1.3 创新思维与方法纵览

创新是指人们为了满足日益增长的需求，利用已有的知识和信息，在不断尝试和发展的过程中，发现或产生某种新颖的、独特的并且有社会价值或个人价值的新事物、新思想的活动。创新的本质是突破固有思维，打破常规模式，从中探索一种全新的方法。

人们对创新的关注从未停止过。创新是很多书籍、文章、演讲和奖项的主题。即便如此，为什么创新确实能够发挥积极作用？为什么创新如此重要？

创新之所以重要，主要出于以下两个基本原因：

首先，最重要的一点是，创新是提高民众生活质量的关键所在。现今，不论是公司、机构，还是国家、社会甚至整个地球，人类都面临着无数艰巨的挑战，其中绝大多数都可以通过创新来解决。而目前的创新还不够，远远低于人类能够并且应该达到的水平。

其次，创新是商业、金融以及经济发展的主要推动力。所有长期保持繁荣和发展的公司或国家，无一不同时也是创新的领导者。

创新的这种根深蒂固的重要性，使得其成为组织领导的要素之一。不仅实验室或大学里需要杰出的创新领导者，在企业、政府层面，以及非营利机构中也同样需要。

1.3.1 创新思维方法溯源

创新方法是指人类在不断探索和发展创新的过程中，依靠不断积累创新经验，将创新过程进行实践、总结以及不断完善、发展之后，总结出一套便于今后再次创新的思想体系和理论方法。其根本作用在于根据一定的科学规律，启发人们的创造性思维，提升人们的创新效率。

一方面，创新的成功不只是突破已有的传统形成新的创意，它更取决于如何充分利用既有的知识和技术，尽可能地减少形成和实现创意过程中的不确定性。

另一方面，从创新的特点分析，研究创新方法的目的不是寻找保证创新必然发生、必然成功的途径和方法。其研究的重点不在于找到指令性的方法，而在于研究可以提升创新效率的途径。

因此，人类的创新行为包含可组织性以及可设计性等方面的规律。显然，这种可组织性和可设计性并不是否定创新的不确定性，而是在承认其不确定性的前提下，通过充分利用已有资源和创新方法，对资源进行有效配置的同时，创造特定的社会条件，以降低创新过程中可能出现的不确定性，最终增大创新成功的概率。

下面，首先回顾创新思维与方法的历史。

自人类出现可追溯到的创新方法大约为公元4世纪的启发法，自此之后，创新方法经过不断探索、发展，逐渐总结出不同的独特体系，各体系的创新理论也随之不断发展。

创新方法的发展主要可以分为三个历史阶段：远古研究阶段（公元4—19世纪）、近代研究阶段（20世纪初—20世纪50年代）、现代研究阶段（20世纪60年代至今）。

1．创新方法发展的远古阶段

创新方法发展的远古阶段是指公元4—19世纪的启发法，也称为探索法，是指人们根据一定的经验，在问题空间内进行搜索，寻求解决问题的经验，从而快速解决目标问题的一种方法。人们最早对已有的生活现象和自然现象存在疑惑，慢慢地开始敢于对现有事物发起猜测质疑。启发法就起源于人们从事物的不断思考中发现问题，并且有选择性地运用大脑中的知识存储提出质疑、发起猜想的过程。启发法的内涵实质上是有根据的推测、直觉的判断或者只是常识。典型的启发法有试错法。

2．创新方法发展的近代阶段

创新方法发展的近代阶段是指20世纪初—20世纪50年代，主要的创新方法有头脑风暴法、形态分析法、综摄法、“5W2H”法、检核表法、TRIZ方法等。

头脑风暴法（Brainstorming）是美国BBDO广告公司创始人亚历克斯·奥斯本（Alex Osborn）于1938年提出的。它最早是精神病学上的术语，指精神病患者精神错乱的状态，现在则是无限制的自由联想和讨论的代名词。

形态分析法（Morphological Analysis，MA）是瑞士天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）于1942年提出的。它是一种系统化构思和程式化解题的方法，通过将对象各要素所对应的技术形态进行组合，从中寻求创新性设想来进行创新。

综摄法（Synectics Method）是威廉·戈登（William Gordon）于1944年提出的，意思是将表面上互不相关的各种元素连接在一起。它是一种运用类比进行创新的方法，主要思想是“变陌生为熟悉，变熟悉为陌生”。

“5W2H”法由美国陆军在第二次世界大战中首创。“5W2H”的含义是：Why，What，Where，When，Who，How，How much。人们利用这七个问题进行设问，探寻创新思路，构思设计，实现新的发明创造。

在“5W2H”法的基础上，检核表法逐渐发展起来。最早的检核表法是奥斯本检核表法，其引导性思维源自奥斯本，所以以奥斯本的名字命名。奥斯本在其著作《发挥创造力》中介绍了很多激励思维的方法，美国麻省理工学院工程研究室从中选择出75个，并将其归纳为9个大问题，编制出“新创意检核用表”，作为提示人们进行创新的工具。人们可根据检核表上所列的条目逐一分析问题的各个方面。

TRIZ是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒（Genrich S.Altshuller）提出的，是俄文“теории решения изоб ретате льских задач”的英文音译“Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch”的缩写，其英文全称是Theory of the Solu-tion of Inventive Problems（TIPS）。TRIZ理论核心包括九个部分：八大技术系统进化路径、最终理想解（Ideal Final Result，IFR）、40个发明原理、39个通用过程参数和矛盾矩阵、物理矛盾和分离原理、物—场模型分析、标准解法、发明问题标准算法（ARIZ）以及物理效应库。

3．创新方法发展的现代阶段

创新方法发展的现代阶段是指从20世纪60年代至今。主要的创新方法有中山正和法、信息交合法、六顶思考帽法、公理化设计法等。

中山正和法简称NM法，是日本创造学家中山正和（Nakayama Masakazu）发明的，以巴甫洛夫的高级神经活动学说为基础，认为人的记忆力分为第一信号系统与第二信号系统。第一信号系统只能反射类似记忆的事物，中山正和称之为“点的记忆”；第二信号系统可用语言表达有条理的记忆，中山正和称之为“线的记忆”。

