾的红蚂蚁知道南方的雨季开始了,不得不离开自己的家园,从低温的地方向高处转移。蔗农们就趁这个机会把一只只细管子插在红蚂蚁转移的路上。管子是芦苇制的,上下两节,节中有一个小孔。逃难中的红蚂蚁一旦发现这个理想的“避难所”,就成群结队地钻进管子里,还用泥土封住上面的空洞。
  几天以后,蔗农们看到管子上有用泥封口的就拢起来,收集到一块。
  在干旱的季节,红蚂蚁是不想无缘无故转移的。这怎么办呢?蔗农们就用“人工降雨”的办法,逼迫它们迁徙。
  他们先把一只只细管子插在蚂蚁窝的附近,傍晚时候,在蚂蚁窝附近的另一方向浇水。红蚂蚁本来忙了一天,准备安心睡觉了,完全没有料到会大难临头。它们不得不匆忙地迁移。在逃难的路上,一发现附近的细管子,就争先恐后地钻进去。
  就这样,蔗农们每次能收集到几百只、几千只管子,然后,把一只只装着红蚂蚁的管子插遍甘蔗园。红蚂蚁在一个新的地方定居下来,生活、繁殖,在甘蔗茎上紧张地爬上爬下,对蔗螟展开了一场全面的歼灭战。
  随着现代工业、交通运输业的迅速发展,噪音早已成为危害人类健康的公害:它损伤人的听觉器官,造成“积累性”的心脏病、心血管疾病,使人心跳过速、心律不齐、头痛、头晕、耳鸣、记忆力衰退、全身无力等。长期以来,人们防治噪音的方法有二:一是禁止使用发声器,如城市主要街道禁鸣汽车喇叭;二是装隔音罩、消音器等。显然,前者使用范围有限,因为它无法使所有发音设备都默不作声,后者有结构大成本高之忧虑。有没有新的降噪办法呢?有人提出了“以噪降噪”的发明新设想,并研制出一种技术装置,能发出与设备噪音强度相当、波长相等、峰谷相容但方向相反的“特制噪音”,从而势均力敌,相互“中和”抵消,使噪音污染的环境变得寂静。
  世界上的事物无不具有两重性,许多“同根生”的事物在一定的条件下也会“相生相克”。正是这种客观规律,才使得人们能够实现以毒攻毒、以虫治虫、以噪降噪式的发明创造。
  运用以毒攻毒法,首先要发现“毒物”、‘“毒事”,然后逆反思维,想想看能否用同样毒的事物去治之。在实施以毒攻毒的过程中,关键是要对根治的对象进行 “毒情”分析,找出其危害性的根本原因和基本属性,然后抓住要害提出“相生相克”的技术方案。至于能否让“罪臣”低头认罪,那得靠科学实验这个“法官”来行事了。
  假如某飞机场鸟害为患,为了确保飞行安全,能否“以鸟治鸟”呢?


