2.3　唯物辩证法下的创新思维方法

唯物辩证法认为，事物是相互联系的。世间万物的相互联系、相互作用构成了变化万千、丰富多彩的世界。从天体星系到基本粒子，从无机物质到有机生态，从自然景观到社会万象，只要能够想到的，就能够用联系的观点去思考，去理解，去体会。物竞天择、追根溯源、由此及彼、唇齿相依，其中都能体现出联系的内涵。人类物质文明的发展，是建立在人工有形物的创造发明、演变进化的基础上的。无论是机器、车辆，还是服装、食品，无论是宏观组成，还是微观结构，人类接触的一切，都是相互联系、相互作用的结果。对于创新而言，如果在头脑中缺乏联系的观点，思维就会受阻，陷入短视、盲目、片面、孤立的思想淤泥，不可能获得创新成果。

2.3.1　多维度思维

思考的维度对于人的思维发展非常重要。维度在数学上指独立参数的个数，在物理学上指时空坐标的数目。常规思维从0维到3维是好理解的，即点线面体。从4维开始延续下去是个烧脑的过程。这里所说的多维度思考问题，并不是让大家陷在数学物理的维度里去无休止认死理儿地思考，而是从哲学的观点多角度、多层面、多因素地思考问题。

工作学习中我们都要思考问题，思考的方法有多种，如图2-6所示，包括立足知识和经验积累、高频次思考、多维度思考、注重细节、习惯记录、提炼精华等。其中多维度思考是需要特别重视的思考方法。“思维”一词本身也可以理解为“思考的维度”。

单维度思维有时俗称“死心眼儿”“认死理儿”，它的好处是可以在某一个领域变得足够强，但是它也有致命的缺点：由于将全部注意力集中在这个维度上，视野和见识会很小，往往看不到其他维度的事情，从而导致无法全面认识世界、认识事物。多维度的思考其实就是与常人有完全不同的思维方式。比如在研究工作中，通过分析数据中多个维度的相关性，往往可以获得意外的收获；对于人的个体来说，除了学习成绩之外，还有很多其他的维度需要扩展；后面要介绍的TRIZ创新方法，实际也是多维思维的有效方法。在大数据思维下，通过跨界赚取财富的人越来越多，跨界实际也是在多个维度思维后的行动。事实上，这些人都懂得这样一个道理——跨界行为能给自己拓展一个新的维度。

单维度思维有时又称“线性思维”，多维度思维又称“立体思维”。

对于“线性思维”，可以从数学中的线性方程来理解。一次方程为线性方程，自然界、社会中存在的线性问题，往往都是理想状况。对于线性思维可以理解为“认为事物之间只存在单向的、直线的因果关系，而看不到事物之间更多的方向、更复杂、更曲折的因果关系”。

如果能突破线性思维方式，建立起立体思维方式，人们对世界的认识就会深入得多。因为世界是多元的，影响事物发展结果的因素往往是多方面的。

比如，有调查显示，喝红酒的人比不喝红酒的人身体健康状况更好，所以得出结论红酒内有特殊物质有利于人的身体健康。其实得出这条结论就是单纯地利用了线性思维，仅仅从因果关系去考虑。如果是这样的，是不是可以说这种物质也会存在于葡萄中，如果常吃葡萄也可以更健康？毕竟葡萄比红酒便宜不少。显而易见，这个观点是不成立的。但如果换个维度去考虑：喝红酒的人多数都很注重养生，因此他们更愿意从生活作息、饮食、运动等多方面去重视自己的身体健康程度，所以他们会更加健康。这样看是不是这个问题好像就可以说得通了。

再比如，花大价钱去购买学区房，让孩子进入好学校，这是孩子日后学习好的原因吗？其实仔细分析发现，愿意花大价钱买学区房的人首先是相对有钱的人。其次这些人一定是高度重视子女教育的人，他们自己往往就很优秀，所以他们不但买了学区房，而且会用更多的时间去培养自己的孩子、督促自己的孩子学习。通过长年累月的努力和关心，才让孩子学习成绩更好，因此学区房只是一个因素而已。

生活中的很多方面，人们更习惯运用线性思维去思考，而没有想到比别人多想一层，运用多元化的思维去思考。线性思维方式的危害主要有两点：首先是禁锢我们的思维，让我们视线受阻，不能从更广泛的角度去思考问题、分析问题；另一方面，习惯线性思维的人，往往停留在做简单重复的工作，其实是在和计算机竞争。在网络技术飞速发展的今天，计算机的采集、存贮、检索能力，人类早已望尘莫及。但人类的“立体思维”的能力，计算机还无能为力。人的立体思维能在分散的、看似无联系的实物之间，洞察出深入、隐秘、内在的因果关系。

