創(chuàng)造學(xué)第五章 ——類比法

1、類 比 法上天入海的科學(xué)家上天入海的科學(xué)家 著名的瑞士科學(xué)家阿著名的瑞士科學(xué)家阿皮卡爾皮卡爾是位研究大氣平流層的專家，是位研究大氣平流層的專家，他設(shè)計(jì)的平流層氣球，飛到過他設(shè)計(jì)的平流層氣球，飛到過15690米的米的高空高空。 后來，它有把興趣轉(zhuǎn)到了后來，它有把興趣轉(zhuǎn)到了海洋海洋，研究起深潛器來了。研究起深潛器來了。 想到想到利用平流層氣球的原理來改進(jìn)利用平流層氣球的原理來改進(jìn)深潛器。深潛器。 在此前，深潛器都是靠鋼纜吊入水中的，一直無法突破在此前，深潛器都是靠鋼纜吊入水中的，一直無法突破2000米米大關(guān)。大關(guān)。 平流層氣球由兩部分組成：充滿比空氣輕的氣體的氣球和平流層氣球由兩部分組成：充滿比空

2、氣輕的氣體的氣球和吊在氣球下面的載人艙。利用氣球的浮力，使載人艙升上吊在氣球下面的載人艙。利用氣球的浮力，使載人艙升上高空。高空。 如果在深潛器上加一只浮筒，不也像一只如果在深潛器上加一只浮筒，不也像一只“氣球氣球”一樣可一樣可以在海水中自行上浮了嗎？皮卡爾和他的兒子小皮卡爾設(shè)以在海水中自行上浮了嗎？皮卡爾和他的兒子小皮卡爾設(shè)計(jì)了一只由鋼制潛水球和外形象船一樣的浮筒組成的深潛計(jì)了一只由鋼制潛水球和外形象船一樣的浮筒組成的深潛器，在浮筒中充滿比海水輕的汽油，為深潛器提供浮力；器，在浮筒中充滿比海水輕的汽油，為深潛器提供浮力； 同時(shí)，又在潛水球中放入鐵砂作為壓艙物，使深潛器沉入同時(shí)，又在潛水球中放

3、入鐵砂作為壓艙物，使深潛器沉入海底。如果深潛器要浮上來，只要將壓艙的鐵砂拋入海中，海底。如果深潛器要浮上來，只要將壓艙的鐵砂拋入海中，就可借助浮筒的浮力升至海上。再給深潛器配上動(dòng)力，它就可借助浮筒的浮力升至海上。再給深潛器配上動(dòng)力，它就可以在任何深度的海洋中自由行動(dòng)，再也不需要拖上一就可以在任何深度的海洋中自由行動(dòng)，再也不需要拖上一根鋼纜了。根鋼纜了。 皮卡爾父子的這一設(shè)計(jì)獲得了很大的成功。第一次試驗(yàn)，皮卡爾父子的這一設(shè)計(jì)獲得了很大的成功。第一次試驗(yàn)，就下潛到就下潛到1380米深的海底，后來又下到米深的海底，后來又下到4042米深的海底。米深的海底。 1960年，美國利用年，美國利用他們設(shè)計(jì)的

4、另一艘深潛器他們設(shè)計(jì)的另一艘深潛器“的里雅斯特的里雅斯特號(hào)號(hào)”首次潛入世界大洋中最深的海溝首次潛入世界大洋中最深的海溝馬利亞納海溝，馬利亞納海溝，10916.8米，成為世界上潛得最深的深潛器。米，成為世界上潛得最深的深潛器。 皮卡爾父子也因此獲得了皮卡爾父子也因此獲得了“上天入海的科學(xué)家上天入海的科學(xué)家”的美名。的美名。 “蛟龍蛟龍”號(hào)完成號(hào)完成5000米級(jí)海試任務(wù)米級(jí)海試任務(wù) 第一節(jié)類比法概述第一節(jié)類比法概述 一、類比法的概念一、類比法的概念 類比法就是通過對兩個(gè)對象之間某些類比法就是通過對兩個(gè)對象之間某些方面的相同或相似進(jìn)行比較分析，從而推方面的相同或相似進(jìn)行比較分析，從而推出這兩個(gè)對象其

