形态组合法是通过分析所获得的大量已知信息形态，对研究课题的要素进行提取、形态分析，从中发现新的目标，捕捉新的课题，得到求解方案并进一步优化的创新发明技法。

一、基本原理

创新是为了寻求新的物质形态和观念形态，而新的物质形态和观念形态又都是由旧的物质形态和观念形态转化而来，这种旧质向新质的转化是靠两种形式实现的：一是纯粹的数量增减；二是不同的排列组合。不同的排列组合能够创造出新事物早已为人们所认识。美国心理学家斯皮尔曼在1931年发表的《创造性思考》一书中就认为，创造是一种相关思考，是一个观念与另一个观念的联合。联想心理学派也认为，创造只不过是各种要素的联合或重新组合。同时，在创新实践中人们还看到，一个事物的新颖程度与相关程度成反比关系，事物(观念、要素)越不相关，创新程度越高。既然不相关的事物间存在着相关关系，那么人为地把它们加以重新排列、重新组合，当然就会形成新的创造物。

形态组合法就是建立在这种理论基础上的一种创新方法。具体来说，形态组合法的基本原理就是：把所研究的对象看成一个完整的系统，用系统方法将其分成若干结构上或功能上特有的形态特征，即把系统分成解决问题和实现基本目的的参量和特性，然后重新加以排列组合，得到多种解决问题的总方案，最后评选出最优方案。

形态组合法由瑞士天文学家F.茨维基发明。二战期间，法西斯德国集中了一批科学家全力研制火箭。美国也针锋相对，奋起直追。1943年，在美国航空工程公司任职的F.茨维基，在参加火箭研究过程中，突然灵机一动，把早在研制天文仪器时就用过的数学排列组合原理，应用于火箭技术方案的搜寻之中。按照火箭各主要组成部件可能具有的各种形态进行不同组合。在当时可能的技术水平上，利用这种方法，一共得到了576种不同的火箭构造方案，其中许多是很有价值的设想。

特别值得一提的是在茨维基得到的576种火箭方案之中，已经包括了当时法西斯德国正在研制并严加保密的带脉冲发动机的F-1型巡航导弹和F-2型火箭。也就是说，这两种火箭的技术情报，不是来自美国派往德国的技术间谍，也不是来自叛逃的德国工程师，而是来自新的创新方法。这使当时的人们惊讶不已。除此而外，他还用该法推出了弹道装置、独特的动力装置、爆炸物质、组合照相等大量令人叹服的发明创造，为协约国在二次世界大战中取得最后胜利立下了不可磨灭的功勋。

火箭发射CG图

战后，苏联有人对F.茨维基当时得到的576种方案进行分析，认为这一数字反映出茨维基忽略了许多应加考虑的因素。如果考虑全面，当时应得到的火箭结构方案将多达一万余种，甚至超过两万种。1962年，茨维基的高徒艾伦深人地研究了形态组合法，并将这种方法加以精确化和系统化，出版了《形态创造》一书，正式将形态组合法公布于世。艾伦在介绍形态组合法时，将其基本原理归纳为七项基本原则:

• 第一，任何一种有限的概念都是不完全的;
• 第二，知识是无限的;
• 第三，任何领域都在探求整体知识;
• 第四，要彻底解决某一问题，必须从所有已知要素的所有可能组合关系中获得答案;
• 第五，在各种事物之间有一种放之四海而皆准的关系存在;
• 第六，综合法应先于分析法，否则不能获得客观的分类;
• 第七，应先探求各种价值的形态结构(即可能的排列组合)，而后探求所需要的观念或答案。

二、运用技法

形态组合法的基本原理决定了形态组合法的两个突出特点：一是所得方案具有全解系的性质。也就是说，如果把发明课题的全部要素和各要素的全部可能形态都列举出来，那么组合后就会将所有可能的解包罗无遗。二是具有形式化的性质。也就是说，它不需要发明者的直觉和想象，而是依靠发明者认真、细致、严密的工作和精通与发明课题有关的专门知识。因为它要求对问题进行系统分析并借此确定出影响问题解决的重要独立因素及其可能形态。经验证明，有专门知识和经验的个人或包括2-3名成员的小组是运用此法的较适当的组织形式。从形态组合法的基本原理和特点出发，形态组合法的运用实施过程可分为以下六个步骤:

• (一)定义创新对象

美军侦察卫星

这一步的目的是要明确创新课题所要达到的功能属性，并按功能属性确定创新对象属于何类技术系统，以便于进行后几步的因素分析和形态组合。例如，如果创新课题要达到的功能与探测敌方目标有关，那么，创新对象就属于侦察系统；如果创新课题要达到的功能与减轻军事指挥员在指挥活动中那些费时费力或重复性的工作有关，它就属于指挥系统。

