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核心概念
本文提出了一個評估設計問題新穎性的框架，利用基於 SAPPhIRE 模型的文本相似性比較當前和過去問題，並探討其在促進設計創意方面的應用。
摘要
設計問題新穎性評估框架
本文介紹了一個評估設計問題新穎性的框架，旨在增強工程設計的創意潛力。該框架基於因果關係的 SAPPhIRE 模型，並利用文本相似性比較當前和過去的問題。
研究背景
在當今競爭激烈的市場中，產品差異化和創新是成功的關鍵驅動力。企業不斷面臨挑戰，需要開發出不僅滿足功能需求，還能以新穎獨特的屬性吸引消費者的產品。了解設計問題的新穎性至關重要，因為它為產生創新解決方案奠定了基礎，這些解決方案可以滿足新興的市場需求和技術進步。
研究方法
為了評估設計問題的新穎性，本文提出了一個包含八個步驟的方法：
- 收集專利或線上搜尋中相同背景下的設計問題，並將其分類為「過去問題」。
- 使用問卷或調查收集利益相關者當前面臨的設計問題，並將其分類為「當前問題」。
- 使用因果關係的 SAPPhIRE 模型描述收集到的每個過去和當前問題，稱為問題 SAPPhIRE。
- 比較兩個不同數據庫中每個自然語言描述的過去和當前問題 SAPPhIRE 在 SAPPhIRE 的行動級別上的相似性（使用預先訓練的數據庫通過 BERT 語義相似性促進比較）。
- 對於那些 SAPPhIRE 行動級別匹配的問題 SAPPhIRE，通過將其詞彙轉換為詞向量並計算它們之間的餘弦距離，在 SAPPhIRE 抽象的每個剩餘級別上執行句子相似性和詞對詞相似性比較。
- 計算每個 SAPPhIRE 抽象級別的相似性得分，其中每個成對比較的差異性（新穎性）得分使用以下公式確定：新穎性 = (1 – 相似性)。
- 通過平均這些成對新穎性得分，計算給定當前問題與所考慮的先前問題相比的總體新穎性得分。
- 使用以下範圍定性地解釋新穎性得分：
- 0 到 0.3 為低新穎性；
- 0.3 到 0.7 為中等新穎性；
- 0.7 到 1 為高新穎性。
案例研究：電熱水壺
為了證明該框架的適用性，本文以電熱水壺為例進行了案例研究。研究人員收集了过去一百年電熱水壺專利中的設計問題，並通過問卷調查收集了利益相關者當前面臨的設計問題。然後，他們使用所提出的方法評估了這些問題的新穎性。
結果與討論
案例研究的結果表明，該框架可以有效地評估設計問題的新穎性。通過將當前問題與過去問題進行比較，設計師可以更好地了解當前問題的獨特性和差異性。
結論
本文提出的框架為評估設計問題的新穎性提供了一種系統化的方法。通過應用這種方法，組織可以根據其相對新穎性有效地確定新出現問題的優先級並加以解決，從而在解決問題和決策方面產生積極影響。
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Supporting Assessment of Novelty of Design Problems Using Concept of Problem SAPPhIRE
統計資料
0 到 0.3 的新穎性得分被認為是低新穎性。
0.3 到 0.7 的新穎性得分被認為是中等新穎性。
0.7 到 1 的新穎性得分被認為是高新穎性。
引述
“在工程和產品開發領域，創造力和創新在塑造進步和滿足不斷發展的消費者需求方面發揮著關鍵作用。”
“了解設計問題的新穎性至關重要，因為它為產生創新解決方案奠定了基礎，這些解決方案可以滿足新興的市場需求和技術進步。”
“通過根據其相對新穎性有效地確定新出現問題的優先級並加以解決，從而在解決問題和決策方面產生積極影響。”
深入探究
該框架如何應用於評估其他領域（如軟體開發或醫療保健）的設計問題的新穎性？
這個框架可以應用於評估其他領域設計問題的新穎性，方法是調整 SAPPhIRE 模型的結構，使其符合特定領域的語境。以下是一些例子：
軟體開發：
狀態變化 (State change): 可以指軟體系統狀態的改變，例如從一個畫面轉換到另一個畫面，或是一個變數的值被修改。
動作 (Action): 可以指使用者或系統執行的動作，例如點擊按鈕、輸入資料或執行演算法。
