思考驱动创新,创新驱动发展:基于假设(AAssumption)的思考技术

2014/8/20 By 高焕堂 misoo.tw@qq.com

请参阅高焕堂的著作:(电子工业出版社 出版) 

  

【本文摘要】 

    在上一篇文章《创新驱动发展战略下的实施战术:创新思考技术》里曾经说明了,<创新驱动发展战略>需要有许多适配的战术来支撑,才能圆满实现其战略目标。其中,促进创新思考技术的普及是一项影响深远的战术,也能产生短期成效的战术。那么,我们需要普及那些思考技术呢? 由于中国对科学事物的探索活动偏于经验性、观察性的,其思维习惯偏向<基于事实的推理>。相对上,西方所擅长<基于假设的推理>则是中国的短板。因此,本文特别阐述<基于假设(Assumption or Hypothesis)的思考技术>,期盼它能有效开拓人类三项天赋的推理能力,以<思考驱动创新>战术,来支撑<创新驱动发展>战略。

 

本文內容

1. 创新的源头:假设(Assumption)&假定(Hypothesis)

    无论在商业决策上、产品设计方面或科学技术上,假设性的想法,都扮演非常重要的角色,也是创新的关键源头。 在商业的决策创新方面,管理学大师 比得.杜拉克(Drucker)指出:”决策往往不是从真相开始的,而是从想法开始。”

      在产品设计创新方面,苹果公司前任首席设计师 布伦纳(Brunner)在其书《至关重要的设计》书里写道:“通往伟大产品的成功之道,并不是从草图定义开始的;而是从一个创意点子开始,形成一条切实可行之路;然后,持续不断研发和经营,这是一个用心营造的战略性过程。”
      在科技创新方面,钱学森说:“我学会了艺术上大跨度的宏观形象思维。这些东西对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行,创新的思想往往开始于形象思维(想象/假设),从大跨度的联想中得到启迪,然后再用严密的逻辑加以验证。” 胡适也说:“大胆假设,小心求证 。”

 

2. 回顾:科学创新的思考技术 

     人类三项天赋的推理能力是:演绎推理、归纳推理和溯因推理。 

演绎推理(Deductive reasoning)

    科学创新的源头是:古希腊毕达哥拉斯(Pythagoras)与柏拉图的哲学思想。毕达哥拉斯主张数学论证必须从<假设>(Assumption)出发,开创了<演绎逻辑>思维。

归纳推理(Inductive reasoning)

    17世纪,统计学“由部分(抽样)推及全体”的推论方法,属于不完全的归纳法,是小数据(Small-Data)时代的主要逻辑思维。统计学的假定检验(Hypothesis Testing)是先对全体做出假定性推论,然后经由实际抽样的数据,对此假定进行检验(如否证)。这展开了<假定-否证>的逻辑思维。 

溯因推理(abductive reasoning)

     演绎法和归纳法都是想从原<因>(假设或抽样数据)推论出结<果>。19世纪,皮尔士(Peirce)提出溯因法,它是由观察结<果>到原<因>的猜测推导过程,沿着现象的特征往回追溯产生该现象之原因。溯因法是基于<假定-否证>的推理方法。它让人们走出自己的思维的碉堡,做大跨度的联想(假设),让宏观形象栩栩如生,然后以严密逻辑逐步检验(实证或证伪)。溯因推理是除了演绎推理、归纳推理之外的第三种逻辑推理方法。它是去猜测现象的可能原因,具有高度灵活性,是具创造性的推理方法。溯因逻辑是<假设-否证>的逻辑,透过检验方式,发现走不通的路,就删除之。

    溯因推理的作用是提出假设。这种推理是从某特定的令人惊讶的事实出发,推导出其解释或原因的假设。这种假设必须经过演绎的推导和归纳的检验来证实或证伪(又称否证)。溯因推理的优点,就是提出一个解释性假设的创造性行为。其中的假设,通常无法直接加以验证;如果用实验或调查加以证实,也只是得知该假设得到一定程度的支持(或然率)。如果被证伪(否证),则假说就完全被推翻了。例如,1798年,英国医生爱德华詹纳(Edward Jenner) 发明接种牛痘苗预防天花的创新思维。其故事如下: 

