1.3.2 發(fā)明級別的劃分

發(fā)明的獨特之處就在于解決矛盾，解決現(xiàn)有技術系統(tǒng)中存在的問題。但是在獲得專利證書的專利當中，也有大量簡單的、毫無意義的、類似于常規(guī)設計的專利。如何從多如牛毛的專利中將那些具有分析價值的專利找出來呢？阿奇舒勒在研究中提出了一種評價專利創(chuàng)新性的標準，按照創(chuàng)新性的不同將專利分為五個級別（表1-2）。

1．第一級發(fā)明

這種發(fā)明是指在本領域范圍內(nèi)的正常設計，或僅對已有系統(tǒng)作簡單改進與仿制所做的工作。這一類問題的解決，主要依靠設計人員自身掌握的常識和一般經(jīng)驗就可以完成，是級別最低的發(fā)明，即不是發(fā)明的發(fā)明。利用試錯法解決這樣的問題，通常只需要進行10次以下的嘗試。

例如，增加隔熱材料，以減少建筑物的熱量損失；將單層玻璃改為雙層玻璃，以增加窗戶的保溫和隔音效果；用大型拖車代替普通卡車，以實現(xiàn)運輸成本的降低。

該類發(fā)明大約占人類發(fā)明總數(shù)的32%。

2．第二級發(fā)明

這種發(fā)明是指在解決一個技術問題時，對現(xiàn)有系統(tǒng)某一個組件進行改進，是解決了技術矛盾的發(fā)明。這一類問題的解決，主要采用本專業(yè)內(nèi)已有的理論、知識和經(jīng)驗，設計人員需要具備系統(tǒng)所在行業(yè)中不同專業(yè)的知識。解決這類問題的傳統(tǒng)方法是折中法。這種發(fā)明能小幅度地提高現(xiàn)有技術系統(tǒng)的性能，屬于小發(fā)明。利用試錯法解決這樣的問題通常需要進行10～100次嘗試。

例如，在氣焊槍上增加一個防回火裝置；把自行車設計成可折疊狀（圖1-6）。

該類發(fā)明約占所有發(fā)明的45%。

3．第三級發(fā)明

這種發(fā)明是指對已有系統(tǒng)的若干組件進行改進。這一類問題的解決，需要運用本專業(yè)以外但是在一個學科以內(nèi)的現(xiàn)有方法和知識（如用機械知識解決機械問題，用化學知識解決化學問題）。在發(fā)明過程中，人們必須解決系統(tǒng)中存在的技術矛盾。設計人員需要來自其他行業(yè)的知識。

這些是解決了物理矛盾的發(fā)明。如果系統(tǒng)中的一個組件徹底改變，就是很好的發(fā)明（如改變某物質(zhì)的狀態(tài)，由固態(tài)變成液態(tài)等）。可以用一些組合的物理效應（可能是不為人們所熟知的）來解決這類問題，解決問題的過程中也可以巧妙地利用一些人們熟知的物理效應。例如，利用電動控制系統(tǒng)代替手動控制系統(tǒng)；汽車上用自動換擋系統(tǒng)代替手動換擋系統(tǒng)；在冰箱中用單片機控制溫度等。

這種發(fā)明能從根本上提升現(xiàn)有技術系統(tǒng)的性能，屬于中級發(fā)明。利用試錯法解決這樣的問題，通常需要進行100～1000次嘗試。

該類發(fā)明約占所有發(fā)明的18%。

4．第四級發(fā)明

這種發(fā)明一般是在保持原有功能不變的前提下，用組合的方法構建新的技術系統(tǒng)，屬于大發(fā)明，通常是采用全新的原理來實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，屬于突破性的解決方案，能夠全面升級現(xiàn)有的技術系統(tǒng)。

由于新的系統(tǒng)不包含技術矛盾，所以給人的錯覺是新技術系統(tǒng)在發(fā)明過程中并沒有克服技術矛盾。實際上并非如此，因為在原有的技術系統(tǒng)——系統(tǒng)原型中是有技術矛盾的，這些矛盾通常是由其他科學領域中的方法來消除的，設計人員需要來自于不同科學領域的知識。需要多學科知識的交叉，主要是從科學底層的角度而不是從工程技術的角度出發(fā)，充分挖掘和利用科學知識、科學原理，來實現(xiàn)發(fā)明。

解決第四級發(fā)明問題時所找到的原理，通常可以用來解決屬于第二級發(fā)明和第三級發(fā)明的問題。例如，用內(nèi)燃機替代蒸汽機，用核磁共振技術代替B超和X光技術，世界上第一臺內(nèi)燃機的出現(xiàn)，集成電路的發(fā)明，充氣輪胎等。

利用試錯法解決這樣的問題，通常需要進行1000～10000次嘗試。該類發(fā)明在所有發(fā)明中所占比例小于4%。

5．第五級發(fā)明

這種發(fā)明催生了全新的技術系統(tǒng)，推動了全球的科技進步，屬于重大發(fā)明。利用試錯法解決這樣的問題通常需要進行10萬次以上的嘗試。

這里，問題的解決方法往往不在人們已知的科學范圍內(nèi)，是通過發(fā)現(xiàn)新的科學現(xiàn)象或新物質(zhì)來建立全新的技術系統(tǒng)。

對于這類發(fā)明來說，首先是要發(fā)現(xiàn)問題，然后再探索新的科學原理來解決發(fā)明任務。本級發(fā)明中的低端發(fā)明為現(xiàn)代科學中許多物理問題的解決帶來了希望。支撐這種發(fā)明的新知識為開發(fā)新技術提供了保證，使人們可以用更好的方法來解決現(xiàn)有的矛盾，使技術系統(tǒng)向最終理想邁進了一大步。

一般的設計人員通常沒有能力解決這類問題。這一類問題的解決，主要是依據(jù)人們對自然規(guī)律或科學原理的新發(fā)現(xiàn)。例如，計算機、蒸汽機、激光、晶體管等的首次發(fā)明，又如，輪子、半導體、形狀記憶合金、X光透視技術、微波爐、蒸汽機、飛機等。

該類發(fā)明大約占人類發(fā)明總數(shù)的1%或者更少。