发明方法:逼发创意法

中国有句成语:“逼上梁山”,意指被迫去做某种事情。有些发明创造,也是“逼”出来的产物。
  先看一个为情所逼的发明故事。
  在美国,亨特和郝斯达真心相爱了。但是,他俩要结婚并非易事,因为郝斯达小姐的父亲表示反对。
  亨特站在郝斯达父亲面前,诉说他非常爱恋郝斯达,并保证让她得到幸福。
  “你能让我的女儿得到幸福?恐怕你穷得连50美元都拿不出来!”郝斯达相信两个年轻人真诚相爱,但怎能相信家境贫寒的亨特能给女儿以幸福。
  亨特和郝斯达苦苦哀求,老人仍铁石心肠。为了摆脱亨特的纠缠,郝斯达的父亲以攻为守地对亨特说:
  “你若在10天内赚到1000美元,我就答应你和女儿结婚。”
  “爸爸,你怎么能提出这种条件呢?”郝斯达知道这是父亲有意刁难亨特,不高兴地跑进房内去了。
  亨利没想到郝斯达的父亲如此看重金钱,赌气之下脱口而出:
  “好吧,等我赚来1000美元,你可不能反侮啊!”
  郝斯达的父亲料想在10天之内,亨利靠正当手段赚1000美元是无论如何也实现不了的事情,便斩钉截铁地说决不食言。
  为情所通,亨利为1000美元的事废寝忘食,绞尽脑汁,郝斯达也为亨特的草率承诺担心。
  第二天,亨利还是想不出一点办法。
  第三天,亨利仍一筹莫展。
  怎么办呢?到了第四天,一队迎亲的队伍从楼下通过,亨特望了望那些襟前别着缎花的人们,突然一个主意涌上心头。
  “我可以搞发明出卖!”亨特转愁为喜。原来,在举办喜事时,一般人都要佩戴缎花。
  于是,他剪下一截铁丝开始试验。开始,他作出别针的原型,再分析改进的办法。他想来想去,觉得将别针弯个圈,再用一片薄铁皮做一个尖套,固定在一端。使用时,先弹出针尖,别好缎花后再将针尖弹进保持套里,既安全又保险。仅用了半天,亨特就发明出“安全别针”。
  亨特马上请人代理了专利申请,接着找到一家缎花店出卖他的专利权。老板看了亨特的发明后,认为设计合理,市场前景广泛,便表示愿用500元先买下专利权,然后按生产额的3%作为佣金支付给亨特。
  “不,我只要你一次性支付1000美元。”亨特表明自己的态度。
  “这样你会后悔的。”老板还算是开明之士,把心中的话说了出来。
  “不,我不后悔。”听说老板愿一次付出1000美元,亨特十分高兴地说。
  亨特拿到老板给他的现款,三步并作两步,急忙跑去找郝斯达的父亲。
  这已是期限的最后一天了。郝斯达的父亲正端坐在客厅中,看见喘着粗气的亨特。问都懒得问。
  当亨特从袋里掏出1000美元,并述说了他赚钱的经过后,郝父脸色大变。但为了不食言,只好同意他的求婚。
  由于亨特发明的安全别针非常实用,问世后深受广大社会人士欢迎,不多久就畅销全美国,缎花店老板赚得连嘴都合不拢了。
  后来,当郝斯达对亨特抱怨说他太傻时,亨特却泰然地说:“我虽然没有成为富翁,但是我得到了最心爱的你。”
  的确,比起爱情来,金钱又算得了什么?
  这种逼发创意的例子,在企业的新产品开发中时有发生。“傻瓜照相机”的问世就是典例。
  现在,“傻瓜照相机”十分流行,外出旅游观光,有“傻瓜’相伴,自然心旷神怡。人们也许清楚这是一种可以不动脑筋,只要会取景,按快门就能拍照的袖珍型全自动曝光照相机,但并不知道它是“逼上梁山”式的发明创造成果。
  当年,日本“小西六”照相机公司的经理出于市场竞争的压力,不得不来到新产品开发部,对其技术人员下了一道非常强硬的命令,要求该部迅速开发设计一种新型照相机。设想中的新相机的突出特点,是将闪光灯和自动对焦装置装进135相机里,而体积不能增大。技术人员一听,认为这简直是头脑发热,异想天开。当他们力陈这种想法“根本办不到”、希望经理放弃此计划时,公司经理却态度异常坚决地说:“不行!今天的相机已经不吸引人了,没有什么市场了,你们可以什么事都不干,但一定要攻下这一难题,否则……”企业兴衰存亡的压力迫使经理作出开发新型照相机的决策,被解雇的压力又逼得技术人员硬着头皮向“根本办不到”的方向思考。他们首先碰到的难关是如何把闪光灯装置放到相机内。按一般的想法,将两件独立的东西放到一起,增大体积或容积是不可避免的事。但可不可以既放到一起,又不增加体积呢?他们日思夜想,终于发现无论是相机还是频闪光电管,其相互之间都有空隙,设法将零件拆放到相机的空隙里,不就冲破了这道难关吗?
  解决了闪光灯的问题后,紧接着便是攻克自动对焦的难关。一提起自动,他们的第一个反应是用小电动机来驱动镜头的伸缩,但发现电动机放到小型机里是无论如何不合适的。怎么办?一位机械专家想到了弹簧的功用,提出了用弹簧移动镜头实现自动对焦的方案,结果如愿以偿。
  于是,在压力的驱使下,技术人员们终于开发出内装闪光灯,自动对焦和自动曝光的小型照相机。因这种照相机操作简单,即使没有摄影经验的人使用时也可以获得曝光适宜、影像清晰的照片,广大消费者戏称其为 “傻瓜照相机。”在回忆起傻瓜照相机的发展史时,“小西六”公司总难免不提到这段“逼上梁山”的往事。
  无论是为情所逼还是为势所逼,都告诉我们一个道理:“逼”能激发智慧,产生创意。
  为什么能逼发创意?原来人处危急或受逼时刻,受到外界强烈的刺激,会产生“应激反应”,神经会一下紧张起来,处于超常的激发态。这样,就促使人们强化创新动机,释放智慧潜能,喷涌灵感思维,最大限度地调用聪明才智。所以有人说,当人们急得如热锅上的蚂蚁团团转时,想出的主意往往会比平常多出几倍甚至几十倍,也容易产生一般条件下难以想到的创意。科学研究也证明,人在受逼的紧张时刻,脑肾上腺素、甲状腺素的代谢亢进,大脑活动确比平常显著活跃。
  其次,是因为逼迫之际,所面对的问题近在眼前,迫在眉睫,时空距离大为缩短,人们的注意力更集中,对问题就可能看得更全面、深透、真切,也更容易充分利用现有的特殊条件或意外的信息,独具匠心地去解决问题,显出平时隐没的才智。
  此外,对群体而言,受逼或危急状态能激励大家合力同心,减少内耗以求共渡难关,并能更好地集思广益,发挥集体智慧。
  作为发明创造技法,逼发创意可以通过感悟压力和自己给自己出难题的方式实施。
  感悟压力就是从各种信息中感受到某种压力对自己生存与发展的威胁后,思考能否通过发明创造来解脱危机或摆脱困境。
  自己给自己出难题,就是在解决问题时有意提一些限制性的条件,逼迫自己限时解决看起来难以解决的问题。待“逼上梁山”后,发明创造的机会也就来了。


