1发明与创造(全).ppt

1、一、发明与创造1、二十世纪的十大发明 1901年无线电 1903年飞机 1907年塑料 1928年青霉素 1923年电视机 1942年核武器 1943年计算机 1953DNA 1957年人造卫星 1967器官移植 1978试管婴儿 1901年无线电 早期几乎没有人能够想象一种电磁波可以在没有任何金属线或电缆作导体的情况下穿行任何有意义的距离。那么无线电信号怎么可能沿着地球的表面行进呢当然它可以沿着一直线射离地平线。但是古格里尔莫马可尼认为，如果提供一些条件的话，无线电波是可以沿着地球表面行进的。1895年，在他的出生地意大利，他发射了一个无线电信号，穿行了15英里；6年后，即1901年12月1

2、2日，年仅27岁的马可尼创造了奇迹，他将无线电天线牢牢地系在高飞的风筝上，发射了一个摩尔斯电码“S”。它穿行了约2000英里，横跨了大西洋。这个信号从英国康沃尔郡的波尔德胡镇发出，在不到1秒钟的时间内就到达了接收地纽芬兰的圣约翰，马可尼听到了三声微弱的滴答声。这是通讯事业宣告诞生的声音，是电子时代到来的第一道冲击波。这个时代包括了无线电广播、电视和蜂窝式电话，因此这是一项将会打开我们想象力的发现。1903年飞机 1903年12月17日，在太阳下山以前，奥维尔莱特和威尔布莱特已经能使他们用木头、电线和布料制成的飞机飞行59秒钟了。但却很少有报社愿意对这件事作出评论，因为人类飞上天空被大多数头脑清

3、醒的人认为是荒诞可笑的。可是一旦成功了，这项事业的发展就是极为迅猛的。事实上，仅仅在15年后，所有现代飞机的各种部件即使没有全都制造出来，那么至少关于它们的想法已经诞生了。1907年塑料 几百年来，从小刀的把手到台球，一切都以象牙为标准原料。19世纪80年代，象牙供应的逐步减少与台球运动的兴起就曾引发了一场危机。美国最大的台球生产商费兰与考兰德公司迫不及待地悬赏价值1万美元的黄金，这是一笔很可观的奖赏，招募任何能够提供代替象牙的合成品的“发明天才”。一直到1907年，利奥贝克兰，一位曾因发明了用于拍摄快速运动照片的相纸而获丰厚利润的比利时籍发明家，无意中发明了苯酚和甲醛的化合物。这种首创的纯合

4、成塑料酚醛塑料，具有防热、防电和防腐蚀的功能。它不仅使台球游戏获益，塑料的好处在于其用途的多面性，从电话机到马桶，从烟灰缸到飞机零件，一切东西都用得上塑料。1928年青霉素 青霉素是最有贡献的药品，它的发明者是英国细菌学家亚历山大弗莱明。1928年，这位发明家在一次细菌培养实验中偶然地发现有一种后来被称为青霉素的霉菌正吞噬他在培养皿中培养的细菌。根据弗莱明研究的成果，英国牛津大学的研究者们经过十年的努力，终于找到了提炼这种霉菌的办法，并投入医学治疗试验。1943年，为了医治在二战中负伤的战士，盟军开始将青霉素投入工业生产。在半个多世纪中，青霉素救活了无数人的生命，并促使人们开始重视抗生素家族的

5、研究开发。1923年电视机 电视机的发明者是英国的电子工程师约翰贝尔德，1923年他为自己发明的能产生8线图像的装置申请了专利。1930年底卖出了第一台电视机。1932年，英国广播公司播出了世界上第一个规范的电视节目。从此，人类开始步入了电视时代。今天，人们利用卫星等途径，将电视信号传播到地球的每一个角落。1942年核武器 原子时代开始于1942年。为了打败轴心国法西斯，美国最高当局决定启动旨在研制原子武器的“曼哈顿工程”。年底，作为“曼哈顿工程”的一部分，第一个核反应堆在芝加哥大学一个体育设施下面建成并开始运行。1945年的7月16日，一团蘑菇云从位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯原子能研究中

