书城童书科学知识大课堂——创造新思维
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第21章 发明创造技法(9)

在技术发明史上,许多重大的发明都是先从专利文献中获得启示而产生的。例如,爱迪生采用炭丝作灯丝制成具有实用价值的白炽灯,是在他读了电灯发明家——英国人斯旺发表在美国《科学美国人》杂志上的文章,得到启示后完成的。而斯旺却是在1845年看到了J.W.

斯塔尔关于电灯的英国专利后才开始考虑如何制造炭丝白炽灯的。爱迪生对白炽灯的研究产生了极大的兴趣,他先后试验了1600多种材料,终于试验出一种实用性强的炭丝白炽灯。让电灯得以向全世界推广。

专利发明创造法的原理

那么专利发明创造法,就是充分利用已有的发明技术,找出不足之处,进行改进研究,并产生一种新的事物、新的技术。爱迪生领导的研究机构,广泛研究了全世界的专利文献和技术,寻找专利空隙和缺点进行发明,终于有了1000多项发明。

专利制度在国际上已有几百年的历史,绝大多数的国家和地区都采用了专利制度。

目前全世界已有3000多万件专利,并以每年100多万件的速度递增,这是人类一个巨大的知识宝库。善于和有效地利用专利文献,是人们进行创造发明的重要手段。

从专利文献中,人们不但可以找到许多成功的途径,也可以找到同样多的失败的脉络,甚至还可能找到许多潜在的、经过努力可以成功的线索。

利用专利文件寻求创造发明的课题和设想,以及利用专利文献对课题的设计进行改进和完善的创造发明技法,称为专利发明法。

城市居民垃圾袋装化,是一项有利于环境卫生的好事,受到广大居民的欢迎。为了使垃圾袋装化得到有效地推广,有关部门用再生塑料生产了廉价的马夹袋以供使用。但是,马夹袋软软的“站”不起来,使用起来很不方便。于是,有人发明了一种圆柱状,没有上下底的网状桶架,使用时把它放在马夹袋内。

这样,马夹袋就“站”起来了,袋口也张开了。这项小发明获得了专利。

后来,一位学生又对这项专利进行了研究,发现它有两个缺点:一是当垃圾装满后,从袋中把网状桶架拿出来时,会带出一些垃圾;二是如果袋内装的是鸡、鱼等带有水分的内脏时,会把网状桶架弄得很脏,得洗过后才能再用。于是,他完成了一件新的发明“马夹袋架”

:把马夹袋放在马夹袋架里面,张开袋口,再把马夹袋的拎袢挂在架子上的挂袢上,这样使用起来就方便多了。

对上述发明进行研究后,另一个学生又发现了一个问题:这样的马夹袋架在使用时袋口一直是开着的,在冬天没有什么问题,可到了夏天就会招引来很多苍蝇。于是,他设计并完成了一件命名为“袋装化垃圾箱”的新发明。这件作品是对市售的一种推动式箱盖的塑料垃圾箱进行改进后制作完成的。箱体的两侧各装一个用来挂马夹袋拎袢的挂钩。在活动的箱盖和箱体的相应位置上装有两副小磁铁,使活动的箱盖推板可以处于“常闭”和“常开”两种状态。

这项发明在全国星火杯发明竞赛中获得了二等奖。

利用专利文献搞发明,实际上是一种寻找现有专利的知识空隙的方法。

专利发明创造法的应用要领

根据设想确定,具有步骤如下:

(1)确定初步课题。

(2)专利文献调查。

(3)评价。

(4)找出专利文献的知识空隙。

(5)增加新的知识、补充研究。

(6)制定正式课题。

十六、分解创造法

自动行走鞋的启示

事物总有相反对立的一面,例如,机械运动中的作用和反作用;数学中的正数和负数;电学中的阳电和阴电;生物学的同化和异化。在发明创造的思路中有没有相反对应的思路呢?

比如运用组合创造的方法将电视、计时、照明集合成一体,发明了多功能电视机。那么,与组合创造法相反对立的创造法是什么呢?让我们先欣赏一件有趣的玩具吧。

只见一双乌黑的小皮鞋在地板上嘎嘎地走动着,却不见人影。瞧着这双自动行走的皮鞋,好似穿鞋的人使用了隐身术,故意显露出一双会动的鞋,这件事让你百思不得其解。瞧着瞧着谁都觉得有趣、神秘,仿佛置身于神奇的世界。惊叹之余,有人发问:这是怎样创造出来的呢?创造的秘密有的像崇山峻岭,隧道很难凿通;有的像薄薄的一层窗户纸,一捅就破。

神秘只是无知的表现,当你知其然并知其所以然时,就不觉得神秘了。

早在会自动行走的玩具鞋发明之前就有了一种能走路的娃娃玩具。娃娃的脚上穿着一双鞋,娃娃走动时当然也带动了鞋。可是人们对能走路的娃娃玩具并不感到新奇,因为现实生活中的人也都是这样穿着鞋走路或者赤脚走路,脱下来的鞋是不会走动的。假如一双鞋会自动行走的话,必须引人注目,这样的玩具一定能成为抢手货。于是只要娃娃玩具上的鞋和行走机构取出来改装在一起,就成了物美价廉的新玩具——会自走的鞋。这种将一个整体进行创造性地分解,使分解的结果产生了新的意义和新的价值的创造;或者使分解出的某一部分,或分解出的某些部分成为一个新的整体的创造就是与组合创造相反对应的创造。创造力培训中心把这种发明创造的思想方法叫做分解创造法。

