《创新》系列讲座

8形象思维法

形象思维法就是借助形象进行创新思考的方法。

在采取形象思维进行创新思考的过程中，一是要借助参考形象，二是要借助创新形象。参考形象就是把创新思考时参考的东西形象化；创新形象就是把创新的有关方案形象化。现在，人们更可应用有关的软件在电脑上进行计算机辅助设计，通过建立三维立体动化，虚拟仿真出所要创新的形象，可达到生动逼真的程度，这就更有利于帮助我们进行创新构思。这一新技术的应用，好比是“如虎添翼”，使得形象思维法在创新思考中的作用大为增强。

借助于形象之所以能够激发创新思考，主要是因为它能给人们展现出一些三维空间的、立体感较强的、比较完整的系统形象，直观性强。而且，运用形象思维容易觉察到原理结构和组成要素等方面的相互位置关系、运动关系或因果关系等等，更便于人们对问题的发现、认识、理解和思考。

运用形象思维法进行创新思考，最重要的是要有丰富的想象。想象是创新思考特别重要的手段和不可缺少的过程。想象能力是创新者应具备的最重要的能力。想象是创新的生命之源，想象能力堪称创新的翅膀，没有想象就没有创造。任何创新者要创造某种事物，首先要在头脑中先创造出这种事物的形象，俗话说，不怕做不到，就怕想不到。一个没有想象力的人肯定不会有创新，而想象力丰富的人，一般来说，其创新能力也很强。科学家和创新者的成功很大程度上是依赖于想象。想象是知识进化的源泉，想象能激励创新，它引导人们突破传统观念，发现和创造新的事物，帮助人们跨越时空限制自由思考，创造性地提出问题和解决问题；想象可以孕育新概念、构建新理论，使人们的思维突破现实的局限，能动地指导实践和追求美好的未来。

如上所述，想象是我们运用形象思维进行创新思考最重要的手段。但应特别注意：想象越超脱、越大胆，往往越新颖别致，越富有创新价值，而包含的错误往往也会很多。德国著名诗人歌德曾说：“有想象而没有鉴别能力是世界上最可怕的事”，因此，要让想象真正为创新带来富有价值的成果，就必须使想象与人的理性判断相结合。否则，想象就有可能成为胡思乱想和不切合实际的空想。同时，想象毕竟不是现实，想象的正确与否最终必须用实践来检验。如果脱离实践检验，错误的想象将会给创新带来危害。

想象具有现实性、生动性、丰富性、主动性和独创性，这五种想象的品质既有区别又有联系，创新者建立合理的想像品质结构，使想象力得到全面发展，特别有助于创新能力和水平的提高。

9自然现象探求法

自然现象探求法，就是探求某种自然现象的结构原理、功能原理和作用机理，以这些原理和机理为模型进行科技创新的方法。

地球上的生物在亿万年漫长的进化过程中，形成了许多导航、识别、计算、生物合成和能量转换等系统，其小巧性、灵敏性、快速性、高速性、可靠性、准确性和抗干扰性，都令人惊叹不已。例如螳螂能在0.05秒的瞬间，准确计算出飞掠眼前的小昆虫的方向、速度和距离三个量，并一举捕获之；又如蜜蜂用蜜腊，一昼夜能建筑几千间住宅，而且每间的底边三个平面的锐角都是70度32分，体积几乎都是0.25立方厘米。马克思说过：“蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。”由于蜂窝的材料具有重量轻、强度大、刚度大、隔热性能隔音性能好等特点，因而受到人们的重视，于是仿制出来，而广泛地用在飞机、火箭和建筑结构上。可以说，大自然是我们创新思考时一种取之不尽、用之不竭的源泉。