发明方法:琢磨偷懒法

“业精于勤而荒于嬉”。大凡事业有成者,都崇勤忌懒。然而,发明创造技法中居然有“琢磨偷懒”一招,岂不怪哉!
  读完下面的例子后,你大概对此法的真谛有所知晓。
  多年前,有个叫约瑟夫的美国人,在加里福尼亚州的一个牧场里当牧羊童。他小学毕业后,由于家庭困难,无法继续升学,只好替人家放羊。眼看着同学们都升学了,小约瑟夫也暗下决心:“我也得想个办法来读书将来做一个大牧场的老板。”
  于是,约瑟夫一边放羊、一边看书。当时,他的工作是,只要把羊看好,不要让它们越过牧栅去损害农作物就行了。放牧栅是用若干支柱拉着四条铁丝围成的。
  但当约瑟夫埋头读书时,牲口却常常撞倒放牧栅,成群地跑到附近的田里去偷吃庄稼。每次发生这种事时,老板就冲着约瑟夫咆哮:“混蛋!放羊要什么学问!把书丢掉,好好看着羊!”
  约瑟夫既要放羊,又不想放弃读书,便不得不思考“能偷懒就偷懒”的对策。他想:“难道没有一种可以加强放牧栅。使羊群跑不出来的办法呢?”于是,约瑟夫开始分析情况,看羊是怎样冲破放牧栅跑出去的。结果,他发现利用蔷薇做围墙的地方,尽管脆弱,但是从来没有被破坏过,而冲破的倒是那拉着粗铁丝的地方。为什么会是这样呢?他疑惑地观察蔷薇。“呵,对啦,原来蔷薇上长着刺。”他忽然发现了秘密,并得到启发:“要是全部用蔷薇做围墙……?”
  于是,他砍了一些蔷薇枝条栽插在放牧栅的旁边。但当他一望几十米的牧栅和想到蔷薇枝条的长势时,不禁心灰意冷。因为这办法太费劲,况且等到全部蔷薇长成围墙能阻挡羊群时,那该是四五年以后的事了。
  还有什么“能偷懒就偷懒”的好办法呢?当他下意识地敲了敲放牧栅上的铁丝时,忽然一个“懒”主意浮上心头:“能不能用细铁丝做成带刺的网呢?”于是,他弄来铁丝,按照“铁蔷薇”的创意动起手来。他把细铁丝剪成5公分长的小段,然后缠在铁丝栅上,并将细铁丝的两端剪成尖刺。这种工作做起来很快,一天就完成了。翌日,约瑟夫故意隐匿起来观察羊的动静,想看看新办法是否奏效。羊一看约瑟夫不在,就像往常一样,把身体贴靠到放牧栅想把它推倒,但好像被刺痛了身体,不久就纷纷退却了。“成功了!”约瑟夫高兴得手舞足蹈。
  小约瑟夫不仅可以偷懒看书了,而且因发明出“不用看守的铁丝网”受到牧场主的赞扬。富有商业头脑的牧场主建议与约瑟夫合伙,开设工厂专门生产这种新的围栅以满足牧场的需要。于是,约瑟夫和牧场主又对最初发明进行了改进,设法将两根铁丝绞合起来,把剪短的铁丝夹在中间,改进后的铁丝网效果异常好。他们的产品上市以后,订单纷至沓来,使他们忙得不可开交。为了偷懒,约瑟夫又发明了一些制作铁丝网的工具和设备,既提高了产量,又降低了成本。
  带刺铁丝网的应用效果,不久也引起了陆军总部的重视、他们认为将其用作战场防御网是一种好工具。也正是军界的垂青,约瑟夫发明的铁丝网更带来滚滚美金。据说,等到约瑟夫的发明专利权有效期届满时,他的财产曾动用11个会计师花费了近一年的时间才统计出来。
  谁能料到,一个贫贱的牧羊童在琢磨偷懒中获得新的发明,并带来巨大的财富。回首其走过的历程,怎能不为他的“能偷懒就偷懒”的思考问题的方式拍案称奇?
  不久前,山西出了个现代“大懒汉”,他的故事可能让你耳目一新。据报道,曹生吉从部队转业回到家乡后,对种棉花兴趣尤浓。但种棉花工序比较复杂,劳动强度大。曹吉生想:有没有懒办法呢?于是,他尝试着不整枝,不打叉,不中耕,晚播种,单行大垄,株间疏稀。许多人见他这样懒,讥笑他种的是“懒棉花”。谁知 ‘懒人有懒福”,曹吉生的“懒棉花”居然大获丰收,而且品质也不错。有关曹吉生的报道,都说他“懒得有理”,“懒得有利。”
  “十年如一日”的重复劳动,精神固然可贵,但作为一种再现性劳动,是无论如何不会与发明创造结缘的。在劳动中如果想想“少出力也能办成事”,“能够偷懒就偷懒”,或许能捕捉到发明创造的机遇。或者说,“琢磨偷懒”也是发明创造一法。
  偷懒为什么能导致发明?
  首先,偷懒心理可以形成一种发明创造动机。心里琢磨着和勤快人一样收获,但又不想多出力气、多劳心神,于是就会寻找改变当前生产或工作方式的“偷懒”办法,而那些只会按传统方式工作的所谓勤快人,尽管不想偷懒,却也缺乏创新的冲动或企盼。因此,琢磨偷懒之计,是以偷懒作为启动创新的驱动器。
  其次,以懒代勤的办法并不会从天下掉下来。想偷懒,就得勤于观察,勤于思考,勤于实验,以便寻找到某种“懒办法”。因此,琢磨偷懒,并非教人学懒,恰恰相反,它是一种为懒而勤的激励创造技法。
  运用此计从事发明创造,首先要从实践中发现使人们感到最繁重、最费工、最繁琐的事情,并以偷懒为动机形成“不这样干也能做好”的设想。在形成课题之后,便应当对事情进行分析研究,找出长期以来为什么非让人这样干不可的原因,为思考“懒办法”提供创造的客观依据。最后,通过创造性思考和科学实验,提出 “懒”得科学、“懒”得可行、“懒”得有利的技术方案或方法,实现以懒代勤、以少投入多产出的愿望。
  琢磨偷懒,要在“琢磨”二字上下功夫。比如,每到春播季节,农民们常常弯腰插秧,辛苦得很,除了思考发明或推广应用插秧机外,还能琢磨出让农民“懒得弯腰”又能种好田的“懒办法”呢?