分解创造法的原理

从分解创造的定义中可知,分解创造有分解再组合和分解不合之分。将一个整体创造性地分解后,再组合成一个新的整体就是分解再合;从一个整体上创造性地分解出某一部分或某些部分组成一个新的整体,就是分解不合。例如长筒靴,青年穿着它显得身材修长,精神活泼。但是长筒靴的穿、脱和保养都不甚方便,要改善这种状况还无从下手。然而,采用分解再合的创造方法就轻巧地解决了这个问题。创造的思路是:将长筒靴分割为两部分,设计出靴筒和鞋,再由靴筒和鞋组合成长筒靴。靴筒展开后近乎一张皮革,靴筒和鞋分别穿脱,不分先后顺序,靴筒能调换着穿甚至里外翻着穿,鞋还能单独穿、脱、擦拭、上油、保存都很便当。分解再合使长筒靴焕然一新。皮靴分解设计出了新花样,布鞋能不能分解设计呢?

中国台湾制鞋业设计出一种可换鞋面的女帆布鞋,鞋面的边和靠近鞋底边沿处装着拉链,可随时根据个人爱好和衣服的色调更换不同的鞋面。这种鞋上市后很受消费者欢迎。许多名曰组合的事物实际上是分解再组合的结果。如组合式写字台、组合裙衫、表盘可转动的手表、分体式安全电热杯、组合录音机、经过分解加工后组合起来的大型或重型机械零件等。分解再组合的创造目的是在原有的事物上革新这一事物。例如,文具商店出售的打孔器,在纸上打出的两个孔眼的距离是固定的,这就限制了它的使用范围,如何革新这种打孔器呢?中国北京一位小青年运用分解创造法,将打孔器一分为二,再加两杆,使其中一半能在两根杆上来回滑动,就这么发明了新型打孔器,获得了全国青少年科学发明创造竞赛奖。再如日本生产的一种小块地毯,仅有50cm2见方,可像铺瓷砖那样方便地铺在地上。常走的地方如有磨损只需换一块地毯就行了。铺一段时间,还能重新排列组合图案,并使地毯磨损均匀。

分解不合的创造目的则是利用原有事物的一部分或几部分设计出另一自成一体的事物,1825年,美国一位叫汉娜·蒙塔基的妇女,她为了让丈夫的衣领经常保持干净而又不至于总洗衣服,于是把衣领从衬衣上分解下来,设计成为一件独立的衣物,衬领就是这样发明的。要用已有事物的某一部分或某些部分做出新的创造,确实要有点非凡的想像力,否则很难一反常态地超越现有事物的形象。以墙上的挂钟为例,挂钟尽管在造型设计上花样百出,可是人们总能从别的事物上看到与其相似的形象。挂钟的造型只有与别的事物的形象完全迥异时,才是真正不寻常的造型。运用分解不合的思路设计的挂钟,创造的形象不但在别事物上看不到,而且设计过程简单,造型也简单,只要将挂钟左右等分成两半,把钟表机构全部集中到一半,就发明了不落俗套的半形钟。瞥见墙上挂着半个完好的钟,另一半荡然无存,好像神秘地失踪了,真是耐人寻味。这是分解不合的思路在工业产品造型设计上应用的一例。会走路的鞋、五指手套、“无影”电影、玻璃滑槽、单人卫生火锅、简易跑鞋,则是分解不合的创造在玩具、纺织品、电影艺术、家具、饮食、体育活动中结出的果实。

那些在使用中经常被磨损的或者寿命相对短的部分,材料最贵的部件,体积较大的工作、安装费事的设备,复杂却又必不可少的程序等,都可以作为分解设计的目标。例如,推土铲铲刃、可换刀头、齿圈、分置吊装法等,都来自分解设计。妇女给婴儿哺乳时,松衣解扣很不方便,当着异性的面更不好意思。运用分解创造设计的哺乳用女式上衣可随意盖上或打开,给婴儿哺乳时,既可以遮住婴儿的头,又可以把乳房盖住,母婴均很方便。

在一个确定的分解对象上,可以进行不同的分解。因此,将这种创造方法应用在工业设计中,对某个工业产品的每一分解都会得出一种设计,取得事半功倍的效果。以裙形瓶为例,经过不同的分解,就获得各种富有创意的设计。采用灵活多样的分解线,很快就从一只裙形瓶分解出了五花八门的玻璃器皿,其中有斜口杯、裙形口杯、悬口杯、异形口杯、花瓶、笔筒等。由此可见,分解创造是一种简便、多变的工业产品设计方法。