6、心腾空而起，世界上第一颗原子弹爆炸成功。是年的8月6日和9日，美国先后将两颗取名为“胖子”和“小男孩”的原子弹投向日本的广岛和长崎。日本天皇随后宣布无条件投降，原子弹似乎为赢得二战的胜利立了大功，但是人类从此便生活在可怕的原子武器的阴影中。1943年计算机 计算机是人类社会进入信息时代的基础，但它是因战争而诞生的。1943年，为破译德国的密码，英国数学家阿兰图灵设计了第一台名为“巨人”电动机械式计算机，虽然这仅仅是一台用于解码的假想计算机，但却开创了计算机技术发展的先河，从此计算机技术的发展日新月异。1947年，晶体管计算机问世；1959年，集成电路计算机诞生；1970年，大规模集成电路计算机

7、产生；从80年代开始，新一代微型计算机异军突起。在此基础上，人类迎来了网络新时代。1953DNA 1953年2月28日，英国著名遗传学家弗朗西斯克里克宣布他“发现了生命的秘密”。克里克和他美国的同行詹姆斯沃森多年来一直致力于生命科学的研究，终于从细胞核中发现了决定生命遗传的脱氧核糖核酸双螺旋分子结构，破译了人类、植物和动物的遗传密码。这个发现初步揭示了生命的秘密，推进对各种疾病的研究和医治，也促进了人类对改善食物结构的研究。在本世纪的前20年，人类就可能通过采用基因治疗的办法消除遗传缺陷，进而攻克癌症、心脏病、血友病、糖尿病以及其它致命的机能失调症。人类对DNA分子结构的研究成果，无疑是对人类

8、研究生命、治疗疾病具有极大的作用，但是也使人们面临着因此而造成的道德危机，比如克隆技术的发展，就给人类自己出了个难题。1957年人造卫星 1957年10月4日，苏联为了纪念十月革命胜利40周年，发射了人类历史上第一颗人造地球卫星，标志着航天时代的开始。1961年4月2日，苏联宇航员加加林乘飞船进入太空，成为第一个进入太空的人。1969年7月20日，美国两名宇航员乘宇宙飞船登上月球。卫星可以传输电视、广播节目信号，还可以为航空、海航、天气预报、科技信息等提供服务，从而把地球大大地“缩小”了。为了进一步探索宇宙的奥秘，人类在太阳系的主要行星上投放了许多探针，并且建立国际太空站的宏伟计划。1967器

9、官移植 1967年，南非外科医师克里斯蒂安巴纳德成功地进行了首次心脏移植手术。此后，随着医药和医疗器械越来越先进，医学家们逐渐解决了移植器官感染等难题，成功地进行了手肢、肝脏、皮肤、视网膜甚至睾丸的移植手术。医学界认为，器官移植的下一个前沿技术就是脑细胞移植，来根治诸如老年痴呆症和帕金森氏症等医学顽症。下世纪，医学家们将致力于攻克异种器官移植难题，将其它动物的器官移植到人体中。1978试管婴儿 英国姑娘路易斯布朗是世界上第一个试管婴儿。此后，体外孕技术不断发展完善，1984年，胚胎冷冻技术试验成功；1990年，胚胎移植技术试验成功。试管婴儿的培育成功，给了那些不育夫妇很大的希望。2、影响未来的

10、发明 过去100年间，人类的生活已经被许许多多的发明彻底改变了。从20世纪前20年的扬声器、飞机、速溶咖啡，30年代的易拉罐、家用电冰箱，40年代的尼龙丝袜、原子弹、微波炉，50年代的人类发明了信用卡、口服避孕药，60年代的电脑鼠标，70年代的人类发明了袖珍计算器、手机，80年代的光盘、因特网，90年代的手机短信，以及进入21世纪后突破性的人类发明：人造肝脏、免清洁窗户等等。人造钻石罗伯特里纳莱斯通过高压气态碳的方法制造出了一块完美的四分之一克拉碳晶体，也就是钻石。罗伯特在无意中实现了科学家多年以来始终未能实现的梦想，那就是制造能用于订婚戒指的人工钻石。人造金刚石并不是一项新技术，早在上世纪5

