《創新》系列講座

8形象思維法

形象思維法就是借助形象進行創新思考的方法。

在采取形象思維進行創新思考的過程中，一是要借助參考形象，二是要借助創新形象。參考形象就是把創新思考時參考的東西形象化；創新形象就是把創新的有關方案形象化。現在，人們更可應用有關的軟件在電腦上進行計算機輔助設計，通過建立三維立體動化，虛擬仿真出所要創新的形象，可達到生動逼真的程度，這就更有利于幫助我們進行創新構思。這一新技術的應用，好比是“如虎添翼”，使得形象思維法在創新思考中的作用大為增強。

借助于形象之所以能夠激發創新思考，主要是因為它能給人們展現出一些三維空間的、立體感較強的、比較完整的系統形象，直觀性強。而且，運用形象思維容易覺察到原理結構和組成要素等方面的相互位置關系、運動關系或因果關系等等，更便于人們對問題的發現、認識、理解和思考。

運用形象思維法進行創新思考，最重要的是要有豐富的想象。想象是創新思考特別重要的手段和不可缺少的過程。想象能力是創新者應具備的最重要的能力。想象是創新的生命之源，想象能力堪稱創新的翅膀，沒有想象就沒有創造。任何創新者要創造某種事物，首先要在頭腦中先創造出這種事物的形象，俗話說，不怕做不到，就怕想不到。一個沒有想象力的人肯定不會有創新，而想象力豐富的人，一般來說，其創新能力也很強。科學家和創新者的成功很大程度上是依賴于想象。想象是知識進化的源泉，想象能激勵創新，它引導人們突破傳統觀念，發現和創造新的事物，幫助人們跨越時空限制自由思考，創造性地提出問題和解決問題；想象可以孕育新概念、構建新理論，使人們的思維突破現實的局限，能動地指導實踐和追求美好的未來。

如上所述，想象是我們運用形象思維進行創新思考最重要的手段。但應特別注意：想象越超脫、越大膽，往往越新穎別致，越富有創新價值，而包含的錯誤往往也會很多。德國著名詩人歌德曾說：“有想象而沒有鑒別能力是世界上最可怕的事”，因此，要讓想象真正為創新帶來富有價值的成果，就必須使想象與人的理性判斷相結合。否則，想象就有可能成為胡思亂想和不切合實際的空想。同時，想象畢竟不是現實，想象的正確與否最終必須用實踐來檢驗。如果脫離實踐檢驗，錯誤的想象將會給創新帶來危害。

想象具有現實性、生動性、豐富性、主動性和獨創性，這五種想象的品質既有區別又有聯系，創新者建立合理的想像品質結構，使想象力得到全面發展，特別有助于創新能力和水平的提高。

9自然現象探求法

自然現象探求法，就是探求某種自然現象的結構原理、功能原理和作用機理，以這些原理和機理為模型進行科技創新的方法。

地球上的生物在億萬年漫長的進化過程中，形成了許多導航、識別、計算、生物合成和能量轉換等系統，其小巧性、靈敏性、快速性、高速性、可靠性、準確性和抗干擾性，都令人驚嘆不已。例如螳螂能在0.05秒的瞬間，準確計算出飛掠眼前的小昆蟲的方向、速度和距離三個量，并一舉捕獲之；又如蜜蜂用蜜臘，一晝夜能建筑幾千間住宅，而且每間的底邊三個平面的銳角都是70度32分，體積幾乎都是0.25立方厘米。馬克思說過：“蜜蜂建筑蜂房的本領使人間的許多建筑師感到慚愧。”由于蜂窩的材料具有重量輕、強度大、剛度大、隔熱性能隔音性能好等特點，因而受到人們的重視，于是仿制出來，而廣泛地用在飛機、火箭和建筑結構上。可以說，大自然是我們創新思考時一種取之不盡、用之不竭的源泉。