信息交合法认为，主体对大脑中储存的信息和新接受的信息进行巧妙的系统综合，必然产生新的信息。

六顶思考帽法（Six Thinking Hats）的实质是利用白、绿、红、黑、黄、蓝六种颜色代表不同的思维角色，帮助人们在分析问题的过程中通过变换思维角色进行创新。人们在思考问题的时候运用该方法，能有效地区分感性认识与理性认识，使思维变得清晰，并针对目标问题进行全方位的剖析。

公理化设计（Axiomatic Design，AD）法就是在设计时，以用户需求为出发点，从用户域到功能域，再到物理域，最后到过程域，进行曲折映射，得到四个域各自的层次结构树，从而得到清晰的设计框架和具体的参数、变量。

1.3.2 主要创新思维方法介绍

1．试错法

（1）试错法的概念。试错法指是人们通过自身经历总结出经验，然后依据经验对面临的问题进行不断的尝试，直到尝试出想得到的结果便停止的方法。

试错法最常用的策略为优先试错策略，即在面对问题时，首先尝试成功概率最大的方法，然后再不断地依次尝试概率相对较低的方法，直到实验结果达到或接近理想结果为止，如图1-5所示。

（2）试错法的特点。试错法的核心是猜测与反驳。这两个步骤既相互孤立，又密切联系、相辅相成。猜测即人类运用现有的知识存储，依照逻辑推理出结果；反驳则是从结果中寻求证实，寻找原因。倘若没有反驳精神而一味地去猜测，则结果很可能出现较大的偏差；一味地去反驳而不注重猜测，则会缩短人们探索的视野。二者是相互补充的。

试错法的第一步即为猜测。猜测行为是人类具有质疑事物发展变化的阶段性成果。但是，这种质疑并不是盲目地质疑，并不是对周围一切人和事物的质疑，而是为了发现人们所关注领域内的问题，从而由发现问题、优化问题，到解决问题。这个过程离不开人类的认识。一方面，认识需要通过人类平时的生产劳动，通过大量的实践活动映射出来，形成一种规律的、能被人类所认知的抽象思维；另一方面，随着人类的不断发展，把已有的实践经验总结成理论，使后人能直接学习变成知识存储，从而提高认识事物的效率。所以，质疑一定是人们在相关领域中将先前学习到的脑内知识存储结合具体的实践之后，才能够有方向地进行猜测。

反驳为试错法的第二步。在猜测的过程中，人类需要从结果中去验证效果，这样就需要从批判的角度去改正猜测思路，从而在反驳中继续猜测。反驳是试错法的目的，即要排除错误，避免在下次思维中踏入死循环。因此，反驳是一种“从错误中学习”的方法。没有错误，人类就无法前进，科学也无法发展。生活中的每项方针、政策都是在吸取以前经验的基础上制定的；科学的重大发现也是在无数次错误、排除错误，再错误、再排除的无限交替中实现的。

【案例1-1 桑代克饿猫迷笼实验】

桑代克著名的试错法实验即研究一只饥饿的猫如何通过试错从笼子里逃脱出来并取得食物。

桑代克首先把一只饥饿的猫放在一个封闭的笼子里，笼子外摆着一盘可望而不可即的食物。如果笼子里面的一个杠杆被碰到的话，那么笼子的门就能开启。重复此实验，当猫出来时再放回笼子，统计猫每次碰到杠杆所需要的时间，包括猫出现乱碰的现象。

实验阶段：起初，猫在笼子里乱窜，并用爪子在笼子里乱抓。如果猫碰到那个杠杆，门就会打开。但是，随着猫一次次地实验之后，有趣的现象发生了：当猫刚被重新放回笼子的时候，它还是像先前那样在笼子里动来动去，但是渐渐地，猫好像领会了门是通过杠杆开启的，于是，随着实验次数的增加，猫开门所需时间不断缩短。最终，当它再被放回笼子里的时候，它就会直接去碰那根杠杆并逃离笼子。

2．头脑风暴法

（1）头脑风暴法的概念。头脑风暴法就是通过会议的形式，让所有参加者在自由愉快、畅所欲言的气氛中，自由提出想法或点子，并以此相互启发、相互激励、引起联想、产生共振和连锁反应，从而诱发更多的创意及灵感。头脑风暴法的基本原则是：注重数量，禁止批评，鼓励奇思妙想、组合和改进设想。

头脑风暴法又称智力激励法。奥斯本最初将此法用于创造广告的新花样上，总结成著作《思考的方法》和《创新性想象》后，经世界各国创造学研究者的实践和发展，至今已经形成了一个发明技法群，如奥斯本智力激励法、默写式智力激励法、卡片式智力激励法等。

（2）头脑风暴法的流程。头脑风暴法分为三个阶段，分别为准备阶段、头脑风暴阶段、评价选择阶段，如图1-6所示。

1）准备阶段。

①选定基本议题。

②选定参加者（一般不超过10名），并挑选记录员1名。

③确定会议时间和场所。

④准备好海报纸、记录笔等记录工具。

⑤布置场所。将海报纸（大白纸）贴于黑板上；座位的安排以“凹”字形为佳。

⑥会议主持人应掌握头脑风暴法的一切细节，应彻底了解该方法的基本原则、实施要点等。

2）头脑风暴阶段。

①召开头脑风暴会议。主持人首先必须向参加者简介该方法的大意、应注意的问题，如基本原则。

②让与会人员畅所欲言。

③记录员记录参加者激发出的灵感。

④结束会议。

3）评价选择阶段。

①将会议记录整理分类后展示给参加者。

②从效果和可行性两个方面评价各个点子。

③选择最合适的点子，尽可能采用会议中激发出来的点子。

（3）头脑风暴的特点。头脑风暴法的特点是旨在为人们营造一种宽松的氛围，最大限度地激发人的创造力，使人们相互启发，提出大量的创新性设想，从而获得问题的解决方案。但是，由于其时间成本较高，并且效果的好坏很大程度上依赖于会议召集者的引导，所以该方法不太适合解决一般性问题，而主要针对需要探索创新性解决方案，并且需要获得与此有关的大量设想的特殊问题。头脑风暴法的主要特点如下：