零件 (Parts): 可以指軟體系統的組成部分，例如模組、類別、函數或資料庫。
物理現象 (Physical Phenomena): 在軟體開發中，這可以指演算法、資料結構或設計模式。
輸入 (Input): 可以指使用者輸入的資料、從感測器接收到的資料或從其他系統接收到的資料。
器官 (oRgan): 可以指軟體系統中執行特定功能的模組或子系統。
效果 (Effect): 可以指軟體系統產生的輸出、對資料庫的更改或對其他系統的影響。
醫療保健：
狀態變化 (State change): 可以指病患健康狀況的改變，例如疾病的進展、症狀的出現或治療的效果。
動作 (Action): 可以指醫療保健專業人員執行的動作，例如診斷、治療或護理。
零件 (Parts): 可以指人體的器官、系統或組織，以及醫療設備和藥物。
物理現象 (Physical Phenomena): 在醫療保健中，這可以指疾病的病理生理學、藥物的藥理學或醫療設備的工作原理。
輸入 (Input): 可以指病患的症狀、醫療檢查的結果或從醫療設備接收到的資料。
器官 (oRgan): 可以指醫療保健機構中的不同部門，例如急診室、手術室或加護病房。
效果 (Effect): 可以指治療的效果、對病患生活品質的影響或醫療保健系統的成本。
通過調整 SAPPhIRE 模型以適應特定領域的語境，並使用適當的文本相似性度量方法，該框架可以用於評估不同領域設計問題的新穎性。
除了文本相似性之外，還有哪些其他因素可以用於評估設計問題的新穎性？
除了文本相似性之外，還有其他因素可以用於更全面地評估設計問題的新穎性：
解決方案空間的探索 (Solution Space Exploration): 評估為解決該問題而探索的解決方案空間的大小和多樣性。探索較廣泛、更多樣化解決方案空間的問題可能被認為更具新穎性。
跨領域相似性 (Cross-Domain Similarity): 評估該問題與其他領域中問題的相似程度。從不同領域汲取靈感的問題可能被認為更具新穎性。
影響和應用 (Impact and Applications): 評估解決該問題的潛在影響和應用範圍。解決重大挑戰或具有廣泛應用範圍的問題可能被認為更具新穎性。
技術就緒度 (Technological Readiness): 評估解決該問題所需技術的成熟度。需要開發新技術或整合現有技術的問題可能被認為更具新穎性。
社會接受度 (Social Acceptance): 評估解決方案的社會和倫理影響。解決方案可能引發倫理問題或需要社會變革的問題可能被認為更具新穎性。
將這些因素納入新穎性評估可以提供對設計問題更全面和細緻的理解，超越僅僅依靠文本相似性的局限性。
如果一個設計問題被評估為具有低新穎性，是否意味著它不值得追求？
並非如此。即使一個設計問題被評估為具有低新穎性，也不一定意味著它不值得追求。以下是一些原因：
改進現有解決方案 (Improving Existing Solutions): 即使問題本身不具新穎性，仍然可能存在改進現有解決方案的空間，例如提高效率、降低成本或增強使用者體驗。
探索新的應用場景 (Exploring New Application Contexts): 即使問題在一個領域中已經被廣泛研究，但在其他領域或應用場景中可能仍然具有新穎性和價值。
解決方案的組合和整合 (Combining and Integrating Solutions): 即使單個問題不具新穎性，但將現有解決方案以新穎的方式組合和整合可能產生意想不到的結果和價值。
滿足特定需求 (Addressing Specific Needs): 即使問題對大多數人來說不具新穎性，但對於特定使用者群體或利基市場來說，它可能仍然是一個重要且迫切需要解決的問題。
因此，評估設計問題的新穎性應該作為一個參考指標，而不是一個絕對的標準。設計師和工程師應該綜合考慮問題的重要性、解決方案的潛力和資源限制等因素，來決定是否值得追求一個設計問題，即使它可能不具有很高的新穎性。
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