这种立体思维能力，构成了创新思维的重要组成部分，对于创新活动尤其重要。

思考问题就是锻炼思维的过程，思考问题深入与否，与从多个角度把握方法密切相关。知识积累多了，想问题习惯了频繁了，思考也就深刻了。思考还要细一些，尽量能够写下来，注意提炼精华，这些都是深入思考需要培养的个性品质。还要强调多维度思考问题对于理性思考，科学地分析处理问题十分重要。

应该在工作生活中经常性地换一种不同的思维方式。学会从单维度思维到多维度思维的转变。只有不同了，才有望是新的。现实中，在任何一个单一的维度上，能做到“第一”的只有一个人，只有少数人“名列前茅”，剩下的绝大多数都是“落后”。试想一下，某个领域的人在自己的领域多久才能超过那个第一，成为名列前茅的人？但如果拓展开另外一个维度就会完全不同。特别是在大数据时代，一个人的发展空间很广。

2.3.2　系统观思维

系统是一个有机整体，它的基本特征是组成要素间相互作用、相互依赖、相互联系，并形成特定功能。系统是一个极其宽泛的概念，从大的领域可以将系统分为生态系统、社会系统和思维系统；从人工影响的程度系统可以分为自然系统、人工系统和复合系统。每一个系统还可以分为若干子系统。在发明创造中涉及的技术系统属于社会系统和人工系统。

可以说，大脑中能够想到的任何事物都可以归类于某一个系统。如图2-7所示，生物学中有生态系统，是指一个能够自我完善，达到动态平衡的生物链；工程活动中有工程系统，是指为完成一个工程项目而必须具备的人、财、物、环境等条件构成的整体；发明创造中有技术系统，是指由零部件、元器件、软硬件等要素为实现产品的功能而组成的整体。

系统还具有许多本质特征。比如，系统的综合性，是指系统是由多方面复杂要素的综合；系统的关联性，说明系统内的要素是相互关联的；系统的结构性，指明系统内相互关联的个体是按一定的结构框架存在的；系统的层次性，表述系统与系统内的要素之间关联信息的传递路径是分层次的；系统的开放性，认为系统作为一个整体又会与其他系统相互关联相互影响；系统的发展性，表明系统是随时演变的；系统的实用性，阐述了系统是可以被研究、优化和利用的。

系统观是指以系统的观点来认识自然界和社会，它揭示了自然和人类社会系统的整体性、关联性、层次性、开放性和动态性。唯物辩证法认为，事物是普遍联系的。这种普遍联系形成了事物的系统性特征。自然科学的三大发现——能量守恒、细胞学说、达尔文进化论深刻揭示了客观世界事物的普遍联系性。系统观以整体观念为特征，成为马克思唯物辩证法的重要组成部分。当今社会物联网技术的迅猛发展，也是系统观在科学技术领域的重要体现。

与系统观相对的是孤立和片面的看问题。人们常说的“只见树木不见森林”就是孤立地看问题。我们非常熟悉的“盲人摸象”，形象地阐明了片面认识事物带来的认识偏差，这些都是形而上学的观点。世界上没有孤立存在的事物，任何事物的发生、发展都与周围其他事物或环境存在着联系。正是这种联系，成就了事物的存在价值。人在思考问题时，如果忽略了事物或其组成要素间的相互联系，就不可能在其头脑中产生创新的思想。

用系统的观点看问题实际上就是在头脑中建立系统思想。人在成长过程中，系统思想的养成对于自身身心健康发展，个性品质成熟，为人处世豁达，思维敏捷开放具有重要意义。无论是上学与同学室友的友好交往，还是工作团队中的协同共进，抑或是家庭生活的和谐宽松，系统思维就像润滑剂和助推剂一样发挥着不可替代的作用。对于开发一个新产品，系统思想更是成功的必要保证。因为任何一个功能的实现，都是多种因素共同作用的结果。

系统思维是通过对一个复杂系统中各部分间联系的分析和对整个系统层次特征的理解，达到“见树又见林”的解决问题的思维方式。系统思维是对事物做全面思考，不只就事论事。是把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程的优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。

系统思维方式的客观依据，就是唯物辩证法关于事物存在的普遍方式和属性，思维的系统性与思维对象的系统性是一致的。系统思维方式主要有整体性、结构性、立体性、动态性、综合性等特点。

总之，系统、系统观、系统思想、系统思维这些概念的内涵将深深地影响着创新活动最终取得的效果。

2.3.3　集成思维

集成一词在现代生产、生活，特别是技术领域频繁出现，系统集成、信息集成、技术集成，集成电路、集成主板、集成环境、集成创新。从这些带有集成的词中能体会出什么？首先应该体会出创新。凡是有集成的地方，一定会显示出先进的、集约化的运行模式。无论是企业生产运营，还是家居设计装潢，集成的概念作为一种创新理念已经深入人心。互联网时代的网络技术本身就是高度集成的。那么什么是集成？