1）自由思考。要求与会者尽可能地解放思想，无拘无束地思考问题并畅所欲言，不必顾虑自己的想法或说法是否“离经叛道”或“荒唐可笑”，但不准参加者私下交流，以免打断别人的思维活动。

2）延迟评判。禁止与会者在会上对他人的设想评头论足，排除评论性的判断。至于对设想的评判，留在会后进行。

3）以量求质。鼓励与会者尽可能多地提出设想，以大量的设想来保证质量较高的设想的存在，即设想多多益善。

4）组合改善。鼓励与会者积极进行智力互补，善于利用他人的思想开拓自己的思路，在增加自己提出设想的同时，注意思考如何把两个或更多的设想组合成另一个更完善的设想。

【案例1-2 积雪影响通信的问题】

有一年，美国北方格外寒冷，大雪纷飞，电线上积满冰雪，大跨度的电线常被积雪压断，严重影响通信。过去，许多人试图解决这一问题，但都未能如愿以偿。后来，电信公司经理应用奥斯本发明的头脑风暴法，尝试解决这一难题。他召开了一次能让头脑“卷起风暴”的座谈会，参加会议的是不同专业的技术人员，要求必须遵守头脑风暴法的基本原则。

按照会议规则，大家七嘴八舌地开始议论。有人提出设计一种专用的电线清雪机；有人想到用电热来化解冰雪；也有人建议用振荡技术来清除积雪；还有人提出能否带上几把大扫帚，乘坐直升机去扫电线上的积雪。对于这种“坐飞机扫雪”的设想，大家尽管心里觉得滑稽可笑，但在会上并无人提出批评。相反，有一工程师在百思不得其解时，听到“坐飞机扫雪”的想法后，大脑突然受到冲击，一种简单可行且高效率的清雪方法冒了出来。他想，每当大雪过后，出动直升机沿积雪严重的电线飞行，依靠高速旋转的螺旋桨即可将电线上的积雪迅速扇落。他马上提出“用直升机扇雪”的新设想，顿时又引起其他与会者的联想，有关用飞机除雪的主意一下子又多了七八条。不到一小时，与会的10名技术人员共提出90多条新设想。

会后，公司组织专家对设想进行分类论证。专家们认为设计专用清雪机，采用电热或电磁振荡等方法清除电线上的积雪，在技术上虽然可行，但研制费用大、周期长，一时难以见效。那种因“坐飞机扫雪”激发出来的几种设想倒是一种大胆的新方案，如果可行，将是一种既简单又高效的好办法。经过现场试验，人们发现用直升机扇雪真的能奏效，一个久悬不决的难题终于用头脑风暴法得到了巧妙的解决。

3．“5W2H”法

（1）“5W2H”法的概念。“5W2H”法为美国陆军部队所创立的，分别从Why、What、Where、When、Who、How、How much七个角度去思考问题。它广泛应用于企业管理和技术创造，对决策和执行性的活动也很有帮助，有助于弥补考虑问题的疏漏。

“5W2H”法的七个角度分别为：

1）When（时间）。什么时间做，什么时候开始，什么时候结束，需要多长时间等。

2）Where（地点）。在哪儿做，在什么地方开始，在什么地方结束等。

3）Who（人物）。谁来做，谁是主管，谁是监督，谁是员工等。

4）What（是什么）。工作的内容是什么，要做什么，要准备什么等。

5）Why（为什么）。为什么要做，为什么要采用这种方法做，为什么结果是这样等。

6）How（如何做）。怎么做，怎么实施，怎么分配等。

7）How much（成本多少）。成本是多少，开销是否接受等。

（2）“5W2H”法的特点。这种方法主要是从一个问题的七个角度去分析考量，发现其不足，再经过不断完善，直至最后全部解决为止。如果现有的创新方法思路已经经过七个角度的评估并且合格再无漏洞，便认为这一方法可取。如果七个角度中存在任何一个令人不是特别满意的地方，则表示这方面尚有改进余地。假如某一角度的方法思路具有独创特点，则可以扩大这方面的效用。

“5W2H”法使用简单，易于理解，具有启发意义，应用于技术创新、企业管理、广告营销策划等领域，对决策和执行性的活动措施也非常有帮助，还有助于弥补考虑问题的疏漏。

【案例1-3 笔记本电脑用户的购买行为分析】

笔记本电脑公司为了扩大营销，赚取销售额，雇用市场调研公司开展调研工作，已经拿到了一部分数据（见图1-7和图1-8）。根据这些数据情况，再采用“5W2H”法来研究用户行为，做出决策。

经过调查研究，购买笔记本电脑的最大人群为在读高校大学生，因此，根据高校大学生常选择的笔记本电脑品牌进行分析，发现高校大学生更加倾向于购买一线品牌的产品，如苹果、索尼、联想、华硕、戴尔、宏碁等。从购买笔记本电脑的原因来看，主要是追求笔记本卓越的可移动性以及无线上网功能；从笔记本电脑的用途来看，一半以上的大学生是用于一般娱乐、游戏，少部分是用于学习和编程制图。

从背景分析来看，人们对电影、游戏的需求越来越高，对笔记本电脑的要求也越来越高，具有社会因素；人们的生活水平、消费水平不断提高，具有经济因素；新技术、新材料、新工艺不断出现，带来产品不断革新的技术因素。

