1.3.2　发明级别的划分

发明的独特之处就在于解决矛盾，解决现有技术系统中存在的问题。但是在获得专利证书的专利当中，也有大量简单的、毫无意义的、类似于常规设计的专利。如何从多如牛毛的专利中将那些具有分析价值的专利找出来呢？阿奇舒勒在研究中提出了一种评价专利创新性的标准，他按照创新性的不同，将专利分为五个级别（见表1-3）。

1.第1级发明

这种发明是指在本领域范围内的正常设计，或仅对已有系统做简单改进与仿制所做的工作。这一类问题的解决，主要依靠设计人员自身掌握的常识和一般经验就可以完成，是级别最低的发明。利用试错法解决这样的问题只通常需要进行10次以下的尝试。

例如，增加隔热材料，以减少建筑物的热量损失；将单层玻璃改为双层玻璃，以增加窗户的保温和隔音效果；用大型拖车代替普通卡车，以实现运输成本的降低。

该类发明约占所有发明总数的32％。

2.第2级发明

这种发明是指在解决技术问题时，对现有系统某一个组件进行改进，是解决了技术矛盾的发明。这一类问题的解决，主要采用本专业内已有的理论、知识和经验，设计人员需要具备系统所在行业中不同专业的知识。解决这类问题的传统方法是折中法。这种发明能小幅度地提高现有技术系统的性能，属于小发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行10～100次尝试。

例如，在气焊枪上，增加一个防回火装置；把自行车设计成可折叠（见图1-10）等。

该类发明约占所有发明总数的45％。

3.第3级发明

这种发明是指对已有系统若干个组件进行改进。这一类问题的解决，需要运用本专业以外但是在一个学科以内的现有方法和知识，如用机械方法解决机械问题，化学知识解决化学问题。

这些是解决了物理矛盾的发明。如果系统中的一个组件彻底改变，就是很好的发明（如改变某物质的状态，由固态变成液态等）。可以用一些组合的物理效应来解决这类问题。例如，利用电动控制系统代替机械控制系统；汽车上用自动换挡系统代替机械换挡系统；在冰箱中用单片机控制温度等。

这种发明能从根本上提升现有技术系统的性能，属于中级发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行100～1000次尝试。

该类发明约占所有发明总数的18％。

4.第4级发明

这种发明一般是在保持原有功能不变的前提下，用组合的方法构建新的技术系统，属于大发明，通常是采用全新的原理来实现系统的主要功能，属于突破性的解决方案，能够全面升级现有的技术系统。

由于新的系统不包含矛盾，所以给人的错觉是新技术系统在发明过程中并没有克服矛盾。实际上并非如此，因为在原有的技术系统——系统原型中是存在矛盾的，这些矛盾通常是由其他科学领域中的方法来消除的，设计人员需要来自于不同科学领域的知识。需要多学科知识的交叉，主要是从科学底层的角度而不是从工程技术的角度出发，充分挖掘和利用科学知识、科学原理，来实现发明。

在解决第4级发明问题时所找到的原理通常可以用来解决属于第2级发明和第3级发明的问题。例如，内燃机替代蒸汽机，核磁共振技术代替B超和X光技术，世界上第一台内燃机的出现、集成电路的发明、充气轮胎等。

利用试错法解决这样的问题通常需要进行1000～10000次尝试。

该类发明在所有发明中所占比例小于4％。

5.第5级发明

这种发明催生了全新的技术系统，推动了全球的科技进步，属于重大发明。利用试错法解决这样的问题通常需要进行10万次以上的尝试。

这里，问题的解决方法往往不在人们已知的科学范围内，是通过发现新的科学现象或新物质来建立全新的技术系统。

对于这类发明来说，首先是要发现问题，然后再探索新的科学原理来解决问题。本级发明中的低端发明为现代科学中许多物理问题的解决带来了希望。支撑这种发明的新知识为开发新技术提供了保证，使人们可以用更好的方法来解决现有的矛盾，使技术系统向最终理想迈进了一大步。

一般的设计人员通常没有能力解决这类问题。这一类问题的解决，主要依据人们对自然规律或科学原理的新发现。例如，计算机、蒸汽机、激光、晶体管、飞机等的首次发明。

该类发明约占所有发明总数的1％或者更少。