分解创造法是发明新事物革新旧事物的方法。比如彩色胶卷,大都是36张一卷。一般人一下照不了那么多,照不完又不能冲洗。如果分解成4张一卷、6张一卷、8张一卷,就能满足更多人的需要。再如,把500克一袋的奶粉分解成为25克一袋,在火车和轮船上出售,旅客十分欢迎。

不论分解再合的创造,还是分解不合的创造,分解是共同的创造起点,再合与不合是不同的创造目的和不同的创造结果。分解并不改变事物的本质,而是以结构或形式上的变化创造新功能,新意义或新价值。已有事物的分解和已有事物的组合是事物相反对立的两方面。

只有认识事物相反对立的两方面,才能更加广泛、更加深入地进行创造。

分解创造法的应用要领

(1)设法将整体进行创造性地分解,使分解的结果产生新的意义和新的价值,或分解出来的某些部分成为新的整体。

(2)可以将一个整体创造性地分解后,再组合成一个新的整体就是分解再合,也可以分解之后独立成为新的整体。

(3)在不改变事物本质的情况下,以结构或形式上的变化创造新功能、新意义、新价值。

怎样作决策

你必须要做的最重要的事情是决策。若不如此,他就会阻碍创造过程的进展。有时你只会有几秒钟的时间来评价一种情况,有时却有6个月的时间。有时你的信息不全,有时信息却又太多。这就是现实世界。你必须决定如何对待这个设想,向前推进还是就此止步。

“以太”计算机网络的发明家麦克考菲说得好:“莫让寻找伟大设想的意愿蒙住了你的眼睛,使你看不见仅仅是好的设想和有发展前途的设想,这往往正是勇士所想要的东西。如果是一个伟大的设想,当然更好。但若你除了最好的设想之外一概拒而不纳,你就会无事可做。”斯坦福大学校长肯尼迪有同样的感想:“许多失望的人们留在街角上,等待着标有‘最佳’字样的公共汽车开过来。”

在决策上,理智是很重要的,但不要忽视了你的直觉。一个人曾告诉我:“假如我得到一个设想,并且摆脱不掉它,那么我就一定去做。这需要有充分的自信,但我发现很管用。”

另一个人说道:“假设我有三个设想,我感觉对其中的一个有很大的热情,那么它就是我要往上花时间的那个。”

十七、扩散思维创造法

同一事物不同思想的启示

能否从同一现象、同一原理、同一问题产生大量不同的想法,这一点对进行发明创造都具有十分重要的意义。假如,作家对某一现象都用同样的文句描写,工程师只能将某一原理应用于一种机械设备上,教师满足于对某一问题的惟一解释,那么创造就会销声匿迹。文学上,对同一景象的不同描写;技术上,对同一原理的不同应用;课堂上,对同一问题的不同解释……都来自于同一事物的不同思想,其结果体现着一个人的创造性。

什么是对同一事物的不同思想呢?当你瞧见墙壁上有一个小黑点时,能够由此想到那是掉在餐桌上的一粒芝麻,盘旋在空中的一架直升飞机,白纸上的一个疵点,漂浮在牛奶上的一片茶叶,航行在海洋中的一艘巨轮,皮肤上长的一个斑痣,洒在衬衫上的一滴墨汁,击穿车厢的一个弹孔,宇宙中的一颗星星,落在窗户上的一个昆虫,木板上的一个钉眼,田野里的一口井等等。看到一样,想到多样,看得一样,想得异样,这就是对同一事物的不同思想。

创造是不同的思想过程与不同的思想结果。这种以同一事物为思想的起点,想到许多方面,得出各种迥异的结果,称为扩散思维。扩散思维是创造性思维的基本形式之一,发明创造的各种思路,例如发现创造、破旧思想、移植、联想、变换材料、仿形、异类组合、主体附加、研究潜功能、突破原型等,都离不开扩散思维。

创造不仅要求我们从一事物想到另一事物,更需要从一事物想到很多事物;不光想起身边的各种事物,还要想到眼前不存在的事物。例如,从一支笔的笔尖想到笔尖——尼龙,笔尖——美术馆,笑尖——伸缩,笔尖——音乐,笔尖——海绵,笔尖——测量,笔尖——暗号,笔尖——图案,笔尖——壁灯,笔尖——塑料,笔尖——羽翎,笔尖——徽章,等等。这是因为,只有从一事物想到许多不同的事物,才能产生出不同的思想,只有不同的思想才能孕育创造。笔尖常用金属材料制造,那么笔尖——尼龙,笔尖——塑料是变换材料的思想;笔尖上除沾上墨水外,没有其他的东西,那么,笔尖——海绵是主体附加的思想;笔尖功能是沾上墨水进行书写或描绘,那么笔尖——暗号,笔尖——图案是移植的思想;笔尖只同笔杆、墨水、纸张有直接的构造关系和作用关系,那么笔尖——音乐,笔尖——羽翎,笔尖——测温是异类组合的思想;笔尖的造型是其特有的形状,那么,笔尖——美术馆,笔尖——壁灯,笔尖——徽章是仿形的思想;毛笔的笔尖一直固定在笔杆上,那么,笔尖——伸缩是破旧的思想。