发明方法:突破禁区法

1879年,爱迪生发明了电灯,但输电网的建设却因直流电的局限而进展缓慢。与此同时,开发商乔治·威斯汀豪组织了一个科研组,潜心研究交流输电系统。
  爱迪生知道后大为恼火,发起了一场对交流电的进攻。他本人还为此发表了一篇题为《电击危险》的文章,阐述了自己反对研究和应用交流电的观点。处于被动地位的威斯汀豪不甘示弱,也竭尽全力为交流电的应用奔走努力,并且针锋相对地在同一杂志发表了《回驳爱迪生》的文章,双方就这样唇枪舌剑。
  可是,一件意想不到的事情给威斯汀豪的事业带来了沉重的打击,这就是纽约州法庭下了一道把死刑绞架改为交流电椅的规定。
  对爱迪生来说,这真是天赐良机,他借着电椅大作文章,再次把恐怖气氛煽动起来。在这场“交直较量” 的角逐中,虽然威斯汀家在大名鼎鼎的爱迪生面前处于劣势,但他并不气馁,始终坚信交流电的应用将给世界带来新的光明。
  1893年,美国在芝加哥准备举办纪念哥伦布发现美洲大陆400周年的国际博览会。作为会上的精彩展品之一就是点燃25万只电灯。为此,很多企业竞相投标,以获取这名利双收的“光彩工程”。爱迪生的通用电气公司以每灯出价13美元98美分投标,并满怀希望能拿下这笔生意。威斯汀豪闻讯赶来,出人意外地以每灯5美元25美分的极低标价与通用电气公司竞争。主办博览会的负责人吃惊地问他:
  “你投下如此低价,能获利吗?”
  “获利对我并不重要,重要的是让人们看到交流电的实力”。威斯汀豪坦然地回答。
  对威斯汀豪的抱负,爱迪生将信将疑。
  1893年5月1日这天,国际博览会隆重开幕了,25万盏电灯在夜幕下光彩夺目,蔚为壮观。
  威斯汀豪用交流电照亮了世界,也为交流电的发展铺平了道路。
  望着无比灿烂的灯光,爱迪生这才低头沉思,并对自己的错误深感遗憾。
  科学无禁区,这是科学发现的规律。但是,由于历史的局限和人们思维的封闭性,在科学技术上却又形成一些禁区。然而,对发明创造来说,如果一味迷信权威们划定的禁区而不敢越雷池半步,是很难开拓新的领域和作出突破性的贡献的。历史上有许多这方面的例子,从正反两方面都给人以深刻启迪。除了上面介绍的交流电照明的例子外,我们还可以列举权威们设置禁区的往事。19世纪,一些有胆识的人开始认真探索怎样实现人类上天飞行的宿愿,可是有些蜚声当时科学界的名流却站出来横加阻挠。最早用三角方法测量月亮和地球之间距离的著名法国天文学家勒让德,就是最早的反对者之一。他认为,制造一种比空气重的装置去进行飞行是不可能的。稍后,德国大发明家西门子也发表了类似的看法。过后,能量守恒原理发现者之一、德国物理学家赫尔姆霍茨又对制造飞机的想法大泼冷水。他从物理学的角度论证,机械装置要飞上天纯属空想。然而,飞机还是上天了,首次把飞机送上天的是当时默默无闻的美国人莱特兄弟。他们虽然没有上过大学,但凭着刻苦精神掌握了丰富的知识,而更重要的是,他们不盲从权威,思想活跃,敢于打破禁区。
  尊重权威是必要的,但迷信权威则有悖于发明创造的宗旨。创造出前所未有的新东西,是发明创造者的追求。如果一味迷信权威,不敢突破权威们的某些定论而另图新说,是不可能做出重大发明创造的。
  山东省先进青年陈和平“捕捉阳光”的例子值得一提。1985年,陈和平对研制室内太阳灶和太阳能储存器发生了兴趣。太阳能利用虽然已在国内普遍出现,但室内太阳灶与储存、跟踪系统在国内还是一个空白。研制室内太阳灶并非易事,一些专家告诉陈和平,这是涉及电子、机械、电工、光学、热学、天文、地理、太阳能等多种学科的高难度课题。对他这样一个大专学历的普通科技人员来说,选择这样一个科研课题不亚于搬动一座大山。但是,陈和平依然迎着困难前进。在研究中,他首先碰到是太阳能研究领域的那个禁区。许多专家认为,光导纤维只能传递信息,不能传递能量。他突破此定论,硬是利用光导纤维把强光从一端传递到另一端,并在另一端燃着了纸。这项研究打破了传统理论,开发了光导纤维应用的新领域。同时,陈和平还试验成功了用纯净的水传递强光,然后变成高温。试验之初,许多人都说他荒唐,水火不相容,水怎能传递强光呢?陈和平应用矛盾对立统一方法研究,认为这种设想是可行的。结果,奇迹出现了,一边是聚焦的强光束,中间是盛在特殊容器里的水,另一边是被强光束燃着的纸。试验的成功,为他研制室内太阳灶奠定了理论基础。
  1988年,陈和平研制室内太阳灶和太阳能储存器获得成功。几年前,某太阳能研究所的专家曾预言,“用1万元材料费也不能把阳光引人室内做饭”,而陈和平只用了几十元的材料即可使太阳灶在室内做饭。1989年,这两项科研成果在山东省“七五”功勋杯竟赛中获青年优秀成果奖,受到团省委、省经委的表彰。假如陈和平畏于禁区,会有捕捉阳光的殊荣与辉煌?
  作为发明创造一法,突破禁区的实质就是要破除迷信,解放思想,敢对传统的东西多问一个为什么,敢对权威们断定的科技禁区重新探索。一旦打开禁区,重大发现就脱颖而出。发现可以导致发明,有了新的科学发现,重大发明的机遇也就近在眼前了。