自然現象探求法就其所用方法而言，相當與科技領域中的應用研究和開發研究二者的結合。在自然現象探求法中，最活躍的和用得比較多的是仿生學。仿生學是生物學、數學和工程技術學邊緣上的一門科學。首先，他根據生產實踐中提出的問題來研究生物系統某方面的結構或功能特性，即進行生物原型研究；其次，將研究所得生物資料進行數學分析，抽象出它們之間的內在聯系，取其有益的原理，舍其無用方面，建立數學模型；最后，將有用的生物原理創造性地應用到科技創新中去。模仿生物的功能或結構原理是手段，創新出實用的技術和產品才是目的。

大量事實表明，由于生產技術發展的需要，人們對自然界中生物的功能、結構 、造型等方面進行模仿，已經創造了許多大大小小、或簡單或復雜、或一般或高級的眾多技術和產品。早在我國古代，魯班——這位在土木建筑工程方面有許多發明創造的大師，他看到有些樹葉邊緣呈齒形，較鋒利，受到啟發而創造了當時伐木所急需的工具——鋸；現在，人們研究了一些生物的眼睛構造和視覺過程，便發明設計了模仿視網膜的所謂電眼，把圖像劃分成許多小點——像素，分別進行傳遞，這就是以后發展起來的機械掃描和電子掃描的原理；海龜背上的原形外殼，體積與厚度均不大，卻能承受很大的壓力。這些自然現象，給建筑學家們在研究建筑結構和結構力學方面帶來了有效的啟迪和參考，現在許多大型場館建筑和屋頂都采取了薄殼結構。

隨著現代科技的發展，高溫高速下的摩擦磨損與潤滑問題日益受到人們的關注， 各種新型的固體潤滑材料不斷涌現出來，無所不在的摩擦磨損損失了全世界三分之一的一次能源，而摩擦還是造成材料與設備損壞失效的三大主要形式之一。美國能源部曾在1999年披露，美國車輛發動機傳動系統減少摩擦磨損每年可節約1 200億美元；而據德國、美國、加拿大在內所作的廣泛調查表明，各種潤滑的研究十分被重視。我國武漢理工大學摩擦研究所最近將潤滑材料與固體材料合二為一，研發成功一種叫發汗式高溫自潤滑材料，就是運用自然現象探究法，依據人體皮膚出汗的原理來創新的。當材料體摩擦發熱升溫時，充斥在材料體內的潤滑材料便會沿著類似人體汗腺的毛細孔擴散到摩擦表面，實現自潤滑過程。這恰似環境溫度升高時，人體皮膚出汗的情況。這是具有我國自主知識產權的最新研究成果，比其他潤滑材料有著不可比擬的優勢，應用前景十分廣泛。

大自然不愧是最偉大的工程師，人類需要向大自然學習的東西真的太多太多。例如在航空領域，人們觀察飛鳥發明了飛機，觀察蝙蝠發明了雷達，觀察蜻蜓發明了直升機，而對貓頭鷹的研究則在軍事上得到重視。貓頭鷹被人們稱為大自然創造的“最佳隱形戰斗機”。20世紀70年代，美國航空航天局開始研究F117隱形戰斗機，在海灣戰爭中開始出名，后來在伊拉克戰爭中威震世界。幾年前，美國空軍又投入巨資進行秘密研究，結合了鷹、 鵰、貓頭鷹的飛行動力學特點，成功研制出最新型F22猛禽式隱形戰斗機，美國已決定于2007年2月將它部署到日本沖繩島美國軍事基地。

10智力激勵法

智力激勵法也稱“頭腦風暴法”，簡稱BS（Brain Storming）法。它是采用集體討論來激勵人們創新思維的一種創新思考方法。這是由美國現代創造學的奠基人奧斯本于上世紀30年代創造的。其特點是以召開會議的形式，圍繞創新主題開展討論，與會者可以暢所欲言，相互啟發和激勵，使大腦處于高度興奮狀態，從而在短時間內提出大量的創新設想。奧斯本組織會議的具體方法是：會議人數不超過10人，時間約20~60分鐘，會上要解決的問題必須明確，與會者可任意發表自己的想法。為了取得較好的效果，奧斯本對會議確立了4條基本原則：①任何人不允許對別人提出的設想進行批評反駁和做判斷性的結論；②提倡任意自由思考，鼓勵大膽設想，各抒己見；③提出的設想，數量應有保證，越多越好；④應盡力尋求觀點的組合和改進。后來通過應用實踐，又補充了幾條：①集中注意力，針對目標主題；②與會人員不分上下級，一視同仁，平等相待；③不允許私下交談，以防止干擾別人思考；④不允許采用幾個人共同提出某種意見的方式；⑤各種設想，不分好壞，一律做好記錄。