自然现象探求法就其所用方法而言，相当与科技领域中的应用研究和开发研究二者的结合。在自然现象探求法中，最活跃的和用得比较多的是仿生学。仿生学是生物学、数学和工程技术学边缘上的一门科学。首先，他根据生产实践中提出的问题来研究生物系统某方面的结构或功能特性，即进行生物原型研究；其次，将研究所得生物资料进行数学分析，抽象出它们之间的内在联系，取其有益的原理，舍其无用方面，建立数学模型；最后，将有用的生物原理创造性地应用到科技创新中去。模仿生物的功能或结构原理是手段，创新出实用的技术和产品才是目的。

大量事实表明，由于生产技术发展的需要，人们对自然界中生物的功能、结构 、造型等方面进行模仿，已经创造了许多大大小小、或简单或复杂、或一般或高级的众多技术和产品。早在我国古代，鲁班——这位在土木建筑工程方面有许多发明创造的大师，他看到有些树叶边缘呈齿形，较锋利，受到启发而创造了当时伐木所急需的工具——锯；现在，人们研究了一些生物的眼睛构造和视觉过程，便发明设计了模仿视网膜的所谓电眼，把图像划分成许多小点——像素，分别进行传递，这就是以后发展起来的机械扫描和电子扫描的原理；海龟背上的原形外壳，体积与厚度均不大，却能承受很大的压力。这些自然现象，给建筑学家们在研究建筑结构和结构力学方面带来了有效的启迪和参考，现在许多大型场馆建筑和屋顶都采取了薄壳结构。

随着现代科技的发展，高温高速下的摩擦磨损与润滑问题日益受到人们的关注， 各种新型的固体润滑材料不断涌现出来，无所不在的摩擦磨损损失了全世界三分之一的一次能源，而摩擦还是造成材料与设备损坏失效的三大主要形式之一。美国能源部曾在1999年披露，美国车辆发动机传动系统减少摩擦磨损每年可节约1 200亿美元；而据德国、美国、加拿大在内所作的广泛调查表明，各种润滑的研究十分被重视。我国武汉理工大学摩擦研究所最近将润滑材料与固体材料合二为一，研发成功一种叫发汗式高温自润滑材料，就是运用自然现象探究法，依据人体皮肤出汗的原理来创新的。当材料体摩擦发热升温时，充斥在材料体内的润滑材料便会沿着类似人体汗腺的毛细孔扩散到摩擦表面，实现自润滑过程。这恰似环境温度升高时，人体皮肤出汗的情况。这是具有我国自主知识产权的最新研究成果，比其他润滑材料有着不可比拟的优势，应用前景十分广泛。

大自然不愧是最伟大的工程师，人类需要向大自然学习的东西真的太多太多。例如在航空领域，人们观察飞鸟发明了飞机，观察蝙蝠发明了雷达，观察蜻蜓发明了直升机，而对猫头鹰的研究则在军事上得到重视。猫头鹰被人们称为大自然创造的“最佳隐形战斗机”。20世纪70年代，美国航空航天局开始研究F117隐形战斗机，在海湾战争中开始出名，后来在伊拉克战争中威震世界。几年前，美国空军又投入巨资进行秘密研究，结合了鹰、 鵰、猫头鹰的飞行动力学特点，成功研制出最新型F22猛禽式隐形战斗机，美国已决定于2007年2月将它部署到日本冲绳岛美国军事基地。

10智力激励法

智力激励法也称“头脑风暴法”，简称BS（Brain Storming）法。它是采用集体讨论来激励人们创新思维的一种创新思考方法。这是由美国现代创造学的奠基人奥斯本于上世纪30年代创造的。其特点是以召开会议的形式，围绕创新主题开展讨论，与会者可以畅所欲言，相互启发和激励，使大脑处于高度兴奋状态，从而在短时间内提出大量的创新设想。奥斯本组织会议的具体方法是：会议人数不超过10人，时间约20~60分钟，会上要解决的问题必须明确，与会者可任意发表自己的想法。为了取得较好的效果，奥斯本对会议确立了4条基本原则：①任何人不允许对别人提出的设想进行批评反驳和做判断性的结论；②提倡任意自由思考，鼓励大胆设想，各抒己见；③提出的设想，数量应有保证，越多越好；④应尽力寻求观点的组合和改进。后来通过应用实践，又补充了几条：①集中注意力，针对目标主题；②与会人员不分上下级，一视同仁，平等相待；③不允许私下交谈，以防止干扰别人思考；④不允许采用几个人共同提出某种意见的方式；⑤各种设想，不分好坏，一律做好记录。

