联想类比创造方法——它山之石，可以攻玉

联想类比创造方法——它山之石，可以攻玉
来源:中国发明网  时间:2008年10月07日	大 中 小

事物间的联系是普遍存在的。正是这种联系，我们的思维得以从已知引向未知，变陌生的为熟悉的。这时，我们脑内发生的联想和类比过程可以看作是事物间的普遍联系在思维中的一种体现。联想和类比法则是这类思维形式在人的创造活动中经验的总结。 （一）联一联：联想创新        1．魅力的由来        请用“踏花归云马蹄香”构思一幅画。        文艺创作的魅力多是借助于联想而形成的。        联想在文学作品中亦是常用的手法。李商隐的“春蚕到死丝方尽，蜡烛成灰泪始干”及李白的“床前明月光，疑是地上霜”皆乃联想的佳句。        2．引人入胜的广告        联想用之以广告，不仅有艺术性，还富有人情味。        当时中国人口为4亿。        3．创新的连锁反应  （二）类推的魔力：类比创新        1．科学研究        法国物理学家欧姆把关于电的研究与法国数学家傅立叶关于热的研究加以类比：傅立叶假设热流量与温度梯度成正比，用数学方法建立了热传导定律；欧姆则用电流量对应热流量，用电位对应于温度，并用实验证明两者有着相似的关系，终于发现了电流与电压成正比的欧姆定律。        2．创造新学科、新理论        控制论的创始人维纳等人，通过类比，把人的行为、目的等引入机器，又把通信工程的信息和自动控制工程的反馈引进了活的有机体，从而产生了控制论的理论与方法。1678年荷兰物理学家惠更斯将光和声进行比较，发现光和声有一系列的共同属性，如直线传播、反射、折射、干涉等。而声是由于物质振动而产生的波，于是类推光也是一种波，从而提出了光的波动说理论。        3．小发明        石家庄市中学生王学青感到地球仪不如地图取拿方便，但地球仪有立体感，容易看懂，怎样才能使地球仪便于携带呢？最好是使用时成球状，不用时可压扁。针对这一想法，王学青绞尽了脑汁，终于从儿童的气塑玩具那里得到启发（直接类比），制成充气地球仪，十分方便实用。 （三）搬一搬：移植法        1．基本原理        所谓移植法是将某个领域的原理、技术、方法，引用或渗透到其他领域，用以改造和创造新的事物。        从思维角度看，移植法可说是一种侧向思维方法。它通过相似联想、相似类比，力求从表面上看来仿佛是毫不相关的两个事物或现象之间，发现它们的联系。        英国剑桥大学教授贝弗里奇说：“移植是科学发展的一种主要方法。大多数的发现都可应用于所在领域以外的领域，而应用于新领域时，往往有助于促成进一步的发现。重大的科学成果有时来自移植。”         2．主要途径        （1）原理移植        想想还能移植什么？        无论是理论还是技术，尽管领域不同，但常可发现一些共同的基本原理。因此，可根据不同的要求和目的作移植创新。如红外辐射是一种很普通的物理过程，将这一原理移植到其他领域，可产生新奇的成果：红外线探测、遥感、诊断、治疗、夜视、测距等；在军事领域则有红外线自动导引的“响尾蛇”导弹，装有红外瞄准具的枪械、火炮和坦克，红外扫描及红外伪装等等。        （2）方法移植        17世纪的笛卡尔是科学方法移植的先驱。他以高度的想象力，借助曲线上“点的运动”的想象，把代数方法移植于几何领域，使代数、几何融为一体而创立解析几何；美国阿波罗11号所使用的“月球轨道指令舱”与“登月舱”分离方法，移植于巨轮不能泊岸时用驳船靠岸的办法；现代管理方法中的行为学派是将心理学原理移植到企业管理方法中而形成的，在科学研究中常用的一些方法如观察法、归纳法、直接法等可以移植到技术创新中去。        （3）回采移植        历史表明，许多被弃置不用的“陈旧”技术，只要赋予现代技术加以改造，往往会导致新的创造。