1發(fā)明與創(chuàng)造(全).ppt

1、一、發(fā)明與創(chuàng)造,1、二十世紀的十大發(fā)明,1901年無線電 1903年飛機 1907年塑料 1928年青霉素 1923年電視機 1942年核武器 1943年計算機 1953DNA 1957年人造衛(wèi)星 1967器官移植 1978試管嬰兒,1901年無線電,早期幾乎沒有人能夠想象一種電磁波可以在沒有任何金屬線或電纜作導體的情況下穿行任何有意義的距離。那么無線電信號怎么可能沿著地球的表面行進呢當然它可以沿著一直線射離地平線。但是古格里爾莫馬可尼認為，如果提供一些條件的話，無線電波是可以沿著地球表面行進的。1895年，在他的出生地意大利，他發(fā)射了一個無線電信號，穿行了15英里；6年后，即1901年12月

2、12日，年僅27歲的馬可尼創(chuàng)造了奇跡，他將無線電天線牢牢地系在高飛的風箏上，發(fā)射了一個摩爾斯電碼“S”。它穿行了約2000英里，橫跨了大西洋。這個信號從英國康沃爾郡的波爾德胡鎮(zhèn)發(fā)出，在不到1秒鐘的時間內就到達了接收地紐芬蘭的圣約翰，馬可尼聽到了三聲微弱的滴答聲。這是通訊事業(yè)宣告誕生的聲音，是電子時代到來的第一道沖擊波。這個時代包括了無線電廣播、電視和蜂窩式電話，因此這是一項將會打開我們想象力的發(fā)現。,1903年飛機,1903年12月17日，在太陽下山以前，奧維爾萊特和威爾布萊特已經能使他們用木頭、電線和布料制成的飛機飛行59秒鐘了。但卻很少有報社愿意對這件事作出評論，因為人類飛上天空被大多數頭

3、腦清醒的人認為是荒誕可笑的?？墒且坏┏晒α耍@項事業(yè)的發(fā)展就是極為迅猛的。事實上，僅僅在15年后，所有現代飛機的各種部件即使沒有全都制造出來，那么至少關于它們的想法已經誕生了。,1907年塑料,幾百年來，從小刀的把手到臺球，一切都以象牙為標準原料。19世紀80年代，象牙供應的逐步減少與臺球運動的興起就曾引發(fā)了一場危機。美國最大的臺球生產商費蘭與考蘭德公司迫不及待地懸賞價值1萬美元的黃金，這是一筆很可觀的獎賞，招募任何能夠提供代替象牙的合成品的“發(fā)明天才”。 一直到1907年，利奧貝克蘭，一位曾因發(fā)明了用于拍攝快速運動照片的相紙而獲豐厚利潤的比利時籍發(fā)明家，無意中發(fā)明了苯酚和甲醛的化合物。這種首

4、創(chuàng)的純合成塑料酚醛塑料，具有防熱、防電和防腐蝕的功能。它不僅使臺球游戲獲益，塑料的好處在于其用途的多面性，從電話機到馬桶，從煙灰缸到飛機零件，一切東西都用得上塑料。,1928年青霉素,青霉素是最有貢獻的藥品，它的發(fā)明者是英國細菌學家亞歷山大弗萊明。1928年，這位發(fā)明家在一次細菌培養(yǎng)實驗中偶然地發(fā)現有一種后來被稱為青霉素的霉菌正吞噬他在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的細菌。根據弗萊明研究的成果，英國牛津大學的研究者們經過十年的努力，終于找到了提煉這種霉菌的辦法，并投入醫(yī)學治療試驗。1943年，為了醫(yī)治在二戰(zhàn)中負傷的戰(zhàn)士，盟軍開始將青霉素投入工業(yè)生產。在半個多世紀中，青霉素救活了無數人的生命，并促使人們開始重視抗