用“5W2H”法分析如下：

（1）Why：笔记本电脑一直受到消费者青睐，尤其是以大学生为主，所以市场定位为大学生并进行策划。

（2）What：大学生需求的笔记本电脑主要以大型游戏、高清电影、高配置的用户体验为主。

（3）Where：从笔记本电脑的性能、价位、适合人群入手，即针对大学生策划性能高、价格适中的笔记本电脑。

（4）When：避开新笔记本电脑上市高峰，在大学生开学前推出新产品。

（5）Who：由IT公司来研究、策划、制订此次方案，并计划推出新产品。

（6）How：将已有的研发重心转移到如何平衡高性能和适中价格的工作中。

（7）Howmuch：考虑外观简洁、性能更强、易于清洁、舒适度较高、价格适中的成本预算。

基于以上分析，得出以下结论：

理性消费是主流，价格、质量和潮流是吸引大学生消费的主要因素。在实际消费过程中，讲求实际、理性消费仍是当前大学生的主要消费观念。他们购买的目的是追求商品的使用价值，更多地关注商品的质量，而对外表不是十分挑剔，只要实用就行。此种心理在当代大学生消费群体中最具有普遍性和代表性。这是由于中国大学生的经济来源主要是父母的资助，自己兼职打工挣钱不多，大学生每月可支配的资金是相对固定的，而这笔资金主要用于支付日常生活中包括日常用品的开销和伙食费的开销。由于消费能力有限，大多数大学生在购物消费时十分谨慎，力求物有所值，注重商品的实用性、质量的可靠性以及商品价格。

4．TRIZ

（1）TRIZ的概念。从1946年开始，根里奇·阿奇舒勒带领一批学者在研究了250万份发明专利后，得出一个惊人的结论：人们解决技术问题的方法很多是重复的。阿奇舒勒一共总结出40种最常用的方法，并起名为40个创新原理，随后提出了一套具有完整体系的发明问题解决理论和方法——TRIZ。整个TRIZ理论体系分为术语、工具、算法三大部分，各部分主要内容的构成如图1-9所示。

TRIZ理论核心包括九个部分：八大技术系统进化法则、最终理想解（Ideal Final Result，IFR）、40个发明原理、39个通用工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾和分离原理、物—场模型分析、标准解法、发明问题解决算法（ARIZ）、物理效应库。

（2）TRIZ的解决问题流程。在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达成TRIZ问题，然后利用TRIZ中的工具，如40个发明原理、76个发明问题的标准解法等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解（Analogous Solution），最后，设计者再把该解转化为领域的解或特解，如图1-10所示。

其中，发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按照这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。阿奇舒勒依据世界上的著名发明，研究出消除冲突的方法。他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法。这些方法包括发明原理（Inventive Principles）、发明问题解决算法（Algorithm for In-ventive Problem Solving，ARIZ）及标准解（TRIZ Standard Techniques）。

（3）TRIZ的特点。通过对大量专利的分析，阿奇舒勒得出了TRIZ中最核心的三个思想：

1）类似的问题与解在不同的工业及科学领域交替出现。

2）技术系统进化的模式在不同的工程及科学领域交替出现。

3）创新所依据的科学原理往往属于其他领域。

TRIZ理论创新方法实质上是依赖于逻辑推理规律来揭示事物之间的相互关系，并借助创新思维，将这种规律应用到变革或创造新事物上来，因而属于推理型创新方法。与前述所有其他创新方法不同的是，TRIZ理论创新方法是建立在强有力的理论基础之上的一种创新方法，而且其创新的力量来自创新的规则，能够有效地指导创新活动。因此，它受到社会各界越来越多的重视，不仅仅在技术领域得到广泛关注和应用，现在还逐步向自然科学、社会科学、管理科学、生物科学等领域发展。

相比传统的创新方法，如试错法、头脑风暴法等，TRIZ具有鲜明的特点和优势。它成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾。其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折中或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律来研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品。

（4）TRIZ发明原理案例。

【案例1-4 分割挖掘机长柄勺唇缘】

挖掘机长柄勺的唇缘是由一块硬钢成形的。如果唇缘上某部分磨损或损坏，就必须更换整个唇缘。这是一项极其耗费劳动力和时间的工作，会导致挖掘机停机怠工。有人提议使用分割原理，使长柄勺的唇缘更耐用。可以将唇缘分割成单独的、可分离的部分，当某一部分损坏或磨损时，可以快速且容易地更换，如图1-11所示。

分割原理：

1）将一个物体分解成互相独立的部分。

2）使物体容易分解。

3）提高物体的分解度。

【案例1-5 牵引式人造卫星】

讨论能否使同一艘太空船在几个位置进行空间探索。

结合TRIZ，用分离/拆分原则和局部性质原则改善太空船资源的使用。将太空船（每船带有推进系统）定位到某特定轨道。从母船中发射出一颗受缆绳牵引的人造卫星，这样就可以通过缆绳将人造卫星定位在二级轨道上。因此，一艘太空船就可以同时进行更多研究，如图1-12所示。

分离/拆分原则：

从物体中分离出“多余的或妨碍”的部件（或性质），或是挑选出物体中必要的部件（或性质）。

【案例1-6 飞机发动机整流罩的改造】

为了采用功率更大的发动机，需要更多的空气进入发动机，因而必须使发动机整流罩的直径增大，但它与地面的距离缩短了，严重地影响了飞机的安全。利用TRIZ，首先发现问题，分析出“运动物体的面积”（希望改善的技术特性）和“运动物体的尺寸”（恶化的技术特性）是该系统中发生冲突的两个参数。

通过参考39个通用工程参数中的运动物体的长度和运动物体的面积，进而从30个原理中过滤出最接近的4个原理方法的解决方案，分别是原理14-曲面化原理、原理15-动态化原理、原理18-振动原理以及原理4-不对称原理。

其中，原理14-曲面化原理为：

1）以曲线取代线性零件，以曲面取代平面，以球体取代立方体。

2）使用滾筒、球、螺旋。

3）以旋转运动取代线性运动，利用离心力。

原理4-不对称原理为：

1）以非对称形式替代对称形式。

2）如果对象已经是非对称的，增加其非对称的程度。

通过最后的比较分析，采用创新原理4-不对称原理，将整流罩改为不对称形状，从而增加了整流罩与地面间的距离，保证了飞机的安全，如图1-13所示。

5．仿生创新法

（1）仿生创新法的概念。仿生创新法是在两种条件的不断成熟下而产生的：一种是人类科技取得了一定的研究成果，在科技与经济相结合之下，人们对绿色消费的需求日益上涨；另一种是人类已经从自然界生物的研究中取得了卓越的进步，从而更加激励人们从事自然界生物方面的研究。在以上两点的基础之上，人类开始不断摸索，探讨是否能将目前解决不了的问题结合自然界生物以寻求答案，又或者能否从自然界生物中获取灵感，从而继续为现有的人类科技进行研发。最简单的例子就好比人类观察自然界中青蛙的游泳方式，从而模仿并将其应用在人的身上，使人类学会了蛙泳。

