科技產品的創造性思維研究

摘 要：科技產品尤其是采用大量新技術的創新科技產品正不斷的進入我們工作、生活的各個角落，不僅提升了工作效率，更給生活增添了更多色彩和情趣。本文從科技產品的創造性思維入手，通過剖析多個劃時代科技產品的創意特色，展現了科技產品的全新設計和功能拓展兩種創造性思維模式。

關鍵詞：創造性思維；科技產品；全新設計；功能拓展

中圖分類號：G301 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-02

一、概述

科技產品尤其是采用大量新技術的創新科技產品正不斷的進入我們工作、生活的各個角落，不僅提升了工作效率，更給生活增添了更多色彩和情趣。這些產品有的在技術性能上有所提升，有的在功能方面有所拓展和增強，有的在易用性人機交互友好方面有所進步，有的在外觀上更加新穎美觀，更有少部分產品是全新的設計和應用，這部分產品的出現創造了新的產業，極大的促進了經濟甚至整個社會的發展。這些產品都含有創造性思維的成分，也因為引入了正確的創意，而帶來了商業上的成功。本文從科技產品的創造性思維入手，通過剖析多個劃時代科技產品的創意特色，展現出創造性思維的不同層面和主要特點。

二、全新設計的創造性思維

從創新的角度來說，產品設計的最高境界是從無到有的全新創造。從科學原理理論研究到實驗室反復試驗和論證，從研制僅能證明理論成立的原理樣機到基本實現功能的工程樣機，再到滿足一般使用條件和用戶需求的真正創新產品，只有經歷了這樣一個過程的產品創造才能稱之為一個全新產品的創造。電燈、電話、個人移動電話的發明都是典型的全新創造，這些產品不僅徹底改變了人們的生活，而且顛覆了此前的傳統產業格局，創造了全新的產業，永久的改變了人類歷史。下面介紹特斯拉汽車和iRobot家庭掃地機器人創造性思維的應用發展歷程。

（一）特斯拉汽車

特斯拉汽車作為世界上第一個采用鋰離子電池的純電動車，集獨特的造型、高效的加速、良好的操控性能與先進的技術為一身，成為公路上最快且最為節省燃料的車子。它的誕生離不開全新的創造性思維。

早在21世紀初，特斯拉汽車的創始人在尋找創業項目時發現，美國很多停放豐田混合動力汽車普銳斯的私家車道上經常還會出現些超級跑車的身影。他認為，這些人不是為了省油才買普銳斯，普銳斯只是這群人表達對環境問題的方式。于是，他有了將跑車和新能源結合的想法，而客戶群就是這群有環保意識的高收入人士和社會名流。而這成為特斯拉汽車的創意開始。有了好的創意還僅僅是空中樓閣，最重要的是如何很好的實現。

想要打造高性能的豪華純電動跑車，需要突破整車構造設計，電力驅動傳動系統設計，電能儲備與充放電系統設計，人機交互控制系統設計的全新關鍵技術難點，而特斯拉在這些方面都做得很好。特斯拉汽車的研發團隊在與已有豪華品牌汽油跑車的合作中逐漸掌握了整車構造設計，他們將電池、電機、控制系統幾乎都集成在了車架上。同時車架成為了電池外殼的一部分，車體強度也得到增加，在增加安全性的同時，也降低了電池包本身的重量。在電力驅動傳動系統設計方面，他們采用先進的絕緣柵雙極型晶體管變速箱以控制功率，從而克服了普通電動車異步電機在低轉速的情況下功率輸出效率較低的難題。在電能儲備與充放電系統設計方面，特斯拉汽車采用的動力電池系統集成了7000多節鎳鈷鋁鋰電池單體來提供85kWh的電量，以支持2.1噸重的車身行駛482公里。為解決數千個電池單元的集成難題，研發團隊對這些電池采用了分層管理的設計，并聯成組、串聯成塊，層層監控，保證了電池的決對安全運行和極高的使用效能。在人機交互控制系統設計方面，特斯拉汽車沒有采用復雜的中央控制臺按鈕，中控操作均通過一塊17英寸的超大觸摸屏來完成，汽車衛星導航、3G無線通訊等一應俱全。

但擁有了這些，特斯拉汽車也僅僅是一個產品，而不是能形成大規模使用的商品，因為它相較于傳統的汽油汽車，其維護保養都有很大差異，最重要的是若沒有電力補充網絡，特斯拉汽車將難以普及。為了克服這些難題，特斯拉的創新團隊采用了蘋果式的體驗店銷售模式，同時還依托互聯網進行銷售。為了解決充電問題，特斯拉汽車提供多種充電方案。其中包括家庭充電和超級充電站，超級充電站可以免費充電，也可以有償更換電池。他們計劃在2015年前建成100座超級充電站覆蓋全美，使用戶能夠駕駛特斯拉汽車周游全美。

