创新思维方法论：仿生与类移思维

第七节　仿生思维与类移思维

（一）仿生思维的含义

人是万物灵长，具有主宰世界和创造万物的能力，所以人是世界上第一宝贵的资源。但是，生物界有许多物种具有的特殊能力，则又是人所不具有或无法比拟的，如狗的嗅觉、鹰的视力、鸽子传递书信的能力、猫头鹰的夜视力、大雁的飞行能力、骆驼的耐力、鹿的跳跃能力、鱼的潜水能力、猴的攀爬能力、雪豹的耐寒能力、青蛙的动态捕食能力等等。因此，某些生物的奇特构造、机能和奇妙的本领，给了我们很大的启示：难道人类不应当向生物界学点什么吗？于是，人们开始对某些生物的奇特能力进行研究，借以完善自我，超越自我，以更好地承担起改造自然界的伟大使命！

人们在长期研究生物奇特能力时，逐渐形成了一种思维方式，我们把它叫做仿生思维。随着人们仿生实践经验的积累，仿生研究成果的不断涌现，仿生科学知识的系统化和理论化，于是20世纪60年代，诞生了一门新的学科——仿生学。简单地说来，仿生学就是模仿生物的特殊构造及其特种功能来制造先进的技术装置的科学。

大家知道，蛇的视力不行，然而却异常灵活，尤其是响尾蛇，能够在黑夜中发现并准确捕捉到十多米远的田鼠。科学家们的研究发现，响尾蛇的诀窍在于它的眼睛与鼻孔间的颊窝，这个部位是一个生物红外线感受器，能够感觉到远处活动中的动物散发出的微量红外线，从而进行热定位。美国导弹制造专家由此产生灵感，模仿响尾蛇的热定位机理而设计出“响尾蛇”红外跟踪导弹。

各国科学家在研制航天飞机时，都遇到一个难以克服的热障问题，即航天飞机在返回地面时的高速度与大气层的摩擦，使航天飞机表面达到上万摄氏度，许多航天器的表面材料无法经受住这样高的温度而燃烧气化。美国科学家从蝴蝶的体表上找到灵感，原来在显微镜下，蝴蝶身上有一层小小的鳞片，当阳光直射气温升高时，这些鳞片就会自动张开，借以改变阳光的照射角度来降低光能的吸收。科学家从蝴蝶鳞片中获得灵感，在航天飞机上贴上一层隔热陶瓷，使航天飞机在返回地面时不至于烧毁。

（二）仿生思维的特征

仿生思维的主要有两个特征：

1.类比性

类比法是立足在已有知识的基础上，进一步发展科学的一种有效的探索方法。在科学研究中具有开阔思路、提供线索、举一反三、触类旁通的作用，是人类认识和改造客观世界活动中的一个不可缺少的思维方法。科学的许多重要理论，最初往往是通过类比而提出来的；科学史上的许多重大发现，也是用类比法而取得的。类比法的种类很多，本章所涉及的只是仿生类比。仿生是人们模仿生物某种特殊功能的创造性活动，人们在研究生物某种特殊能力时，把设计构想与生物功能的相似点作为思考的依据。这种找出与生物相似点的思考，就是仿生类比。

电子蛙眼的雷达系统的制造、改进，就是模仿蛙眼的视觉原理的。蛙眼能“明察秋毫”，区分运动和静止不动的物体，敏捷地发现具有特定形状的昆虫，准确地确定目标的位置、运动方向和速度，并能选择最佳的攻击时机捕捉食物。模仿蛙眼的雷达系统能将预定的搜索目标同背景分开，同其他物体分开，把真假导弹分开，并根据导弹飞行的特性，确定目标、位置、方向和速度，从而能准确及时地截击导弹。(www.xing528.com)

2.实用性

人们模仿生物的功能，绝不是为模仿而模仿，而是为了弥补人的功能的某些不足，以便更有效地从事科学实验和生产。因此，仿生思维方法的又一特点就是实用，即模仿创造有使用价值的物品。