11、0年代人造金刚石每年的产量已经达到80吨，大量低质量的人造金刚石在打孔机等工业生产工具中广泛应用。然而高质量的人造钻石对于人类而言具有更重大的意义。例如，科学家们非常渴望能够生产钻石微芯片，现在用于制造微芯片的硅晶体在200华氏度以上就会突变，而钻石则可以抗住1000华氏度的高温，并且电子可以更轻松的通过，这意味着科学家们可以在钻石微芯片上集成更多的电路。如果人类能够找到生产人造钻石的方法，势必会带来电子产业的一场革命。果蝇知道些什么？果蝇知道些什么？加利福尼亚理工学院生物工程学教授迈克尔迪金森是全球果蝇飞行力学领域的著名专家，多年来他一直在研究果蝇的飞行，在了解了果蝇的飞行原理后，他将研究方

12、向转向了果蝇如何知道自己要去哪里的问题。果蝇眼睛的构造同人类不同，在它的眼睛里，这个世界仅仅是一个2525的矩阵，那么它是如何在一个空旷的教室里找到一只小小的酒杯并准确地着陆在酒杯边缘呢？昆虫学家对于昆虫追踪气味的能力一直飞常感兴趣，很多昆虫都可以轻松地跟踪到一公里之外气味的源头。迪金森认为昆虫的这种能力对于人类将有很大的用处，例如人类如果生产出具有类似能力的微型飞行器，就可以帮助警察准确地在丛林中找到失踪者。让塑料发光让塑料发光 未来的手机、电视、手表、计算机内将会广泛使用廉价的塑料芯片。剑桥大学的里查德弗兰德正在研究塑料新的用途。目前绝大多数电子产品采用硅，但是弗兰德认为，未来的手机、电视

13、、手表、计算机内将会广泛的使用廉价的塑料芯片。弗兰德在上世纪八十年代和九十年代就发现塑料可以用于制造芯片的基本元件晶体管以及发光二极管，当电流通过它的表面时就会发光。目前，弗兰德已经研发出了可以用于几乎所有电子产品的超轻薄、明亮、廉价以及灵活的电子屏幕。他现在正在研发一种新型材料，这种物质甚至能够喷涂在墙上，随天气变化而改变颜色。可以折叠的电子书已经出现，通用电气正与美国能源部合作开发能照亮整间屋子的可折叠塑料薄片。沿着升降机爬上太空沿着升降机爬上太空 1991年，日本科学家开发了一种碳纳米管，它比钢的强度要大上很多倍。因此，美国国家宇航局（NASA）已经开始研究太空升降机。科学家设想，采用太

14、阳能动力的机器人在三英尺宽的碳纳米管太空升降机上以每小时120英里的速度升降，从而使向地球轨道运送材料的成本由每磅一万美元下降至100美元。他们认为这一项目在20年内就有望实现，NASA就此表示：“这将大大提升我们的发射能力。”让计算机当司机让计算机当司机 这些计算机驾驶员反应迅速，能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务，降低事故率。利用计算机芯片监控汽车内的所有设备，而未来的一项新技术则要使计算机成为汽车的驾驶员。这些计算机驾驶员反应迅速，能在驾驶员遇到麻烦时担负起驾驶的任务，降低事故率。汽车制造商们已经在计算机驾驶系统研发领域展开了激烈的竞争，宝马、戴姆勒克莱斯勒、通用汽车等行业巨头已经开发

15、出了原型产品。计算机驾驶系统能够有效地防止汽车超速、打滑，也能防止驾驶员酒后驾车和走神，上述这些问题占到汽车事故原因的40%.用芯片支持记忆用芯片支持记忆 科学家们正在设计一种新型计算机芯片，希望有一天能够支持大脑的记忆库。南加州大学生物学工程师特德博格正在研究一个新的课题，他通过显微镜观察老鼠大脑切片，同时通过微电极收听神经细胞之间的信号。博格希望能够理解细胞的语言，因为他正在设计一种新型计算机芯片，希望有一天能够支持大脑的记忆库。最先受益的将是中风、阿尔茨海默氏病的患者，也许有一天他们可以通过这种芯片体验到量子计算机和F-16战斗机的乐趣。在从事模拟神经细胞工作10多年后，博格设计的计算机