5、它方面的相同或相似的方出這兩個(gè)對象其它方面的相同或相似的方法。法。 類比法是人們通過對各種不同事物進(jìn)行類比，將類比法是人們通過對各種不同事物進(jìn)行類比，將會(huì)不斷產(chǎn)生出新穎的創(chuàng)造性設(shè)想，獲取更多的創(chuàng)會(huì)不斷產(chǎn)生出新穎的創(chuàng)造性設(shè)想，獲取更多的創(chuàng)造成果。造成果。 可口可樂瓶子可口可樂瓶子 類比法的思維過程是應(yīng)用類比聯(lián)想思維進(jìn)行類比法的思維過程是應(yīng)用類比聯(lián)想思維進(jìn)行創(chuàng)造。創(chuàng)造。 利用未知事物各種因素與已知事物各種因素，通利用未知事物各種因素與已知事物各種因素，通過過異質(zhì)同化和同質(zhì)異化異質(zhì)同化和同質(zhì)異化的兩個(gè)基本創(chuàng)造過程，越的兩個(gè)基本創(chuàng)造過程，越過他們表面上的無關(guān)，把過他們表面上的無關(guān)，把他們聯(lián)系和組合起來

6、他們聯(lián)系和組合起來，求得富有新意的創(chuàng)造性構(gòu)思。求得富有新意的創(chuàng)造性構(gòu)思。 二、類比法原理二、類比法原理 1、異質(zhì)同化：、異質(zhì)同化： 是把陌生的事物看成熟悉的事物，用熟悉的是把陌生的事物看成熟悉的事物，用熟悉的觀點(diǎn)和角度認(rèn)識(shí)陌生事物，認(rèn)為陌生的事物具有觀點(diǎn)和角度認(rèn)識(shí)陌生事物，認(rèn)為陌生的事物具有與熟悉事物同樣的性質(zhì)、功能、構(gòu)造、用途等，與熟悉事物同樣的性質(zhì)、功能、構(gòu)造、用途等，從而達(dá)到把陌生事物熟悉化，把陌生問題轉(zhuǎn)為熟從而達(dá)到把陌生事物熟悉化，把陌生問題轉(zhuǎn)為熟悉問題，得到關(guān)于新事物的創(chuàng)造構(gòu)思。悉問題，得到關(guān)于新事物的創(chuàng)造構(gòu)思。 2、同質(zhì)異化：、同質(zhì)異化： 就是要用陌生的眼光看待熟悉的事物，達(dá)到就是

7、要用陌生的眼光看待熟悉的事物，達(dá)到利用與已往的觀點(diǎn)和角度完全不同的觀點(diǎn)和角度利用與已往的觀點(diǎn)和角度完全不同的觀點(diǎn)和角度來觀察已知的事物，找出已知事物的新性質(zhì)、新來觀察已知的事物，找出已知事物的新性質(zhì)、新用途、新功能、新結(jié)構(gòu)、新結(jié)合等用途、新功能、新結(jié)構(gòu)、新結(jié)合等 。 異質(zhì)同化與同質(zhì)異化同時(shí)應(yīng)用異質(zhì)同化與同質(zhì)異化同時(shí)應(yīng)用 帶刺的鐵絲網(wǎng)的發(fā)明、充氣輪胎帶刺的鐵絲網(wǎng)的發(fā)明、充氣輪胎 類比以比較為基礎(chǔ)，關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)和找出原型。要類比以比較為基礎(chǔ)，關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)和找出原型。要有想象力有想象力 內(nèi)華達(dá)州內(nèi)華達(dá)州“想象想象”案案三、類比的四大類型三、類比的四大類型 美國麻省理工學(xué)院的美國麻省理工學(xué)院的W.J戈登把

8、創(chuàng)造過程的類比戈登把創(chuàng)造過程的類比分成四種類型：分成四種類型： 直接類比；直接類比； 擬人類比；擬人類比； 象征類比；象征類比； 幻想類比?；孟腩惐?。 1、直接類比、直接類比 是針對研究對象，從自然界或已有的成果中是針對研究對象，從自然界或已有的成果中尋找與之相類似的事物、技巧、知識(shí)和原理等作尋找與之相類似的事物、技巧、知識(shí)和原理等作比較，從中得到啟發(fā)，進(jìn)行聯(lián)想提出解決問題的比較，從中得到啟發(fā)，進(jìn)行聯(lián)想提出解決問題的思想、方法、原理等，完成創(chuàng)造。思想、方法、原理等，完成創(chuàng)造。 知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)越豐富，創(chuàng)造水平越高；知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)越豐富，創(chuàng)造水平越高； 類比對象與研究對象的本質(zhì)特征愈接近，則成功類比對象與