5、生素家族的研究開發(fā)。,1923年電視機,電視機的發(fā)明者是英國的電子工程師約翰貝爾德，1923年他為自己發(fā)明的能產生8線圖像的裝置申請了專利。1930年底賣出了第一臺電視機。1932年，英國廣播公司播出了世界上第一個規(guī)范的電視節(jié)目。從此，人類開始步入了電視時代。今天，人們利用衛(wèi)星等途徑，將電視信號傳播到地球的每一個角落。,1942年核武器,原子時代開始于1942年。為了打敗軸心國法西斯，美國最高當局決定啟動旨在研制原子武器的“曼哈頓工程”。年底，作為“曼哈頓工程”的一部分，第一個核反應堆在芝加哥大學一個體育設施下面建成并開始運行。1945年的7月16日，一團蘑菇云從位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫

6、斯原子能研究中心騰空而起，世界上第一顆原子彈爆炸成功。是年的8月6日和9日，美國先后將兩顆取名為“胖子”和“小男孩”的原子彈投向日本的廣島和長崎。日本天皇隨后宣布無條件投降，原子彈似乎為贏得二戰(zhàn)的勝利立了大功，但是人類從此便生活在可怕的原子武器的陰影中。,1943年計算機,計算機是人類社會進入信息時代的基礎，但它是因戰(zhàn)爭而誕生的。1943年，為破譯德國的密碼，英國數學家阿蘭圖靈設計了第一臺名為“巨人”電動機械式計算機，雖然這僅僅是一臺用于解碼的假想計算機，但卻開創(chuàng)了計算機技術發(fā)展的先河，從此計算機技術的發(fā)展日新月異。1947年，晶體管計算機問世；1959年，集成電路計算機誕生；1970年，大規(guī)

7、模集成電路計算機產生；從80年代開始，新一代微型計算機異軍突起。在此基礎上，人類迎來了網絡新時代。,1953DNA,1953年2月28日，英國著名遺傳學家弗朗西斯克里克宣布他“發(fā)現了生命的秘密”。克里克和他美國的同行詹姆斯沃森多年來一直致力于生命科學的研究，終于從細胞核中發(fā)現了決定生命遺傳的脫氧核糖核酸雙螺旋分子結構，破譯了人類、植物和動物的遺傳密碼。這個發(fā)現初步揭示了生命的秘密，推進對各種疾病的研究和醫(yī)治，也促進了人類對改善食物結構的研究。在本世紀的前20年，人類就可能通過采用基因治療的辦法消除遺傳缺陷，進而攻克癌癥、心臟病、血友病、糖尿病以及其它致命的機能失調癥。人類對DNA分子結構的研究

8、成果，無疑是對人類研究生命、治療疾病具有極大的作用，但是也使人們面臨著因此而造成的道德危機，比如克隆技術的發(fā)展，就給人類自己出了個難題。,1957年人造衛(wèi)星,1957年10月4日，蘇聯為了紀念十月革命勝利40周年，發(fā)射了人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星，標志著航天時代的開始。1961年4月2日，蘇聯宇航員加加林乘飛船進入太空，成為第一個進入太空的人。1969年7月20日，美國兩名宇航員乘宇宙飛船登上月球。衛(wèi)星可以傳輸電視、廣播節(jié)目信號，還可以為航空、海航、天氣預報、科技信息等提供服務，從而把地球大大地“縮小”了。為了進一步探索宇宙的奧秘，人類在太陽系的主要行星上投放了許多探針，并且建立國際太空站的

9、宏偉計劃。,1967器官移植,1967年，南非外科醫(yī)師克里斯蒂安巴納德成功地進行了首次心臟移植手術。此后，隨著醫(yī)藥和醫(yī)療器械越來越先進，醫(yī)學家們逐漸解決了移植器官感染等難題，成功地進行了手肢、肝臟、皮膚、視網膜甚至睪丸的移植手術。醫(yī)學界認為，器官移植的下一個前沿技術就是腦細胞移植，來根治諸如老年癡呆癥和帕金森氏癥等醫(yī)學頑癥。下世紀，醫(yī)學家們將致力于攻克異種器官移植難題，將其它動物的器官移植到人體中。,1978試管嬰兒,英國姑娘路易斯布朗是世界上第一個試管嬰兒。此后，體外孕技術不斷發(fā)展完善，1984年，胚胎冷凍技術試驗成功；1990年，胚胎移植技術試驗成功。試管嬰兒的培育成功，給了那些不育夫婦很

