人工肌肉重大突破登上《Science》,多國科學家聯合實現全新驅動機理
作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 11 日 0:00 |
2021 年,機器人已經「成精」了,公然吵架、組團熱舞再也不是人類專屬。在許多人心裡,機器人還是僵硬、機械甚至冰冷,即便如此,技術日新月異,柔性機器人快速發展,我們對機器人的刻板印象也該打破了。
科學家設計的軟體機器人外形可謂五花八門,比如:
磁場驅動的軟體機器人,看上去像花瓣。
會奔跑、能游泳、能舉重物的「小獵豹」。
可用於軍事行動的隧道快速挖掘機器人。
其實,軟體機器人的設計往往與一種智慧材料有關:人工肌肉。最近這領域中國科學家聯合美、韓、澳等多國學者有了新突破。
相比傳統人工肌肉,這次設計出的人工肌肉有無毒、驅動頻率高(10Hz)、驅動電壓低(1V)、高比能量(0.73~3.5J/g)、高驅動應變(3.85~18.6%)、高能量密度(高達 8.17W/g)特性。
奈米碳管線為何物?
2021 年 1 月 29 日,題為「Unipolar-Stroke, Electroosmotic-Pump Carbon Nanotube Yarn Muscles」(單極衝程、電滲泵奈米碳管線肌肉)的論文發表於著名學術期刊《科學》(Science)。
論文出自哈爾濱工業大學(複合材料與結構研究所)、江蘇大學(智慧柔性機電研究所)、常州大學(江蘇省光伏科學與工程協同創新中心)、美國德州大學達拉斯分校、伊利諾大學厄巴納香檳分校、南韓漢陽大學、首爾大學、澳洲臥龍崗大學、迪肯大學等團隊。
論文題目有個看起來高深的詞「奈米碳管線」(Carbon nanotube yarns)。談研究細節前,先來解決一個問題:奈米碳管線為何物?
奈米碳管線源自奈米碳管,這是具特殊結構的一維量子材料,徑向尺寸為奈米量級、軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本都有封口。外形上,它是由呈六邊形排列的碳原子構成的數層同軸圓管,層與層之間的固定距離約 0.34 奈米,而圓管的直徑一般為 2~20 奈米。
據了解,奈米碳管為一維奈米材料,重量輕、有完美連接結構,因此有獨特力學、電學、化學性能。基於這些特性,奈米碳管線也應運而生。據字面意思可知,這是透過拉伸和鬆弛、碳基奈米管纖維製成的緊密絞合線。
不同於普通線,奈米碳管線其實是種超導體,還可當電池使用。早在 2011 年,德州大學就與美國企業展開合作,致力將奈米碳管線推向市場。
2017 年,德州大學達拉斯分校又研製出名為 Twistron 的奈米碳管線。
研究團隊的李娜博士受訪時表示:
這些線本質上是種超級電容器,但無需外加電源充電。因奈米碳管與電解質的化學電勢不同,當線浸入電解質時,一部分電荷會嵌入。線拉伸時,體積減小,使電荷相互靠近,電荷產生的電壓增高,從而獲得電能。
2014~2016 年,哈爾濱工業大學博士生楚合濤至德州大學達拉斯分校接受訓練,正是自那時起,哈爾濱工業大學冷勁松教授課題組與德州大學達拉斯分校 Ray H. Baughman 教授課題組,開始了有關奈米碳管線人工肌肉的研究。
這次正是博士畢業生的楚合濤為論文共同作者之研究。
人工肌肉性能達到新突破
那麼,奈米碳管線和人工肌肉之間,又有什麼關係?
