书城科普读物走进科学丛书:透析发明与创造的决窍
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第23章 类比创造法

类比创造法的原理

类比创造法是建立在类比推理基础上的一种发明创造技法,也叫类比发明法,是把两个或两个以上同类、不同类,相似、部分相似,乃至差别很大的事物进行对比,找出它们的类比之处,从而启发思路,构想新产品、新方案的方法。

类比是一种思维方法。这种思维方法在人们的生产、生活中广泛而经常采用。但是,有意识地运用于人们的创造发明活动中,并作为一种发明技法创立起来,则是美国人威廉·戈登的功劳。戈登在美国国防部、麻省理工学院、哈佛大学和洛克菲勒财团等机构的资助下,搜集4000余项有关物理、化学、机械、生物、地质、市场等学科方面专家的发明创造,以及文学艺术领域中的重大创造,加以分类编组,深入研究,发现这些科学家、艺术家们的创造活动和导致他们创造成功的过程中,存在着共同的规律和技巧,这就是将两个或两个以上乍看起来彼此无关的、不同的事物或概念巧妙地联系了起来。而帮助他们实现这种巧妙联系的方法,就是类比的方法。戈登将他总结的这种类比方法称之为“综摄法”,即广为吸收、综合摄取的意思。这一类比方法于1959年发表后,当即受到各界重视,很快推而广之。

戈登在他的研究中,总结提出了类比法的两个要点,也是类比法的重要原则,即异质同化和同质异化。所谓异质同化,就是异中求同,把陌生的事物变为熟悉的事物。所谓同质异化,就是同中求异,把熟悉的事物变为陌生的事物。这两个变化实际上就是创造性思维在创造过程中所必然经历的两个阶段。

类比创造法的应用类型

类比创造法可分为:直接类比法、拟人类比法、因果类比法、对称类比法、综合类比法及象征类比法等多种形式。

(1)直接类比法

即从自然界或已有成果中寻找出与创造对象相类似的现象和事物,从中获得启示。这要比凭空想象来设计一种物品更易取得成功。

水下飞机的发明完全是按照同空中飞机的直接类比中所得到的启示发明出来的。水和空气都是物体,机翼的物体动力学特性是两者的共性,都可以由机翼产生升力,所不同的是水的浮力和阻力都比较大而已。

(2)拟人类比法(仿生类比)

进行创造活动时,人们常常将发明革新的对象“拟人化”,即模仿人的各种特征,制成新型机械。如模仿人的双腿迈步的方式,制成“步行机”,可以跳沟跨壕,在沼泽地带负重搬运;模仿人的手臂动作设计成新式掘土机,它的主臂如同人的上下臂,有活动“关节”,可以前后左右上下弯曲,而挖斗恰似人的手掌,可以插入土中,将土挖起;模仿人体还可以制造广泛使用的机械手、机械人等等。这种拟人化的设计,都是从人体的某一部分的动作中得到启示,常常会使人收到意想不到的效果。模仿生物就是仿生类比法。

(3)因果类比法

两种物品的各个属性之间,可能存在着同一种因果关系,因而,我们可以根据一个事物的因果关系,推出另一事物的因果关系,从所得的启示进行创造。

例如,面包的疏松多孔,是由于面团在烤制过程中,释放的气体在面团中形成的无数小气泡造成的。根据这一现象,日本一位发明家应用因果类比,在熔化的金属中加入起泡剂,迅速冷却后,就形成了包含无数微气泡的轻质泡沫金属材料。

(4)对称类比法

许多事物都具有对称性,我们可以通过对称关系的类比,发明出新的东西来。

现在有一种使司机头脑清醒的新产品,实际上就是把一只半导体致冷器贴在前额上。这种半导体致冷器就是根据对称类比法发明出来的。原来半导体PN结一端受热产生温差时就会产生电流。后来有人给PN结通上电流,那么PN结两端会出现什么现象呢?根据对称类比的观点,PN结的一端应当放热,另一端吸热而产生温差。吸热的这端就成了半导体致冷器。

(5)综合类比法

事物众多属性之间的关系虽然十分复杂,但是,我们从综合它们相似的特征进行类比,可以得到新的发明启示。

利用电子计算机对现有各种产品的相似特征进行类比,可以设计出样式新颖、性能更加优异、价格低廉的新产品。如在飞机、汽车、轮船及其他各种产品设计上,都已采用了这种方法,实际上就是利用计算机进行模拟设计,综合后选出博采众长的方案。

(6)象征类比法

用具体事物来表示某种抽象概念,或赋予其某种思想感情,使其具有独特的风格,即寓意其中,这就是象征类比法。

例如,在建筑设计中物质功能和精神功能是不可分割的,提倡精神功能的设计思维,就要求建筑设计以满足感情等心理需求为目标。

长城象征伟大的中华民族,紫禁城象征神秘的皇权,纪念碑的宏伟,纪念馆的庄严,音乐厅的典雅,园林建筑的古朴幽深,高楼的时代感等等,以及历史上许多名垂千古的建筑,就在于它们格调迥异,具有各自的特征。

在日用品设计中,不但应具有各国鲜明特性,而且更强调意境。日本名瓷“诺来蒂克”的怀旧造型,形似古典,又追求装饰花卉要“花能解语”,象征着一位女主人在向客人诉说什么。