发明方法:材质替换法

如果说眼睛是心灵的窗户,那窗户便是房屋的眼睛了。一双漂亮有神的眼睛,能给人增色许多;几扇美观耐用的门窗,也可以使房屋显得富丽气派。
  不久前,在北京举行的应用技术展览会上,人们看见了被称之为“塑钢门窗”的新产品。
  塑钢门窗是以聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,加上一定比例的稳定剂、着色剂、紫外线吸收剂等助剂挤压加工成型材,然后经切割、溶接,再配上有关附件(五金件、橡胶密封条、毛条等)而制成的。为了增加门窗的硬度,在型材的空腔中再加入钢材,就变成了“塑钢门窗”。
  据悉,我国南极长城科学考察站采用的就是塑钢门窗。有数字表明,塑料型材的传热系数仅为钢材的1/ 357,铝材的l/250。行家曾做过观测,使用塑钢门窗的房间比使用木窗的房间,冬季室温可提高4-5℃。
  “两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”。如果你想达此境界,安有塑钢门窗的居室也大可帮忙,因为塑钢材料的隔音效果尤佳。
  不自燃、不助燃、抗老化也是这种门窗的优点。
  我国是个森林资源贫乏、能源短缺的国家。适合制作木门窗的红、白松木正日益减少且再生缓慢。铝合金门窗、钢窗使用大量的金属资源,易锈蚀,维护费用高,生产能耗更高。塑钢门窗的发明与推广应用,对节省木、铝、钢材,节约能源,保护环境都具有积极的意义。
  如果再提到自行车,你会马上想到它是用钢材制作车架的。能否用别的材料来替换呢?英国人想到了这个问题,并发明出一种碳素纤维自行车,在全英自行车锦标赛上还大出风头呢!
  英国选手克里斯·博德曼凭着一辆专门定制的碳素纤维自行车神速前进,创下了新的世界记录。赛场上,这位获胜的选手情不自禁地亲吻他的山地车。
  骑手技艺高超,也不能不感谢新型自行车的配合。与标准的车型相比,新型自行车的重量和风阻都较小。这是因为碳素纤维重量轻且强度极高,用它制作自行车不需要传统的三角架,这样使车子的重量更轻。碳素纤维还可以通过模子制成整体型车架结构,避免了焊接的缺点。
  碳素纤维自行车的诞生,将会对传统金属结构自行车市场以巨大的冲击。
  举不胜举的实例,清楚地告诉我们:运用材质替换法也可搞出发明创造。
  “巧妇难为无米之炊”,世上任何产品都离不开材料这个物质基础。不同材料有不同的理化性质和工程特性,用新材料取代旧材料,用非常规材料取代传统材料,只要能使产品的性能发生变化,能产生有益的效果,就意味着获得了发明创造成果。
  运用材质替换法实施发明创造,主要有两方面的途径。
  其一,运用材质替换开发轻便型、廉价型、高档型以及功能型新产品。
  解决产品的轻量化设计问题,人们很容易想到塑料、纸张等轻型材料。
  例如,广州首创塑料摩托车,荣获全国儿童用品优秀产品奖。国外公路上已有全塑汽车奔驰,让路人大开眼界。
  纸张是中国古代四大发明之一,它的出现对人类文化的传播和发展起了重大作用。随着现代科学的进步和人们对生活用品轻巧便利的要求,纸张也从传统的书报天地里超脱出来。有人用阻燃纸制成旅游锅,无论油炸煎炒都安然无恙。更有甚者,将经过化学处理的牛皮纸制成活动住房构件,其使用寿命长达10年。如果需要搬迁,准备两个大纸箱足矣。
  材料价格是决定产品成本的重要因素,为向市场提供物美价廉的产品,是创新策划的永恒追求。更换材料是降低产品成本的常用方法。比如用纸代布生产的领带、内裤、卫生巾、枕巾、衬领和结婚礼服等一次性消费品,以其造型别致,色彩鲜艳和价格低廉令旅游者大为赞赏。
  在追求低价型产品的同时,也有人期望高档消费品,于是材质上的升级便成为新品策划的落脚点。如当眼镜成为装饰品时,其镜片便从普通玻璃片变换为水晶镜片,镜架也由塑料制品升格为镀金材料。更有甚者,对真金镜架也提出了需求。再如手表,金亮辉煌,豪气十足;高档象棋,玉石刻就,面目一新。各种日用品开始沾金带银,给精品屋一片光明。
  如果从材料的更换上使产品功能或性能异变,则创新水平更高一筹。如用特种陶瓷制造莱刀,既锋利不须重磨,又永不生锈,家庭主妇岂不高兴?当然,用在菜刀上还只是牛刀小试。有人研究用特种陶瓷制造发动机,可大幅度提高热效率,降低燃料消耗,减轻机器重量体积,无疑是发动机行业的重大突破。
  其二,运用材质替换法帮助发明创造者寻找攻克技术难关的办法。
  例如,为了使宇宙飞船能把在月球上收集到的各种信息发回地面,供人类研究,就必须在月球上架设一架像大伞似的天线。于是,宇宙飞船要携带很多精密仪器,容积非常有限,怎样才能把很占空间的天线带上月球呢?科学家为此绞尽脑汁。后来,人们从材料选择方面人手,即采用形状记忆合金,在40℃以上做成天线,然后冷却,把天线折叠成球团放进飞船里,送到月面后使天线“记忆”起原来的形状,自动展开而达到预定的状态,从而创造性地解决了技术上的难题。再如,某些机器的内部需要安装轴承,但润滑十分不便,如果从结构设计上去想办法,很难找到简单的方案。后来设计者采用粉末冶金制作含油轴承,轻而易举地解决了难题。此外,人们采用一种“哑巴合金”,使鼓风机、吹风机、风钻、风扇、传动齿轮、打字机等机器的降噪音设计找到了新的路子。
  变更材质搞发明创造,必须了解材料的性能和价格,尤其是新材料不断出现的情况下,掌握新材料信息更为重要。在此基础上,发明创造者就可以从突破传统用材方面去创造性思考,在取而代之的过程中获得新的成果。
  近年来居室装饰如火如荼,除了沿用各种木材制品、金属制品装饰之外,能否让玻璃饰品入主居室,成为居家新时尚?