      <牛痘(vaccinia,cowpox),是一种由牛痘病毒所引发的疾病,而该病毒是天花病毒的近亲。该病会透过与牛只的接触而传染给人类,患者会出现红疹,而牛痘病毒会被用作免疫接种去对抗其他疾病,也是免疫接种的首度成功案例。种牛痘可预防由近亲病毒所引起的天花,在18世纪英国天花肆虐时,许多人纷纷因为感染了天花而死亡。
    1798年,英国医生爱德华詹纳在自己的病人当中,偶然的机会下发现挤牛奶的女工似乎没有得天花的病例,于是经过研究之后,他发现是这些牛只身上的牛痘病毒都曾经感染给女工们,而这些女工们在痊愈后便终生对牛痘免疫。又发现曾患牛痘的病人不会再患同样的疾病,同时对天花也能终身免疫。因此牛痘病毒与天花病毒有一定关系,得过牛痘的女工们也对刚好能对天花病毒终生免疫。透过把含有牛痘的溶液涂在健康的人身上,他们便会对天花产生免疫力。于是爱德华詹纳便致力研发牛痘疫苗接种。
    在这些过程中,他饱受抨击与批评,人们甚至讥笑他说:种过牛痘疫苗的人们会长出牛角,牛毛来。又在疫苗研发成功后,接种在自己儿子身上,导致与妻子纠纷,甚至被说是发疯想杀了自己的儿子。不过在爱德华詹纳坚持接种下,他的儿子接种后一直相安无事到大。因为这是免疫接种的首度成功案例。因此种痘也被引申为“疫苗接种”的意思。>(摘自百度文獻)

       溯因推理是根据事物的因果关系的知识,从所观察到的已知结果追溯到其原因的一种推理方式。它是由已知的事实(Q:命题)为推理的逻辑起点,进而依据推理者的背景知识、生活常识等寻找导致该事实的原因(P:结论);然后建立一个假设性的推理形式:若P则Q。例如: 

假设
Q:养乳牛的村庄里许多人没得天花 
(假定性)推理H:挤牛乳的人一旦感染了牛痘,就会对天花产生免疫性。 
(可能性)P:感染过牛痘的人,不会再感染天花。

   

否证(证伪)

    在这个溯因推理方法中,假定性推理的内容就是:若P则Q。一般而言,要去正面性实证这项假定性推理,可能大费周章;然而,却能轻易地从反面去”否证”它。当这个<若P则Q>是真时,就表示<若~Q则~P>的推理也是真。基于Q是已知的事实,我们可以观察~Q的现象,然后从中寻觅其中之一是P原因所产生的结果。只要找到其中之一,就足以否证了这项假定性推理。

    这也就是俗称的”假定-否证”思维方法。

 

3. 溯因推理过程是迭代(Iterative)的

  溯因推理方法是由美国哲学家皮尔士(Peirce, C.S.)所提出的。关于对假定的否证,皮尔士提出一个有效的迭代(Iteration)方法,他说:“将一个假定分解为较小的逻辑组成部分(议题),每次检验其中一个,然后一个一个地加以检验,直到一个或其中一个解释具有不容质疑的根据为止”

这溯因推理是迭代的过程,如下:

  Step-1.首先拟定起始的假定议题(Initial Hypothesis)。设计人员最常用来分解问题的工具是逻辑树(Logic Tree),在面对复杂问题时,他们会先将问题中独立的议题(Issue)分离开来,分阶层而将之组织起来,呈现为一棵逻辑树,称为议题树状图,或简称为议题树。此树状图就跟一般的系统架构图一样,借着简化的方式呈现真实世界的要素,协助我们掌握问题的整体面貌,有脉络地思考问题的核心。

