可拓學(xué)中相關(guān)關(guān)系的變換方法研究

李文軍，楊春燕，湯龍，張文英，鐘建華

（1. 廣東工業(yè)大學(xué) 可拓學(xué)與創(chuàng)新方法研究所，廣東 廣州 510006； 2. 廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州510006； 3. 廣州市德百順電氣科技有限公司，廣東 廣州 510700）

可拓學(xué)中，基元之間的相關(guān)關(guān)系在創(chuàng)新和解決矛盾問題的過程中起著至關(guān)重要的作用[1]?，F(xiàn)有文獻(xiàn)幾乎都是著眼于領(lǐng)域知識(shí)中固有的相關(guān)關(guān)系，重點(diǎn)研究這些關(guān)系的形式化和定量化，以及由它們形成的相關(guān)規(guī)則，進(jìn)而為研究實(shí)施可拓變換時(shí)發(fā)生的傳導(dǎo)變換提供理論依據(jù)。文獻(xiàn)[2-8]對(duì)相關(guān)分析理論和復(fù)雜相關(guān)網(wǎng)中相關(guān)關(guān)系的具體分析方法等相關(guān)理論和運(yùn)用進(jìn)行了重點(diǎn)研究，而對(duì)于基元之間相關(guān)關(guān)系產(chǎn)生的機(jī)制以及如何能使某些相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化，并用來解決矛盾問題，還沒有相關(guān)的研究。

TRIZ理論作為一種創(chuàng)新理論，在工程運(yùn)用以及專利分析等領(lǐng)域起到重要的作用[9-12]。雖然沒有研究事物之間的相關(guān)性，但是其中某些理論和方法仍然可以用來作為研究相關(guān)關(guān)系的理論依據(jù)。文獻(xiàn)[13-18]中對(duì)物-場(chǎng)模型的研究是用于解決實(shí)際應(yīng)用中的物理矛盾問題，文獻(xiàn)[19]將可拓學(xué)與TRIZ理論進(jìn)行了有效的結(jié)合，利用可拓學(xué)的思維邏輯對(duì)TRIZ理論中的40條原理進(jìn)行了闡述，為可拓學(xué)與TRIZ理論在某些方面的結(jié)合研究提供了一定的基礎(chǔ)。本文將兩者結(jié)合，通過對(duì)兩者各自的某些優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合和創(chuàng)新，將更有利于對(duì)相關(guān)關(guān)系的變換方法進(jìn)行研究。

根據(jù)可拓學(xué)基元相關(guān)分析原理可知，當(dāng)一個(gè)基元的某個(gè)量值發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致關(guān)于該特征相關(guān)的基元發(fā)生變化，也就是傳導(dǎo)變換。要深入地研究?jī)蓚€(gè)相關(guān)基元之間的相關(guān)關(guān)系，就需要結(jié)合實(shí)際，對(duì)引起對(duì)應(yīng)相關(guān)基元變化的基元進(jìn)行研究。在實(shí)際工程運(yùn)用中，當(dāng)一個(gè)基元關(guān)于某個(gè)特征的量值的變化引起相關(guān)基元發(fā)生的變化并沒有導(dǎo)致客觀事實(shí)產(chǎn)生質(zhì)的改變時(shí)，認(rèn)為該基元關(guān)于該特征的量值的變化屬于量變過程；否則，就認(rèn)為該基元關(guān)于該特征的量值的變化產(chǎn)生了質(zhì)變。以含碘食鹽攝入量與人體之間的關(guān)系(物元的相關(guān))為例，當(dāng)食鹽中碘的含量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，食鹽的攝入對(duì)人體是有益的，人體中碘含量的變化就屬于量變過程；當(dāng)食鹽中碘的含量超過某個(gè)閾值時(shí)，食鹽的攝入是對(duì)人體有害的，這時(shí)食鹽中碘含量的量值發(fā)生的變化引起了人體的質(zhì)變，導(dǎo)致食鹽與人體之間相關(guān)關(guān)系從有益變成有害。

作為馬克思主義唯物辯證法的三大規(guī)律之一，質(zhì)量互變規(guī)律對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有舉足輕重的現(xiàn)實(shí)意義[20]。質(zhì)量互變規(guī)律為相關(guān)關(guān)系的變換研究提供了有效的支撐和分析工具。

