创新技法
   
拓展移植法
 www.hxin.org 2010-03-01

   一、技法概述
  在广阔的自然界和复杂的人类社会中,存在着各种各样的移植现象和移植成果。人们可以把某些植物的枝、芽、蔓移植到其他植物上,实现“嫁接”,使得产量更高,质量更好,体现出杂交优势。人们可以把在温暖潮湿的南方生长的某些植物,移植到寒冷干燥的北方。人的皮肤可以实现不同部位、不同人体之间的移植。近年来,随着医学科学的进步,几乎人体所有器官都可以移植。
  所谓拓展移植法,就是借助事物间的联想与类比,将某一领域取得的技术成果,部分或全部地转移到其他研究领域,以产生新的创造成果的创新技法。
  例如,拉链的发明曾被誉为影响现代生活的重大发明之一。卡特逊为了解除人们系解鞋带的烦恼而发明拉链,并于1893年获得专利权。卡特逊到处推销他的发明,但人们对千百年来扣扣子已经习惯了,因此无人问津。后来,有家服装店老板,把拉链用到了围腰式钱包上,用到飞行服上,取得巨大成功。现在,拉链的使用越来越广泛,除了应用于服装、日常用品中,有的医生还把拉链方法用在外科手术上,开合方便,减少了病人的痛苦。
  更为新奇的是,美国把拉链技术移植到交通方面,发明出“拉链车道”。在早晨交通高峰的几个小时到来之前,夏威夷州交通部便将一条长10英里的混凝土路障“链条”,移到由火奴鲁鲁出城的车道上,形成一条附加的人城的“拉链车道”。而当早晨的交通高峰期过去之后,又将借来的入城车道恢复成出城车道。一辆巨大的黄色“拉链车”担负着移动混凝土路障链条的工作。英国学者贝弗里奇说:“移植是科学发展的一种主要方法,大多数的发现都可应用于其他领域,而应用于新领域时往往有助于促成进一步的发现,重大的科学成果有时来自移植”。拓展移植法的实质是借用已有的创造成果进行创新目标下的再创造,使现有成果在新的条件下进一步延伸和拓展。灵活地运用拓展移植,可以使创造者避开盲目思考和重复研究的弊病,简单而快捷地取得创造成果。
  拓展移植往往要以联想、类比为前提。运用拓展移植法来研究未知对象,首先要把陌生的对象和熟悉的对象进行比较,把未知的东西和已知的东西联系起来,寻求不同对象之间的共同点和相似点。两个对象之间的共同点、相似点愈多,运用拓展移植法的客观基础就愈坚实,取得成功的可能性就愈大。而联想、类比恰恰能够在更广阔的领域内,把表面上看来相去甚远的东西联系起来,为从一个领域向另一个领域过渡提供中介,从中找到运用移植的线索和思路。
  二、运作艺术
  1、原理性移植
  原理性移植是指把某一领域的科学原理或技术原理移植到另一领域,而形成新的创造。
  例如,为减少轴承摩擦以提高其旋转精度和机械效率,人们一直在不断地研究。但大都是沿着改变轴承元件形状、优化结构参数或采用减磨材料等模式延伸,都没有取得重大突破。后来有人把视野转到其他方面,利用高压空气可以使气垫船漂浮的技术,发明了不用滚珠和润滑剂的空气轴承,以高压空气代替润滑剂,旋转轴悬浮于轴套中,使摩擦系数降为滑动轴承的十分之一。又有人移入磁学原理,开发出磁性轴承。用磁性材料制造的轴颈与轴套具有相同的磁性,由于同性磁极相斥,轴颈与轴套互不接触呈悬浮状态,在旋转过程中摩擦阻力很小。美国一家电器制造公司将磁性轴承用在电度表上,开发出高精度的新型电表。
  2、方法性移植
  方法性移植是指把某一领域的技术方法有意识地移植到另一领域,而形成新的创造。
  例如,最早的发泡技术是从做面包和蒸馒头开始的。由于面包和馒头在做熟的过程中,内部产生大量气体而使其体积膨胀,变得松软可口。美国一位企业家看到发泡技术能使面包这样好吃,他联想到橡胶,于是把发泡剂掺人生橡胶,在熟化时,橡胶就蓬松得像面包一样,他发明出海绵橡胶。德国的一家企业又把发泡技术转用到塑料上,制成了便宜、美观的泡沫塑料,获得了更为广泛的应用。日本的铃木信一博士把发泡技术用于水泥,发明出气泡混凝土,这种材料重量轻、质地硬,由于内含大量空隙,隔音保暖。发泡方法还可用到什么地方呢?有人继续思考,于是气泡玻璃、浮游香皂、冰淇凌相继问世。
  3、功能性移植
  功能性移植是指把某一技术所具有的独特功能以某种形式移植到另一领域,以产生新的成果。