（2）仿生创新法的流程。仿生即通过对自然界生物的观察、分析，从而得到启发，创造出对人类问题的新的解决方案。仿生创新则是在优先仿照自然界的原则下，寻求社会需求导向，通过观察、研究和模拟自然界生物的各种特殊本领，为技术发明、产品设计提供新的思路，并能产生实际效益的科学方法。仿生创新法流程如图1-14所示。

在研究仿生创新的过程中，首先，要以模仿生物优先为原则。其次，要寻求社会的需求导向，即创新工作要在一定的目的下完成，而不是盲目创新。再次，要满足与环境相适应、与理想状态相近似以及考虑生物极限的条件，即令创新方向与环境相适应，找到具有一定类比条件的生物进行创新，做具有针对性的选择。在仿生创新工作中，不可能做到与自然界中的生物的机理、功能完全匹配，因此，只要有部分满足或达到一定的效果，与理想状态近似即可。最后，要考虑到生物的极限状态。因为每种生物的生存环境不同，因此，其功能可能存在特殊性，在模仿过程中切勿生搬硬套，应研究其适用条件。在满足仿生创新的条件后，通过系统研究、学科交叉运用以及科学管理方法来进一步高效地研究仿生创新法。

（3）仿生创新法案例。

【案例1-7 甲壳虫引发的新创意】

撒哈拉森林计划（见图1-15）是卡塔尔研究的一项利用温差解决灌溉的绿化计划，意在将世界上最不适合居住的沙漠区域变为一片繁茂而高产的绿洲。

整个计划将花费约522.48万美元，在1万m2沙漠中建造聚光太阳能发电厂、“海水温室”、晒盐池、水藻收集装置、植物室外区和岩土植物耕种区等。虽然听起来难以置信，但是这项项目已经通过了计划阶段，并且已经在局部干旱地区执行落实，而且已经取得了不小的成绩。

这项伟大的项目中的一个核心组成部分，是从一种名为纳米布沙漠甲虫（Namib Desert Beetle）的小甲壳虫获得水分的奇特方式中得来的灵感。白天，这种甲壳虫的黑色外壳会吸收热量；晚上，它的体温会急剧下降，变得比周围的物体更低一些。这种温度差异会使水汽凝结在甲壳虫的硬壳上，形成小水滴。每天早上，这种甲壳虫都会饮用此露水。

在自然环境中，海水通过太阳照射蒸发到空中，遇冷凝结成云，再变成雨落到大地。“海水温室”就模仿这一过程：人们通过太阳能产生的动力，把地下200m深处的水抽到地表。在炎热阳光的作用下，这些地下水会蒸发。科学家用经过巧妙设计的围篱，在地表冷却水蒸气，让“绿洲”保持适宜植物生长的温度。经过冷却的空气在“绿洲”内流动时，会遇到装有冷冽地下水的管子，遇冷液化，如雨般落在地表。这样，“绿洲”中的植物将有源源不断的水源滋养。

【案例1-8 像鲨鱼那样对抗细菌】

很多鲸类和海牛身上会长出藻类甚至藤壶，但是不知道你注意过没有，鲨鱼的身上却从来不会出现这种情况。这似乎得益于鲨鱼身上一种被称为“盾鳞”的结构。这是一种软骨鱼类特有的，与牙齿结构近似，由表皮和真皮共同形成的鳞片，这也是鲨鱼的皮肤摸上去非常粗糙的原因，如图1-16所示。

科学家们受到鲨鱼皮肤的构造启发，设计了一种被称为“鲨鱼”的表面工程设计。这种表面结构不需借助任何其他手段，其本身就可以阻止细菌在其表面生长。一家名为“鲨鱼技术”的公司已经将这种仿生技术的贴膜销售给许多需要防菌的用户，并生产了一些有意义的新型产品，如不会被细菌感染的导尿管等。

6．六顶思考帽法

（1）六顶思考帽法的概念

六顶思考帽法是英国学者爱德华·德·博诺（Edward de Bono）博士开发的一种思维训练模式，或者说是一个全面思考问题的模型。六顶思考帽的思维方法是对过去200多年来人类思维方法的最重大的变革之一。思考就是让大脑保持清醒的意识，当遇到问题时，能够快速地思索，从而以更好的办法解决问题。

六顶思考帽法的实质是利用白、绿、红、黑、黄、蓝六种颜色的帽子代表不同的人所扮演的思维角色，帮助人们在分析问题的过程中通过变换思维角色进行创新。运用该方法，人们在思考问题的时候，能有效地区分感性认识与理性认识，使思路变得清晰，并针对目标问题进行全方位的剖析。

（2）六顶思考帽所代表的含义

1）白色思考帽。白色是中立而客观的，代表信息、事实和数据。努力发现信息和增强信息基础是思维的关键部分。使用白帽思维时，将注意力集中在平行地排列信息上，要牢记三个问题：我们现在有什么信息？我们还需要什么信息？我们怎么得到所需要的信息？这些信息的种类既包括确凿的事实、需要验证的问题，也包括坊间的传闻以及个人的观点等。如果出现了意见不一致的情况，可以简单地将不同的观点平行排列在一起。如果这个有冲突的问题尤其重要，也可以在稍后对它进行检验。

思考的真谛：白帽思维可以帮助你做到客观地提出事实和数据；要求尽可能接近事实本身，用最精确的语言中立、客观地描述事实，而不能加上自己的主观想象和解释。极端地说，在用白帽思考的时候，要求一个人暂时失去主观判断的能力。白帽的问题是“客观数据和事实是什么”。