本文以可拓學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合TRIZ理論，將物元作為研究對(duì)象，利用相關(guān)分析理論、可拓變換理論、物-場(chǎng)模型和質(zhì)量互變規(guī)律，對(duì)物元之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行研究，提出在不相關(guān)的物元之間建立相關(guān)關(guān)系、解除相關(guān)物元之間的相關(guān)關(guān)系以及將物元之間的相關(guān)關(guān)系強(qiáng)化或弱化的方法。通過結(jié)合具體領(lǐng)域背景的現(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行案例分析，以證明這些理論研究在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

1 相關(guān)分析原理與可拓變換方法

可拓變換作為矛盾問題的解決工具[1]，可以通過實(shí)施變換，使矛盾的問題變成不矛盾問題，從而實(shí)現(xiàn)矛盾問題的解決[5]。

本文主要應(yīng)用物元的相關(guān)分析和可拓變換理論開展相關(guān)關(guān)系的變換方法研究。

1.1 相關(guān)分析原理

對(duì)物元之間存在的關(guān)系進(jìn)行分析的原理。其目的在于使物元之間的關(guān)系以及相互影響的機(jī)理以形式化的方法展現(xiàn)出來，以便于更清晰地了解和研究。

如果同一物元與同族物元或者其他物元關(guān)于某些評(píng)價(jià)特征的量值之間存在函數(shù)關(guān)系，則稱之為相關(guān)[1,4]。下面首先介紹物元相關(guān)的定義和相關(guān)規(guī)則。

1.1.1 物元相關(guān)的定義

文獻(xiàn)[1]給出了基元相關(guān)的一般定義，對(duì)物元而言，實(shí)際運(yùn)用中，往往是動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)。對(duì)動(dòng)態(tài)物元間的相關(guān)關(guān)系，可分為同物異特征物元之間的相關(guān)、異物同特征物元之間的相關(guān)以及異物異特征物元之間的相關(guān)。形式化定義如下：

定義1(動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)的定義) 給定物元M(t)=(O(t)，c，v(t))，若存在同征物元 Mc(t)=(O′(t)，c，v′(t))或同物物元 Mo(t)=(O(t)，c′，v?(t))或異物物元 M′(t)=(O′(t)，c′，)，使 v′(t)=f(v(t))或v?(t)=f′(v(t))，或，則稱物元 M(t)與物元Mc(t)為異物同特征物元單向相關(guān)，記作；稱物元M(t)與物元Mo(t)為同物異特征物元單向相關(guān)，記作；稱物元M(t)與物元M′(t)為異物異特征物元單向相關(guān)，記作。

同樣可定義這些動(dòng)態(tài)物元之間的互為相關(guān)。

1.1.2 物元相關(guān)規(guī)則

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，動(dòng)態(tài)物元有相關(guān)規(guī)則1和2。

相關(guān)規(guī)則1給定動(dòng)態(tài)物元M1(t)=(O1(t)，c1，v1(t))和 M2(t)=(O2(t)，c2，v2(t))，若 v2(t)=f1(v1(t))且v1(t)≠f2(v2(t))，則稱動(dòng)態(tài)物元 M1(t)與 M2(t)為單向相關(guān)，記為 M1(t)M2(t)；若 v1(t)=f2(v2(t))且v2(t)≠f1(v1(t))，則稱動(dòng)態(tài)物元 M2(t)與 M1(t)為單向相關(guān)，記為 M2(t)M1(t)；若 v1(t)=f2(v2(t))且v2(t)=f1(v1(t))，則稱動(dòng)態(tài)物元M1(t)與M2(t)互為相關(guān)，記為 M2(t)M1(t)。

一般地，在不致引起混淆的情況下，用M1(t)～M2(t)表示動(dòng)態(tài)物元M1(t)與M2(t)之間的相關(guān)關(guān)系。

相關(guān)規(guī)則2給定動(dòng)態(tài)物元M1(t)、M2(t)、M3(t)，若 M1(t)～M2(t)且 M2(t)～M3(t)，則M1(t)～M2(t)～M3(t)，此時(shí)稱物元 M1(t)與物元M3(t)間接相關(guān)。