  厘米波发热器是研究人员由偶然机遇而产生的发明。研究人员在研究比2.5厘米波稍长的振荡波在空间的分布时,突然发现上衣兜里的巧克力糖溶化了。原来比2.5厘米波稍长的振荡波,可以产生使巧克力糖溶化的热量。经反复研究,试制成功了厘米波发热器。有了厘米波发热器的技术系统,有人就考虑把它移植到需要热量的地方去,于是发明了微波炉,用于家庭烹调。又有人发明出微波筑路机,加热沥青路面,修补时又快又干净,效果很好。
  又如,洗衣机的功能是“洗净”,就可以考虑把它移植到一切需要洗净功能的领域中,于是“洗齿机”、“洗碗机”、“洗地瓜机”便相继发明出来了。
  再如超导技术具有强磁场、大电流、无热耗的独特功能,移植到计算机领域,就研制出无功耗的超导计算机;移植到交通领域,就研制出磁悬浮列车;移植到航海领域,就研制出超导轮船;移植到医疗领域,就研制出高性能的核磁共振扫描仪。
  4、结构性移植
  结构性移植是指把某一领域的独特结构移植到另一领域,而产生新的成果。
  例如,法国园艺师约瑟夫·莫尼埃于1865年发明了钢筋混凝土,带来了建筑业的革命性变化。那时,水泥、沙、石混合而成的混凝土,是建筑业很好的耐水胶结材料。但是混凝土的抗拉性强度较低,影响了它在建筑业中的应用范围。为克服混凝土这一缺点,就形成了一个发明课题:如何提高混凝土的抗拉强度?许多科学家和工程师都对这一发明课题进行了研究。然而取得成功的却是一个整天同花草打交道的花匠莫尼埃。那么,莫尼埃是怎样发明钢筋混凝土的呢?
  原来莫尼埃的许多花坛是用水泥制成的。水泥花坛容易被碰碎,如何把容易碰碎的水泥花坛变得更结实呢?一天,莫尼埃在观察植物根系的发育情况时,发现被植物根系盘根错节所包围的土壤,变成了很结实的土块。他灵机一动,突然想到:土壤本是松散的,但在植物根系盘根错节、相互交叉成网状结构的作用下,变成了结实的土块。如果用铁丝仿照植物根系那样,织成网状,然后再用水泥、沙、石等把铁丝网包裹起来,制成的花坛会是怎样的情况呢?试验获得了成功。接着,莫尼埃又进行了推广性试验,先是建造了一个贮水池,后又建造了一座桥,这些试验均获得成功。莫尼埃把植物根系的网状结构移植到混凝土中,钢筋混凝土就这样发明出来了。
  又如,蜂窝是一座十分精密的建筑工程。蜜蜂建巢时,青壮年工蜂负责分泌片状新鲜蜂蜡,而另一些工蜂则负责将这些蜂蜡仔细摆放到一定位置,以形成竖直六面柱体。每一面蜂蜡隔墙厚度不到0.1毫米,误差只有0.002毫米。6面隔墙宽度完全相同,墙之间的角度正好120度,形成一个完美的几何图形。4世纪古希腊数学家佩波斯提出,蜂窝的优美形状,是自然界最有效劳动的代表。他猜想,蜂窝是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建造成的。现在,美国数学家黑尔已经破译这一猜想,证明蜂窝是世界上最省料的建筑物。那么蜂窝这一结构可以移植到什么地方呢?移植到飞机制造上,就可以减轻飞机的重量而提高其强度;移植到房屋建筑上,可以制造蜂窝砖减轻墙体重量,隔音,保暖。
  运用拓展移植法有两条思路。一条是成果推广型移植,这是主动地考虑把已有的成果向其他领域拓展延伸的移植。例如,把激光技术转移到工业加工方面,研制出激光打孔机;转移到精密测量技术方面,发明了激光定向仪、激光测厚仪;转移到医疗技术领域,形成了全新的激光医疗技术,等等。这种移植的思维方式,重要的是没有把思路禁锢在激光原有的技术使用范围之内,而是侧视其他方向,在新的领域寻找新的使用方法和效果。这种移植适用于一切技术推广的研究,包括一个产品,一种产品的属性、功能等,只要认为它先进、新颖、有吸引力,就可以动脑筋想一想它还能用到哪些方面,能否产生新的效果。
  另一条是解决问题型移植,这是从待研究的问题出发,为了解决其中有关基本原理、功能、方法或结构设计方面的矛盾而考虑移植的应用。采用这种思路移植时,首先要分析问题的关键所在,搞清楚创造目的与创造手段的不协调、不适应问题。然后借助联想、类比找到被移植的对象,确定移植的具体形式和内容,通过实验研究和设计活动实现创造。例如,我国“沙丘驻波燃烧器”发明者高歌,在研究飞机发动机燃烧器时,发现解决气体湍流紊乱问题是提高燃烧器稳定性和可靠性的关键。怎么解决?他联想到在西北工作期间,看到这样一种现象:风无论多么大,一堆堆新月型沙丘都能保持十分稳定的形状,原因是风流经过沙丘表面时,形成十分稳定的驻波。于是,他就将新月型沙丘的稳定原理移植到燃烧器上,发明了“沙丘驻波燃烧器”,在航空发动机部件技术方面取得重大突破,获国家发明一等奖。
   
       (汇新摘自《创造力培养》古真/编著)