创新设计的关键：正确确立大方向和层次细化目标

从上述人类耳朵构造的探索中，人们应当惊叹的是：这一切功能目标的完成，都有那样精细完美的机械结构。生物是一个令人惊异的天才的创造物。

图1.5.2 三半规管促进振动的机制

a）内耳构造 b）三半规管根部（开普勒）的内部构造 c）头的倾斜和毛细胞的倾斜

图1.5.3 蜗牛管捕捉声音的机制

a）蜗牛管的断面 b）皮质生理器听觉检知构造 c）蜗牛管的机械特性 d）基底膜的变形

在学校教授的创新设计内容要求：①确定设计整体要求的机能目标；②把其中的构成要素按功能分门别类；③选择实现机能目标的机构（机械）；④将机构展开，系统地、综合地进行构造设计与制造。这样的思考程序可以画成如图1.5.4所示的思考展开图，图的左侧是机能目标领域（思考），右侧是构造领域（图样和实物）。也就是说，在机能目标领域上，把想要实现的大目标分成若干个小目标，然后分别考虑具体的解决方法，在构造领域上思考并综合归纳使机构系统化。这样的思考展开图有助于设计者把自己思考的内容客观有序地公开，集思广益。其中经过长期的生产实践和理论的学习、归纳、总结、我们认为工程技术设计关键的第一步是目标论。(www.xing528.com)

图1.5.4 可视化设计思考过程

在创新设计上最重要的是要正确确立创新的目标，有了大方向正确的主要目标，枝叶部分的层次的目标细化作业才能有效进行。

因此，在创新设计中有两种作业方式：一是顺作业方式，即先确立主观理想目标，再从具有可行性的接近主观理想目标的方法开始，完成从机能领域到构造领域的顺方向设计和制造程序；二是逆作业方式，即先寻找客观存在的商品目标，对其设计、制造的实体和效果进行分析，考察和研究其构造和产生的机能，确认其客观机能目标和主观理想目标的差距，进行再开发和创新。

两种作业方式并不是截然孤立存在的，而是科技创新系统工程作业中的两个有机联系的侧面。要全面而不是片面地思考，才能掌握全局，有效推进创新活动。

但是，在脑科学的研究上，却是一种特殊的研究，那是对大自然无限空间和时间尺度上进化而成的人类器官和机能的研究，除了那些改变生物特性的基因工程，那些器官和生物的克隆工程，是当今人类确立了主观理想目标而进行的少数创新作业是顺作业方式之外，一般来说，脑科学的研究还处于逆作业工程阶段。

在生物系的实验室里每天都在获得新的实验资料，但这也不过是构造领域或探索的沧海一粟而已，至今传统的发现主义、要素还原主义的研究，已经获得了大量成果，今后，按照这样的逆作业工程，人类对脑机能、构造的研究，乃至推测设计论证，成果还会增加，这对处于进化最前沿的人脑的构造和进化方向的研究，无疑具有重要的意义。