发明方法:变换视角法

宋朝大文学家苏东坡在咏庐山时吟道:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。”这首诗寓意深刻,单从观察技巧的角度讲,也值得仔细品味。“横看”和“侧看”,会得到不同的观感,假如人们习惯了横向获得的印象,那么换成侧看,岂不是另有一番新景?这种看山之法,对发明创造,也是一种启迪。善于应用,则不失为创新一招。
  生活在地球上的人们,天天看到太阳东升西落,因此,远在古代就直观地形成了“地球中心说”。在近代以前,人们感到这种认识同自己的经验是吻合的,因此十分虔诚地信奉这种学说。哥白尼在长期的天文观察中,所看到的观察对象及现象与一般人并无不同,然而他并未就此止步。他借鉴前人关于地球绕日公转的猜同,变换视角,设想自己从恒星上来观察地球和其他天体。他以运动的相对性原理,比“地球中心说”更合理地解释了天体的运动和地球上自然现象的周期性变化,从而为提出划时代的“太阳中心说”扫除了观察上的障碍。
  过去,人们抬头观看天象,获得的气象资料既不全面又不可靠。现在,人们借助人造气象卫星俯视地球,全球风云尽收“眼底”,从而提高了气象预测的准确性。
  变换视角,除了采取改变观察位置或变更参考系的方式外,还可以采用改变观察对象的方式,即在间接观察中达到预期的目的。
  例如,在研究埃及金字塔巨石成因时,人们各持己见。这些巨石到底是天然石块加工制成还是别的方法造就的呢?人们长期观察仍无定论。后来,有人改变视角,改从古代埃及文化、法老陵墓中的随葬品等方面去观察分析,最后得出结论:建造金字塔的巨石是人工浇注而成的。后来的科学化验证明,情况的确如此。这项观察成果不仅回答了有关金字塔的一个疑问,而且导致了一种“金字塔水泥”的发明。
  所谓金字塔水泥,是发明者在分析金字塔巨石成分的基础上,进行反求而获得的成果。据说这种水泥具有强度高、耐腐蚀、易凝固等优点,问世后受到建筑界的瞩目。
  再如,为了观察汽车发动机运动部件的磨损情况,传统的办法是先拆卸发动机,然后对零部件的磨损部位进行直接观察和用量具测量,根据发现磨损部位和磨损量确定维修方式。这种作法费时费力,且需停车拆卸后才能实施。能不能发明一种不需拆卸机器就可发现零部件磨损程度的方法呢?有人借鉴人体验血看病的原理,提出了“验油测磨损”的新技术,即先从发动机油底壳中取出小量机油,然后通过铁谱分析技术或光谱分析技术,观察机油中金属微粒的变化情况,间接发现磨损的程度。这种新方法由于不需拆卸机器,具有快速、高效、低耗的优点,因此引起人们的重视。
  在工业生产中,应用越来越广泛的无损检测技术,也闪烁着改变视角法的智慧之光。
  变换视角作为发明创造一招,其基本机理在于有意识地突破传统的观察方式,改用新的观点或观察方式去审视被观察的客体,力图在新的发现中有所创新。
  运用此法,首先要了解什么是传统视角或常规视角,在此基础上进行观察基点位置的改变或观察方式(直接观察还是间接观察)的改变。一般来说,改变观察位置并不困难,但从不同视野中悟出新的创意则不容易。尤其是要采取间接观察方式时,如何合理地选择间接观察对象并证明这种观察能达到事先观察所确定的目标,更需要观察者“观”的艺术和“察”的水平。
  假如有人对人体早期恶性肿瘤的诊断技术情有独钟,除了继续沿用取样切片检查法外,从改变视角法的观点看,还会有什么新方法呢?