論文介紹,滲透離子(不論正負)會影響著長度、直徑的變化,因此奈米碳管線可用作電化學致動器。據悉,奈米碳管線人工肌肉是典型的智慧材料,主要透過熱、電化學兩種方式驅動,兩種驅動方式有差別。
根據熱力學定律,熱驅動受卡諾循環效率(Circulation efficiency in Kano,一高溫熱源溫度 T1 和一低溫熱源溫度 T2 的簡單循環)制約──比電化學驅動能量轉換效率更高,有更廣闊的應用前景。
基於這點,研究團隊構建全固態肌肉(all-solid-state muscle)。透過向線滲透帶電聚合物,纖維開始部分膨脹,隨著離子損失長度會增加,增加肌肉的總衝程。
哈爾濱工業大學表示,研究人員首次發現透過聚電解質功能化的策略,可達成人工肌肉智慧材料的「雙極」(Bipolar)驅動轉變為「單極」(Unipolar)驅動(如下圖),同時發現人工肌肉隨電容降低、驅動性能增強的反常現象(Scan Rate Enhanced Stroke,SRES)。
研究人員發現這些效果:
做到單一離子嵌入、嵌出的「單極」效應,解決「雙極」效應反向離子的嵌入、嵌出引起的性能降低問題,提高工作效率與能量密度等性能;
人工肌肉隨掃描速率增加,驅動性能增加,解決了傳統人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題。
哈爾濱工業大學認為:
此重要突破解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題,為後續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供新的理論基礎。
值得一提的是,此突破在空間展開結構、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機器人、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人等領域有巨大的應用潛力。
關於作者
早在 1990 年代初,哈爾濱工業大學複合材料與結構研究所就確立智慧材料與結構的研究方向。哈工大在這領域的探索離不開一個名字──冷勁松。
冷勁松畢業於哈爾濱工業大學複合材料專業,2004 年起擔任哈工大航天學院複合材料與結構研究所教授、博班導師。
1992 年起,冷勁松就開始開展智慧材料系統和結構的研究,主要研究方向包括智慧材料系統和結構系統、光纖傳感器、結構健康監控、複合材料結構設計和工藝技術、可變翼飛行器、結構振動主動控制、光纖通訊和微波光電子器件、微機電系統等等。
另外,冷勁松也在 International Journal of Smart & Nano Materials 擔任主編,《Smart Materials & Structures》和《Journal of Intelligent Material Systems and Structures》等國際雜誌擔任副主編。2006 年入選中國教育部新世紀優秀人才計劃,2007 年入選長江學者特聘教授,2018 年當選歐洲科學院物理與工程學部外籍院士(Members of the Academia Europaea)。
論文通訊作者之一正是冷勁松。
2020 年 3 月 4 日,冷勁松教授團隊與美國馬里蘭大學 Norman M. Wereley 教授團隊的共同研究成果發表於國際著名期刊《Soft Robotics》,展示受象鼻啟發、可伸展/收縮的氣動人工肌肉基礎上設計的新型彎曲螺旋可伸展/收縮氣動人工肌肉(HE-PAMs / HC-PAMs)。
這次研究,將使團隊在人工肌肉方面的探索更深入。
資料來源:https://technews.tw/2021/02/11/unipolar-stroke-electroosmotic-pump-carbon-nanotube-yarn-muscles/
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這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣:只是炒作?真的會造成缺電嗎?專家一次說清楚(12/30/2020 風傳媒)
"你應該知道的是:豐田汽車社長痛批,電動車若更加盛行,可能造成日本大缺電,此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑,到底會不會缺電?電動車只是炒作的話題嗎?作者以專業背景解釋,電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效,但能源轉型困境並未因此紓緩,能源問題人人有責,不能把責任推給政府。"
作者:曲建仲 / 台大電機博士,知識力專家社群創辦人
近年來空氣污染讓大家忍無可忍,溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重,讓世界各國政府推出新的碳排放法規,不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號,許多車廠被迫積極開發電動車,彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題,豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作,許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋,所以電動車真的是未來環保的新希望嗎?事實恐怕和你想的不一樣?
電池的構造與原理
所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極),基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion),電子流入元件可以推動元件工作,也就是我們所稱的電能,如圖一(a)示;陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極,如圖一(b)所示;最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合,如圖一(c)所示。
電池的陽極(Anode):是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode):是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。
兩者恰好相反,千萬別弄錯了唷!大家可能會好奇,為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢?因為化學家定義放出電子的叫「陽極」;而陽極放出電子,代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸),所以物理學家稱陽極為「負極」。
不同的鋰電池主要是陰極材料不同
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同,目前最常用的陰極材料共有四種:鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4),其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池,其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物,而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體,負極材料一般是使用石墨。
固態鋰電池未來發展值得關注
由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體,容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題,而固態鋰電池的電解質是固體,不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸,而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量,此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性,不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液,需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。
電極材料與液態電解質容易完全接觸,但是和固態電解質接觸不如液體,造成介面阻抗過高,影響整體電池效能,而且固態電解質製程良率低價格高,仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車,美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利,能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍,法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池,德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術,QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲,由於廠商投入資源研發未來發展可期。
電動車的普及有賴電力基礎建設
電動車要充電,但是如何充電是個大問題,像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤,使用者可以到電池交換站自行更換電池,但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上,只能以定點充電的方式進行,即使目前的規格要求在1小時內完成充電,使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。
如果必須把車開回家在停車場充電,最大的問題是目前的電力基礎建設不足,假設大樓停車場有100個停車位,每個都設置插座,當100台電動車同時充電時,大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流,因此整個電力基礎建設,包括:變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成,聽起來就不是短期內可以做到的事,可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池,當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電,考慮到成本與安全,大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。
電動車不會排放廢氣 更環保而且節省能源?
