如何像工程师一样思考？

跳跃的开发板

大多数工程师都花很多的时间来思考如何解决设计问题。然而，大多数的人却很少花时间去想自已是怎么思考的。美国匹兹堡大学(University of Pittsburgh)的两位认知心理学家Joel Chan与Christian Shunn最近在《认知科学》(Cognitive Science)期刊上发表了相关研究，他们根据实际观察与访谈现实世界的工程师，深入探讨工程师如何利用“类推”(analogy)的概念来发展创新概念。
“类推”(模拟)是指比较两件事情，清楚揭示二者之间的相似点。工程师有时会在热系统和电子电路之间进行比较。例如，当讨论到热量通过系统时，其热阻和热容量遵循的基本原则就和电子电流的电阻与电容一样。我们有时候也会在电路和机械系统之间进行模拟。例如，在分析RLC电路时，我们会把电容器当作质量，并把电感器比为弹簧。在设计过程中，我们也经常想到许多“类推”的方式。这有助于我们以较简单或更熟悉的方式来思考复杂或不熟悉的问题。
Chan和Shunn指出，模拟可在设计过程中发挥四种不同的作用。模拟可用于辨识问题。例如，在设计中常见的某一类型问题跟你的问题类似，你应该确保自已的设计并未发生同样的问题。模拟还可以用于概念的产生。一个知名的例子是瑞士George de Mestral在蹓狗后发现狗毛上粘着不易去除的蓟草芒刺，发明了可黏扣的Velcro魔鬼粘。模拟的另一种用途是解释概念。如果你有一种新的想法要解释给同事听的话，采用一些彼此都熟悉的事物来比拟可能会让人更容易了解。最后，模拟还可用于发现新功能。从类似设计的例子可能激发你的灵感，在自已的新设计中整合更多功能。
“类推”可分为两种类型。“近似类推”(near analogies)指两件事情进行比较后大多类似，而“延伸类推”(far analogies)则指二者大多不同，但存在一个或多个重要的相似之处。例如，拿引擎中的机轴来和空气压缩机中的机轴相比，这就是一个非常类似的比较。但把机轴拿来和意大利通心粉做比较，那么将会是一个毫无类似之处的比喻。
两位心理学家试图测试这项假设：利用延伸类推能够带来更具巅覆性与创新的设计概念。这项假设听起来似乎很合理。然而，就像大部份工程师在现实世界测试设计时所学到的，有些事情只是听起来很合理，但并不保证那就是事实。
为了验证他们的理论，两位心理学家针对一支由十名工程师组成的团队进行一连串的设计会议记录。工程师的任务在于开发一款给儿童当作玩具的热敏打印笔。设计会议的目标在于脑力激荡，着重于讨论产品的具体细节，例如，如何让打印头在儿童的手中保持平衡，如何保护打印头免于损坏等。心理学家并针对脑力激荡会议进行录像。
在检查这些录像的影片时，研究人员记录每一次使用类推以及介绍新概念，并计算次数。他们将所使用的这些类推分为“近似”类推(例如比较热打印笔与其他种类的笔)以及“延伸”类推(例如把热打印笔拿来跟车库开门装置相比)。他们还比较了每个新想法和团队已讨论过的想法二者之间的概念距离。
他们发现，延伸类推并不一定就会导致天马行空的离谱想法。事实上，他们发现从延伸类推得到的新想法经常是过去曾经有过的想法再次累积或增强。而且，延伸类推还会增加概念产生的总次数。
这对于工程师来说意味着什么呢?“跳脱传统思维”的类推方式并不定会导致强烈背离现有的设计，而且那也不算是什么坏事。相反地，这种思维方式将有助于保持设计对话顺利进行，并进一步带来更多可能更好的点子。毕竟，设计的目标并不在于提出新奇的概念，而是要找到真正可行的办法。尤其是从问题领域以外的方向去思考，那么利用类推的方式，就能让我们真正达到目的。