2）黄色思考帽。黄色代表阳光和乐观，代表事物合乎逻辑性、积极性的一面；黄帽思维追求的是利益和价值，是寻求解决问题的可能性。在使用黄帽思维时，要时刻想到以下问题：有哪些积极因素？存在哪些有价值的地方？这个理念有没有什么特别吸引人的地方？这样可行吗？

思考的真谛：通过黄帽思维的帮助，可以让我们做到深思熟虑，强化创造性方法和新的思维方向。说明一个主意是有价值的或者是可行的，必须给出理由。黄帽的问题是“优点是什么”或“利益是什么”。

3）黑色思考帽。黑色是逻辑上的否定，象征着谨慎、批评以及对风险的评估。使用黑帽思维的主要目的有两个：发现缺点，做出评价。思考中有什么错误？这件事可能的结果是什么？黑帽思维有检查的功能，可以用来检查证据、逻辑、可能性、影响、适用性和缺点。

思考的真谛：通过黑帽思维，可以让你做出最佳决策；指出遇到的困难；对所有的问题给出合乎逻辑的理由；特别是用在黄帽思维之后时，它是一个强效有力的评估工具；在绿帽思维之前使用黑帽思维，可以提供改进和解决问题的方法。总而言之，黑帽问的是“哪里有问题”。

4）红色思考帽。红色如火焰，使人想到热烈与情绪，是对某种事物或某种观点的预感、直觉和印象。它既不是事实，也不是逻辑思考。与不偏不倚的、客观的、不带感情色彩的白帽思维相反，红帽思维就像一面镜子，反射人们内心的一切感受。

思考的真谛：使用红帽思维时，无须给出证明，无须提出理由和根据。红帽思维可以帮你做到：你的情感与直觉是什么样的，你就怎样将它们表达出来。在使用红帽思维时，将思考限制在30s内就要给出答案。红帽的问题是“我对此的感觉是什么”。

5）绿色思考帽。绿色是生命的颜色，是充满生机的。绿帽思维不需要以逻辑性为基础，允许人们做出多种假设。使用绿帽思维时，要时刻想到下列问题：我们还有其他方法来做这件事吗？我们还能做其他什么事情吗？有什么可能发生的事情吗？什么方法可以克服我们遇到的困难？绿帽思维可以帮助寻求新方案和备选方案，修改和去除现存方法的错误，为创造力的尝试提供时间和空间。

思考的真谛：绿帽思维激发行动的指导思想，提出解释，预言结果和新的设计。绿帽思维用于寻找各种可供选择的方案以及新颖的念头。用一句话来说，与绿帽思维密切相关的就是“可能性”。“可能性”也许是思维领域中最重要的一个词语，它包括了在科学领域使用假设的工具。可能性为人类感知的形成、观点与信息的排列提供了一个框架，包括了不确定性的存在，也允许想象力的发挥。绿帽思维的问题是“我们有什么样的新想法”。

6）蓝色思考帽。蓝色是天空的颜色，有纵观全局的气概。蓝帽思维是“控制帽”，即掌握思维过程本身，被视为“过程控制”。蓝帽思维常在思维的开始、中间和结束时使用。我们能够用蓝帽来定义目的、制订思维计划，观察和做结论，决定下一步。使用蓝帽思维时，要时刻想到：我们的议程是怎样的？我们下一步怎么办？我们现在使用的是哪一顶帽子？我们怎样总结现有的讨论？我们的决定是什么？

思考的真谛：蓝帽思维可以让你发挥思维促进者的作用；集中和再次集中思考；处理对特殊种类思考的需求；指出不合适的意见；按需要对思考进行总结；促进团队做出决策。用蓝帽提问的是“需要什么样的思维”“下一步是什么”“已经做了什么思维”。

人们往往不知道在什么时候该戴哪顶帽子。一个团队的成员常常在同一时刻戴着不同颜色的帽子，因此导致人们的大量思想混乱、相互争吵和错误的决策。

（3）六顶思考帽法的步骤。

1）明确要沟通的目的。在这个过程中，要了解沟通的对象，以及沟通对象的问题：是要帮助他解决一个问题，还是想建议他采取一项行动，或者是要在销售中完成成交的动作。也就是说，有一个问题界定的过程。

2）建立六帽序列。根据目的以及最终要达到的结果来设计六帽序列。换句话说，一切以结果为导向。六帽设计好坏的前提是对“六帽”中的每一顶帽子都有深刻的认知。

首先戴上白色的中立帽子陈述问题；再戴上绿色的活力帽子提出设想方案；然后戴上黄色的正面帽子列举目标事物的优点；接着戴上黑色的负面帽子列举目标事物的缺点；继而戴上红色的评判帽子对所提出的设想进行评判；最后戴上蓝色的指挥帽筛选方案。

3）六帽序列的问题转化。将对“六帽”的认知通过问题很自然地流露出来，而且最好能让对方感觉不到你在使用技巧。“六帽”只是告诉了你一个思维方向，提什么样的问题、如何提，全看你的个人能力。

4）开始使用，有效倾听。当熟悉了以上步骤之后，就可以使用六顶思考帽法了。六顶思考帽法的使用范围很广，因为它是一种沟通术，要知道在当今社会中，沟通可谓无处不在。在这里，你还可以采用一些在沟通中建立信赖感的技巧，比如有效倾听、适度的赞美和肯定。通过使用这一方法，你将获得极大的信息量，并会感到无限的乐趣和成就感。

5）纠偏，深度沟通。在发问的过程中，对方未必能完整地给出你要的答案，所以，沟通要以结果为导向，通过重复发问来达到纠偏的目的。只有通过不断地提问与纠偏，沟通目的才更容易达成。

六顶思考帽思维方法使人们将思考的不同方面分开，这样可以依次对问题的不同侧面给予足够的重视和充分的考虑。就像彩色打印机，先将各种颜色分解成基本色，然后再将每种基本颜色打印在相同的纸上，就会得到彩色的打印结果。同理，对思维模式进行分解，然后按照每一种思维模式对同一事物进行思考，最终就能得到全方位的“彩色”思考。

