长久以来,人们认为发明需要敏锐的直觉和辛勤的付出,只有少数专家才能从事这项工作。像托马斯·爱迪生这样的天才,是可遇而不可求的。然而,自20世纪40年代始,苏联的根里奇·阿奇舒勒(Genrich Altshuller)等人通过研究大量专利文献,总结出一套称为 TRIZ 的系统性创新方法,显著提升了创新的效率。
依照阿奇舒勒的描述,根据新颖性的水平,创新可以分成 5 个级别。低级别的创新借鉴已有的物体,或者在多个物体中选取一个,而高级别的创新则致力于开发全新的系统。新颖性水平的差别,通常可以用发明家搜寻答案时试错的次数来描述。低级别的创新需要数十次或者上百次的试错;对高级别的创新而言,变量很多,其排列组合更是惊人,试错的次数可能是无限大的。人们迫切需要找到一些方法,降低试错的数目,使发明创新更加高效。
先前的尝试
启发法是最初的尝试。发明新事物需要经历很多的试错过程。幸运的是,我们不是从零开始。前人已经积累了许多的经验,这有助于快速准确地把握思考的方向。正如棋局有万亿种步法,棋手凭借对弈的经验,稍许计算就能找出合适的行动。但启发法也有它的缺陷,容易陷入惯性思维,不太适用于高级别的创新。
后来出现了头脑风暴法。一个团队快速地提出新的想法,扩展思维链条,直到找到合适的解。头脑风暴本质上是一种快速的试错,它不控制思维过程,这也是它的主要缺陷。尽管头脑风暴帮助我们克服惯性思维,但它经常会错过应该停下来的点。例如,一个成员提出了一个方向正确的想法,经过拓展,距离终点本只有几步之遥,此时有人提出了一个全新的想法,思维链从此中断,团队又回到了出发点。
创新算法
阿奇舒勒在苏联任专利审查员期间,系统性地研究了发明过程。他认为,发明的本质关乎理想机器和技术矛盾这两个概念。理想机器代表我们的最终理想解,技术矛盾则是我们面临的两难境地。在一个系统性的创新方法中,理想机器能确定搜寻的方向,而技术矛盾则指出必须克服的障碍。消除矛盾的过程应依赖于理性的思维,而不是直觉和顿悟。创新算法就是实施这种理性思维的一种方法。
创新算法的核心过程简述如下:
- 选择问题,确定最终目标
- 尝试变通问题
- 思考初始问题和变通问题哪个更有意义
- 精确地定义问题
- 不使用专业术语,用下面两句话描述问题的条件 - 给定一个系统,由什么部件组成 - 部件在什么条件下,会产生不希望的结果
- 记录能够改变、重新设计或者调整顺序的部件
- 记录很难改变的部件
- 从中选取最容易处理的部件,改变、重新设计或者调整顺序
- 如果找不出此部件,尝试改变外界环境
- 分析问题
- 归纳最终理想解
- 分别画出初始图示和理想解的图示
- 在理想图示中,标出规定条件下不能实施规定功能的部分
- 思考为什么部件不能完成规定的活动 - 在标记的地方我们期望得到什么 - 什么妨碍它完成这个活动
- 思考在什么条件下部件可以完成规定的活动
- 归纳多个能够实现的概念
- 概念分析
- 应用新概念之后,什么变好了,什么恶化了
- 能否防止恶化
- 比较得失
- 实施
- 从矛盾矩阵的列中,选择一定要改善的特征
- 使用已知的手段改善这个特征
- 从矛盾矩阵的行中,选择因这个改善而恶化的特征
- 在此单元格内,找到用来消除技术矛盾的原理
- 使用这些原理消除技术矛盾
- 思考自然界中类似问题的解决方案
- 尝试改变与研究物体协同工作的物体
TRIZ 创新方法是逻辑、直觉和技巧的结合。它限定了发明家的思维方向,抓住技术矛盾这个核心,既避免了随意探索,又不至于落入惯性思维的陷阱。此外,TRIZ 方法建立了矛盾矩阵,汇总了各种情形下克服技术矛盾的原理。这些贡献,显著加快了发明创新的过程,对人类进步和社会变革有深远的意义。
关于 TRIZ 的更多案例、矛盾矩阵和发明原理等内容,请参见 《创新算法:TRIZ、系统创新和技术创造力》 一书。