16、程序已经能够部分模仿神经细胞的行为。太空作物太空作物 把农产品的种子送入太空后带回到地球，然后科学家们对它们进行了细致的筛选，并且培育出了性状稳定的下一代。未来的农产品可能与目前地球上的产品大不相同。科学家已经种出了垒球大小的西红柿，垒球棒那么长的黄瓜。他们采用的就是曾经发射到太空的作物种子，这些种子在太空期间长期暴露在如失重、粒子辐射以及亚原子等七种外太空条件下。这些种子回到地球后，科学家们按照体形、外观和营养等特性对它们进行了细致的筛选，并且培育出了性状稳定的下一代。越来越多的中国公司加入到了太空作物的研发上来，它们的最终目的就是提升农作物的产量，让有限的土地养活更多的人。超轻型汽车超轻型

17、汽车 用碳纤维制造的汽车能减轻重量一半以上，因而燃油的效率也将提高一倍。要进一步提高能源的使用效率，汽车制造商必须要解决一个问题汽车的重量。在传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动。解决方案之一是采用碳复合材料取代钢铁，这种材料已经用于制造网球拍和高尔夫球球棒，下一代飞机也计划使用这种材料。使用碳纤维的汽车能减轻重量一半以上，因而燃油的效率也将提高一倍，也就是说使用同等重量的燃油可以运行以前两倍的距离。碳纤维汽车在碰撞后应该能保护乘客，因为材料会破碎成很小的碎片，从而减缓了撞击。基因电路基因电路 在一个典型的“基因电路”中，某一种化学物质能触发某个基因扮演“开关”的

18、角色，启动另一个基因将细菌杀死。科学家可能很快就能为细胞设定程序，其中包括人类细胞，例如科学家已经通过向细菌注入基因制造胰岛素。波士顿大学的研究人员詹姆斯柯林斯将细菌变成了紫外线传感器。为人类细胞设定程序的研究对于医学的发展将会是巨大的促进。科学家将来可能利用干细胞建造骨骼或肝脏，而基因治疗也会更加准确。患者可以服下一种药剂打开基因“开关”，而一旦效果不好只需要服下另一种药剂关闭基因“开关”就可以了。像鸭子一样居住像鸭子一样居住 2050年以前，将有20亿人面临洪水威胁，届时这种水陆两栖房屋也许会成为新的诺亚方舟。1995年荷兰的莫伦斯一家被迫因洪水逃离了家园。1953年荷兰的海岸决堤导致了1

19、800人死亡。幸运的是，莫伦斯一家今年年初成为了水陆两栖房屋的第一批用户。这种房屋最大的特点是可以浮在水面上，而又不会随波浪漂走。随着冰川融化海平面上涨，洪水的问题将会更加严重。据联合国预测，2050年以前，将有20亿人面临洪水威胁，届时这种水陆两栖房屋也许会成为新的诺亚方舟。发明定义发明定义 应用自然规律解决技术领域中特有问题而提出创新性方案、措施的过程和成果。产品之所以被发明出来是为了满足人们日常生活的需要而发明出来产品。发明的成果或是提供前所未有的人工自然物模型，或是提供加工制作的新工艺、新方法。机器设备、仪表装备和各种消费用品以及有关制造工艺、生产流程和检测控制方法的创新和改造，均属于

20、发明。发明的特点发明的特点 发明不同于科学发现，发明主要是创造出过去没有的事物，发现主要是揭示未知事物的存在及其属性。发明是新颖的技术成果，不是单纯仿制已有的器物或重复前人已提出的方案和措施。一项技术成果，如果在已有技术体系中能找到在原理、结构和功能上同一的东西，则不能叫做发明。发明的特点发明的特点 发明不仅要提供前所未有的东西，而且要提供比以往技术更为先进的东西，即在原理、结构特别是功能效益上优于现有技术。发明总是既有继承又有创造，在一般情况下大都有先进性。发明必须是有应用价值的创新，它有明确的目的性，有新颖的和先进的实用性。发明方案既要反映外部事物的属性、结构和规律，又体现自身的需要。发明