10、大的希望。,2、影響未來的發(fā)明,過去100年間，人類的生活已經被許許多多的發(fā)明徹底改變了。從20世紀前20年的揚聲器、飛機、速溶咖啡，30年代的易拉罐、家用電冰箱，40年代的尼龍絲襪、原子彈、微波爐，50年代的人類發(fā)明了信用卡、口服避孕藥，60年代的電腦鼠標，70年代的人類發(fā)明了袖珍計算器、手機，80年代的光盤、因特網，90年代的手機短信，以及進入21世紀后突破性的人類發(fā)明：人造肝臟、免清潔窗戶等等。,人造鉆石,羅伯特里納萊斯通過高壓氣態(tài)碳的方法制造出了一塊完美的四分之一克拉碳晶體，也就是鉆石。羅伯特在無意中實現了科學家多年以來始終未能實現的夢想，那就是制造能用于訂婚戒指的人工鉆石。 人造金剛

11、石并不是一項新技術，早在上世紀50年代人造金剛石每年的產量已經達到80噸，大量低質量的人造金剛石在打孔機等工業(yè)生產工具中廣泛應用。然而高質量的人造鉆石對于人類而言具有更重大的意義。例如，科學家們非?？释軌蛏a鉆石微芯片，現在用于制造微芯片的硅晶體在200華氏度以上就會突變，而鉆石則可以抗住1000華氏度的高溫，并且電子可以更輕松的通過，這意味著科學家們可以在鉆石微芯片上集成更多的電路。如果人類能夠找到生產人造鉆石的方法，勢必會帶來電子產業(yè)的一場革命。,果蠅知道些什么？,加利福尼亞理工學院生物工程學教授邁克爾迪金森是全球果蠅飛行力學領域的著名專家，多年來他一直在研究果蠅的飛行，在了解了果蠅的飛

12、行原理后，他將研究方向轉向了果蠅如何知道自己要去哪里的問題。 果蠅眼睛的構造同人類不同，在它的眼睛里，這個世界僅僅是一個2525的矩陣，那么它是如何在一個空曠的教室里找到一只小小的酒杯并準確地著陸在酒杯邊緣呢？ 昆蟲學家對于昆蟲追蹤氣味的能力一直飛常感興趣，很多昆蟲都可以輕松地跟蹤到一公里之外氣味的源頭。迪金森認為昆蟲的這種能力對于人類將有很大的用處，例如人類如果生產出具有類似能力的微型飛行器，就可以幫助警察準確地在叢林中找到失蹤者。,讓塑料發(fā)光,未來的手機、電視、手表、計算機內將會廣泛使用廉價的塑料芯片。 劍橋大學的里查德弗蘭德正在研究塑料新的用途。目前絕大多數電子產品采用硅，但是弗蘭德認為

13、，未來的手機、電視、手表、計算機內將會廣泛的使用廉價的塑料芯片。 弗蘭德在上世紀八十年代和九十年代就發(fā)現塑料可以用于制造芯片的基本元件晶體管以及發(fā)光二極管，當電流通過它的表面時就會發(fā)光。目前，弗蘭德已經研發(fā)出了可以用于幾乎所有電子產品的超輕薄、明亮、廉價以及靈活的電子屏幕。他現在正在研發(fā)一種新型材料，這種物質甚至能夠噴涂在墻上，隨天氣變化而改變顏色。 可以折疊的電子書已經出現，通用電氣正與美國能源部合作開發(fā)能照亮整間屋子的可折疊塑料薄片。,沿著升降機爬上太空,1991年，日本科學家開發(fā)了一種碳納米管，它比鋼的強度要大上很多倍。因此，美國國家宇航局（NASA）已經開始研究太空升降機?？茖W家設想，