（4）六顶思考帽法案例。

【案例1-9 六顶思考帽法在讨论式教学法中的应用】

（1）讨论式教学的学生参与广度不够，讨论常为少数学生所把持。学生之间的差异是客观存在的，在讨论中，也必然有活跃者和沉默者。

（2）小组讨论的组织效率低。小组讨论时，有些学生只顾发表自己的看法和见解，不认真听取他人的意见，甚至有时少数同学的讨论变为个人攻击；而有些学生很少有发表意见和提出问题的机会。

（3）讨论离题。在课堂讨论活动中，教师往往放手让学生构建自己的学习目标，但有时会出现这些现象：随着讨论团体的兴趣发生变化，学习目标也发生变化；讨论团体的目标一开始就偏离教师所设想的目标；团体中个别学生的发言触及目标之外的学习内容，导致群体成员注意力转移，团体目标发生变化等。

（4）讨论不充分，不深入。“形式主义”“走过场”是课堂讨论中最突出的问题之一，即讨论问题时，学生不能充分表达自己的意见和看法，讨论问题不够深入。

以上问题在讨论教学法的实践运用中常常出现，而六顶思考帽为人们提供了一些解决的思路。它在讨论式教学法中的应用为其开辟了新的道路。

假如一个人需要考虑某一个任务计划，那么有两种状况是他最不愿面对的：一种是头脑之中一片空白，不知道从何开始；另一种是头脑混乱，过多的想法交织在一起造成思维的淤塞。六顶思考帽可以帮助他设计一个思考提纲，按照一定的次序思考下去，它只能允许思考者在同一时间内只做一件事情。思考者要学会将逻辑与情感、创造与信息等区分开来。

六顶思考帽限定了思考的界限和范围，人们在同一时间只讨论问题的一个方面，只戴一顶帽子，而问题所有方面的思考又是在蓝帽子指挥下进行的，从而有效避免了讨论偏离主题现象的出现。例如，在讨论进行前，教师和学生首先使用红色思考帽，确定需要达到的目标；其次，使用白色思考帽收集信息，使用绿色思考帽帮助发现可能的解决途径，使用黄色思考帽从可能的途径中找出最好的办法；再次，使用黑色思考帽找出缺点和不足；最后，再使用红色思考帽评估并选择最好的办法；蓝色思考帽要自始至终地控制、参与整个思考过程。六顶思考帽从一开始就为人们限定了思维框架，使人们沿着框架逐一思考，这样就能很好地控制自己的思维，而不为问题复杂的方面所左右。没有了这种复杂导致的混乱，学生在思考问题时也就减少了离题的可能性。

“六帽”的思考模式是一种因于环境与角色，发挥每个人的长处，并能有效地解决各种困难的完整的思考模式。这六顶思考帽直接关注和约束人们的行为，而不是力图改变人们的思想个性，不但可以用于成年人，也可以直接运用于青少年的思考与探索过程。它在讨论式教学法中的应用证明了它在解决教育教学问题方面巨大的潜力。

7．其他创新思维方法

除上述几种主要创新思维方法之外，还有一些针对不同问题的创新思维方法，如形态分析法、综摄法、属性列举法、中山正和法、信息交合法、635法（Brainwriting）以及奥斯本的检核表法（Checklist）等，在此不再详述。

1.3.3 可拓学及可拓创新方法介绍

人类的历史是一部处理矛盾问题的发展史。根据一定的程序解决矛盾问题，以至利用计算机和网络帮助人们处理矛盾问题，称为矛盾问题智能化处理。矛盾问题比比皆是。处理矛盾问题有无规律可循，有无理论可依？能否建立一套方法，最终实现利用计算机来帮助人们处理矛盾，这是可拓学研究的出发点。为了实现矛盾问题智能化处理，以蔡文研究员为首的中国学者自1976开始研究如何用形式化表示矛盾问题及其解决过程，发表论文《可拓集合和不相容问题》，奠定了可拓学的基础。自1983年开始，研究处理矛盾问题的规律，建立处理矛盾问题的方法体系，研制处理矛盾问题的计算机软件，逐步建立了学科的理论体系和方法体系，从而产生了一门新的学科——可拓学。它是用形式化模型研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法，并用于解决矛盾问题的科学。

2005年，香山科学会议第271次学术讨论会“可拓学的科学意义与未来发展”取得了如下共识：

1）可拓学是以矛盾问题为研究对象、以矛盾问题的智能化处理为主要研究内容、以可拓方法论为主要研究方法的一门新兴学科。矛盾问题智能化处理的研究对现代科学的发展具有重要意义。

2）关于可拓学的“定位”：认同可拓学是哲学、数学和工程学的交叉学科；由于可拓学的研究对象存在于各个领域中，因此，讨论中比较赞同把可拓学定位于如同信息论、控制论和系统论那样的横断学科。

可拓学是数学、哲学与工程学交叉的一门新兴学科，如同有数量关系与空间形式的地方就有数学的存在一样，有矛盾问题存在的地方就有可拓学的用武之地。它在各门学科和工程技术领域中应用的成效，不在于发现新的实验事实，而在于提供一种新的思想和方法。

可拓学的研究对象是矛盾问题，这些矛盾问题是人类改造世界的障碍，解决矛盾问题是人类进步的阶梯。可拓学处理矛盾问题的大背景——客观世界的总图像（大数据及隐性知识），是可拓学处理矛盾问题的拓展依据。

可拓学的基本理论是可拓论，方法体系是可拓创新方法（也称可拓方法），逻辑基础是可拓逻辑，与各领域的交叉融合形成可拓工程。可拓论、可拓创新方法和可拓工程构成了可拓学。可拓学的框架如图1-17所示。

传统的创新依赖人的聪明才智，大多借助冥思苦想之后的灵感捕捉，没有系统性、规律性的思路可循。可拓学通过建立形式化模型，从可拓集合的矩阵入手，采用基本变换、传导变换、共轭变换以及转换桥方法等产生一系列解决矛盾问题的策略，然后进行优度评价，选择最佳策略实施。这样就使创新思维形式化、流程化、大众化。科技部科技成果管理办公室发布的可拓学研究成果“可拓论及其应用研究”指出：“本项目是一项原始性创新研究，在海内外同类研究中，处于领先和指导的地位。”

