科技创新思维三角形

涂铭旌1,2,3，徐迪1,2，张进1,2，孟江平1,2     

作者简介：     

    涂铭旌，中国工程院院士、博士生导师、四川大学教授，稀土及纳米材料研究所所长。1928年生于四川省巴县，1951年从同济大学机械系毕业，1955年从哈尔滨工业大学、北京钢铁学院金属材料系研究生毕业。自1951年历任同济大学助教，上海交通大学助教、讲师，西安交通大学讲师、副教授、教授、博士生导师、材料系主任和金属材料及强度研究所副所长、所长。1983年赴德国卡尔斯鲁厄材料科学研究所访问研究一年。1988年调至成都科技大学，任高新技术研究院院长。长期从事材料强度与断裂及失效分析的研究。在“发挥金属材料强度潜力的理论与应用”、“综合强化”、“耐寒高强钢的低温脆断规律、机理、判据及安全评价”，以及重大机械失效分析等方面的研究中成绩卓著，其成果已在机械工程领域中广泛应用，取得上亿元的效益。近10年来，主要进行稀土及纳米功能材料的研究及工程应用，也取得了多项研究成果。     

摘要：科技创新依赖于创新的思维。本文以思维三角形为核心，将科技领域中的关联组元通过三角形等图形进行有机的结合，并引入联想、移植、复合、发散、收敛、辐射等哲学思维，对组元进行深入分析，从而实现科技创新的目的。

关键词：科技创新；思维三角形；创新思维；创新方法 

    科技创新是推动科学技术进步的原动力，没有科技创新就没有科技的发展，然而科技创新又是一项复杂的系统工程，离不开一定的方式方法，它必受制于创新思维的运作机制。正如法国著名生理学家贝尔纳所说：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥”。因此，在科学研究与发展中，探讨科技创新思维的本质、规律和方法，想必对于推动我国的科技创新事业是有裨益的。

一、思维三角形的提出

    在研究科技发展规律或者制订科技创新谋略的时候，往往出现三个或三个以上的事物或组元，他们之间相互联系，相互影响，存在一定的规律，如果用图形将三个相互关联的组元联系起来，就形成了思维三角形。于是就出现了如下的问题：能否通过思维三角形来表述科技发展的某些规律并从中引申出智慧和谋略，能否通过思维三角形的图象来表达某些领域的发展趋势及创新的思维方法。

二、思维三角形的内涵

    将科技领域系统的某一事物作为一个组元，则可按所研究系统的组元数，划分为三元系、四元系以及多于四组元的多元系。通过对相关组元用点、线、面、体、群等方式进行思维三角形的图形表征，来揭示三角形各组元间的相互关系，诸如相关性、过程性、联动性、多样性和整体性等，并引入相关的哲学思维，对系统进行深入分析，从而实现科技创新的目的。

三、思维三角形的图形特征

    所谓思维三角形，并非仅仅是指三角图形，而是组元间通过用点、线、面、体、群等方式作图进行的思维图形表征，以体现各组元间的相互联系，图1即为常见的图形表征。其中，“点”是定位于三角形顶点的各个组元，分别用A、B、C标记；“线”是顶点三组元间的连线，即A-B、B-C、C-A，可体现出组元间存在的某种联系；“面” 即三顶点连线所构成的平面三角形ABC，当组元数为四时，可将第四个组元标记在三角形的中心，构成四组元的平面三角形，“面”体现出了各组元间的整体性；“体”即立体三角形，是由四个或四个以上的组元构成的多面体三角形，诸如由四组元构成的四面体三角形，由五组元构成的六面体三角形，以及由六组元构成的八面体三角形等，立体三角形突出了多组元间的相互关联；“群”即多组元构成的群体，它既反映三角形群，又有立体空间的相关性，是复杂组元系统的图形表征方式。

四、思维三角形的思维表达特征

（一）思维三角形组元间的相互关系思维表达

    在绘制出思维三角图形的基础上，引入组元间的相关性、过程性、互动性及整体性等示意图象，可以揭示各组元间的内在联系，如图2所示。其中相关性体现了组元间的关联，它可以是组元间的单向相关，也可以是双向相关；过程性以箭头的走向作指示，体现了创新过程中各组元的发展趋势或者发展时序；互动性是两组元或多组元间的相互影响、相互交流、通常以双向互动进行表示；一体化、核心组元、共性组元、共同目标均体现了组元间的整体性。其中一体化是多组元的相互融合，创新出具备各组元优势的新组元；核心组元是各组元共同具有的核心部分；共性组元揭示了各组元的共同性质结构；共同目标体现了各组元一致的创新方向。

（二）思维三角形组元间的相互关系功能表达

    通过构造思维三角形，并引入相关的哲学思维，诸如联想、移植、复合、发散、收敛、辐射等[1，2]，对系统进行深入分析，以体现组元间的相互功能表达，并发掘科技领域的创新点。

    ①类比联想创新。即根据有关联的组元间某些相同或相似的性质，推断它们在其他性质上相同或相似的可能性，它是一种把某领域里的某个现象与其它领域里的事物联系起来加以思考的方法。例如在金属、无机非金属、高分子三大材料中，根据金属的导电性进行类比联想，从而获得导电陶瓷和导电聚合物。

