发明家是怎样炼成的
2016-08-31
提起发明家，我们自然会想到同一个人——“发明大王”爱迪生。爱迪生有一句话，我们非常熟悉——“天才是99%的汗水和1%的灵感。”汗水意味着勤奋，简而言之，天才是勤奋和灵感铸就的。历史上的很多故事能印证爱迪生的话。
勤奋的例子不胜枚举，爱迪生本人就是最好的例子，他一生做出了2000多项发明，依靠的无疑是超出常人的勤奋。为了发明灯泡，他花费数年时间，试验了1600多种灯丝。
灵感的例子，最有名的一个是关于苯环的发现。当年，德国化学家凯库勒发现，苯由六个碳原子和六个氢原子构成，如果苯的分子结构类似甲烷、乙烷，那么它的化学性质应当很不稳定，可是实验证明苯的化学性质相当稳定，这使得凯库勒对苯的化学结构百思不得其解。有一天，他坐在马车上还在思考苯的分子结构，想着想着打瞌睡了，半睡半醒之间，仿佛在梦中看到了一条衔尾蛇——咬住自己尾巴的蛇。灵感来了！凯库勒突然惊醒：“对呀！苯是环状结构！”
爱迪生的这句“名人名言”流传了一百多年，仍被奉为至理名言。
然而，一本名为《创新算法》的书，对爱迪生的名言的做了一次大胆的修正，或者说升级。这本神秘的书来自一个已经解体的国家——前苏联，诞生于很久很久以前——1969年，却在21世纪才公之于众。
书中有一段关于爱迪生的描述：
曾和爱迪生一起工作过的尼古拉·特斯拉写道：如果爱迪生要在干草垛里寻找一根针，他不会浪费任何时间去判断针最可能在什么位置，他会立刻像蜜蜂一样，辛勤的检查每一根稻草，直到找到那根针。
也许这个说法有些夸张，但它至少说明，爱迪生会为发明付出近乎疯狂的勤奋。所谓1%的灵感，只是试验的次数足够多之后，“找到那根针”这样的小概率事件发生了。归根结底，爱迪生成为发明大王的秘诀只有一个，那就是勤奋。
这也符合大多数人对发明家的印象：我们在睡觉，发明家在做实验，我们在逛街，发明家在做实验，我们在吃饭，发明家还在做实验。突然有一天，一个蓬头垢面的家伙从实验室里冲出来，大喊：“我成功了！”从此，一个发明诞生了！
事实真的是这样吗？
发明创新靠的就是勤奋和所谓的灵感吗？
《创新算法》这本书告诉我们，除了勤奋和灵感，发明创新还有一个不可忽视的要素，它就是方法！创新的方法！
创新有方法可循？难道创新可以像数学公式一样，一步一步计算出来？
你或许觉得不靠谱，但也别急着下结论，接下来，我们就来看看，这个所谓的“创新方法”到底是什么。
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上世纪四五十年代，前苏联发明家阿奇舒勒带领一个团队，开始研究创新方法论，把研究成果取名为TRIZ(俄语音译)。1969年，阿奇舒勒把有关TRIZ的研究成果写成了一本书，叫做《创新算法——TRIZ、系统创新和技术创造力》。
TRIZ告诉我们，要创新，就要学会下面两个方法：一个是坚持理想主义，另一个是解决技术矛盾。
先说第一个。
坚持理想主义，这是创新的“心法”，它的意思是，创新者在思考问题时，要从理想结果向前逆推，寻找代价最小的全局最优解。
举个例子，据说某块地的地下有黄金，要得到这些黄金，怎么办？
普通人的想法是：挖呗。铲子不行上铁锹，铁锹不行上挖掘机。这是典型的工程师思维，利用工具解决问题。
创新者不能这么想！
创新者一开始的想法应当是：黄金自己从地下冒出来了。（我和你的感觉一样，这听起来像在说胡话。我没疯。）
当然了，这个想法实现不了。创新者继续想，黄金受到哪些作用力，才能从地下出来。这似乎靠谱点儿了。沿着这样的思路，一路逆推出答案，每一步逆推都要遵循一个原则——增加的代价尽量小。
为什么要从理想结果向前逆推呢？因为理想结果不会束缚你的想象力，更利于你找到全局最优解。如果你一上来就想到“挖”，你的思路就会被局限在与“挖”有关的方法上，很难跳出这个圈子，想要创新，很难。
为了让我们明白“理想结果逆推法”，书里举了一个简单的例子。
水桶装水问题：如何用容积为4L和9L的两只桶从河里提上6L水？必须是精确的6L，不能用肉眼观察来估测水的多少。
先不看答案，你会怎么算？
我猜，你会心算9、4和6之间有哪些加减关系。这种“乱拳打死老师傅”式的解法只能应付简单的问题。