21、者创造出新产品、新工艺前，已在观念中按功能要求预构所设计的对象，并在发明过程中不断地按优化的功能目标来完善其方案。发明的特点发明的特点 发明又区别于实际生产和工程中的现实技术或现场技术。发明要有应用前景和可能应用的技术方案和措施，一项发明能否被应用于生产过程或工程活动，还取决于它是否能纳入已有的技术系统或引起已有技术系统的革新，以及资金、设备、人力、材料、管理和市场诸方面的条件。有了发明，未必就一定有相应的产品或工艺，未必就能解决生产和工程中的实际问题。只有把发明转化为产品研制、工艺试验，转化为技术革新、试生产、批量生产和推广应用，才能成为现实技术。发明的特点发明的特点 科技发明多出自欧美，将

22、这些发明“物化”为新产品或试制品，也多出自欧美人之手。然而，将新产品或试制品最终变成值得批量生产的商品，并推向市场的“最终阶段”工作却大多是由日本人完成的。发明的特点发明的特点 有调查机构对20世纪全世界的新发明数、新产品化数、新商品化数做了一次国际比较，其结果是：第一，出自美国的新发明数达29项，出自欧洲的新发明数达11项，而出自日本的新发明数为零；第二，出自美国的新产品数达30项之多，欧洲为6项，而出自日本的新产品数仅为两项；第三，出自发明最多美国的新商品数却只有6项，欧洲只有两项，而出自发明为零的日本的新商品数却多达24项。发明的特点发明的特点 欧美人虽然擅长于发明，在一定程度上也擅长将

23、发明“物化”成为令人耳目一新的产品；却往往未能将发明创造“进行到底”，真正实现熊彼特所定义的“创新”的全部内容，即开发新商品、新市场、新的生产方法；新的原材料供应来源等。创造类型创造类型 按创新程度不同，发明可以分为两大类。开创性技术发明。改进性技术发明。开创性技术发明往往导致技术系统的根本性变革，其意义重大。在技术发明中，数量最多的是改进型的。完善与基本技术有关的材料、结构、工艺和功能都会导致改进性技术发明。创造类型创造类型 把一种基本技术移植、应用于多种对象，通常要求改变基本技术的某些环节，派生出另一些发明，这属于应用改进型技术发明。把多种已有技术结合起来组成一个前所未有的系统，实现某种新

24、的功能，往往也需要对已有技术作改进而产生一些发明，这属于综合改进型技术发明。对产品的形状、构造乃至外观设计上的创新和改进，有时也具有发明的性质。开创性技术发明开创性技术发明 这种发明，其新技术方案所依据的基本原理与已有技术有质的不同，又称基本技术发明。如蒸汽机技术的发明开创了热能向机械能的转化，在基本原理上区别于仅有机械能转化的简单机械。立足于电磁感应原理的电力技术的发明开创了电能与机械能的相互转化。从利用链式核反应原理到利用核聚变反应原理，可取得开创性的核技术发明。近代和现代的开创性技术发明大都以科学原理的突破为条件，自觉地应用新的科学原理来解决技术问题。科学上的许多重大突破，将会导致技术上

25、的开创性发明。改进性技术发明改进性技术发明 这种发明是在基本原理不变的情况下，对已有技术作程度不同的改变和补充，又称改良性技术发明。如电灯中用钨丝代替碳丝，用充氩代替真空，都是依据电热发光的同一原理。高压蒸汽机、汽轮机和多缸蒸汽机的发明，都是对蒸汽机技术的改进。改进性技术发明以开创性技术发明为基础，开创性技术发明靠改进性技术发明得到完善和发展。改进性技术发明可能以新的科学发现为前提，但在很多情况下是靠长期的经验积累和经验摸索。没有科学原理的根本性突破，也可能做出有重大价值的改进性技术发明。改进性技术发明与开创性技术发明的区分是相对的。发明与专利发明与专利 为了推动发明及其应用，国家以法律形式把

