生物領域知識激勵的創新設計理論與方法研究

《生物領域知識激勵的創新設計理論與方法研究》是依託上海交通大學，由胡潔擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物領域知識激勵的創新設計理論與方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胡潔
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

大自然是人類創新的源泉，生物激勵設計（Biologically inspired design）可有效實現基於生物知識的工程領域的創新。本項目圍繞生物激勵設計中的三個科學問題：創新源泉問題、雙向類推問題和創新機制問題，提出生物領域知識激勵的創新設計理論與方法。研究生物領域功能知識元建模及耦合建模、生物與工程領域的關聯建模方法；研究解驅動、問題驅動和混合驅動的生物領域-工程領域的類推方法；研究基於知識融合方法、Bio-TRIZ方法、設計螺旋方法的解驅動、問題驅動和混合驅動的生物激勵設計的創新機制。建立具有典型範例的生物領域知識元模型庫，開發生物激勵設計軟體系統工具集，以人造肌肉（解驅動）、汽車被動安全裝置和航天**裝置（問題驅動）、視覺假體和肌電假肢（混合驅動）三類典型產品設計為對象進行套用驗證。本項目的實施，對於構建生物激勵設計理論，提高工程領域的產品創新設計能力具有重要的理論與現實意義。

結題摘要

本項目圍繞生物激勵設計中的三個科學問題：創新源泉問題、雙向類推問題和創新機制問題，研究了生物激勵設計中關鍵技術：生物領域功能知識建模、生物領域-工程領域的知識類推、生物激勵設計的創新機制。並在此基礎上，提出了生物領域知識激勵的創新設計理論與方法。 理論研究方面，一、針對生物激勵設計的創新源泉問題，研究了生物領域的功能知識建模方法，包括：生物領域的功能知識元建模方法、生物領域的知識元耦合建模方法和生物領域與工程領域的關聯建模方法，從而實現了生物領域與工程領域的一致性知識建模；二、針對生物激勵設計的雙向類推問題，研究了問題/解/混合驅動的生物-工程領域的知識類推方法，包括：解驅動的生物-工程領域的知識類推方法、問題驅動的生物-工程領域的知識類推方法和解/問題混合驅動的生物-工程領域的知識類推方法，實現了生物領域與工程領域之間的雙向類推；三、針對生物激勵設計的創新機制問題，研究了三種不同驅動模式下生物激勵創新機制，包括：解驅動模式下基於知識融合的創新、問題驅動模式下基於Bio-TRIZ的創新和解/問題驅動模式下基於螺旋的創新，實現了生物激勵的產品創新設計。 套用驗證方面，根據理論研究成果，開發了生物激勵設計原型系統，並把理論方法在製冷領域、汽車領域、航天領域和生機電領域產品開發中，協助企業設計了新型冷卻管網散熱器裝置、新型汽車被動安全裝置、新型發動機試驗台通斷裝置和新型人工視覺假體視覺採集裝置。 本項目相關研究成果包括發表國際期刊SCI論文17篇、EI論文7篇，國際會議論文4篇，授權發明專利5項，申請發明專利7項，獲得軟體著作權7項，培養博士生5名，碩士生3名，並參加了ASME、IEEE、ICED、ICDC等工程設計領域國際知名會議，進行了學術交流。本項目的研究初步實現了生物激勵的產品創新設計，對於構建生物激勵設計理論，提高工程領域的產品創新設計能力，具有重要的理論研究價值和實際意義。