9、研究對象的本質(zhì)特征愈接近，則成功率愈大率愈大 。 典型方式典型方式: A) 功能模擬功能模擬 “叩診法叩診法” B)仿生仿生 雷達(dá)、魚眼鏡頭、鋸子、響尾蛇導(dǎo)彈、雷達(dá)、魚眼鏡頭、鋸子、響尾蛇導(dǎo)彈、 ，“響尾蛇響尾蛇”AIM9是世界上第一種紅外是世界上第一種紅外制導(dǎo)空對空導(dǎo)彈。紅外裝置可以引導(dǎo)導(dǎo)彈制導(dǎo)空對空導(dǎo)彈。紅外裝置可以引導(dǎo)導(dǎo)彈追蹤熱的目標(biāo)，如同響尾蛇能感知附近動(dòng)追蹤熱的目標(biāo)，如同響尾蛇能感知附近動(dòng)物的體溫而準(zhǔn)確捕獲獵物一樣。物的體溫而準(zhǔn)確捕獲獵物一樣。 “機(jī)器騾子機(jī)器騾子” 美國波士頓動(dòng)力學(xué)會(huì)和美國防美國波士頓動(dòng)力學(xué)會(huì)和美國防御高級(jí)研究計(jì)劃署御高級(jí)研究計(jì)劃署 目前世界上最先進(jìn)的四足機(jī)器目前世

10、界上最先進(jìn)的四足機(jī)器人之一人之一 . 載重載重40多公斤多公斤 ,行進(jìn)速度要求行進(jìn)速度要求每小時(shí)能夠達(dá)到每小時(shí)能夠達(dá)到80公里公里 機(jī)器騾子機(jī)器騾子2、擬人類比、擬人類比 又稱感情移入、角色扮演。在創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中，又稱感情移入、角色扮演。在創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中，發(fā)明者把自己設(shè)想為創(chuàng)造對象的某個(gè)因素，并由發(fā)明者把自己設(shè)想為創(chuàng)造對象的某個(gè)因素，并由此出發(fā)，設(shè)身處地作想象。此出發(fā)，設(shè)身處地作想象。 機(jī)械設(shè)計(jì)中，機(jī)械設(shè)計(jì)中，“擬人類比擬人類比”就是讓機(jī)械模仿人的就是讓機(jī)械模仿人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)特定的功能。動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)特定的功能。 如：機(jī)械手就是模仿人的手臂如：機(jī)械手就是模仿人的手臂 ； 土建中使用的挖土機(jī)就是模擬

11、人體手臂的動(dòng)作來土建中使用的挖土機(jī)就是模擬人體手臂的動(dòng)作來進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 3、象征類比、象征類比 是借助具體的事物形象和象征符號(hào)來比喻某是借助具體的事物形象和象征符號(hào)來比喻某種抽象的概念或思想感情的類比。種抽象的概念或思想感情的類比。 象征類比是直覺感知的，針對需要解決的問題，象征類比是直覺感知的，針對需要解決的問題，用某種概括、抽象的形象、符號(hào)或句子來表達(dá)和用某種概括、抽象的形象、符號(hào)或句子來表達(dá)和反映問題的本質(zhì)，使問題關(guān)鍵顯現(xiàn)并簡化；反映問題的本質(zhì)，使問題關(guān)鍵顯現(xiàn)并簡化； 尋找具有與象征形象或符號(hào)相類似的事物作為類尋找具有與象征形象或符號(hào)相類似的事物作為類比物，進(jìn)行類比聯(lián)想，提出解決

12、問題的方案。比物，進(jìn)行類比聯(lián)想，提出解決問題的方案。 玫瑰花喻愛情玫瑰花喻愛情 綠色喻春天綠色喻春天 書籍喻知識(shí)書籍喻知識(shí) 鋼鐵喻堅(jiān)強(qiáng)鋼鐵喻堅(jiān)強(qiáng) 上海金茂大廈象征含意上海金茂大廈象征含意: 其外形像竹筍其外形像竹筍象征著節(jié)節(jié)攀升；象征著節(jié)節(jié)攀升； 像寶塔像寶塔富有民族氣息；富有民族氣息； 像一枝筆像一枝筆在蘭天描繪著未來。在蘭天描繪著未來。 整座大廈的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與中國人喜整座大廈的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與中國人喜歡的歡的“8 ”字相連字相連總高總高88 層，層，中間是中間是8 角形混凝土核心、周邊角形混凝土核心、周邊是是8 根巨型鋼柱、塔式建筑的向根巨型鋼柱、塔式建筑的向上收縮點(diǎn)均位于與上收縮點(diǎn)均位于與8 有