    ②移植创新。即运用某组元的概念、理论、方法或技术，来研究另一组元存在的问题，这种方法简单、有效，即所谓的“拿来主义”，但必须先消化，再合理移植。核磁共振技术的移植创新就是一个典型的例子。1946年有人观测到了一种现象，后来这种现象被称为核磁共振成像。这一新物理现象和原理的移植引发了重大的科技创新。将该技术运用于化学，得到了可以对化学物质进行分析和鉴定的核磁共振仪；将该技术运用于医学，得到了可以探测和诊断人体病灶的医用仪器。

    ③组元复合创新。即有意识的将两个或多个组元加以复合、应用，获得新的创新点。复合创新的基本思路是，对A组元和B组元分别进行分析，发现各自的优势，寻找各自的独特之处，摒弃无用之处，根据实用性和新颖性，从A、B上发现的优势或独特之处出发，复合以产生较A、B组元都要更强、更实用或更新颖的新组元C。例如三大材料的复合创新：陶瓷与金属结合得到的金属陶瓷，兼有两者的优点，它密度小、硬度高、耐磨、导热性好，不会因为骤冷或骤热而脆裂；而金属与高分子结合得到了兼具两者部分优点，发展前景广阔的金属塑料。

    科技创新思维三角形是一种创新的思维方式，其图形表征并非仅仅局限于三角形，还可以通过点、线、面、体、群多种图形来关联各个组元，并赋予组元点更多的思维功能。

    ④发散、收敛创新思维。通过将组元点放大为圆圈，根据组元的属性或内涵，运用发散、收敛思维，寻求创新，如图4所示。所谓发散，即在思维过程中，充分发挥想象力，针对一个有待解决的科技问题，由一点向四面八方想开去，沿着各种不同的方向去思考，通过知识、观念、技术的重新组合，寻求创新。所谓收敛，即以某个思考对象为中心，从不同的方向和不同的角度，将思维指向中心点，已达到创新的目的。发散思维与收敛思维密不可分，对于科技创新来说，发散与收敛相互联系、互为补充，发散思维是收敛思维的前提和基础，而收敛思维则是发散思维的目的和效果[4]。经过发散—收敛—再发散—再收敛的螺旋上升过程，使创新的层次得以提升。

    ⑤辐射移植检索创新思维。将某一新技术、新工艺、新材料等作为核心组元，对该组元的特征，优缺点，关键科学或工程问题，发现或发明及其成果转化的时间情况加以标注，应用辐射移植思维，在每一组元圆圈上向外辐射作图，标注该组元已经衍生出来的那些新的分支，并按发现或发明的时间顺序，沿顺时针方向一一标出，再循不同分支途径产生“多米诺骨牌”式的连锁效应，带来多项创新，如图5所示。例如对多孔泡沫材料进行分析可知，纳米多孔材料是当前的研究热点，是新兴多孔材料的生长点，通过辐射移植检索创新法分析三大材料中多孔材料的发展情况，能够帮助研究者找到未被发现的创新点。见图6。

    ⑥交叉突破创新思维。所谓“交叉”研究和突破是指通过有意识的在两个或多个组元交接处的领域内，利用这些组元各自的原理和技术，使其结合进来，获得新的创新点。如图7所示，将A、B、C三组元放大为圆圈，相互交叉，其中A+B=D1，B+C=D2，C+A=D3，A+B+C=D，则D1、D2、D3、D即为交叉地带，这些地带一贯是创新的生长点[5]。例如将自然科学中的机械、电子、仪器等三门学科进行交叉突破，就得到了机电仪一体化这个新兴的学科。

五、结语

    创新是科技发展与进步的永恒主题，虽然创新常常是思维的闪电，但必须依赖于一定的创新思维来实现。在我国建设“创新型国家”的进程中，对创新思维的研究和掌握具有基础性、根本性、科学性和先导性的意义。本文中科技创新思维三角形的提出，重在将看似相互独立的科技组元进行有机的结合，利用一定的哲学思维功能表达去阐释组元间的内在关联，并以此作指导，完成对创新思维的启迪。

    （作者单位：1.重庆文理学院新材料研究中心，重庆 402160；2.重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室，重庆 402160；3.四川大学材料科学与工程学院，成都 610064）

致谢：

    感谢重庆市高校新材料开发及应用研究创新团队（编号201042）及重庆市高等教育教学改革研究项目（编号1202028）的资助。

参考文献：

［1］段倩倩，侯光明.国内外创新方法研究综述[J].科技进步与对策，2012,29(13)：158-160.

［2］涂铭旌，唐英，孟江平.创造发明的思路与方法[J].西南科技大学学报，2012,27(2):1-4.

［3］涂铭旌，徐迪，唐英，张进. “少人区”、“无人区”科技谋略[J]. 重庆高教研究，2013，1(3)：32-35.

［4］涂铭旌. 材料创造发明学[M]. 成都：四川大学出版社.2007,67-68.

［5］罗涵.钱学森 钱三强 钱伟长谈发展交叉科学[J].管理现代化,1985 (03)：3－5.