TRIZ试解--抽取原理

李正桐

    抽取原理是TRIZ（发明问题解决理论）40条创新原理的第2条。

    TRIZ对抽取原理的解释是：“抽取原理是从整个系统中分离出系统的有用部分（或属性）或有害部分（或属性）。抽取能以虚拟方式或实物方式来进行。

    例如一些无线电接收设备，包括收音机、电视机、对讲机等，从它的接收端接收进来的常常是多路信号，而对某次应用来说，只有一路信号是有用信号，那么就需要进行抽取。一般是使调谐电路的频率与有用信号的频率适配，这时只有有用信号可引发调谐电路的谐振，被适度放大并送入后级放大器，而这时调谐电路对无用信号却呈现很大的阻抗，所以无用信号被抑制、被阻止。换一种说法，调谐电路的选频过程就是对有用信号的抽取过程。

    我们常常用电解的方法来提纯金属。在这个过程中，被提纯的金属是“有用部分”。但是在作为粗料的阳极和电解液中显然还有相当数量的杂质，即“有害部分”。那么如何实现有用成分的抽取呢？粗略地说，不同金属的电解电压不同，其排列顺序与金属的电化学活动顺序相当。在电解过程中电化学活动顺序靠后的或者说较惰性的金属会首先沉淀在阴极，而且所需的极电压较低。电化学活动顺序靠前的或者说较活跃的金属则相反。如果你要提取的是较惰性的金属，那么其它金属也会从阳极溶解下来，以离子的形式进入电解液，但电解液中只要还有比它的活动性更靠后的金属离子，仍然是较惰性的金属首先沉淀在阴极，也就是说阴极上只有有用成分，有害成分仍留在电解液里，最终获得纯度很高的阴极物质。

    提起大场面夜间照明，例如工地或露天矿，我们很容易联想起高耸的灯杆和大功率光源。当然灯杆越高照度分布就越均匀，也越适合使用强光源。但受材料和结构的限制，不可能做得太高。利用气球是一个好办法，因为不需要很粗的钢缆就可以实现气球的系留。但仍需考虑光源和电缆的重量来选配气球。于是有人提出一种新思路：如果把光源和光看做一个系统，那么在这个特定的应用中，光是有用部分，而光源是有害部分，因为它重，离不开电线，那么何不将有用部分从系统中分离出来？具体办法是光源就安放在地面，气球只需带着很轻的反射膜升空就可以了，用几根系留索定位，多处聚光灯射向反射膜，再反射下来，效果等同于光源在高位照射。

    再看抽取“有害部分”的例子。众所周知重水在核工业领域是很重要的。普通水里就含有重水，大约只占万分之1.5。据说上世纪30年代化学家在做电解水实验时发现最后剩下几滴水不再分解了，化验其成分，发现是氘和氧的化合物，也就是重水。此后很长时期制取重水的方法其实就是重复这次实验。在这个过程中普通水被看做“有害部分”或无用部分，要消耗大量电能把它分解成氢和氧从系统中分离出来，最后保留下来的就是“有用部分”重水。

    与此相似，有一种用计算机求素数（或称质数）的方法也是抽取“有害部分”。大家知道，计算机做这种运算只能实证，而且只能在有限区间完成，尽管这个有限区间可能很大很大。要证明一个数是素数，需要用比它小的数依次试除，如果全都不能整除它，才能确定是素数。如果每一个数都经历一次试除的过程显然工作量太大了。但是考虑到素数的整数倍一定不是素数，因为除了1和它自身以外还含有第三个因子，那么可以认定它们是系统中的“有害部分”。运算开始后，首先遇到的素数是2，于是把所有2的倍数，也就是所有的偶数从系统中分离出来。我们看，这第一步操作就使待甄别的数字减少了一半。然后又遇到素数3，再把所有3的倍数清除出系统，待甄别的数字又少了许多。再后是选出素数5，清除所有5的倍数……，由于及时抽取有害部分，大幅度压缩了工作量，极大提高了运算速度。

    抽取原理的运用，当然首先要判断所遇到的问题是否适用抽取原理。然后涉及到有用部分和有害部分如何界定，它们既可以是实物也可以是功能或概念。下一步要决定抽取哪部分，抽取的方式也很重要，因为常常会遇到多种选择。例如有些有机溶剂里本来含水就不多，但要求降到更低。一般容易想到的办法就是精馏法，抽取的是有用部分即有机溶剂。但为了去掉百分之几的水要把百分之九十几的溶剂重新蒸一遍显然不划算。那么换一种思路，改为抽取有害部分：水，可以考虑通过吸附或化学反应来把水分吃掉，如此一来设备投资和能耗都可以大幅度降低。可见抽取原理如能正确运用，其效果何止事半功倍！■