发明方法:缺点改进法

俗话说:“金无足赤,珠无完圆。”世界上的任何事物都不可能十全十美,总存在这样或那样的缺点,如果有意识地针对缺点进行创造性思考,是不愁没有发明创造课题的。
  分析一下家中的保温瓶吧,看看列举出哪些缺点。从使用上看,它怕碰撞,稍不小心就会使它“肝胆破裂”;它倒水时需要提把、揭盖、拔塞和倾倒,多不方便;它里面的热水还得靠壶烧煮,万一燃料中断,保温瓶毫无办法可施。针对这些缺点去蓄意改进或改变,难道就没有新品出世?
  有人针对保温瓶胆易破损的缺点,提出不怕碰撞的热水瓶的新设想。据有关信息报道,这一设想已变成现实。在国际市场上,一种不锈钢胆保温瓶已经露脸。这种新产品用薄不锈钢板冲制成型,抽成真空后便具有保温功能,其保温效果与玻璃镀银瓶胆没有多大差别。由于采用了金属做瓶胆,因此可以不用外壳,直接在瓶胆上喷涂漆色图案。此外,这种新型保温瓶在造型上突破了传统保温瓶都是圆柱形的模式,可以根据消费者的偏好制作成方形、椭圆形等新形状。用商业的眼光看,这种不锈钢胆保温瓶及其派生的保温饭盒、保温军用水壶等新产品,销售前景极为远大。
  有人针对传统保温瓶使用不便的问题,开发出气压式保温瓶,只要用手轻按一下顶盖,热水便从“象鼻子”里流出来,老人和小孩再不必为提不动大磅的保温瓶而发愁。
  对于事先要用壶烧水的问题,人们很自然地想到用电来解决,于是电热水瓶来到了千家万户。
  保温瓶创新到这步,是不是不再有新品出现了呢?回答是否定的。当你善于对市场上再新的保温瓶去“吹毛求疵”,有关新保温瓶的创意将脱颖而出。
  世界上的事物不可能至善至美,但是,人们总想事物变得完善无缺,这种客观存在与主观愿望之间的矛盾,就孕育着创新的种子。列举缺点后分析缺点和进行改进设计,就可以获得发明创造成果,这就是缺点改进法的基本原理。
  运用此法从事发明创造,首先要做好心理准备。尽管任何事物都有缺点,但并不是所有的人都乐于去寻找。人的心理惰性往往造成一种心理障碍,既然对现有事物比较满意,也就不愿去发现缺点,更不用说通过吹毛求疵去搞发明创造了。因此,首先树立起不相信世间有完美事物的观念和追求更完美的动机,对发明创造者来说是十分必要的。
  改进缺点,需要创造性观察与思考。对一种事物列举几项缺点并不困难,但要从发明创造的要求出发,找到潜伏着的、不易被人察觉,但又产生不良后果的缺点并非易事,因为抓住这种缺点从事发明创造更能实现创新的价值。
  例如,针对空调器、复印机、计算机等产品进行吹毛求疵,是很容易列举出它们在功能、性能、结构、造型等方面的缺点。除了列举一些显露式缺点外,你还能列举出鲜为人知的潜伏式缺点吗?
  现在,许多地方都装上了空调器,它在为人们带来凉爽的同时,也会使人得上“空调病”。长时间处于空调环境的人,往往会感到头痛、头晕、眼干、疲倦,经常发生呼吸道感染和咳嗽,严重的还会感染致人于死命的“军团病”。据研究,“空调病”的起因,就在于空调环境的密封化和通风不良。在密封的空调环境中,像氡和甲醛等有害化学气体的浓度高,各种致病细菌也多。另外,在空调器的冷凝器上,由于温度湿度适宜,且有各种污尘,往往有大量霉菌繁殖,这些霉菌的孢子又随风从空调器中吹出来,与各种有害气体、细菌和尘埃等一同侵害人体,从而使人患病。
  复印机在工作时会产生大量臭氧,当臭氧浓度超过一定限度时,会严重危害人的呼吸系统和神经系统。
  长期操作计算机键盘,往往会造成手臂肌肉损伤,并导致颈椎病;计算机荧光屏对视力也有影响。前不久,德国专家又发现一种“荧光屏霉气——溴化二苯并呋喃”,这是一种致癌物质。
  面对这些电子污染,你想到那些解决的办法?除了建议人们注意工作期间多开窗换气外,从发明创造角度想又有什么创意呢?开发室内换气机、室内空气清新器、专用保健品……,都是值得思考的对策。此外,从正本清源出发,思考一下有没有开发“绿色”家电的创意呢?