間接相關(guān)也包括單向相關(guān)和互為相關(guān)，此略。

1.2 動(dòng)態(tài)物元之間的可拓變換和傳導(dǎo)變換

動(dòng)態(tài)物元之間的可拓變換主要分為基本變換、變換的運(yùn)算、傳導(dǎo)變換和復(fù)合變換。傳導(dǎo)變換是基于相關(guān)分析和蘊(yùn)含分析的一種被動(dòng)變換；復(fù)合變換是由一系列基本變換或變換的運(yùn)算等構(gòu)成的更復(fù)雜的變換形式，詳見文獻(xiàn)[1]。

下面只介紹本文的研究將要用到的物元變換和傳導(dǎo)變換的知識(shí)。

定義2(物元變換) 將動(dòng)態(tài)物元M0(t)改變?yōu)榱硪粋€(gè)動(dòng)態(tài)物元 M(t)或多個(gè)物元 M1(t)，M2(t)，···，Mn(t)的變換，稱為動(dòng)態(tài)物元變換，記作：TM0(t)=M(t)，或者 TM0(t)={M1(t)，M2(t)，···，Mn(t)}。

2 動(dòng)態(tài)物元間相關(guān)關(guān)系的變換方法

由于現(xiàn)有的文獻(xiàn)中對(duì)物元之間的可拓變換以及傳導(dǎo)變換的研究主要都是側(cè)重于主動(dòng)變換，從而使其他相關(guān)的物元之間發(fā)生傳導(dǎo)變換。由于物元之間的相關(guān)通過相關(guān)函數(shù)表述，故對(duì)物元的變換對(duì)該函數(shù)關(guān)系進(jìn)行可拓變換。

故對(duì)于動(dòng)態(tài)物元而言，可以通過對(duì)相關(guān)關(guān)系實(shí)施某些變換，使得其相關(guān)關(guān)系發(fā)生理想的變化，從而有利于創(chuàng)新或者矛盾問題的解決。例如，通過實(shí)施變換建立、解除以及弱化動(dòng)態(tài)物元之間的某些相關(guān)關(guān)系。

2.1 強(qiáng)化和弱化動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的方法

動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系，從本質(zhì)上可以分為兩種：直接相關(guān)和間接相關(guān)?？筛鶕?jù)相關(guān)關(guān)系的種類采用不同的對(duì)該相關(guān)關(guān)系進(jìn)行強(qiáng)化和或者弱化。為了更清楚地確定動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)的性質(zhì)，將動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)分為正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，并進(jìn)行定義。

定義3(正相關(guān)與負(fù)相關(guān)) 設(shè)動(dòng)態(tài)物元M1(t)=(O1(t)，c1，v1(t))與 M2(t)=(O2(t)，c2，v2(t))單向相關(guān)，即 v2(t)=f1(v1(t))。當(dāng) t2＞t1時(shí)，相關(guān)度

則稱動(dòng)態(tài)物元M1(t)與動(dòng)態(tài)物元M2(t)單向正相關(guān)；當(dāng) t2＞t1時(shí)，

則稱動(dòng)態(tài)物元M1(t)與M2(t)單向負(fù)相關(guān)。

除此之外，動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系之間還存在著相對(duì)的強(qiáng)弱之分。

例如，兩個(gè)相關(guān)關(guān)系之間，通過強(qiáng)化較強(qiáng)的一個(gè)相關(guān)關(guān)系或者弱化另一個(gè)較弱的相關(guān)關(guān)系，則可以利用強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系抵消弱的相關(guān)關(guān)系對(duì)某個(gè)動(dòng)態(tài)物元的產(chǎn)生的影響。

對(duì)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系實(shí)施強(qiáng)化或者弱化的一般方法如下：

1) 根據(jù)實(shí)際問題建立動(dòng)態(tài)物元模型，一般至少是3個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)；