（二）iRobot家庭掃地機器人

iRobot公司是由全球著名的麻省理工大學通過技術轉移及投資成立的機器人產品與技術專業研發公司。其主要研制各型軍用、警用、救難、偵測機器人，被軍方、警方、救援單位用于各種不同場合。由其發明的iRobot家庭掃地機器人更是創造出一個全新的智能家居清掃產業。

以往家庭清掃工作主要由家庭主婦或是鐘點工完成，但隨著家居智能化的浪潮和新一代年輕人的生活理念的轉變，使得智能清掃有了出現的基礎。但是家用清掃機器人與軍用或警用機器人差異性很大：其工作環境相對良好，沒有特種設備或傳感器的裝配要求；體積要盡量小巧，不能影響居室主人的正常生活；使用和清洗要盡量簡單，放到居室中就可完全不管；要有較強的清潔能力。iRobot家庭掃地機器人已基本克服這些難題。

iRobot家庭掃地機器人采用人工智能技術，完全適應真實的家居環境，其可以有效收集地面信息，以每秒60次的速度計算周邊環境，并根據計算結果采取不同的清掃方式，如連續7分鐘沒有探測到垃圾，主機便自動停止清掃、返回充電。機身前半邊為輕觸式緩沖器，可在一定范圍內前后位移，緩沖器下部為底部外傾軟性防撞帶，如運行中輕觸式緩沖器碰到家具等障礙物后，iRobot家庭掃地機器人會迅速后退并轉向，從而保護機身和家具等不受損傷。其在邊緣對稱布置有6個跌落傳感器，其能夠探測出超過6.5cm的落差這樣當清掃工作時遇到臺階等時，便會及時轉向避免機身跌落損壞。兩個驅動輪位于底面中央兩側位置，其采用了彈簧避震結構、皮帶傳動的設計，加上強勁電機的輔助，可輕松爬上約15度的斜坡。驅動輪外覆齒狀橡膠胎面，在地磚、木地板、橡膠地板或中短毛地毯等材質地面上，都能有效提供抓地力。應對一般家中的門檻、貼邊等完全沒有問題。燈塔虛擬墻可放置在門邊等需要分割區域的入口處，其形成的紅外錐形屏障可阻止iRobot家庭掃地機器人通過，只有當其清掃完當前房間后，燈塔虛擬墻才會引導其進入下一個房間進行清掃，在清掃完成后還能指示其返回充電座充電。

三、功能拓展的創造性思維

相較于全新設計的創造性思維，功能拓展的創造性思維是在原有的產品上面增加新的功能，以提升原有產品的性能，或拓展出新的應用，以創造出用戶新的應用體驗，甚至達到“舊瓶裝新酒”的程度，與原有產品相比產生質的飛躍。下面介紹從大型機、小型機時代托生而出的個人電腦、iPhone手機和谷歌眼鏡的創造性思維的應用發展歷程。

（一）個人電腦的誕生

英特爾于1974年4月發布了8080微處理器，這是一枚8位元處理器，主頻為2MHz，它集成6000只晶體管。鑒于8080微處理器的運算速度和尺寸，當時英特爾將其考慮的重點應用方向是數碼手表。上世紀70年代，大型機市場被IBM壟斷，小型機也已進入中小企業，但是對于有應用需求的個人用戶，由于大型機和小型機高昂的價格而無法承受。市場已經開始自行醞釀個人電腦的大量需求了，而8080微處理器正因為其運算速度和尺寸正適合作為個人電腦的CPU。

生產計算機器的小公司MITS公司發現了這一商機，在采用8080微處理器作為CPU的基礎上，MITS的研發團隊自行設計了整個主機電路板。這是一臺沒有顯示器也沒有鍵盤，甚至連機箱都需要自行購買組裝的電腦主機，用戶需要用一排開關來輸入數據，計算結果則是通過機器前面一排閃爍的小燈來顯示，要多簡陋就有多簡陋。但這一被命名為牛郎星的計算機確實具有劃時代意義，眾多的個人用戶看到了能夠滿足他們使用功能需求的產品，同時它也啟迪了英特爾、蘋果、微軟的個人電腦夢想。

英特爾在看到MITS公司研發出個人電腦后所獲得的巨大反響后，將自身的芯片研發生產力量轉而向為個人電腦服務，從而獲得了空前的成功。蘋果公司的研發團隊在牛郎星的基礎上，使用標準的QWERTY鍵盤輸入數據，使用電視來輸出數據，形成了現在通用電腦的雛形。微軟在以為牛郎星編寫BASIC軟件的基礎上，實現了程序從大型機向個人電腦的轉移，進而開創了個人電腦的軟件王國。