  Step-2.然后展开探索更细节的议题,逐渐建立出完整的树状议题架构(又称议题树)。

  Step-3.议题树包含一系列有待检验(否证)其假定的议题。

  Step-4.依循溯因的<假定-否证>逻辑,透过检验方式,发现走不通的路,就指示不必去探索该议题了。至于剩下(无法被否定)的议题假设,就继续进行更细腻的分析下去了。这过程是迭代的。

 

4. 结语

溯因推理与科学家 

   传统上,科学逻辑推理都基于两种主要方法:演绎法和归纳法。邏辑学家皮尔斯(Peirce, 1839-1914)提出第三种逻辑推理方法,他认为将这三种推理结合起來运用,才能更好地进行科学探究,以获得真理。皮尔斯提出的溯因逻辑推理(Abductive reasoning, AR)是从有待解释的观察事实出发,利用背景知識和试探性构想,溯本求源,由结果去推测原因;以寻求和选择最有可能成立的假說的一种推理方法。溯因推理是从结果來追溯原因的过程,是一种逆向的邏辑推理方式。 

    皮尔斯认为溯因推理是:从所观察的现象,寻求如何构思、假设,以创新的思维來解释问题与观察的现象,因而获得概念学习、增进科学新知的歷程( Peirce, 1903;Hanson, 1958)。如果没有溯因邏辑推理,几乎无法产生新的科学知識;只有在溯因推理得到结果之后,用严谨的检验去伪存真,才能推动科学的进步。 

     在科学发展史上,科学家几乎都是以溯因的方式在科学研究上获得创新。然而,直到1950年代,汉森(Hanson, 1958)在《发现的模式》中,以刻卜勒发现行星椭圆形运动轨道的推理过程为例,充分展示了皮尔斯所說的溯因推理过程;于是,溯因推理在新观念的产生和科学发现中的价值,逐渐受到重视了。  

溯因推理的过程 

  • 新的事实Q被观察到,

  • 如果H为真,Q就是当然的事情 ,

  • 因此,有理由猜测H是真的。 

   其步骤是: 

       Step-1. 观察。观察客观现象。 

       Step-2. 假定。通过溯因推理提出一个可能假设,以解释事实为什么发生。

        Step-2. 解释。从假设(大前提)演绎出新结論。  

        Step-3. 检验。用归纳和实验对新结論进行检验。  

 

       人们在遭遇到一个新现象时,会从长期记忆中提取相关的数据进行溯因推理,來描述或解释这一现象,在科学思考和创新中占有关键的地位。 

溯因推理与设计师 

      皮尔斯对于新构想的来源很感兴趣。他认为,新构想不是来自于传统的逻辑推理,因为不论是演绎法还是归纳法,都无法从过去的资料来证明新构想。传统的逻辑推理在于宣告某个结论<是否>为真。而溯因推理的目的在推论那些<可能>为真。当思考者观察到与现有模型不相符合的数据时,新构想就会产生。他也说:推理的第一步不是(深入)观察,而是思索为什么。 

      多伦多大学教授马丁(R. Martin)在他的《设计思考就是这么一回事!》一书里写到:为了推进知识,设计思考者必须很习惯探索谜题,设法找到新事物,或是从不同的观点切入事情。不论设计师是否注意到,他们其实生活在皮尔斯的溯因世界里,他们积极寻找新想法和数据,挑战人们所接受的解释,并推想可能存在的新世界。溯因推理是设计师和商业规画的命脉,少了推论<未来可能结果>的逻辑,企业只能钻研现有的模式,却任凭竞争者的摆布。  

 

【相关文章】

 1.创新驱动发展战略下的实施战术:创新思考技术

  

【参考资料】 

1. 加快实施创新驱动发展战略 

2. 坚定不移创新创新再创新 加快创新型国家建设步伐 

3. 中国科技真的曾经超越西方吗?

 

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