14、采用太陽能動力的機器人在三英尺寬的碳納米管太空升降機上以每小時120英里的速度升降，從而使向地球軌道運送材料的成本由每磅一萬美元下降至100美元。他們認為這一項目在20年內就有望實現，NASA就此表示：“這將大大提升我們的發(fā)射能力。”,讓計算機當司機,這些計算機駕駛員反應迅速，能在駕駛員遇到麻煩時擔負起駕駛的任務，降低事故率。 利用計算機芯片監(jiān)控汽車內的所有設備，而未來的一項新技術則要使計算機成為汽車的駕駛員。這些計算機駕駛員反應迅速，能在駕駛員遇到麻煩時擔負起駕駛的任務，降低事故率。 汽車制造商們已經在計算機駕駛系統研發(fā)領域展開了激烈的競爭，寶馬、戴姆勒克萊斯勒、通用汽車等行業(yè)巨頭已經開發(fā)出

15、了原型產品。計算機駕駛系統能夠有效地防止汽車超速、打滑，也能防止駕駛員酒后駕車和走神，上述這些問題占到汽車事故原因的40%.,用芯片支持記憶,科學家們正在設計一種新型計算機芯片，希望有一天能夠支持大腦的記憶庫。 南加州大學生物學工程師特德博格正在研究一個新的課題，他通過顯微鏡觀察老鼠大腦切片，同時通過微電極收聽神經細胞之間的信號。博格希望能夠理解細胞的語言，因為他正在設計一種新型計算機芯片，希望有一天能夠支持大腦的記憶庫。 最先受益的將是中風、阿爾茨海默氏病的患者，也許有一天他們可以通過這種芯片體驗到量子計算機和F-16戰(zhàn)斗機的樂趣。在從事模擬神經細胞工作10多年后，博格設計的計算機程序已經能

16、夠部分模仿神經細胞的行為。,太空作物,把農產品的種子送入太空后帶回到地球，然后科學家們對它們進行了細致的篩選，并且培育出了性狀穩(wěn)定的下一代。未來的農產品可能與目前地球上的產品大不相同。 科學家已經種出了壘球大小的西紅柿，壘球棒那么長的黃瓜。他們采用的就是曾經發(fā)射到太空的作物種子，這些種子在太空期間長期暴露在如失重、粒子輻射以及亞原子等七種外太空條件下。 這些種子回到地球后，科學家們按照體形、外觀和營養(yǎng)等特性對它們進行了細致的篩選，并且培育出了性狀穩(wěn)定的下一代。 越來越多的中國公司加入到了太空作物的研發(fā)上來，它們的最終目的就是提升農作物的產量，讓有限的土地養(yǎng)活更多的人。,超輕型汽車,用碳纖維制造

17、的汽車能減輕重量一半以上，因而燃油的效率也將提高一倍。 要進一步提高能源的使用效率，汽車制造商必須要解決一個問題汽車的重量。在傳統汽車上，只有1%的汽油用于運送乘客，其余都用于驅動汽車本身運動。 解決方案之一是采用碳復合材料取代鋼鐵，這種材料已經用于制造網球拍和高爾夫球球棒，下一代飛機也計劃使用這種材料。使用碳纖維的汽車能減輕重量一半以上，因而燃油的效率也將提高一倍，也就是說使用同等重量的燃油可以運行以前兩倍的距離。 碳纖維汽車在碰撞后應該能保護乘客，因為材料會破碎成很小的碎片，從而減緩了撞擊。,基因電路,在一個典型的“基因電路”中，某一種化學物質能觸發(fā)某個基因扮演“開關”的角色，啟動另一個基

18、因將細菌殺死。 科學家可能很快就能為細胞設定程序，其中包括人類細胞，例如科學家已經通過向細菌注入基因制造胰島素。波士頓大學的研究人員詹姆斯柯林斯將細菌變成了紫外線傳感器。 為人類細胞設定程序的研究對于醫(yī)學的發(fā)展將會是巨大的促進?？茖W家將來可能利用干細胞建造骨骼或肝臟，而基因治療也會更加準確。 患者可以服下一種藥劑打開基因“開關”，而一旦效果不好只需要服下另一種藥劑關閉基因“開關”就可以了。,像鴨子一樣居住,2050年以前，將有20億人面臨洪水威脅，屆時這種水陸兩棲房屋也許會成為新的諾亞方舟。 1995年荷蘭的莫倫斯一家被迫因洪水逃離了家園。1953年荷蘭的海岸決堤導致了1800人死亡。 幸運的