（二）iPhone手機

iPhone是蘋果公司旗下研發的智能手機系列，它搭載蘋果公司研發的iOS手機操作系統。到目前為止，作為全球銷量第一的智能手機，其從iPhone一代到iPhone5s共銷售超過5億部。iPhone手機可以說是產品設計中“舊瓶裝新酒”的典范。

iPhone手機于2007年面世前，手機產業已具有邁向智能化的趨勢，包括微軟和諾基亞在內的行業巨頭已經開發并開始將智能操作系統應用到手機平臺上。但是這幾家的產品都有各自的缺陷。微軟和諾基亞等研發的智能操作系統更新速度較慢，應用程序也較少，而且必須與個人電腦交互才能獲取，智能手機易用性較差。iPhone正是在看到了這些競爭者的缺陷的基礎上，創造性的應用了多種新的技術，提升了手機功能，從而引領手機進入智能化時代。

iPhone首先劃時代的提出了手機屏幕多點觸控技術。之前的手機要么采用實體鍵盤輸入，要么采用手寫筆輸入，而這兩種輸入方式在智能移動終端上應用都有很大缺陷：實體鍵盤占據機器空間太大，而手寫筆輸入又極不方便。iPhone上應用的手機屏幕多點觸控技術完美的解決了以上問題：手指直接在手機屏幕上戳、劃就能很精準的完成信息輸入，得到了所有用戶的高度認可。iPhone還應用了手機應用程序在線商店即App功能。之前的智能手機要想裝入應用程序必須通過PC機在網上下載后再傳過來，操作極為不便，而iPhone直接在手機上就可以查找所需的應用，并直接下載后即可使用，大大的簡化了操作，提升了易用性。

（三）谷歌眼鏡

谷歌眼鏡是由谷歌公司于2012年4月發布的一款“拓展現實”眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，以及上網沖浪、處理文字信息和電子郵件等。作為可穿戴領域的重要嘗試，雖然到目前為止，兩年過去了，谷歌眼鏡仍沒有量產發布的跡象，但它帶給人們對于未來可穿戴領域應用的想象是無窮的。

可穿戴眼鏡的發展歷史并不是谷歌先提出來，有些產品原型甚至早于谷歌公司誕生就開始問世了。此外，谷歌眼鏡雖然是一個創新產品，但是其零部件和普通智能手機相似，由觸摸板、線路板、電池、攝像頭和顯示屏等組成，其主要功能也與一部智能手機所能完成的功能大體相近，從某種程度上可以說谷歌眼鏡就是將一部智能手機架到了用戶的鼻子上。但是，谷歌眼鏡的創造性設計也是極其成功而具有吸引力的。

谷歌眼鏡配備了音控輸入設備，可以通過麥克風來啟動，而且可以通過口令來啟動視頻或者照相，而不用像傳統的拍照方式來獲取圖片，解放了雙手。對于從事醫療手術工作或參與體育運動的人們，谷歌眼鏡以第一人稱視角拍攝視頻是具有劃時代意義的。谷歌眼鏡的臨場導航功能也是十分出色，通過攝像頭實時采集識別周圍環境和語音提示的GPS導航，使人們免去低頭識別地圖的麻煩。

但是作為仍處于工程樣機階段的谷歌眼鏡，仍有不少缺陷。佩戴谷歌眼鏡時，用戶右眼球必須看著視野右上方的投影儀微光，才能看清楚數據與文字，但這樣可能會造成用戶注意力分散，帶來潛在的危險。在公眾場合佩戴谷歌眼鏡，可能會涉及到的個人隱私問題。最后還存在安全漏洞問題。在全面量產前，谷歌眼鏡還需要解決以上問題才能成為一個真正優秀的創新產品。

四、結束語

本文通過劃時代的科技產品案例講解了科技產品的全新設計和功能拓展兩種創造性思維模式。全新設計作為最具創造性的思維模式，可以顛覆傳統產業，創造出新的產業，極大的改變人們的工作和生活，但其難度和風險也是巨大的。功能拓展相較全新設計，其基于現有產品的已有功能和特性，進行提升和拓展，給舊有產品以新的面貌和功能，在未顛覆原有產業的基礎上積極推進已有產業的發展，在一定程度上改善了人們的工作生活狀況。在兩種思維模式的共同作用下，必將推動人類社會向更加美好的明天邁進。

參考文獻：

[1]沃爾特·艾薩克森.史蒂夫·喬布斯傳[M].北京：中信出版社，2011.

[2]多湖輝.創造性思維[M].北京：中國青年出版社，2002.

[3]王惠連，趙欣華，伊嬙.創新思維方法[M].北京：高等教育出版社，2004.

[作者簡介]張云鵬（1982-），男，工程師，北京航空航天大學機器人研究所研究生，業務主管，現在中國航空工業集團公司總部從事改革創新研究工作，研究方向：科技創新與管理創新。