• (二)因素分析

VR在军事上的创新应用

也就是确定创新对象的主要组成部分即基本因素。这一步极为重要。因为，最终能否得到创新性设想，能否保证不遗漏重要的创新性设想，完全取决于因素确定得如何。所确定的因素必须满足三条标准，即在逻辑上是彼此独立的，在本质上是重要的，在数量上是全面的。要满足这些要求，创新者要明了创新对象所属类别的其它所有技术系统的共同的子系统和可能影响最终方案的重要因素。同时也要求创新者具有能够预先在性质上感觉到经过组合后所形成的全部方案的粗略结构的能力，这就需要创新者要有丰富的经验和创造性的发挥能力。如果所确定的因素有彼此互相包含的或者是不重要的因素，就会影响组合方案的质量，为评选工作带来困难。如果因素不全面也会导致有价值的创新性设想的遗漏。

• (三)形态分析

美军的迷你无人机

即按照创新对象对因素所要求的功能属性，列出各种因素全部可能的形态(技术手段)。这一步需要认真仔细的工作和较强的横向思维能力。要尽可能列出具有这种功能特性的各种技术手段，无论是本专业领域的还是其它专业领域的。为了便于分析和作下一步的组合，这一步往往采取列矩阵的形式。

• (四)形态组合

按照对创新对象的总的功能要求，分别把各因素的各形态一一加以排列组合，从中获得所有可能的组合设想。这一步要求各态遍历，无遗漏。

• (五)制定标准和方案筛选

民用大疆无人机在军事领域的应用

即确定比较根据，并对各种组合设想进行评价，缩小组合设想的范围。由于所得设想数量往往很大，稍有不慎就有可能将很有价值的设想漏掉，所以，这一步是能否找出高质量设想的重要一步。通常在初评时要制定出标准，经过初评和终选，多轮进行。一般说来，确定比较标准可以考虑两个方面的因素:其一，是通常用判定发明的三条准则(新颖性、先进性和实用性)来决定；其二，是根据所定义的发明对象的技术目的和各项具体的技术、经济指标及社会效果来决定。依据由这两个方面所确定的比较标准，并通过初步的分析和计算，就可去掉不合需求或不够理想的组合设想，选出可行的设想。

• (六)拍板定案

X-35验证机于F-35定型机

通过对初选出的各种组合设想进一步分析、计算、实验或电子计算机模拟试验，找出最佳组合设想，得出关于发明对象的可接受的技术原理和技术方案。

运用形态组合法的实施程序不是刻板不变的。不同的研究者可以采取不同的程序。有经验的专家，可以省去其中一些步骤，而把主要精力放在组合设想的最优化研究上。另外，对于复杂的技术课题，还可以分层次多级运用形态分析法，从而找到各种最具体的解决问题方案。这是因为任何一个技术系统，一种技术手段，都可以按照一定的参照系看成是由多种子系统组成的多层次的系列。按照上述步骤为某因素寻找出的某种具体形态，很可能仍是一个子技术手段的集合体，还可再加具体细分。这样就可以在更深的层次上进行更广泛的形态分析与组合，获得更多的具体方案。

F-35的两款原型机，X-35与X-32

在运用形态组合法进行军事创新时，需要注意的是形态组合法最终所得方案具有全解系性质，这是它的优点，同时也是它的缺点。因为这一特点使得最后组合所得的总方案数目往往很大。假如某个问题有五个因素，每个因素有五种可能的形态，组合的结果3125个方案。如果再增加一个因素或几种形态，就可能多出相当多的组合来。这常常使不少应用者望而生畏，或草率评选，影响了应用效果。

为了克服这一局限性，联邦德国创造学家施利克祖佩等人认为，经过第二步确定下来的各个因素，对最终方案的影响是不同的。因此，可按一定的评价标准将这些因素按重要程度排队，然后按顺序逐次对那些重要因素及其各种形态两两加以组合，并随之给予评价，就可得出相对最优的方案，而那些相对不甚重要的因素就可不必再去组合了。这样就可大大减少评价备选方案的数目，同时又可保证不会漏掉重要的备选方案。

这种做法虽然在很大程度上克服了形态组合法的局限性，但也存在一定问题。因为事物的变化是多种多样的，虽然都是最优因子的组合，但得出的结果不一定是最优的。而前一步求出的次优甚至不优的因子，在考虑进行下一步组合之后，也可能变成最优的。所以，要最大限度地克服形态组合法的局限性，仍然需要发挥发明创造者的经验和直觉能力的配合。