13、關(guān)的樓層有關(guān)的樓層上上 ，以，以“8” 象征著興旺發(fā)象征著興旺發(fā)達(dá)！達(dá)！4、幻想類比、幻想類比幻想類比實(shí)際上是一種直接類比，只是幻想幻想類比實(shí)際上是一種直接類比，只是幻想類比是在童話、神話、傳說、民間故事、幻想小類比是在童話、神話、傳說、民間故事、幻想小說等領(lǐng)域?qū)ふ翌惐任镎f等領(lǐng)域?qū)ふ翌惐任?。 第二節(jié)典型技法第二節(jié)典型技法綜攝法綜攝法 一、概念一、概念 類比法英文名稱類比法英文名稱Synectics，可譯為綜攝法、類，可譯為綜攝法、類比法、提喻法等。比法、提喻法等。 美國麻省理工學(xué)院的美國麻省理工學(xué)院的W.J戈登教授于戈登教授于1952年提出年提出的創(chuàng)新技法。的創(chuàng)新技法。 綜攝法是指以外部事物

14、或已有的發(fā)明成果為媒介，綜攝法是指以外部事物或已有的發(fā)明成果為媒介，并將它們分成若干要素，對其中的元素進(jìn)行討論并將它們分成若干要素，對其中的元素進(jìn)行討論研究，綜合利用激發(fā)出來的靈感，來發(fā)明新事物研究，綜合利用激發(fā)出來的靈感，來發(fā)明新事物或解決問題的方法?；蚪鉀Q問題的方法。 戈登戈登發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們看到一件外部事物時(shí)，往往會(huì)得到啟發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們看到一件外部事物時(shí)，往往會(huì)得到啟發(fā)思考的暗示，即類比思考，而這種思考的方法和意識(shí)發(fā)思考的暗示，即類比思考，而這種思考的方法和意識(shí)沒有多大聯(lián)系，反而是與日常生活中的各種事物有緊密沒有多大聯(lián)系，反而是與日常生活中的各種事物有緊密關(guān)系。關(guān)系。事實(shí)證明，我們的不少發(fā)明創(chuàng)

15、造、不少文學(xué)作品都是由事實(shí)證明，我們的不少發(fā)明創(chuàng)造、不少文學(xué)作品都是由日常生活的事物啟發(fā)的靈感。日常生活的事物啟發(fā)的靈感。戈登戈登由此想到，可以利用由此想到，可以利用外物來啟發(fā)思考、激發(fā)靈感解決問題，這一方法便被為外物來啟發(fā)思考、激發(fā)靈感解決問題，這一方法便被為綜攝法。綜攝法。 適用于集體創(chuàng)造適用于集體創(chuàng)造綜攝法的基本原理：綜攝法的基本原理： （1）變陌生為熟悉）變陌生為熟悉 （2）變熟悉為陌生）變熟悉為陌生 二、實(shí)施程序二、實(shí)施程序1 1 確定小組成員：主持人、問題相關(guān)專家、若確定小組成員：主持人、問題相關(guān)專家、若干各學(xué)科專家。干各學(xué)科專家。2 2主持人提出問題。主持人提出問題。3 3問題相

16、關(guān)專家分析問題。問題相關(guān)專家分析問題。4 4凈化問題：專家對多種方案評價(jià)，縮小設(shè)想的凈化問題：專家對多種方案評價(jià)，縮小設(shè)想的范圍。范圍。5 5理解問題：明確目標(biāo)。理解問題：明確目標(biāo)。 6 6類比靈活運(yùn)用。類比靈活運(yùn)用。7 7 適應(yīng)目標(biāo)。適應(yīng)目標(biāo)。 8.8.方案的確定和改進(jìn)。方案的確定和改進(jìn)。1968 1968 蘇軍蘇軍第三節(jié)基本類比技法第三節(jié)基本類比技法 一、原型啟發(fā)法一、原型啟發(fā)法 原型啟發(fā)就是通過與假設(shè)的事物具有相似性的東原型啟發(fā)就是通過與假設(shè)的事物具有相似性的東西，來啟發(fā)人們解決新問題的途徑。西，來啟發(fā)人們解決新問題的途徑。 能夠起到啟發(fā)作用的事物叫做原型。能夠起到啟發(fā)作用的事物叫做原型