再以日本三菱式智力激勵法（MBS法）為例，作一個簡要介紹。三菱式智力激勵法是日本三菱樹脂公司對奧斯本所創BS法進行改革而產生的一種新方法，其具體做法是：①提出明確議題；②由與會人員各自在紙上填寫設想，時間為10分鐘；③個人輪流發表自己的設想，別人也可以根據宣讀者提出的設想填寫新的設想；④將設想寫成正式提案并進行詳細說明；⑤相互質疑、辯論，并進一步修訂提案；⑥由會議主持者將各人的方案用圖解的方法寫在黑板上，讓與會人員進一步討論，以求獲得最佳方案。

日本松下電器公司利用BS方法，在1979年，全公司職工一共提出了170萬個具有創新性的設想；日本著名的發明創造工程學家志村文彥，將這種方法用于由他發明的價值革新中，1975年使日本電器公司獲得了58項專利，降低成本達120億元。

11 檢核表法（檢核目錄法）

檢核表法就是根據每一門類的科技特點，將他們的創新思路歸納成一些條目，在創新思考時按照這些條目一一檢查核對，逐條討論思考，從而使創新思路科學化、系統化，有效地把握創新的目標和方向，節約創新時間，提高創新效率，幫助人們擺脫舊框框，進入新境界，從而取得創新成果。這種方法的缺點是不容易取得較大的突破性成果。檢核表法幾乎適用于任何類型與場合的創新活動，因而被稱為“發明創造技法之母”。奧斯本被稱為現代創造學的奠基人。他的檢核表共有9條：

1) 轉化。想一想，某個產品或技術能否有其它應用？或稍加改變后能否有別的用途？例如：理發用的吹風機，經日本一家企業對其稍加改變后，便發明了一種被褥烘干機；又如，日本制造的一種化學熱取暖的暖手袋，進入中國后，則被轉化為一種理療器具。

2) 引申。對現有技術項目或產品進行引申考慮，看它能否用到別的領域，或對其它領域中的技術或產品進行引申思考，看其能否引用到本領域來改進提高現有的技術項目或產品。最簡單的例子是把圓珠筆引入鋼筆中，擴展了鋼筆的使用功能；又如泌尿科醫生引入微爆破技術，用來治療腎結石等等。

3) 改變。改變原有產品的功能、形狀、運動形式、制造方法乃至顏色、氣味、聲響等，想一想會有什么效果？例如，1898年，亨利·丁根，將滾柱軸承中的滾柱改變成圓球狀的滾珠，便發明了滾珠軸承；又如，國外有人把自行車的車輪做成橢圓形，騎起來使人感覺有一種騎馬的起伏感，從而便發明出一種新的娛樂運動器械。

4) 放大。把現有產品的功能擴大增強一些，容量或體積加大一些，速度提高一些，壽命增長一些，包含的技術再多一些，想一想會有什么效果？例如，玻璃加大、加厚、加強了以后，再滲入一些其它材料成分，便從一般門窗用材發展成為墻體或屋頂的建筑材料；又如：鑄鐵中加入稀土材料，制成球墨耐磨鑄鐵，便大大延長了使用壽命。

5) 縮小。想一想，把現有產品的體積縮小一些，重量減輕一些，厚度變薄一些，元器件省去一些，功能濃縮一些，形狀袖珍化一些，會有什么效果？例如：眾所周知，最初發明的收音機、收錄機、電視機、電子計算機等等，原先的體積都很大，后來經過多次創新改進，發展成為現在的小型化、微型化的樣式；目前，手機、數碼相機、筆記本電腦等，還在不斷的向輕、薄、精、小的方向演化。