19、是，莫倫斯一家今年年初成為了水陸兩棲房屋的第一批用戶。這種房屋最大的特點是可以浮在水面上，而又不會隨波浪漂走。 隨著冰川融化海平面上漲，洪水的問題將會更加嚴重。據聯合國預測，2050年以前，將有20億人面臨洪水威脅，屆時這種水陸兩棲房屋也許會成為新的諾亞方舟。,發(fā)明定義,應用自然規(guī)律解決技術領域中特有問題而提出創(chuàng)新性方案、措施的過程和成果。產品之所以被發(fā)明出來是為了滿足人們日常生活的需要而發(fā)明出來產品。發(fā)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藝、新方法。機器設備、儀表裝備和各種消費用品以及有關制造工藝、生產流程和檢測控制方法的創(chuàng)新和改造，均屬于發(fā)明。,發(fā)明的特點,發(fā)明

20、不同于科學發(fā)現，發(fā)明主要是創(chuàng)造出過去沒有的事物，發(fā)現主要是揭示未知事物的存在及其屬性。發(fā)明是新穎的技術成果，不是單純仿制已有的器物或重復前人已提出的方案和措施。一項技術成果，如果在已有技術體系中能找到在原理、結構和功能上同一的東西，則不能叫做發(fā)明。,發(fā)明的特點,發(fā)明不僅要提供前所未有的東西，而且要提供比以往技術更為先進的東西，即在原理、結構特別是功能效益上優(yōu)于現有技術。發(fā)明總是既有繼承又有創(chuàng)造，在一般情況下大都有先進性。發(fā)明必須是有應用價值的創(chuàng)新，它有明確的目的性，有新穎的和先進的實用性。發(fā)明方案既要反映外部事物的屬性、結構和規(guī)律，又體現自身的需要。發(fā)明者創(chuàng)造出新產品、新工藝前，已在觀念中按功

21、能要求預構所設計的對象，并在發(fā)明過程中不斷地按優(yōu)化的功能目標來完善其方案。,發(fā)明的特點,發(fā)明又區(qū)別于實際生產和工程中的現實技術或現場技術。發(fā)明要有應用前景和可能應用的技術方案和措施，一項發(fā)明能否被應用于生產過程或工程活動，還取決于它是否能納入已有的技術系統或引起已有技術系統的革新，以及資金、設備、人力、材料、管理和市場諸方面的條件。有了發(fā)明，未必就一定有相應的產品或工藝，未必就能解決生產和工程中的實際問題。只有把發(fā)明轉化為產品研制、工藝試驗，轉化為技術革新、試生產、批量生產和推廣應用，才能成為現實技術。,發(fā)明的特點,科技發(fā)明多出自歐美，將這些發(fā)明“物化”為新產品或試制品，也多出自歐美人之手。然

22、而，將新產品或試制品最終變成值得批量生產的商品，并推向市場的“最終階段”工作卻大多是由日本人完成的。,發(fā)明的特點,有調查機構對20世紀全世界的新發(fā)明數、新產品化數、新商品化數做了一次國際比較，其結果是：第一，出自美國的新發(fā)明數達29項，出自歐洲的新發(fā)明數達11項，而出自日本的新發(fā)明數為零；第二，出自美國的新產品數達30項之多，歐洲為6項，而出自日本的新產品數僅為兩項；第三，出自發(fā)明最多美國的新商品數卻只有6項，歐洲只有兩項，而出自發(fā)明為零的日本的新商品數卻多達24項。,發(fā)明的特點,歐美人雖然擅長于發(fā)明，在一定程度上也擅長將發(fā)明“物化”成為令人耳目一新的產品；卻往往未能將發(fā)明創(chuàng)造“進行到底”，真