如帆船是古代船舶的标志，但又出现在80年代。至今，东西方竟有20多个海洋国家成立了“风帆研究所”。现代风帆是以计算机设计，具有最佳采风性能和推进性能。其制作材料已从尼龙发展到铝合金，帆的操作控制也是自动化的。所以现代帆船并非“扁舟孤帆”，而是万吨巨轮。有些帆船速度可与快艇媲美，加上节能、安全、无噪音、无污染等独特优点而深受器重。        （4）功能移植        系指把诸如激光技术、超声波技术、超导技术、光纤技术、生物工程技术以及其他信息、控制、材料、动力等一系列通用技术所具有的技术功能，以某种形式应用于其他领域。如采用液压技术便可较好地解决远距离传动的问题，且简化机构并操作方便；电子计算机的应用则使机械加工程序化、自动化；在自然界，河川中夹杂的有机物质的净化细菌，有机物经它消化后变成水和一氧化碳。环保专家将此功能移植于废水处理——引进净化细菌让它大量繁殖，以达到去污变清的目的。这就是目前污水处理的活性污泥处理法。 （四）拜生物为师：仿生学方法        1．基本原理        通过模拟生物的结构或功能原理而导致发明创造的途径称为仿生学方法。今天，仿生学已成为现代技术发明的重要途径之一。生物原型成为现代发明的源泉。 仿生法启示来自生物圈，注意观察才能学会仿生。        2．主要途径        向生物索取技术原理，不仅具有令人陶醉和神往的光辉前景，而且所涉猎的内容也相当广泛，事实上，人类从仿生学的角度所作发明的例子是很多的。例如从鸟类想到飞机。从蝙蝠想到雷达、从犰狳想到坦克、从石龙子想到伪装色、从飞鼠想到降落伞等等。根据仿生学的研究成果，向生物索取技术原理大致有如下几个方面：        （1）信息仿生        主要是通过研究、模拟生物的感觉（包括视觉、听觉、嗅觉、触觉）、智能以及信息贮存、提取、传输等方面的机理，构思和研制新的信息系统。        （2）控制仿生        主要通过研究模拟生物的体内稳态（反馈调节）、运动控制、动物的定向与导航、生态系统的涨落及人机系统的功能原理，来构思和研制新的控制系统。例如，人们根据蜜蜂的复眼能构利用偏振光的原理导航，发明了用于航空和航海的非磁性“偏光天文罗盘”。这种罗盘对于不能使用磁罗盘的高纬度地区，显示出极大的优越性。        （3）力学仿生        主要通过研究模拟生物的机械原理以及结构力学和流体力学的原理，构思和研究新的系统。例如，人们根据鱼类、鸟类的身体形状的流体力学特性，研制了各种各样的船舶和空间飞行物；根据蛋壳、乌龟壳、贝壳等弯曲表面，发明了建筑物上薄壳结构。        （4）化学仿生        主要是通过研究模拟生物酶的催化作用、生物的化学合成，能量转换等，来构思高效催化剂等化学产品、化学工艺以及新材料、新能源等。例如，人们为宇宙飞船设计的所谓“宇宙绿洲”----生态循环系统，就是通过模拟生物“电池”、光合作用转换的原理以及自然生态系统所创造出的。        （5）技术仿生        在隧道工程中曾广泛使用的“构盾施工法”也是以生物为师作出的发明。        （6）原理仿生        苏联科学院动物研究所研制了各种地球上许多动物的运动后，模仿其运动原理设计研制了各种新颖的交通工具：按蜘蛛的爬行原理设计车军用越野车;根据蛇的爬行原理设计并改善了履带车的噪声;利用企鹅奔跑的原理设计了雪地汽车;甚至还准备参照袋鼠的运动方式来设计一种可以超越障碍的越野车。 （五）启发来自原型：原型启发法        1．基本原理        有启发作用的事物，叫做原型。很多原型都可能有启发作用，如自然现象、日常用品、机器、示意图、文字描述、口头描述等都是常见的原型。由原型启发而得的创造发明甚多。 可作为原型的事物千千万，就看你能不能发现它们之中的启发作用在哪儿。        2．