二、类移思维

类移思维是分析不同类事物对象，将其中一对象的系列属性同另一对象的属性进行比较，发现它们的相似之处，并把其中一对象的某属性移植到另一对象上，从而构成新的事物对象的思维方法。

在创新活动中，类移思维的运用十分广泛，由类移思维的应用而获得的创新成果也很多。如现代医学中的器官移植。卢瑟福曾将原子内部的结构与太阳系的结构进行异类比较，认为它们很相似，后来人们就把卢瑟福的原子模型称为“小太阳系”或“行星模型”。达尔文在读马尔萨斯的《人口论》时，看到有关“人类生存竞争”的论述。他想，如果这里讲的不是“人类”，而是“生物”的话，那将怎么样呢？于是，他把“生存竞争”论类移到生物学中，从而建立了关于“自然选择”的生物进化论思想。类移思维就是借助其他领域的知识，借助别人的研究成果，来解决我们研究工作中的难题。诺贝尔说：“各学科彼此之间是有内在联系的，为了解决某一个科学领域的问题，应该借助于其他有关的科学知识。”解决一个难题常常要从多个领域类移多种知识，所以，要把类移来的知识形成新的创造成果，就要善于综合，即把多学科的知识综合起来，形成一种新的创造性成果。

盲文的发明就是类移的结果。在160多年以前，法国海军巴比尔舰长带着通讯兵来到一所盲童学校，向孩子们表演夜间通讯。由于是漆黑的夜晚，眼睛是用不上的。于是，传令兵把军事命令译成电码，在一张硬纸上，用“戳点子”的办法，把电码记下来。而接受命令一方的士兵，用“摸点子”的办法，再译出军事命令的内容。表演引起盲童布莱叶的极大的兴趣。对于他来说，“戳点子”和“摸点子”就是可类移之物。于是，他反复研究，终于发明了“点子”盲文。一直沿用到今天。

压缩空气制动器的发明也是运用了类移思维。火车发明后，由于制动器的力量太小，在紧急情况下，常由于刹不住车而酿成重大事故。有一个叫佐志的美国青年人，他目睹了这种车祸的发生，于是就萌发了要发明一种力量更大的制动器，这需要移植。一天，佐志从报纸上看到用压缩空气的巨大压力开凿隧道的报导，于是他想：压缩空气可以劈石钻洞，为什么不可以用它来制动火车呢？就这样，佐志找到了可类移之物。经过反复试验，22岁的佐志终于发明了世界上第一台压缩空气制动器。

类移思维不同于类比思维。类比是指在同类或相近的事物之间进行的比较，它是根据两个类似的对象在某些属性上的相同推出它们在其他属性上也可能相同，或是根据两个类似的对象在某些属性上的不同推出它们在其他属性上也可能不同的思维方式。应该说类比思维是类移思维的基础，而类移思维是类比思维的深化，类移思维可以在类比思维无能为力的领域中比如创新领域中发挥独特的作用。如格尔塞看到啤酒瓶里不断向上冒出的汽泡，就将这个属性移植到探测微观粒子踪迹的实验装置上，制造了当代高能物理上的重要观察工具——液态氢气泡室。米勒通过类移设计了一个生命起源的模拟实验，他在一个密封的容器里加上氢、氧、碳、氮等和甲烷、水，又用电火花模拟风雨、雷电等原始大气环境，结果发现在容器里可形成氨基酸，为揭示生命起源的奥秘迈进了一大步。

类移思维的创新价值在于人们可以通过类移提出假说。在科学领域中，人们要获得具有突破性和创造性的假说必须在已知领域和未知领域间寻找真正的联系，寻找已知事物和未知事物更多的相似属性。爱因斯坦就是将引力和加速度等同，创立了广义相对论。狭义相对论的“参照物”是经典物理学，所以学生不学经典物理学是难以理解相对论的，尽管相对论比经典物理学更加精确。如相对论认为光线通过太阳附近会发生弯曲，这个“弯曲”是相对于原来认为是直线来说的，如果没有原来经典物理学理解的直线就不可能解释弯曲不弯曲了。