以中国科学院吴文俊院士和中国工程院李幼平院士为首的鉴定委员会对“可拓论及其应用研究”的鉴定指出：“经历20多年连续研究，蔡文教授等人已经建立一门横跨哲学、数学与工程的新学科——可拓学。它是一门由我国科学家自己建立的、具有深远价值的原创性学科。”中国科学院王梓坤院士在鉴定中指出，可拓学是“前无古人，外无洋人”的创造性成果。

目前，科学出版社等出版了15部专著（包括可拓学丛书），发表了一批论文，还出版了英文版和繁体字版的专著。中国科学技术协会在2008年和2010年的学科发展发布会上发布了可拓学在计算机、管理、控制与检测、中医等领域的应用研究成果，包括在《可拓策略生成系统》《可拓集与可拓数据挖掘》《可拓营销》《可拓策划》《可拓数据挖掘方法及其计算机实现》《可拓设计》等一批专著和论文中，可拓学研究者还申请了相关专利，研制了一批可拓软件。

在普及推广和学术交流方面，科学出版社出版了通俗读物《创意的革命——今天你“可拓”了吗？》，我国台湾地区出版了《不按牌理出牌》，蔡文研究员先后到西班牙和日本介绍可拓学，两次到台湾地区举办可拓学讲习班，在香港大学等介绍可拓学。30多年来，可拓学从一个人的学术思想、一篇论文发展成为一门具有较成熟理论框架的新学科，成立了二级学会——中国人工智能学会可拓学专业委员会，召开了14届全国可拓学年会。随着研究的深入，可拓学已发展到多个领域的应用研究，并从中国大陆发展到中国香港、台湾地区与日本、美国和英国等地。2012年，李兴森教授应邀到美国访学交流。2013年，蔡文研究员和杨春燕研究员应邀到欧洲讲学。2014年，蔡文研究员、杨春燕研究员和李兴森教授应邀到美国5所大学交流。可拓学正在逐步走向海外。

【阅读材料：科技企业激发员工创造力的妙招】

当今科技行业的发展速度空前迅猛，如果企业缺乏创新，就难逃被淘汰的命运。因此，几乎所有科技企业都在想方设法谋求创新。为了激发员工的创造力，众多科技企业可谓各出奇招，有的公司请名人做演讲，有的公司一放“年假”就是一整年——Business Insider网站日前列举了科技企业激发员工创造力的12招，其中既有微软、谷歌、IBM等科技巨头，也有Asana、Yammer、GitHub等新兴企业。

1.设计公司Sagmeister&Walsh——全体员工每七年可休假一整年

设计师斯特凡·施德明（Stefan Sagmeister）（见图1-18）每七年就会让他在纽约的工作室关门停工一整年，从而让全体员工有充分的时间来恢复活力和寻找新的创意灵感。

2.数字营销软件公司HubSpot——跨部门轮岗

HubSpot（见图1-18）会请名人来公司做演讲，此外，以“高度透明的公司文化”著称的HubSpot还有一项独特政策：让员工不时加入其他团队工作一段时间以了解不同业务。例如，让工程师与市场营销人员相互学习。

3.多元化科技巨头3M——“15%时间”

3M的“15%时间”比谷歌的“20%时间”早出现几十年——早在1974年，3M的科研人员阿特·弗莱（Art Fry）就在他的“15%时间”里试着把黏合剂涂在一张纸的背面，而这个项目后来成就了3M的标志性产品“报事贴”（Post It Note）（见图1-19）。

4.微软——在比尔·盖茨的办公室里找灵感

微软把比尔·盖茨使用过的办公室变成了名为“车库”（The Garage）（见图1-20）的创意空间，里面到处都是各种各样的科技玩具，员工可以去那里为科技项目找灵感。有时候，一些谋求创新的产品团队会在“车库”里待上一整周。

5.微软的另一招——举办“科学集市”

微软每年举办两次“科学集市”（Science Fairs）（见图1-21），目的是展示微软员工在业余时间搞的各种项目，地点通常在刚才提到的微软“车库”。全公司上下包括高级副总裁在内都会参加这一活动，还会评出获奖项目。

6.IBM——大型头脑风暴活动“Jam”

IBM会围绕特定主题举办大型头脑风暴活动“Jam”（见图1-22），其中最著名的一次活动或许是2006年的“创新Jam”——这是IBM举办过的规模最大的一次在线头脑风暴活动，有来自104个国家和67家公司的超过15万人参与。IBM对此次活动中诞生的10个新创意投资1亿美元进行开发，其中包括智能医疗支付系统和3D互联网等。

7.项目管理软件公司Asana——向员工提供美食

Asana的办公室有一间商业化厨房，聘请了两位全职大厨设计健康美味、采用有机食材的午餐，从而提高员工的工作效率并避免他们在午餐后犯困。此外，办公室里还存放了大量上好的巧克力和苏格兰威士忌（见图1-23）。

8.票务公司Eventbrite——设立幽暗静雅的休息室

有研究表明，幽暗的光线能增强人的创造力。总部位于洛杉矶的票务公司Eventbrite利用这一原理，在办公室内设立了一间光线幽暗、安静雅致的“禅室”（Zen Room），员工可以在这里调息、冥想或小睡（见图1-24）。

9.企业软件公司Yammer（已被微软收购）——举办换装“黑客日”

很多公司都会举办“黑客日”，就是让一群开发人员凑在一起创建新产品或新功能。他们常常在“黑客日”期间不分昼夜地拼命写代码。不过Yammer的“黑客日”有点特别——员工们会装扮成各种各样的古怪造型（见图1-25）。

10.代码托管及编程社区GitHub——每月评出一位“开发者之王”

GitHub每月都会评出一位“开发者之王（或女王）”来帮助用户们排忧解难（见图1-26）。正因为如此，工程师们才能迅速发现问题所在，并了解用户对GitHub平台的“非主流”使用方式，从而快速解决各种问题并打造富有创意的新功能。

（资料来源：搜狐IT消息，http://it.sohu.com/20130717/n381875218.shtml，有删改。）