6) 代替。考慮一下，有沒有新的技術和產品可以代替現有的技術和產品，或使用另外的材料、元件、工藝、配方、動力、設備等來代替現有產品中的某一部份、某一成份以及某些生產過程，等等。例如，在機器中用塑料零件代替部份金屬零件，既能改善性能，又能減輕重量和節約成本；用加了表面活性劑的水溶液，代替汽油清洗機器零件效果更好，還能節約能源。

7) 重組。想一想，組成現有產品的構件是否可以變換一下順序？或者，變更一下模式、布局、速率、因果關系等，將出現什么情況？例如，機械加工中的組合卡具，就可以根據不同零件的加工需要重新組配，以保證加工質量和提高生產效率；又如，服裝設計中將某些色彩和形狀的布料重新組配，就能創出新的款式。

8) 顛倒。想一想，現有產品的結構組成、運動方式、以及功能原理，可否顛倒使用？如上下顛倒、內外顛倒、順序顛倒、任務顛倒、由對稱變為不對稱等等。

① 在金屬切削機床中，有的讓工件做旋轉運動、刀具做進給運動，有的則是顛倒過來，讓刀具做旋轉運動而工件做進給運動。這種運動方式的顛倒，就構成了不同類型的機床品種；

② 家庭最嚴重的污染，是炒菜時產生的油煙。據統計，家庭主婦得肺癌的比例是其他人的2～3倍。目前被廣泛使用的上排風抽油煙機，按理論計算，只有當排風口距炒勺的高度不大于5厘米時，油煙才能被完全排出，但這樣無法做菜。為了方便操作，抽油煙機的安裝位置必須高出炒勺80～90厘米，而這樣就會有很大一部份油煙擴散到空氣中而造成污染。據報導，前不久有一位教授，創新成功了一種“下排風式”抽油煙機，他采用圍繞炒勺一圈設置排風口的結構方式，可使90％的油煙被排出，同時還消除了上排風方式向下滴油的缺點，并且還擴大了廚房的使用空間。這位教授的創新思路，實質上就是運用逆向思維進行“上”與“下”的“顛倒”。

9) 組合。想一想，現有的產品或技術能否組合在一起？如裝配組合、部件組合、材料組合、方案組合、目標組合等等。

美國人威廉發明的橡皮頭鉛筆就是將鉛筆和橡皮組合而成的，這是最簡單的組合實例。再如，把收音機、時鐘、臺燈組合在一起；把收音機、錄音機、電唱機組合在一起，等等。

以上9條，便是奧斯本檢核表的全部內容。在創新實踐中，我們可以結合自己的經驗和實際情況，進行修改和補充。例如，可再添加一條：簡化。

10) 簡化。想一想，現在的產品或設計方案等，能不能更簡單一些？簡化的好處很多，主要有：易于加工、裝配、維修、管理和使用，并可降低制造成本，提高生產效率和可靠性。

簡化的根據是：

① 真理是最樸素的，其實質是簡明的。所以古人說：“大道至簡”，即：越是真理越簡單。例如，1905年愛因斯坦用粉筆在黑板上寫出了一個驚天動地的質能公式：E=MC2。就這么簡單，但它揭開了宇宙的一個巨大奧秘，使人類從此掌握了釋放自然界所隱含核能的魔方。

② 實現某一目標的途徑和方法不是惟一的，必然存在一個最簡單的方案。

③ 事物的發展規律往往是由簡單到復雜再到高一級的簡單。比如，原先許多自動化機器，都是用機械式的自動機構實現的。雖然巧妙，但很復雜。后來隨著電氣技術的發展，便廣泛采用電氣技術來實現機器的自動化，機器結構便得到了簡化。

