创造学——第三章-类比法.ppt

[案例] 蚂蚁寻食与新电脑计算法 美国科学家认为，根据蚂蚁寻找食物的方式可以开发出新的电脑计算方法，以解决“寻找最佳路线”之类的复杂问题。 科学家发现蚁群寻找食物时会派出一些蚂蚁分头在四周游荡，如果一只蚂蚁找到食物，它就返回巢中通知同伴并沿途留下“信息素”作为蚁群前往食物所在地的标记。信息素会逐渐挥发，如果两只蚂蚁同时找到同一食物，又采取不同路线回到巢中，那么比较绕弯的一条路上信息素的气味会比较淡，蚁群将倾向于沿另一条更近的路线前往食物所在地。 类比蚁群的这种特性，可为电脑开发出新的计算方法，以解决“在许多城市之间寻找最佳路线”之类的问题。专家将在电脑程序中设计虚拟的“蚂蚁”，让它们摸索不同路线，并留下会随时间逐渐消失的虚拟“信息素”。根据“信息素较浓的路线更近”的原则，可选择出最佳路线。 这种计算方法被称为“蚁群优化计算法”，它灵活性较高，对环境变化的适应力较强，已经成为很重要的智能算法。 我国著名的地质学家李四光在对我国地质结构的长期考察的基础上，发现东北松辽平原的地质构造与中亚细亚的地质构造很相似。 中亚细亚有大量的石油蕴藏， 于是，他推断松辽平原也可能蕴藏大量石油，经过勘探，发现了大庆油田。 瓦特发明蒸汽机 第一节 类比法概述 [案例] 构盾施工法的发明 3．幻想类比 幻想类比就是将幻想中的事物与要解决的问题进行类比，由此产生新的思考问题的角度。 借用科学幻想、神话传说中的大胆想象来启发思维，在许多时候是相当有效的。 在这里要强调的是，幻想类比只是运用幻想激发想象力，它就像帮助我们过河的垫脚石，只是一个工具，幻想并不是我们马上要实现的目标。 孙悟空的金箍棒一定给你留下了最深刻的印象。它能变大变小，收缩自如。能否受金箍棒的这些特点的启发，发明点什么呢? 某大学生进行幻想类比，结果发明了一个可以收缩的自行车把。 当这种车把接触到地面时，车把外层的套筒会随着里面的弹簧收缩从而吸收掉将近50％的冲击力，减少对人体的伤害。这项发明的意义很大。人在凹凸不平的路面上骑自行车时，总是试图通过控制车把来掌握身体的平衡。这样，车把就会被转向骑车人的身体。如果骑车者恰巧在此时摔倒，外侧的车把先接触地面，而内侧的车把就会戳向骑车人的腹部。 4.对称类比 自然界中许多事物存在着对称关系，如物理学上的正电荷与负电荷，两者除了极性相反之外，其他都相同，好像人们照镜子，镜中人与镜外人一样。换句话说，正电荷和负电荷是对称的。在创造过程中，运用对称类比，也可能获得某种创造。 [案例] 月光农业的创意 万物生长靠太阳，这是人人皆知的事情。有人研究白天太阳与生物生长的关系，谁也不会大惊小怪。倘若有人突发灵感，琢磨起晚上月亮照射下的生物，可能有许多人大惑不解。 世界上的确有农艺家在对“阳光农业”的对称类比思考中悟出了“月光农业”的创意。在经过长期的研究后，居然获得意想不到的结论：万物生长也得益于月亮。一轮明月高挂蓝天时，大约有0.25勒克斯(相当于40瓦电灯在距15米外的亮度)的光强照射大地。尽管月光如镜，但确给许多植物带来勃勃生机。 于是，农学家们建议，在播种收获农作物时，除了按季节、节气外，最好还考虑月亮的阴睛圆缺。因为经过不同时间和角度的月光洗礼，农作物的生产和储存将会给人们以新的喜悦。 5．因果类比 两个事物之间都有某些属性，各属性之间可能存在着同一种因果关系，根据某一个事物的因果关系推出另一个事物的因果关系，这种类比就叫作因果类比。在创造过程中，掌握了某种因果关系并进行触类旁通，有可能获得新的启发。产生新的创意。 【例】台风旋向问题 美国麻省理工学院谢皮罗教授发现，放洗澡水时，水流出浴池总是形成逆时针方向的漩涡。这是什么原因呢?专家告诉他，这种现象与地球自转有关，由于地球是自西向东不停地旋转，所以北半球的洗澡水总是逆时针方向流出浴池。 在明白了浴池水流向的道理后，谢皮罗教授想到了台风的旋向问题，并进行了因果推理。他认为北半球的台风同样是逆时针方向旋转的，其道理与洗澡水流出的旋向道理是类似的。他还断言，如果在南半球，情况则恰恰相反。 谢皮罗有关台风旋向的科研论文发表后，引起世界各国科学家的莫大兴趣。他们纷纷进行观察或实验，其结果与谢皮罗的论断完全相符。 6．综合类比 根据一个对象要素间的多种关系与另一对象综合相似而进行的类比推理，叫做综合类比。两个对象要素的多种关系综合相似，就意味着它们的结构相似，由结构相似可推出它们的整体特征和功能相似。 [案例] 虚拟心脏的研究(模拟） “虚拟心脏”是美国《自然》杂志最近提出的新概念，国际医学界目前尚没有人从分子水平进行“虚拟器官”的研究。不久前，一颗正在中国医学科学院阜外心血管病医院计算机里跳动的“虚拟心脏”，将从分子水平揭示心脏常见疾病的病理基础，并为研制治疗相关疾病的新药提供一个真实而且深层次的