再以日本三菱式智力激励法（MBS法）为例，作一个简要介绍。三菱式智力激励法是日本三菱树脂公司对奥斯本所创BS法进行改革而产生的一种新方法，其具体做法是：①提出明确议题；②由与会人员各自在纸上填写设想，时间为10分钟；③个人轮流发表自己的设想，别人也可以根据宣读者提出的设想填写新的设想；④将设想写成正式提案并进行详细说明；⑤相互质疑、辩论，并进一步修订提案；⑥由会议主持者将各人的方案用图解的方法写在黑板上，让与会人员进一步讨论，以求获得最佳方案。

日本松下电器公司利用BS方法，在1979年，全公司职工一共提出了170万个具有创新性的设想；日本著名的发明创造工程学家志村文彦，将这种方法用于由他发明的价值革新中，1975年使日本电器公司获得了58项专利，降低成本达120亿元。

11 检核表法（检核目录法）

检核表法就是根据每一门类的科技特点，将他们的创新思路归纳成一些条目，在创新思考时按照这些条目一一检查核对，逐条讨论思考，从而使创新思路科学化、系统化，有效地把握创新的目标和方向，节约创新时间，提高创新效率，帮助人们摆脱旧框框，进入新境界，从而取得创新成果。这种方法的缺点是不容易取得较大的突破性成果。检核表法几乎适用于任何类型与场合的创新活动，因而被称为“发明创造技法之母”。奥斯本被称为现代创造学的奠基人。他的检核表共有9条：

1) 转化。想一想，某个产品或技术能否有其它应用？或稍加改变后能否有别的用途？例如：理发用的吹风机，经日本一家企业对其稍加改变后，便发明了一种被褥烘干机；又如，日本制造的一种化学热取暖的暖手袋，进入中国后，则被转化为一种理疗器具。

2) 引申。对现有技术项目或产品进行引申考虑，看它能否用到别的领域，或对其它领域中的技术或产品进行引申思考，看其能否引用到本领域来改进提高现有的技术项目或产品。最简单的例子是把圆珠笔引入钢笔中，扩展了钢笔的使用功能；又如泌尿科医生引入微爆破技术，用来治疗肾结石等等。

3) 改变。改变原有产品的功能、形状、运动形式、制造方法乃至颜色、气味、声响等，想一想会有什么效果？例如，1898年，亨利·丁根，将滚柱轴承中的滚柱改变成圆球状的滚珠，便发明了滚珠轴承；又如，国外有人把自行车的车轮做成椭圆形，骑起来使人感觉有一种骑马的起伏感，从而便发明出一种新的娱乐运动器械。

4) 放大。把现有产品的功能扩大增强一些，容量或体积加大一些，速度提高一些，寿命增长一些，包含的技术再多一些，想一想会有什么效果？例如，玻璃加大、加厚、加强了以后，再渗入一些其它材料成分，便从一般门窗用材发展成为墙体或屋顶的建筑材料；又如：铸铁中加入稀土材料，制成球墨耐磨铸铁，便大大延长了使用寿命。

5) 缩小。想一想，把现有产品的体积缩小一些，重量减轻一些，厚度变薄一些，元器件省去一些，功能浓缩一些，形状袖珍化一些，会有什么效果？例如：众所周知，最初发明的收音机、收录机、电视机、电子计算机等等，原先的体积都很大，后来经过多次创新改进，发展成为现在的小型化、微型化的样式；目前，手机、数码相机、笔记本电脑等，还在不断的向轻、薄、精、小的方向演化。