12靈感法

什么是靈感？靈感是人在科技或藝術創新過程中出現的一種復雜的心理現象。同其它心理現象一樣，它是人腦對現實的反映，是人腦的高層活動機能。靈感具有突發性、瞬時性和非自覺性的特點。我國導彈之父錢學森指出：“我們所說的靈感，實際上是人的觀察體驗在頭腦中的飛躍……，是從感性認識到理性認識的飛躍，仍是一個實踐和認識的問題，我們說它是唯物的。”他又說：“凡是有創造經驗的同志都知道，光靠形象思維和抽象思維不能創造、不能突破；要創造要突破得有靈感。”

人們往往覺得靈感有些玄妙，認為它無規律可尋，也無法效仿。其實，這種認識是不正確的。美國化學家普拉特和貝克，曾就靈感問題調查了許多化學家，被調查人當中有33％經常得益于靈感，50％的人偶爾有靈感，17％的人則從來未得益于靈感。誠然，人們對靈感這種心理現象的研究遠遠不夠，但已初步掌握了一些產生靈感的規律和條件，從而為我們把靈感用于創新奠定了一定的基礎。

① 熱愛創新、勤奮而專注，對所要創新的問題抱有濃厚的興趣和強烈的愿望，是產生靈感的重要前提。

靈感是長期創新思考的結果，猶如瓜熟蒂落，水到渠成。實際上，靈感是勞動的果實。愛迪生曾說過：“天才，那就是一份靈感，加上九十九份汗水。”因此，不經過艱苦探索，而把創新活動的成功寄托在靈感的降臨上，無異于是守株待兔。

② 性格、情緒和環境對靈感的產生有很大的影響。

靈感與輕松愉快的人頗有緣分，在精神煥發、興致勃勃、喜悅歡樂、閑情逸致、心曠神怡等情緒狀態下，可增強大腦的感受能力，往往能夠觸類旁通、臨渴逢源，促使靈感的出現。

環境對靈感的產生有很大影響，日本曾有人對821名發明家作過調查，統計資料表明：（ａ）靈感的產生地點往往不是在工作單位，而是在戶外或是在居室中；（ｂ）靈感多在枕頭上、步行中和車上出現；（ｃ）在傍晚和深夜容易萌發靈感。

③ 知識豐富、興趣廣泛、思想活躍、視野開闊容易產生靈感。

因為豐富的知識和經驗，會提供有益的借鑒，容易使人受到啟示而產生新的設想和思路。如果知識面比較狹窄，則容易受到傳統觀念和習慣思維的束縛，思想僵化，自然不利于靈感的產生。

④ 提高觀察、聯想和想像等方面的能力是運用靈感法的重要途徑。

在觀察、聯想和想像力方面訓練有素的科技工作者，在觀察事物的時候，就容易產生豐富的聯想和想像，往往能促使自己平時百思不解的問題得到突如其來的頓悟或破解。

⑤ 擺脫習慣性思維的束縛，有利于產生靈感。

長期地用一個思路去研究問題，特殊的思維定勢，容易使思路閉塞而僵化，不利于創造性解決問題。法國數學家拉普拉斯曾談過自己的體會。他說，把某個非常復雜的問題擱置幾天不去想它，當再把它揀起來重新考慮時，則變得很容易。

⑥ 抓住靈感的出現，隨時做好記錄。

靈感具有突然出現、轉瞬即逝的特征，“作詩火急追亡逋，情景一失永難摹”。因此為了即時抓住靈感，最好隨時進行記錄。據說愛因斯坦有一次在朋友家里吃飯，與主人討論問題時突然來了靈感，他立刻拿起鋼筆但一時沒有找到紙，于是就在主人家的新臺布上寫開了公式。可見科學家們是何等重視及時抓住靈感！

靈感是“長期積累，偶然得之”的心理現象。我們既不能有意地制造靈感，也不能坐等靈感的降臨，更不能否認靈感、排斥靈感。在創新活動中，靈感的出現往往是揭開奧秘、攻克難關的鑰匙，是創新人才成功的先兆。作曲家柴可夫斯基說，靈感是這樣一位客人，他不愛拜訪懶惰者。前蘇聯藝術大師列賓寫道，靈感是對艱苦勞動的獎賞。