2) 根據(jù)公式計(jì)算相關(guān)關(guān)系的相關(guān)度，并確定其正負(fù)性；

3) 確定這些相關(guān)關(guān)系的相對(duì)強(qiáng)弱性：

①若定義3中的兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元M1(t)和M2(t)分別與動(dòng)態(tài)物元 M(t)=(O(t)，c，v(t))相關(guān)，即存在v(t)=f(v1(t)，v2(t))且可導(dǎo)，則當(dāng)時(shí)認(rèn)為動(dòng)態(tài)物元M1(t)與動(dòng)態(tài)物元M(t)為相對(duì)強(qiáng)相關(guān)，同時(shí)，認(rèn)為動(dòng)態(tài)物元M2(t)與動(dòng)態(tài)物元M(t)為相對(duì)弱相關(guān)；當(dāng)時(shí)認(rèn)為動(dòng)態(tài)物元M1(t)與動(dòng)態(tài)物元M(t)為相對(duì)弱相關(guān)，同時(shí)，認(rèn)為動(dòng)態(tài)物元M2(t)與動(dòng)態(tài)物元M(t)為相對(duì)強(qiáng)相關(guān)。

②若①中的相關(guān)函數(shù)v(t)=f(v1(t)，v2(t))為不可導(dǎo)、離散函數(shù)和間斷函數(shù)中的一種時(shí)，則根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)物元M1(t)和M2(t)分別與動(dòng)態(tài)物元M(t)相關(guān)的相對(duì)強(qiáng)弱性進(jìn)行判斷。

4) 理論結(jié)合實(shí)際，確定動(dòng)態(tài)物元之間需要強(qiáng)化和弱化的相關(guān)關(guān)系；

5) 依據(jù)4)中確定的變換思路，對(duì)動(dòng)態(tài)物元進(jìn)行可拓變換，實(shí)現(xiàn)相關(guān)關(guān)系的強(qiáng)化與弱化，并通過增強(qiáng)理想的相關(guān)影響，減弱非理想的相關(guān)影響，來實(shí)現(xiàn)消除非理想相關(guān)產(chǎn)生負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)問題解決的目的。

在實(shí)際運(yùn)用中解決問題的過程中，利用強(qiáng)化/弱化相關(guān)關(guān)系的方法根據(jù)目的對(duì)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系實(shí)施可拓變換之后，原來的動(dòng)態(tài)物元會(huì)變成新的，可以解決問題的動(dòng)態(tài)物元。

2.2 動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系解除的方法

在實(shí)際工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的某些問題中，只有解除某些動(dòng)態(tài)物元之間存在的阻礙目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)關(guān)系，才能使問題得到解決。

利用哲學(xué)中的質(zhì)量互變規(guī)律可知，事物的變化往往蘊(yùn)含著由量變引起質(zhì)變的過程，同理，動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系的變化也存在著該相關(guān)的動(dòng)態(tài)物元中某個(gè)特征量值發(fā)生的量變與質(zhì)變過程。而這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化。

實(shí)際運(yùn)用情況中，通過對(duì)物元某些特征的量值實(shí)施可拓變換，把物元中某特征的量值的變化引起相關(guān)物元之間相關(guān)關(guān)系質(zhì)變的區(qū)間限制在量變的范圍以內(nèi)，或者把物元中某特征的量值的變化引起相關(guān)物元之間相關(guān)關(guān)系量變的區(qū)間拓展到質(zhì)變的區(qū)間以內(nèi)，就會(huì)導(dǎo)致物元相關(guān)關(guān)系在某個(gè)范圍內(nèi)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)在某種程度上達(dá)到解除相關(guān)的目的。

定義4(場(chǎng)物元) 具有機(jī)械力、熱力、化學(xué)力、電力、磁力等特殊特征，能夠?qū)ζ渌镌a(chǎn)生作用或者使得某些其他物元之間發(fā)生作用的物元，稱為場(chǎng)物元，記做：

例如，一塊磁鐵，對(duì)磁場(chǎng)內(nèi)的鐵或磁鐵具有磁場(chǎng)力等特征。

定義5(動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元) 場(chǎng)物元中的特殊特征的量值會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，稱為動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元，記做：

例如，一個(gè)電磁鐵，不同時(shí)間通過的電流可能不同，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度或者對(duì)電場(chǎng)中的同一作用對(duì)象(如鐵塊、磁鐵等)產(chǎn)生的作用力也不同。

在動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的作用下，會(huì)使除該動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元之外的其他動(dòng)態(tài)物元發(fā)生變化，甚至產(chǎn)生新的基元，本文不做研究。

