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电路创意/发明家的工具

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

在我们熟悉了构成发明视角的最一般原则之后...压制批评和自我批评,

  • 比喻性思维,
  • 使用类比,
  • 使用随机性,

...让我们看看一些产生新想法的具体方法,将自己限制在其中最普遍的那些(它们是由 根里奇·阿尔特舒勒 提出的)。

世界本质上是连续的,但为了了解它,人们将它分成不同的块。这些是各种物体,即构成世界的“砖块”。为了将它们彼此区分开来,这些物体被赋予了名称,从那一刻起它们“冻结”,变得不可改变。如果我们克服思维的惯性,继续分解物体,我们可以得到一个新的、积极的效果。

例如,一艘被水密隔舱分成许多独立舱室的船实际上是不会沉没的。由几个相互独立的部分组成的汽车轮胎是“防刺穿”的。一辆分成独立部分,以可移动方式相互连接的车辆是灵活且可操控的(火车、带拖车的卡车等)。光学器件,分成许多独立的透镜,可以增强几乎失明的人的视力(顺便说一句,这是自然界的一种专利——所谓的“复眼”,例如蜜蜂就有)。将光学图像在空间和时间上进行分割的想法,导致了照片电报和电视的诞生。分割可以无限地继续下去,这表明了这种方法的无限可能性。但是请注意,只有当分割的结果是获得新的积极效果(如船和轮胎的例子,获得高可靠性)时,才会有发明。

它是产生新想法最基本的方法之一,它诞生了许多伟大的发明。例如,轮船(蒸汽机 + 船),汽车(内燃机 + 汽车),炸药(硝化甘油 + 多孔物质)等等。合并可以包含各种组合——“旧 + 旧”,“旧 + 新”,“新 + 新”。电子电路工程领域几乎所有的发明都是通过组合旧 + 旧来创造的。事实上,电子元件(晶体管、电阻器、电容器等)已经存在很久了,但是通过将它们组合起来,一个电路可以“诞生”,这是一种发明。

在这种方法中,为了产生发明,必须获得一种新的积极效果,这种效果不能分解为对应于各个元素的部分。此外,新效果必须超过各个效果的总和。换句话说,最终效果必须出乎意料。这正是发明与制造的区别所在。通常,制造的任务、解决任务的方法以及制造的最终目标都是预先知道的,而发明只有任务是已知的。因此,在制造中,对初始解决方案的改变是量化的,而在发明中,则是定性的。

周期性(脉冲)解决方案

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这是一种解决发明问题的极其强大的方法,它在所有技术领域都有应用。以下版本是可能的

A. 如果物体是连续作用的,则切换到间歇脉冲作用。

谁没有见过闪光灯的刺眼光芒?您是否曾经想过它为什么不一直亮着,而只亮千分之一秒?闪光灯包含一个与脉冲气体放电灯并联连接的电容器,该灯被充电到低于其点火电压的电压。在短控制脉冲的帮助下,灯被“点亮”,电容器通过它放电——获得高强度的光脉冲。该过程可以分为两个阶段:长时间暂停(电容器积累大量能量)和短脉冲(能量释放)。这样做有什么用?闪光灯的优势在于,要获得相同的效果(被摄物体的照明),它消耗几瓦特的电力,而白炽灯消耗几千瓦特。这使得闪光灯可以由电池供电,进而确保其体积小、重量轻。

B. 如果物体具有周期性脉冲作用,则使用脉冲之间的暂停执行另一个动作。

例如,这种方法在雷达站中得以实现。发射机周期性地发射脉冲信号,在脉冲之间的暂停时间内,测量发射机到物体的距离。该方法在计算中得到了广泛的应用。电子计算机的核心(处理器)比单个输入输出设备(例如,穿孔卡片阅读器)快很多倍。为了不闲置,在连续读取两张穿孔卡片之间的暂停时间内,将该过程加载到解决其他程序中。

将损害转化为利益

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几乎每个人都听到过音乐会期间扬声器发出的令人讨厌的尖叫声——所谓的麦克风啸叫。这是由于麦克风和扬声器之间通过空气介质形成的声反馈引起的,它们分别连接到放大器的输入和输出。这个现象被贴上了“有害”的标签,专家们尽力避免它。然而,由于它,可以制作一个非常简单且有效的警报系统。为此,将麦克风放置在受保护的房间内,扬声器放置在房间外。当打开门、窗户或在房间墙壁上形成任意孔洞时,扬声器会发出麦克风啸叫的特征声音。许多发明是由于人们发现给定的“负面”效果可以找到有用的应用。这里也是一样,对现象进行“硬性”分类阻碍了新想法的产生。现象本身并不有害,而是在与某事物相关的情况下才是有害的。在一个领域有害的现象,在另一个领域可能是有益的,反之亦然。但是,要确定这一点,需要广泛的一般技术文化和发明性的眼光。由此得出结论,发明家不应该是狭隘的专家,而应该无所不知。这将使他能够轻松地从一个领域转移到另一个领域,找到他对观察到的有益和有害现象的合适应用。

它的本质在于物体的特性在不断变化,并且在任何时刻都是最优的。这意味着什么?以大型金属加工机床(压力机、冲床、剪床等)中使用的飞轮电机为例。对这种发动机的飞轮提出了相互矛盾的要求。一方面,它应该尽可能地庞大,以积累大量的动能,但另一方面,这会使发动机的启动和加速变得困难。存在一个明确的技术矛盾,它可以通过所谓的“可变惯性矩飞轮”来解决。它是一个带有空心辐条的大铸铁轮,在辐条内放置一个活塞,沿着辐条的长度移动,空余空间被水银填充。当发动机启动时,水银靠近中心,飞轮的惯性很小。随着转速的增加,水银被推向外围(在离心力的作用下),飞轮的惯性增加。换句话说,物体适应了环境条件。乘客汽车上的自动安全带也是根据动态方法工作的。在正常情况下,它们是松散的,不会限制乘客的活动。在紧急情况下(突然停止),它们会通过简单的惯性装置锁定,防止乘客向前“飞出”。

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网络资源

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发明者的工具 (原始来源 - 检查发明者在解决发明问题时使用的工具集)

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