26、发明确认为专利。在一般意义上，人们在技术活动中作出的有新颖性、先进性和实用性的创造和改进都属于发明；由国家和法律所认定的发明则与之不尽相同。发明与专利发明与专利 专利法要求的发明有新颖性，仅指提出了尚未公开的或前所未见的技术方案，有时只要求在本国有这种新颖性，这与技术发展史上的前所未有是有区别的。专利法所说的发明的先进性是指新方案比原有技术有显著进步，而不是细微的改进。新颖的外观设计也受法律的保护，可取得专利，但通常不认定为发明。专利法在判别发明的实用性时，包含社会价值和国情的考虑，对于违反国家法律、社会公德或妨害公共利益的发明创造，不授予专利权。对于药品、食品、核物质、疾病的诊断和治疗方法等

27、方面的发明，一般不授予专利。发明与专利发明与专利 发明是有价值和使用价值的成果，专利把发明的商品属性以法律形式固定下来，使之成为不得无偿占有的财产，从而保护发明者的利益。专利还要求发明者公开其创造成果以利于他人有偿使用，并把实施发明创造作为专利权人的法律义务，以促进技术信息交流和发明的推广应用。发明创造的常用技巧发明创造的常用技巧1、缺点法：是指从操作方法、使用对象、功能结构等方面去寻找物品的缺点，通过改正这些缺点来形成创造目的的一种方法。2、希望法：也称希望点列举法，就是从社会和个人愿望出发，通过列举希望来形成创造目的的课题。这是寻找发明课题的一种常用的方法。3、组合法：就是将两个或两个以上

28、已有的技术原理或不同的产品，通过巧妙的结合或重组，从而获得整体功能的新技术、新产品的创造方法。发明创造的常用技巧发明创造的常用技巧4、扩大法：就是使现有物品的某些方面数量上变大、变多、或者质量上变好。它包括扩大体积、延长寿命和增加用途等方面。5、移植法：将某一领域或某种物品已见成效的发明原理、方法、结构、材料、元件等，部分或全部引进到别的方面。从而获得新成果或新产品。6、拓展法：将某产品不断向外进行拓展思维，所发现的有实用价值的新思维，并将其设计成可操作的工程。7、延伸法：在同一个方向上考虑思维下一步的工程。从而把发明不断的推向高尖端。创造力的构成创造力的构成 作为基础因素的知识，包括吸收知识

29、的能力、记作为基础因素的知识，包括吸收知识的能力、记忆知识的能力和理解知识的能力忆知识的能力和理解知识的能力。吸收知识、巩固知识、掌握专业技术、实际操作技术、积累实践经验、扩大知识面、运用知识分析问题，是创造力的基础。任何创造都离不开知识，知识丰富有利于更多更好地提出创造性设想，对设想进行科学的分析、鉴别与简化、调整、修正；并有利于创造方案的实施与检验；这是创造力的重要内容。创造力的构成创造力的构成 创造性思维能力为核心的智能。创造性思维能力为核心的智能。智能是智力和多种能力的综合，既包括敏锐、独特的观察力，高度集中的注意力，高效持久的记忆力和灵活自如的操作力，也包括创造性思维能力，还包括掌握和运用创造原理、技巧和方法的能力等。这是构成创造力的重要部分。创造力的构成创造力的构成 创造个性品质，包括意志、情操等方面的创造个性品质，包括意志、情操等方面的内容内容它是在一个人生理素质的基础上，在一定的社会历史条件下，通过社会实践活动形成和发展起来的，是创造活动中所表现出来的创造素质。优良素质对创造极为重要，是构成创造力的又一重要部分。创新思维的方法创新思维的方法 打破创新性思维的障碍 思维定势 think out of the box 从众心理 预先体验 感情因素创造力的发挥创造力的发挥 创新要有良好的心态 交流信息产生创新的思想火花 要努力实践 创新要合作 形成创新和创造的社会力量