2.2.1 直接相關(guān)與條件相關(guān)關(guān)系解除的一般

步驟

1)從實(shí)際出發(fā)，建立動(dòng)態(tài)物元模型并確定動(dòng)態(tài)物元之間需要解除的相關(guān)關(guān)系；

2)對(duì)1)中確定的動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，并確定這些相關(guān)關(guān)系是直接相關(guān)還是間接相關(guān)；

3)判斷這些相關(guān)關(guān)系是否影響產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，如果影響則還需判斷該功能是否為必須功能，以及影響的程度。

根據(jù)專業(yè)知識(shí)確定動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系存在或者發(fā)生變換的條件，如兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系建立在某個(gè)動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的作用下。

4)若3)中的兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系是某個(gè)動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的作用下形成，則對(duì)該動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元實(shí)施可拓變換，使兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元發(fā)生傳導(dǎo)變換，進(jìn)而使得兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化。

5)一般情況下，4)中對(duì)動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元實(shí)施可拓變換之后，產(chǎn)生的傳導(dǎo)變換導(dǎo)致兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，需要重新對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元本身以及兩者之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。

若對(duì)場(chǎng)物元實(shí)施變換前后，兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間原有的相關(guān)關(guān)系由存在變成不存在，則說明相關(guān)關(guān)系得到解除；

若對(duì)場(chǎng)物元實(shí)施變換前后該相關(guān)關(guān)系仍然存在，則繼續(xù)重復(fù)步驟4)，直到相關(guān)關(guān)系得到解除；

若對(duì)場(chǎng)物元實(shí)施變換前后，兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間原有的相關(guān)關(guān)系由存在變成不存在，但是傳導(dǎo)變換的發(fā)生導(dǎo)致兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間產(chǎn)生了新的相關(guān)關(guān)系，則需要確定該新的相關(guān)關(guān)系的存在是否影響問題的解決，如果該相關(guān)關(guān)系的產(chǎn)生影響問題的解決，則需要繼續(xù)重復(fù)步驟3)～5)，如果不影響則可忽略。

實(shí)際產(chǎn)品功能以及某些工程問題的解決過程，實(shí)際上是通過實(shí)施對(duì)動(dòng)態(tài)物元實(shí)施可拓變換產(chǎn)生的新的，能夠使問題得到解決或者不再存在的動(dòng)態(tài)物元，故實(shí)施的可拓變換可能是一次，也可能是多次。具體流程如圖1。

圖 1 直接相關(guān)關(guān)系解除流程圖Fig. 1 Direct correlation dissolves flow chart

2.2.2 間接相關(guān)關(guān)系解除的一般步驟

1)從實(shí)際出發(fā)，建立動(dòng)態(tài)物元模型并確定動(dòng)態(tài)物元之間需要解除的相關(guān)關(guān)系；

2)對(duì)1)中確定的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析，并從中找出需要解除的間接相關(guān)關(guān)系，找到兩者之間存在的相關(guān)的中間動(dòng)態(tài)物元或動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元；

3)若兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元通過動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元間接相關(guān)，則找到使得兩動(dòng)態(tài)物元相關(guān)的動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的特征(即某種作用力或作用效果)，對(duì)該特征對(duì)應(yīng)的分物元進(jìn)行刪減變換或擴(kuò)縮變換，使得該動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元對(duì)應(yīng)的特征無法產(chǎn)生作用，或者該作用發(fā)生變化，導(dǎo)致兩動(dòng)態(tài)物元不再相關(guān)；

如果兩動(dòng)態(tài)物元通過中間的某些其他動(dòng)態(tài)物元建立相關(guān)關(guān)系，且存在間接相關(guān)，則兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系的解除方法有以下兩種：

①對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的其他動(dòng)態(tài)物元實(shí)施置換變換或者刪減變換等可拓變換，使其中的某些或者某個(gè)物元不再相關(guān)或者使其相關(guān)特征的量值改變，從而使原本相關(guān)的某些中間動(dòng)態(tài)物元不再相關(guān)，從而打斷兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元通過中間動(dòng)態(tài)物元傳遞相關(guān)的媒介，使其不再相關(guān)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的解除。