集成就是一些孤立的事物或元素通过某种方式集中在一起，产生联系，从而构成一个有机整体的过程。从图2-8中可以概念性地理解集成一词的含义。

从集成一词可以联想到：联系、聚合、集约、整体、整合、高效、模块、融合等。从集成的概念中，要把握住集中、联系、有机整体的深刻含义，这正是现代社会高度融合发展所要求的。基于集成的理性思考，称为“集成思维”。

不论是集成产品还是集成环境，集成代表了“新”“先进”“现代化”。集成是一种需求、一种理念、一种思维、一种创新、一种超越。集成的创新内涵很深。从集成我们还能想到“凝心聚力”，想到“团队合作”。

当前，我国正在经历经济转型升级的深刻变革。在供给侧结构性改革的助力下，“中国制造2025”“一带一路”等国家倡议得到了快速推进。新形势下工业发展的若干类型称作新工业模式，无论是德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”，还是我国的“中国制造2025”，其共同特点就是“集成与融合”和“智能与创新”（图2-9）。“工业互联网”试图将机器、数据和人打造成一个以互联网技术为依托的工业生态系统，实现三者的融合和技术集成。“工业4.0”涉及的嵌入式系统、云计算、智能工厂等内容具有丰富的“集成与融合”和“智能与创新”内涵。

“中国制造2025”强调“新一代信息技术与制造技术的深度融合，将促进制造模式、生产组织方式和产业形态的深刻变革，智能化、服务化成为制造业发展的新趋势”。推进信息化与工业化深度融合是其中一大战略任务。需要集成的是：新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械。共十大重点领域。

创新是我们做任何事情取得成功的基础和前提，更是我们国家发展战略取得成效的关键。集成创新是创新的一种形式，因为它的高效性和可持续性，使其在经济发展中越来越受到重视。那么什么是集成创新？

集成创新是自主创新的一种重要形式。自主创新包括原始创新、集成创新和引进吸收再创新等三种主要形式。在经济全球化的今天进行创新，绝不是关起门来搞封闭的创新，而是要广泛整合全球的创新资源，走集成创新的道路。实际上现实中的任何一项原始创新，往往不能直接应用于市场。而能够应用于市场的产品，大多是集成创新的成果。比如，苹果的iPhone手机，主要是苹果公司集成创新的成果，手机的触摸屏、芯片、存储器、操作系统、应用软件、网上商店等技术以及商业模式都不是苹果公司的原创，但苹果公司把这些创新成果集成起来，形成了一个革命性的产品和新的商业模式，这，就是典型的集成创新。

中国高铁十几年的发展历史走的也是从引进消化到系统集成创新再到原始创新的发展之路（图2-10）。中国标准动车组的下线和试验表明中国高铁消化和吸收2004年以来引进的技术并对它们进行再创新，不仅已经掌握了设计和制造适应各种运行需求的不同速度等级的高速列车动车组成套技术，具备极强的系统集成、适应修改、综合解决并完成本土化的能力，而且也形成了制定自主技术标准与完全正向设计的能力，完成了从“中国制造”向“中国创造”的飞跃。

与后面介绍的组合创新方法类似，应该经常思考身边的新产品、新模式，探索进行新集成的可能性，创造出新的产品？

如果提一个概念——“教育集成”，该如何理解？教育的目标是人才培养，影响人才培养质量的因素很多，如教师、学生、课程、实验室、管理等等。教学因素的集成优化是教学改革的重要方向。在经济转型升级的新形势下，“中国制造2025”“一带一路”等国家发展倡议的实施，对工程人才培养标准提出了更高要求。现阶段我国欠缺工程人才，难以支撑国家发展战略的顺利实施，从而引发了许多问题，比如创新人才缺乏，工科毕业生知识交叉融合、国际竞争、经营管理、实践动手等方面能力严重不足。如此现状，预示着中国工程教育面临新工业革命的挑战。这里的教育集成包括两方面含义，一是教育因素、教学资源的集成优化，二是学生培养中多学科的知识、素质、能力的集成融合。

了解了集成的概念，就应该思考如何开展创新活动？首先应该采用集成创新的方法。高铁、互联网+、C919等许多例子都证实了集成创新是创新路径的首要选择。

2.3.4　大数据思维

当今社会，随着互联网技术的迅猛发展，人们的生活方式发生着越来越深刻的变革。在人们身边，无所不在的“数据”时刻影响着甚至左右着人们的行为。衣食住行，教育、医疗、工商、金融，数据传递占据了社会运行的方方面面，时间流转的分分秒秒。在这种形势下，传统的数据概念也就自然被新的数据概念即大数据概念所代替。