启发的条件        启发带有偶然性、机遇性、它需要有一定的主客观条件：        （1）有强烈的创新欲望，这样才能大大提高接受启发的敏感性。        （2）明确问题的实质，以鉴别把握可能得到的启发。        （3）增加信息量，扩大接触面，为启发创造更多机会。跨学科的研究者常能作出突破性贡献，因为独创性常常在于发现两个截然不同的事物之间的联系或共同点。        （4）大胆猜测事物之间可能的联系，寻找启发的原型。        3．原型的启发        （1）资料的启发        美国发明家威斯汀豪斯发明的能控制整列火车的制动装置是从一本杂志上得到的启示。文章介绍挖隧道时，驱动风钻的压缩空气是用橡皮管从900米以外的空压缩机送来的，于是创造了气动刹车的装置。        （2）技术的启发        在修补沥青路面时，常需将原有的沥青烤软，但用红外线加热或烘烤方法均只对表面有效，难以使内部软化。有人想到微波炉可将食品内部迅速加热，于是将此技术应用于筑路机上，取得了好的效果。        （3）生物的启发        “伟格罗”是一种不生锈、重量轻、可以洗的尼龙扣，可广泛用于衣服、窗帘、椅套、医疗器材、飞机及汽车上，太空人还借此把食品包“挂”在墙上，或使他们的靴子能附着在地板上。启发这一奇妙创造的原型是：1948年某天，瑞士发明家桥治·德梅斯特拉尔带着他的狗去打猎时，沾在人和狗身上的牛蒡子草刺果。        （4）常识的启发        结症是马、骡常见病，死亡率很大，是兽医的一大难题。为此煞费苦心的兽医李留栓等人注意到了一个简单常识：鸡蛋很难握破但极易击碎。有此创造了一种奇特的“撞击术”----一只手深入肠道按住结粪，另一只手在腹腔外对准突然一击，使粪破碎。几年中，他们用这种方法治疗了两千多匹病马，无一死亡。        （5）生活的启发        美国工程师杜里埃认为，为保证内燃机有效地工作，必须使汽油和空气均匀地混合。然而如何混合却不得要领。1891年某日，他看到妻子喷洒香水，突然灵光一闪，终于创造出了发动机的汽化器。        （6）现象的启发        哈格里沃斯经常在想怎样才能提高只能拉出一根线的纺车的效率。有次在与珍妮谈话时，把纺车碰翻了，轮子带动那根绽子飞快地转动。受此启发，想到几个竖起的锭子的效率肯定要比一个横锭要高。于是，发明了效率高8倍，有7个竖锭的纺车。        （7）原理的启发        有人研究了西瓜皮能滑倒人的原理，发现这是西瓜皮受脚踩后压出了水份，减小磨擦而致，由此弄清了冰刀式滑冰鞋只能在冰上滑而不能在光滑的玻璃上滑的道理；又有人分析了香蕉皮滑倒人的原理，发现香蕉皮由几百个薄层构成，层与层之间可相对滑动，由此找到与香蕉皮有类似结构的二硫化钼，它具有良好的耐热性，为机械转动、滑动的润滑开创了一个新天地。 （六）透过现象看本质：现象探索法        所谓现象，是指事物在发生、发展和变化过程中显露出来的外部形式和表面特征。世界充满着各种各样的现象，其中既有自然现象，也有社会现象，还有思维现象。它们共同反映出自然界和人类社会的发展趋势、运动规律和演变本质。        现象探索法，是指人们运用一定的理论和方法，通过观察实验和调查研究，主要通过联想和类比，探索由各种各样的现象所提示的、人们还不曾知晓或知之甚少的东西，以便从中了解和掌握事物发生、发展和变化的趋势、规律或本质，从而促进创新活动的开展和创新成果的取得。        有志于发明创造的大学生应当了解，世界每天都是新的，因为世界上的任何事物和现象每时每刻都处在不停的运动、变化和发展之中，面对错综复杂的事物及其瞬时万变的现象，大学生如何才能真正了解现象、透视现象，利用现象呢？实际上，绝大多数对人们开展发明创造活动有借鉴、启发意义的现象通常可分为“新奇性现象”、“重复性现象”和“密集性现象”三种，它们对引导人们进行创造性思维的作用可通过下述事例生动反映出来：