②針對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間傳遞相關(guān)關(guān)系的直接相關(guān)的中間動(dòng)態(tài)物元，運(yùn)用解除直接相關(guān)或者條件相關(guān)的方法，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)關(guān)系的解除，從而通過阻止相關(guān)關(guān)系的傳遞，實(shí)現(xiàn)相關(guān)關(guān)系的解除。

以上兩種方法在解除間接相關(guān)關(guān)系的過程中，若在解除原來存在的相關(guān)關(guān)系的同時(shí)產(chǎn)生了新的相關(guān)關(guān)系，就需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這個(gè)新的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析：在不影響問題解決的情況下可以忽略；在影響原有問題的解決的情況下就需要重復(fù)步驟3)對(duì)其進(jìn)行分析和解除。

實(shí)際背景下的運(yùn)用中，兩個(gè)間接相關(guān)的動(dòng)態(tài)物元之間都是通過某種媒介建立的，如動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的作用或者中間動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的傳遞等。這時(shí)相關(guān)關(guān)系解除的關(guān)鍵就在于通過實(shí)施可拓變換這種媒介發(fā)生變化，使兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間的間接相關(guān)發(fā)生傳導(dǎo)變換，變得不再相關(guān)，此時(shí)相關(guān)關(guān)系得到解除。

相反，當(dāng)相關(guān)關(guān)系無法解除時(shí)，可以利用弱化不利的相關(guān)關(guān)系的影響，強(qiáng)化有利的相關(guān)關(guān)系的影響來抵消不利的影響，實(shí)現(xiàn)問題的解決，具體流程如圖2。

圖 2 間接相關(guān)關(guān)系解除流程圖Fig. 2 Indirect correlation dissolves flow chart

2.3 動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的建立方法

在產(chǎn)品開發(fā)的過程中，某些零/部件之間相關(guān)關(guān)系的建立，可以產(chǎn)生新的功能或者有助于某些功能的實(shí)現(xiàn)；在工程問題中，動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的建立可以實(shí)現(xiàn)某種效果，有助于問題的解決等。因此能夠建立兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的方法作為一種創(chuàng)新和解決問題的方法有一定的現(xiàn)實(shí)意義和研究意義。

動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系建立的一般步驟：

1)從實(shí)際出發(fā)，建立動(dòng)態(tài)物元模型并確定動(dòng)態(tài)物元之間需要建立的相關(guān)關(guān)系。

2)確定1)中需要建立的動(dòng)態(tài)物元之間的相關(guān)關(guān)系的相關(guān)特征及其量值。

3)對(duì)其中至少一個(gè)需要建立相關(guān)關(guān)系的特征實(shí)施可拓變換，使特征的量值之間產(chǎn)生某種函數(shù)關(guān)系，此時(shí)便在實(shí)施可拓變換的條件下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的建立。

如果3)中仍然無法建立相關(guān)，則可以考慮結(jié)合具體背景的專業(yè)知識(shí)，通過建立動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元，在動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的某種作用下使特征的量值之間產(chǎn)生某種函數(shù)關(guān)系，此時(shí)便在建立動(dòng)態(tài)場(chǎng)物元的條件下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系的建立；

如果上述兩種方法依然無法使兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元之間建立相關(guān)關(guān)系，此時(shí)可以考慮根據(jù)實(shí)際問題建立包括兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元在內(nèi)的相關(guān)網(wǎng)，在相關(guān)網(wǎng)中尋找以兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元為端點(diǎn)的相關(guān)鏈(即多個(gè)相關(guān)的動(dòng)態(tài)物元連成的線段)或者包括兩個(gè)動(dòng)態(tài)物元在內(nèi)的相關(guān)環(huán)(即多個(gè)相關(guān)的動(dòng)態(tài)物元形成的環(huán))。若存在，則兩動(dòng)態(tài)物元在相關(guān)鏈或者相關(guān)網(wǎng)中其他動(dòng)態(tài)物元之間相關(guān)關(guān)系傳遞的條件下建立相關(guān)。

4)最后根據(jù)建立的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目赏刈儞Q，形成若干新的動(dòng)態(tài)物元，便可以通過強(qiáng)制建立相關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)具體問題的解決。

具體流程如圖3。

圖 3 動(dòng)態(tài)物元間相關(guān)關(guān)系建立流程圖Fig. 3 Establish flow chart for dynamic matter-element correlation