大数据即海量数据或巨量数据，它是指所涉及的数据规模已经超过传统数据库软件获取、存储、管理、分析的能力。单从字面上看，大数据概念似乎只是数量规模的庞大而已。实际上除了数量巨大外，大数据还包括数据类型广泛，数据流动速度极快，数据潜在价值突出等特征。比如数据类型，在大数据下，不仅仅是单一的结构化或文本形式数据表，还包括交易订单、新闻稿、音频、视频、卫星定位、即时通信等。以上阐明的就是所谓大数据的4V特征：Volum（数量）、Variety（类型）、Velocity（速度）、Value（价值）。随着大数据应用的普及，大数据成为人们生活中不可或缺的形式和内容，人们的思维模式也在发生着潜移默化的转变。大数据下的思维模式称为大数据思维。大数据的概念、特征及思维如图2-11所示。

一个利用大数据转变商业运营模式的实例是，中国通讯几大运营商相继宣布取消手机国内异地漫游费。事实上，在网络技术高度发达的今天，人们利用手机异地直接通话的情况越来越少，而大量的网络信息通过手机终端消耗的流量却不断攀升。通话费用与网络消耗流量费用相比已经微不足道。取消漫游费对于运营商获取利润不会产生明显影响。这个例子说明大数据引导下的流量思维占据了商业运营的主导地位，于是运营商自然就改变了运营模式。

从辩证唯物主义的观点看，大数据思维实际也是实践思维方式的一种，它更加注重事物之间的彼此关联关系。人们已经体验到大数据时代带给社会和生活方式的变化都是颠覆性的。以往人们认识事物、解决问题往往基于因果关系，认为所有需要解决的问题、需要创造的事物其内部构成要素之间的联系都存在着因果关系，因此，在人们的思维中，处理问题也习惯于究根溯源，探寻因果。而在大数据时代，许多事实虽然也是科学技术发展的产物，但很难想象或顾及出现结果的原因。比如，一些工程软件对于大规模矩阵的运算、方程的求解，许多非常复杂的实体建模，结构内部的物理参数分析等。再比如，在电商环境中，人们关心的只是订单的运行情况，而对于过程中的因果关系却少做考虑。由此可见，大数据思维更加突出了唯物辩证法中联系的观点，促使整个社会集成度的提高，集成创新产品的涌现。

大数据时代引发了人们多方面的思维变革，大数据思维与传统思维模式的区别主要表现在以下几方面：

一是更加注重事物的整体性。人们在认识事物和社会现象时，习惯采用的方法是采样。尽管统计学原理保证了随机采样方法对于认识事物的发展规律，预测事物的发展趋势的科学性和实用性，但采样方法对于探知事物的本质规律永远存在偏差。更何况采样本身往往存在不科学不合理的情况。在大数据时代，计算机技术和网络技术的飞速发展为用全体数据探寻事物的本质规律提供了可能。比如，收视率是采样统计的典型方法，这中间存在采样不合理、人为操作的可能性。点击率是采集全体数据的统计方法，相比之下，得出的结论更令人信服。目前，建立在大数据技术基础上的全体数据采集方法的应用越来越普遍，如指纹识别、人脸识别、DNA对比、订单排查等。

二是接收数据的混杂性。与有限数据讲求数据的精确性、可靠性相比，大数据下由于数据采集量的急剧增加，不可避免地会使一些错误数据混杂其中。对于建立在海量数据基础上的课题而言，人们在探求宏观层面上的研究目标，从而也就自然不会在意过程中数据的绝对精确。也就是说，由于海量数据采集能够实现，于是人们放松了对数据准确性的要求，就是允许容错。这样做尽管可能造成局部问题的混乱，但往往反而会使最终结果更符合实际情况。比如，单一的一颗扣子，扣紧和松开是两种不容混杂的状态，选择是唯一的，也可以说是精确的。要达到扣紧的状态是不允许容错的。而如果采用尼龙搭扣，在扣紧时，是无数尼龙丝钩接而成。其中如果有若干尼龙丝钩未能实现钩接，并不影响尼龙搭扣整体的扣紧效果。这就可以理解为允许容错。有一种工程结构的研究方法叫拓扑优化，它的基本思路是，利用有限元技术，通过计算海量获取结构内部固定区域的性能参数，进行对比舍弃劣质数据，从而使结构整体得到优化。

三是强调数据的相关性。大数据时代，与网络、计算机技术最直接相关的就是自动控制技术的应用。检测装置的大量运用，通过物联网技术可以将需要的所有数据采集起来，通过数据分析，可以轻而易举地寻找到数据值之间的相关关系，并可以通过控制其中若干数据的变化来得到另外的数据，或者在这种关系中发现其他的规律。也可以从数据上发现事物之间的联系，直接得出联系的类型、方向。也可以将多种数据放在一起去分析，尽管这些数据表面看起来并没有什么联系。大数据时代把相关关系变成了一条通往真理的捷径，人们只需要在数据上进行分析与挖掘，就可以得到真实而有效的结论。