6) 代替。考虑一下，有没有新的技术和产品可以代替现有的技术和产品，或使用另外的材料、元件、工艺、配方、动力、设备等来代替现有产品中的某一部份、某一成份以及某些生产过程，等等。例如，在机器中用塑料零件代替部份金属零件，既能改善性能，又能减轻重量和节约成本；用加了表面活性剂的水溶液，代替汽油清洗机器零件效果更好，还能节约能源。

7) 重组。想一想，组成现有产品的构件是否可以变换一下顺序？或者，变更一下模式、布局、速率、因果关系等，将出现什么情况？例如，机械加工中的组合卡具，就可以根据不同零件的加工需要重新组配，以保证加工质量和提高生产效率；又如，服装设计中将某些色彩和形状的布料重新组配，就能创出新的款式。

8) 颠倒。想一想，现有产品的结构组成、运动方式、以及功能原理，可否颠倒使用？如上下颠倒、内外颠倒、顺序颠倒、任务颠倒、由对称变为不对称等等。

① 在金属切削机床中，有的让工件做旋转运动、刀具做进给运动，有的则是颠倒过来，让刀具做旋转运动而工件做进给运动。这种运动方式的颠倒，就构成了不同类型的机床品种；

② 家庭最严重的污染，是炒菜时产生的油烟。据统计，家庭主妇得肺癌的比例是其他人的2～3倍。目前被广泛使用的上排风抽油烟机，按理论计算，只有当排风口距炒勺的高度不大于5厘米时，油烟才能被完全排出，但这样无法做菜。为了方便操作，抽油烟机的安装位置必须高出炒勺80～90厘米，而这样就会有很大一部份油烟扩散到空气中而造成污染。据报导，前不久有一位教授，创新成功了一种“下排风式”抽油烟机，他采用围绕炒勺一圈设置排风口的结构方式，可使90％的油烟被排出，同时还消除了上排风方式向下滴油的缺点，并且还扩大了厨房的使用空间。这位教授的创新思路，实质上就是运用逆向思维进行“上”与“下”的“颠倒”。

9) 组合。想一想，现有的产品或技术能否组合在一起？如装配组合、部件组合、材料组合、方案组合、目标组合等等。

美国人威廉发明的橡皮头铅笔就是将铅笔和橡皮组合而成的，这是最简单的组合实例。再如，把收音机、时钟、台灯组合在一起；把收音机、录音机、电唱机组合在一起，等等。

以上9条，便是奥斯本检核表的全部内容。在创新实践中，我们可以结合自己的经验和实际情况，进行修改和补充。例如，可再添加一条：简化。

10) 简化。想一想，现在的产品或设计方案等，能不能更简单一些？简化的好处很多，主要有：易于加工、装配、维修、管理和使用，并可降低制造成本，提高生产效率和可靠性。

简化的根据是：

① 真理是最朴素的，其实质是简明的。所以古人说：“大道至简”，即：越是真理越简单。例如，1905年爱因斯坦用粉笔在黑板上写出了一个惊天动地的质能公式：E=MC2。就这么简单，但它揭开了宇宙的一个巨大奥秘，使人类从此掌握了释放自然界所隐含核能的魔方。

② 实现某一目标的途径和方法不是惟一的，必然存在一个最简单的方案。

③ 事物的发展规律往往是由简单到复杂再到高一级的简单。比如，原先许多自动化机器，都是用机械式的自动机构实现的。虽然巧妙，但很复杂。后来随着电气技术的发展，便广泛采用电气技术来实现机器的自动化，机器结构便得到了简化。