3 實(shí)例分析

燈具有向四周發(fā)射光線的功能，是一種可以使四周變亮的工具，不管是在現(xiàn)實(shí)生活中、醫(yī)學(xué)手術(shù)中還是具體工程運(yùn)用中都起著不可替代的作用。由于燈的廣泛用途，使得不同用途的燈組成部分以及原理也不盡相同。但是，不管是何種燈具，由于組成部分之間的各種相關(guān)關(guān)系以及不相關(guān)關(guān)系，使得在設(shè)計(jì)或者使用的過程中總會(huì)存在矛盾或者難以解決的問題，甚至限制設(shè)計(jì)的創(chuàng)意范圍。以燈泡為研究對(duì)象，利用本文提出的相關(guān)關(guān)系變換方法來對(duì)部分矛盾以及難以解決的問題進(jìn)行研究和解決。

建立燈泡的物元模型如下：

眾所周知，在燈泡的使用過程中，往往用的時(shí)間長(zhǎng)了，燈泡的亮度就會(huì)逐漸變暗，甚至發(fā)昏。在領(lǐng)域內(nèi)這一直是個(gè)難以解決的技術(shù)問題。下面利用強(qiáng)化/弱化相關(guān)關(guān)系、強(qiáng)制解除相關(guān)關(guān)系和強(qiáng)制建立相關(guān)關(guān)系的變換方法進(jìn)行分析和研究。

1)通過強(qiáng)化/弱化相關(guān)關(guān)系的方法解決燈泡使用時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致的燈泡亮度變暗問題。

方法1根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)分析可知，燈泡D(t)的壽命c(diǎn)5與亮度c7之間存在相關(guān)關(guān)系，即且有 v7(t)=f1(v5(t))，v5(t)=f1-1(v7(t))。

設(shè) t2＞t1，則有

故M5(t)與M7(t)負(fù)相關(guān)。

建立一個(gè)場(chǎng)物元M01(t)，且有M01(t)=(房間O01(t)，期望亮度，v01(t))，則 M7(t)與場(chǎng)物元M01(t)相關(guān)，且，v01(t)=f2(v7(t))=f2[f1(v5(t))]。

設(shè) t2＞t1，則有

故M7(t)與M01(t)正相關(guān)。

此時(shí)，若 v5(t1)∈＜a，b＞，v5(t2)∈＜c，d＞且v5(t1)＜v5(t2)。則

在t時(shí)刻，稱M5(t)與M7(t)強(qiáng)相關(guān)，M7(t)與b弱相關(guān)。

根據(jù)以上分析，燈泡的亮度在一定工作時(shí)間內(nèi)不隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)而變化，或者說這種變化可以忽略，當(dāng)工作時(shí)間超過一定的范圍時(shí)，燈泡的亮度才會(huì)顯著發(fā)生變化。

對(duì)物元M7(t)實(shí)施刪減或縮小變換：

φM7(t)=(燈泡 D(t)，亮度 c7，v′7(t))=M′7(t)

其中，v′7(t)＜v7(t)，此時(shí)會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)變換：

TφM5(t)=Tφ(燈泡 D(t)，壽命 c5，v′5(t))=M′5(t)其中，v′5(t)＞v5(t)；M01(t)=T′φ(房間 O01(t)，期望亮度，v′01(t))=M′01(t)其中，v′01(t)＜v01(t)。

即適當(dāng)范圍內(nèi)縮小使用燈泡D(t)前后亮度的變化值v7(t)，會(huì)發(fā)生傳導(dǎo)變換，使房間O01(t)亮度的期望值v01(t)在不影響照明的情況下在一定程度上變小，而與燈泡D(t)亮度強(qiáng)相關(guān)的使用壽命v5(t)大幅提高，從而達(dá)到弱化燈泡D(t)的亮度c7對(duì)壽命c(diǎn)5的影響。

方法2根據(jù)專業(yè)知識(shí)可知，燈泡燈絲的性能c4與燈泡的亮度c7是相關(guān)的，即同時(shí)也和燈泡的使用壽命相關(guān)，即對(duì)燈絲的性能c4進(jìn)行置換變換可得：