23、正實現熊彼特所定義的“創(chuàng)新”的全部內容，即開發(fā)新商品、新市場、新的生產方法；新的原材料供應來源等。,創(chuàng)造類型,按創(chuàng)新程度不同，發(fā)明可以分為兩大類。 開創(chuàng)性技術發(fā)明。 改進性技術發(fā)明。 開創(chuàng)性技術發(fā)明往往導致技術系統的根本性變革，其意義重大。 在技術發(fā)明中，數量最多的是改進型的。完善與基本技術有關的材料、結構、工藝和功能都會導致改進性技術發(fā)明。,創(chuàng)造類型,把一種基本技術移植、應用于多種對象，通常要求改變基本技術的某些環(huán)節(jié)，派生出另一些發(fā)明，這屬于應用改進型技術發(fā)明。 把多種已有技術結合起來組成一個前所未有的系統，實現某種新的功能，往往也需要對已有技術作改進而產生一些發(fā)明，這屬于綜合改進型技術發(fā)明

24、。 對產品的形狀、構造乃至外觀設計上的創(chuàng)新和改進，有時也具有發(fā)明的性質。,開創(chuàng)性技術發(fā)明,這種發(fā)明，其新技術方案所依據的基本原理與已有技術有質的不同，又稱基本技術發(fā)明。 如蒸汽機技術的發(fā)明開創(chuàng)了熱能向機械能的轉化，在基本原理上區(qū)別于僅有機械能轉化的簡單機械。 立足于電磁感應原理的電力技術的發(fā)明開創(chuàng)了電能與機械能的相互轉化。 從利用鏈式核反應原理到利用核聚變反應原理，可取得開創(chuàng)性的核技術發(fā)明。 近代和現代的開創(chuàng)性技術發(fā)明大都以科學原理的突破為條件，自覺地應用新的科學原理來解決技術問題?？茖W上的許多重大突破，將會導致技術上的開創(chuàng)性發(fā)明。,改進性技術發(fā)明,這種發(fā)明是在基本原理不變的情況下，對已有技術

25、作程度不同的改變和補充，又稱改良性技術發(fā)明。 如電燈中用鎢絲代替碳絲，用充氬代替真空，都是依據電熱發(fā)光的同一原理。 高壓蒸汽機、汽輪機和多缸蒸汽機的發(fā)明，都是對蒸汽機技術的改進。 改進性技術發(fā)明以開創(chuàng)性技術發(fā)明為基礎，開創(chuàng)性技術發(fā)明靠改進性技術發(fā)明得到完善和發(fā)展。改進性技術發(fā)明可能以新的科學發(fā)現為前提 ，但在很多情況下是靠長期的經驗積累和經驗摸索。沒有科學原理的根本性突破，也可能做出有重大價值的改進性技術發(fā)明。改進性技術發(fā)明與開創(chuàng)性技術發(fā)明的區(qū)分是相對的。,發(fā)明與專利,為了推動發(fā)明及其應用，國家以法律形式把發(fā)明確認為專利。 在一般意義上，人們在技術活動中作出的有新穎性、先進性和實用性的創(chuàng)造和改

26、進都屬于發(fā)明；由國家和法律所認定的發(fā)明則與之不盡相同。,發(fā)明與專利,專利法要求的發(fā)明有新穎性，僅指提出了尚未公開的或前所未見的技術方案，有時只要求在本國有這種新穎性，這與技術發(fā)展史上的前所未有是有區(qū)別的。專利法所說的發(fā)明的先進性是指新方案比原有技術有顯著進步，而不是細微的改進。新穎的外觀設計也受法律的保護，可取得專利，但通常不認定為發(fā)明。 專利法在判別發(fā)明的實用性時，包含社會價值和國情的考慮，對于違反國家法律、社會公德或妨害公共利益的發(fā)明創(chuàng)造，不授予專利權。對于藥品、食品、核物質、疾病的診斷和治療方法等方面的發(fā)明，一般不授予專利。,發(fā)明與專利,發(fā)明是有價值和使用價值的成果，專利把發(fā)明的商品屬性以法律形式固定下來，使之成為不得無償占有的財產，從而保護發(fā)明者的利益。專利還要求發(fā)明者公開其創(chuàng)造成果以利于他人有償使用，并把實施發(fā)明創(chuàng)造作為專利權人的法律義務，以促進技術信息交流和發(fā)明的推廣應用。,發(fā)明創(chuàng)造的常用技巧,1、缺點法：是指從操作方法、使用對象、功能結構等方面去尋找物品的缺點，通過改正這些缺點來形成創(chuàng)造目的的一種方法