我们从理想结果向前逆推，就会找到一个清晰的解答思路。
首先，6L水只可能盛在9L的桶中，于是，最终的结果一定是9L的桶中盛了6L的水，这就是理想结果。
从理想结果向前逆推，上一步是9L的水倒出去3L，剩下6L，于是需要一个3L的容积来盛这3L水，这3L容积肯定得出现在4L的桶里。于是问题变成了把4L的桶盛满1L水。很显然，9-4-4=1，只要先灌满9L的桶，然后倒出两个4L，剩下的1L水倒入4L的桶中就可以了。
问题解决了。逻辑如此清晰，不是吗？
现在，我们知道了，要从理想结果逆推寻找答案，怎么逆推呢？ 答案就是TRIZ的第二个方法——“解决技术矛盾”。
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TRIZ理论包括下面两个方法：一个是坚持理想主义，另一个是解决技术矛盾。
坚持理想主义是让创新者从理想结果逆推寻找答案，怎么逆推呢？这就要用到第二个方法——解决技术矛盾。
什么是技术矛盾？
矛盾，在生活很常见，比如，韩梅梅明天要去郊游，她是个吃货，正在琢磨带多少零食：带多了，拎着累，带少了，不够吃。这就是矛盾。
怎么解决这个矛盾？方法有很多，比如带上李雷。
技术矛盾的含义也是一样。举一个“万能溶剂”的例子。
爱迪生常常鼓励实验室的年轻人，大胆说出自己的想法。一天，一个年轻人兴冲冲的找到爱迪生，说他有一个不可思异的想法：“我想发明一种万能溶剂，就是一种能溶解任何物质的溶剂。”爱迪生听后惊呆了，他立刻反问：“请告诉我，你用什么容器装这种液体呢？”年轻人愣在那里，陷入深深的沉默。
“用什么容器盛放万能溶剂”，这就是一个技术矛盾。
怎么解决技术矛盾？
TRIZ的终极大招呼之欲出！
TRIZ团队搜集了几千个发明专利，从中提炼总结出了一张巨大的表格。表格有39行，39列，行和列的含义相同，代表39种物理量或物理特性，比如速度、强度、测量精度、可靠性等等，表格中央的内容是用来解决技术矛盾的方法，比如分割、抽取、合并、嵌套、预处理等等。
遇到技术矛盾，先查表。怎么查？举个栗子。
养鱼时，我们需要不断的给水中注入空气，为鱼儿提供足够的氧气。对于家庭养鱼来说，用一个电泵就足够了，因为鱼的数量不多。但是，要在池塘里进行工业化养鱼，就需要使用功率超级大的电泵，而且铺设管道十分复杂。有没有其他办法呢？ 这里有个前提条件，为了保证鱼儿的安全，不能使用能产生氧气的化学物质。
我们用TRIZ表格来解决这个问题。
要增加水中氧气的数量，使之维持在饱和状态，氧气的数量对应的物理量是：物质的量（表中第26行/列）。使用电泵会导致设备安装无比复杂，对应的物理特性是：设备复杂性（表中第36列/行）。我们找到第26行(列)和第36列(行)对应的单元格，格中给出了4个解决方法，分别是局部质量原理、反过来做、一次性用品和预处理。看不懂？没关系，TRIZ对每一种解决方法都有解释和案例。
然后，我们就可以从这4种方法中寻找解决方案了。比如，有一个发明专利正是应用了预处理的方法：把氧气在压力下溶解在少量水中，再把这些水从底部注入池塘，既保证了氧气数量，又降低了设备复杂度——压力下溶解氧气的装置比大功率电泵+管道要简单的多。
创新者在面对一个问题时，有无穷多种可能的解决方法，从哪个方向切入，最难选择。TRIZ表格是在给创新者指引方向。有了TRIZ表格，好比站在巨人的肩膀上，很多看似困难的问题很容易就能解决。比如“万能溶剂”的故事，书中有一段这样的叙述：
《少先队真理》杂志把这个问题(用什么来装万能溶剂)出给5~7年级的孩子们，孩子们的一些答案一定会让爱迪生大吃一惊。
答案1：溶剂冷冻保存。（6年级学生）
答案2：溶剂以固态保存。（6年级学生）
答案3：让溶剂导电，像离子一样保存在电磁场中。（7年级学生）
怎么样，这些答案是不是让你也大吃一惊？！
我还是小学生时，学到了爱迪生的这句话：“天才是99%的汗水和1%的灵感。”爱迪生的年代距今已经一百多年了，现在，我们应当告诉我们的孩子，天才不仅是汗水和灵感，还要有方法。
时代在进步，我们要跟上。
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