即可以通過使用性能更好的燈絲，使燈泡的亮度受使用壽命的影響減少。就可以達(dá)到弱化燈泡使用壽命與亮度之間的相關(guān)。

2)通過強(qiáng)制解除相關(guān)關(guān)系的方法解決燈泡亮度越高使用壽命越短的問題。

由于此問題為直接相關(guān)的解除，故此處不對(duì)條件相關(guān)和間接相關(guān)關(guān)系的解除進(jìn)行分析。

分析可知，燈泡M(t)的壽命c(diǎn)5與燈泡的亮度c7之間存在相關(guān)關(guān)系，即，而且隨著燈泡使用時(shí)間的延長(zhǎng)，燈泡的亮度會(huì)逐漸變暗，即在時(shí)間范圍＜0，b1＞內(nèi)，燈泡的亮度是不隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而變化的，或者說這種變化可以忽略，當(dāng)使用時(shí)間范圍在區(qū)間＜b1，d1＞時(shí)，燈泡的亮度才會(huì)發(fā)生變化。那么實(shí)施刪減或縮小變換：

其中 v′6(t)＜ v6(t)，即當(dāng)把燈泡的使用時(shí)間限定在時(shí)間范圍＜b1，d1＞時(shí)，則燈泡的使用壽命將不對(duì)燈泡的亮度產(chǎn)生影響，即為不相關(guān)，此時(shí)相關(guān)關(guān)系解除。

3)通過強(qiáng)制建立相關(guān)關(guān)系的方法進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新。

在燈的使用中，始終伴隨著兩個(gè)功能：發(fā)亮和發(fā)熱。然而，大多設(shè)計(jì)人員以及用戶重視的只是燈的發(fā)亮功能。由于燈絲發(fā)光時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生熱量，所以兩者是不可割裂的，由于兩者的相關(guān)性導(dǎo)致了技術(shù)上無法突破的難題。所以，燈的這兩個(gè)功能并不能同時(shí)得到很好的利用。因?yàn)闊舻牧炼炔皇芊块g亮度的影響，同時(shí)燈釋放的熱量也不受房間溫度的影響，即不相關(guān)。通過建立相關(guān)，就可以通過控制其他物元的某些特征來實(shí)現(xiàn)對(duì)燈的亮度和發(fā)熱的單獨(dú)控制，在此基礎(chǔ)上就可以在突破燈絲電流與發(fā)熱量之間單純的物理關(guān)系。

為了解決上述問題。用強(qiáng)制建立相關(guān)關(guān)系的方法嘗試進(jìn)行分析。

建立房間物元模型如下：

其中，M04(t)為智能感應(yīng)控制器，其輸出信號(hào)1是電壓信號(hào)，主要用來控制燈絲的亮度；輸出信號(hào)2是電流信號(hào)，用來控制燈絲的阻值。

此時(shí)有：

在強(qiáng)制建立相關(guān)的基礎(chǔ)上，遵照傳導(dǎo)變換進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，就可以產(chǎn)生一款既能夠?qū)崿F(xiàn)智能調(diào)控房間溫度(溫度調(diào)控有一定的范圍，只能制熱，不能制冷)，又可以自動(dòng)調(diào)節(jié)房間亮度，還可以實(shí)現(xiàn)溫度與亮度單獨(dú)自由調(diào)控的燈——多功能智能燈產(chǎn)品創(chuàng)意。相信這樣的產(chǎn)品是消費(fèi)者最想要的。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然現(xiàn)階段對(duì)于通過改變事物之間的相關(guān)關(guān)系來達(dá)到解決現(xiàn)實(shí)問題的研究尚不充分，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)各種需求的不斷出現(xiàn)，以及可拓學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，關(guān)于相關(guān)關(guān)系變換的研究將會(huì)成為研究熱點(diǎn)。本文作為相關(guān)關(guān)系變換方法的初步研究，提出了進(jìn)行相關(guān)關(guān)系變換的基本方法，包括相關(guān)關(guān)系強(qiáng)制建立、強(qiáng)制解除以及弱化的基本方法。該方法的提出為現(xiàn)實(shí)中矛盾問題的解決以及發(fā)明領(lǐng)域的創(chuàng)新提供了一種新的方法，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。并且經(jīng)過案例的應(yīng)用與分析，證明了該方法的有效性。