发明方法:缺点逆用法

 1974年一个星期天的上午,阿瑟·弗赖伊又准时来到教堂的唱诗班唱歌。
  唱诗班的歌声乍起,弗赖伊急忙拿出唱本,寻找今天所要学唱的那首。这位讲究效率的化学家,为了在唱诗时能尽快找到指定的圣职,就在唱本中央夹一张小纸条作记号。但不知怎么回事,今天唱本中的小纸条不见了。
  弗赖伊急匆匆地翻找指定的圣歌。越是着急,越是难找,他感到有点狼狈。
  回家路上,弗赖伊一边埋怨自己粗心大意丢失作记号的纸条,一边冒出一个念头:要是有一个能固定在原处不易失落的书签该多好!
  有了这个念头,弗赖伊果真动起脑子来。开始,他想到邮票背面涂上胶,用舌头一舔就能贴在信封上的方法,但仔细一推敲,就觉得这种方法用在书签上不行,因为一粘上书页就揭不下来了。后来,他又想起贴伤口的胶布,再一想也觉得不妥,因为用胶布贴上后再揭下来,书上会留下难看的痕迹。
  他一时找不到能贴能揭的好办法。
  有一天,他听朋友说起明尼苏达矿业公司的斯彭恩·西尔弗正在研制一种强力粘结剂,可是研制的新东西有一个明显的缺点,即它只在一段时间内粘得住,过不了多久就粘性减弱,变得毫无用处。西尔弗正在为克服这个缺点加紧研究。
  真是天赐良机,弗赖伊马上想到西尔弗发明的粘结剂的缺点正是自己想象中的方便揭贴纸所需要的特性。
  于是,弗赖伊在别人“失败”的基础上获得了自己的成功。尤为可贵的是,富有商业头脑的弗赖伊并不满足自己发明的书签在唱诗班上让人称赞,他想到了这种方便揭贴纸广泛的商业用途:印作产品商标、剪制商店橱窗文字广告、封贴包装纸箱,等等。
  果然,弗赖伊发明的方便揭贴纸——现在叫做“不干胶纸”很快成为畅销商品。昔日寒酸的化学家一跃成为显赫的百万富翁。
  利用缺点搞出重大发明创造,在当代中国也不乏其例。
  例如,本世纪40年代发明出半导体三极管后,电子学发生一场深刻变革,但同时也留下一个令人头痛的问题,即晶体管的特性会随着温度变化而变化,严重影响测量仪器和控制系统的正常工作。电子学研究者为矫正此缺陷颇费心机。然而,我国发明家张开逊巧用缺陷,利用晶体管物理特性随温度变化而波动的规律去测定温度,结果发明出“PN结温度传感器”,并成为获得日内瓦发明大奖的第一个东方人。
  世界上的事物都有优点和缺点,有时缺点还是优点的“影子” 呢!列举缺点搞发明可以有两条途径:其一,是睁开双眼找缺点,然后想办法去克服缺点,用改进设计去获得性能更优的新事物;其二,是反其道而行之,睁开创造性思维这“第三只眼睛”,看看事物的缺点能否在别的场合变成优点,进而思考能否开发出满足人们某种需求的新事物。前者为缺点改进法;后者是缺点逆用法,它的思维基础是逆反思维。
  运用缺点逆用法时,首先是要发现事物可利用的缺点。一般来说,发现事物的缺点并不太困难,而找到可以利用的缺点却不容易。因为缺点多是要遭排斥的,人们习惯于思考如何去排斥缺点而很少去运用它。在发现可利用的缺点后,紧接着是分析缺点,认清其本质,即抽象出某种被认定为缺点的现象背后所隐藏着的原理或特性。当找不到缺点的原理或本质时,则要跳出缺点本身,思考与此相关的东西,依靠创造性想象使缺点成为灵感的激发素。


发明方法:互为补偿创新法

生活中常发生这样的趣事:当某物的缺点移用到别一物时,有可能成为该物的优势;将两物的缺陷进行叠加,也会产生出一个很有特点的事物。有这样两个伤残朋友,一跛一盲。两人同住一屋,相依为命。一天屋内突然失火,转眼间火势甚猛,两人危在旦夕。盲人欲逃,无奈看不见路,跛子欲出,无奈脚不能行。忽然,盲人急中生智,背起跛子就跑。跛子不盲,盲人不跛,两者互为补偿,终于突破大火的包围。
  医学上的无影灯就是这种原理的创新。我们知道,光会产生影子,一盏灯会使一个物体产生一个影子。假如灯光从一个人的右边射来,那么他的左边就会出现一个影子。如果在他的左边再加一盏灯呢?如果两盏灯、三盏灯……多盏灯从多个角度同时照射,影子不就无处显身了?医院手术过程中用的无影灯就这样诞生了。
  盖伯运用互为补偿创新法发明了全息相,将科学研究的手段推上了一个更高的层次:普通镜子里的像是反像。如果你在纸上写一个“人”字,镜子里映出的像却是个“入” 字。当初的显微镜成像也是这样。能否让镜子成正像而不成反像?盖伯在研究如何改善电子显微镜成像问题时,运用互为补偿创新法进行设想,他的出发点是两步成像:第一步,用不佳的成像系统得到一个失真的像;第二步,让此失真的像第二次通过这同一个不佳成像系统。将倒转的像再倒过来,于是得到一个质量较好的图像。
  盖伯消除图像失真的思路,即两次通过“失真黑箱”的方法,后来成了科学家研究相关问题时后人借鉴的源泉。

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