17、。 原型可來源于生活、生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)。如魚的體型是原型可來源于生活、生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)。如魚的體型是創(chuàng)造船體的原型。創(chuàng)造船體的原型。 原型啟發(fā)能否實(shí)現(xiàn)取決于頭腦中是否存在原型，原型啟發(fā)能否實(shí)現(xiàn)取決于頭腦中是否存在原型，原型又與頭腦中的表象儲(chǔ)備有關(guān)，增加原型主要原型又與頭腦中的表象儲(chǔ)備有關(guān)，增加原型主要有以下三種途徑：有以下三種途徑： 1、注意觀察生活中的各種現(xiàn)象，并爭取用學(xué)到、注意觀察生活中的各種現(xiàn)象，并爭取用學(xué)到的知識(shí)予以初步解釋；的知識(shí)予以初步解釋； 2、通過課外書、電視、科教電影的觀看來得到；、通過課外書、電視、科教電影的觀看來得到； 3、要重視實(shí)驗(yàn)。、要重視實(shí)驗(yàn)。 二、移植法二、移植法 1、移植法

18、的概念、移植法的概念 移植法是將某一個(gè)領(lǐng)域中的原理、方法、結(jié)構(gòu)、移植法是將某一個(gè)領(lǐng)域中的原理、方法、結(jié)構(gòu)、材料、用途等移植到另一事物中，從而創(chuàng)造出新材料、用途等移植到另一事物中，從而創(chuàng)造出新產(chǎn)品的創(chuàng)新方法。產(chǎn)品的創(chuàng)新方法。 有一位著名發(fā)明家說過：有一位著名發(fā)明家說過：“移植發(fā)明是科學(xué)研究移植發(fā)明是科學(xué)研究最有效、最簡單的方法，也是應(yīng)用研究最多的方最有效、最簡單的方法，也是應(yīng)用研究最多的方法之一。法之一?！?有位學(xué)生提出面包是怎么樣做的。老師就告訴他有位學(xué)生提出面包是怎么樣做的。老師就告訴他面包是由面粉加發(fā)酵加工而成，烤面包時(shí)，由于面包是由面粉加發(fā)酵加工而成，烤面包時(shí)，由于面包內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，

19、使面包體積膨脹，變得面包內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體，使面包體積膨脹，變得松軟可口。這引起學(xué)生的好奇與思考，馬上又有松軟可口。這引起學(xué)生的好奇與思考，馬上又有位學(xué)生提出：位學(xué)生提出：“我們能不能把這種面包發(fā)泡技術(shù)我們能不能把這種面包發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行系列研究開發(fā)新產(chǎn)品，以求創(chuàng)新呢？進(jìn)行系列研究開發(fā)新產(chǎn)品，以求創(chuàng)新呢？”于是，于是，大家查閱各種資料，討論出許多移植法：大家查閱各種資料，討論出許多移植法： 1）、移植到食品加工）、移植到食品加工發(fā)泡面、發(fā)泡餅發(fā)泡面、發(fā)泡餅 2）、移植到喂牲口）、移植到喂牲口發(fā)酵發(fā)泡飼料。發(fā)酵發(fā)泡飼料。 3）、移植到包裝、運(yùn)輸、保溫、隔聲等領(lǐng)域）、移植到包裝、運(yùn)輸、保溫、隔聲等領(lǐng)域發(fā)

20、泡塑料。發(fā)泡塑料。 4）、移植到采光材料）、移植到采光材料發(fā)泡玻璃、采光柔和，發(fā)泡玻璃、采光柔和，又不透明質(zhì)輕。又不透明質(zhì)輕。 5）、移植到金屬）、移植到金屬發(fā)泡金屬、質(zhì)輕而堅(jiān)韌。發(fā)泡金屬、質(zhì)輕而堅(jiān)韌。 6）、移植到隔熱品）、移植到隔熱品發(fā)泡橡膠。發(fā)泡橡膠。 7）、移植到超輕型紗布代用品）、移植到超輕型紗布代用品發(fā)泡樹脂。發(fā)泡樹脂。 8）、移植到工業(yè)產(chǎn)品）、移植到工業(yè)產(chǎn)品發(fā)泡水泥。發(fā)泡水泥。2、移植法的種類、移植法的種類 原理移植原理移植 結(jié)構(gòu)移植結(jié)構(gòu)移植 方法移植方法移植 材料移植材料移植三、仿生法三、仿生法 根據(jù)生物界生物的外型和內(nèi)在原理創(chuàng)造出新事物。根據(jù)生物界生物的外型和內(nèi)在原理創(chuàng)造出新事物。 簡易的滑翔機(jī)便是根據(jù)鳥的外型仿制出來的。簡易的滑翔機(jī)便是根據(jù)鳥的外型仿制出來的。自動(dòng)真空吸塵器自動(dòng)真空吸塵