12灵感法

什么是灵感？灵感是人在科技或艺术创新过程中出现的一种复杂的心理现象。同其它心理现象一样，它是人脑对现实的反映，是人脑的高层活动机能。灵感具有突发性、瞬时性和非自觉性的特点。我国导弹之父钱学森指出：“我们所说的灵感，实际上是人的观察体验在头脑中的飞跃……，是从感性认识到理性认识的飞跃，仍是一个实践和认识的问题，我们说它是唯物的。”他又说：“凡是有创造经验的同志都知道，光靠形象思维和抽象思维不能创造、不能突破；要创造要突破得有灵感。”

人们往往觉得灵感有些玄妙，认为它无规律可寻，也无法效仿。其实，这种认识是不正确的。美国化学家普拉特和贝克，曾就灵感问题调查了许多化学家，被调查人当中有33％经常得益于灵感，50％的人偶尔有灵感，17％的人则从来未得益于灵感。诚然，人们对灵感这种心理现象的研究远远不够，但已初步掌握了一些产生灵感的规律和条件，从而为我们把灵感用于创新奠定了一定的基础。

① 热爱创新、勤奋而专注，对所要创新的问题抱有浓厚的兴趣和强烈的愿望，是产生灵感的重要前提。

灵感是长期创新思考的结果，犹如瓜熟蒂落，水到渠成。实际上，灵感是劳动的果实。爱迪生曾说过：“天才，那就是一份灵感，加上九十九份汗水。”因此，不经过艰苦探索，而把创新活动的成功寄托在灵感的降临上，无异于是守株待兔。

② 性格、情绪和环境对灵感的产生有很大的影响。

灵感与轻松愉快的人颇有缘分，在精神焕发、兴致勃勃、喜悦欢乐、闲情逸致、心旷神怡等情绪状态下，可增强大脑的感受能力，往往能够触类旁通、临渴逢源，促使灵感的出现。

环境对灵感的产生有很大影响，日本曾有人对821名发明家作过调查，统计资料表明：（ａ）灵感的产生地点往往不是在工作单位，而是在户外或是在居室中；（ｂ）灵感多在枕头上、步行中和车上出现；（ｃ）在傍晚和深夜容易萌发灵感。

③ 知识丰富、兴趣广泛、思想活跃、视野开阔容易产生灵感。

因为丰富的知识和经验，会提供有益的借鉴，容易使人受到启示而产生新的设想和思路。如果知识面比较狭窄，则容易受到传统观念和习惯思维的束缚，思想僵化，自然不利于灵感的产生。

④ 提高观察、联想和想像等方面的能力是运用灵感法的重要途径。

在观察、联想和想像力方面训练有素的科技工作者，在观察事物的时候，就容易产生丰富的联想和想像，往往能促使自己平时百思不解的问题得到突如其来的顿悟或破解。

⑤ 摆脱习惯性思维的束缚，有利于产生灵感。

长期地用一个思路去研究问题，特殊的思维定势，容易使思路闭塞而僵化，不利于创造性解决问题。法国数学家拉普拉斯曾谈过自己的体会。他说，把某个非常复杂的问题搁置几天不去想它，当再把它拣起来重新考虑时，则变得很容易。

⑥ 抓住灵感的出现，随时做好记录。

灵感具有突然出现、转瞬即逝的特征，“作诗火急追亡逋，情景一失永难摹”。因此为了即时抓住灵感，最好随时进行记录。据说爱因斯坦有一次在朋友家里吃饭，与主人讨论问题时突然来了灵感，他立刻拿起钢笔但一时没有找到纸，于是就在主人家的新台布上写开了公式。可见科学家们是何等重视及时抓住灵感！

灵感是“长期积累，偶然得之”的心理现象。我们既不能有意地制造灵感，也不能坐等灵感的降临，更不能否认灵感、排斥灵感。在创新活动中，灵感的出现往往是揭开奥秘、攻克难关的钥匙，是创新人才成功的先兆。作曲家柴可夫斯基说，灵感是这样一位客人，他不爱拜访懒惰者。前苏联艺术大师列宾写道，灵感是对艰苦劳动的奖赏。