由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中,再以「電源供應器(PSU:Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電,如果使用的是交流馬達,則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電,每一次的電源轉換效率大約80%~90%,因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO:Institute for Economic Research)發布的一份研究報告,考慮電動車的碳排放量時,如果將鋰電池的生產製造、能量轉換,以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去,電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。
根據IFO的資料,最環保的能源形式是使用「甲烷」,也就是我們家裡用的天然瓦斯,它與一般的「瓦斯車」類似,差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量,而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低,是汽車製造商可以採用的環保能源,搞了半天最環保的竟然是瓦斯車,看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理,不過瓦斯車還是會排放二氧化碳,無法解決溫室效應的問題。
電動車只能改善空氣污染 無法解決能源問題
充電站裡的電是那裡來的呢?還是由發電廠來的,說來說去,又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供,核能目前被社會接受的可能性很低,在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠,因此又回到最原始的火力發電,不論是使用天然氣或煤碳,最後還是免不了要造成空氣污染的,因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染,轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電,這是應該做的,只是核能電廠要除役,太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠,沒辦法多出來給電動車使用。
汽柴油車與火力發電廠最大的差別,在於對污染物的控制,汽柴油車滿街跑到處噴廢氣,只能使用觸媒轉化器進行處理,由於價格與體積的限制,無法對廢氣有效回收處理;而發電廠是將廢氣集中處理,可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理,污染的確變低,因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染,再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步,發展電動車仍然是重要的選項之一。
氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重
傳統電池直接使用化學反應產生能量,優點是能量轉換效率很高(80%以上),但是充電需要比較長的時間;而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量,優點是可以直接補充燃料,但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下),科學家開始思考,有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢?於是燃料電池從此誕生了。
燃料電池和傳統電池的原理相同,都是將活性物質的化學能轉換成電能,但是傳統電池的電極本身是活性物質,會參與化學反應;而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已,並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應),必須將活性物質加入電池內,就好像我們的汽車補充燃料一樣,才能產生化學反應形成電能,是一種要補充燃料的電池,故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。
儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油
燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水,反應後排放的氮化物或硫化物極少,幾乎沒有任何污染,因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題;因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶,可以取代氫氣鋼瓶,Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai,創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄,已經是成功的商品了,那麼它的問題到底在那裡呢?
首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題,氫氣的來源則是更大的問題,大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣,問題是電解水產生氫氣的成本很高,而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本,目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」(Steam reforming)的方式分解生產氫氣,搞了半天還是要以石油做為原料,看起來人類要擺脫石油還真困難。
為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車?
很有趣的現象,世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車,為什麼是這個時間呢?主要還是覺得前面介紹的這些問題,包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠,或是太陽能、風力發電等新能源開發,大約需要20年時間,因此選擇了這個時間點,問題是如果時間訂定了,卻沒有看到政府加蓋發電廠,那時間到了要怎麼辦呢?
不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」,還有一門不可言傳的心思,那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍,但是眼見要解決這個問題困難重重,宣誓「2040 年」禁售汽柴油車,等於是給老百姓一個交代,反正2040年是 20 年以後的事了,到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人,這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」,何樂而不為呢?
能源問題人人有責 不能把責任推給政府
經過前面的介紹,大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單,政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車,而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於:電價太便宜,造成使用者沒有節約用電的習慣,各種價格較高的「家庭能源管理系統」(HEMS:Home Energy Management System)乏人問津,電價如果真的大漲又會造成物價波動,受限於選舉與政治因素,要讓電價上漲也是困難重重,只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣,才是最有效的方法。
責任編輯/周岐原
完整圖文內容請見:
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole
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🍎為什麼蘋果創辦人 #賈伯斯 看似劃時代的產品NeXT電腦卻一敗塗地?是什麼讓皮克斯走出兜售硬體的低谷迎來動畫的高峰?iPhone、iPod時期的賈伯斯做出了哪些改變讓蘋果保持紀律與創新並存?
🌊🧊原來這些問題的答案,就在一杯「水」裡。
💡《#高勝率創新》顛覆傳統認定的企業文化理論,組織的結構才是決定創新的關鍵因素。這本書將挑戰你既有的思考方式。
🔗圖文好讀版 https://readingoutpost.com/loonshots/
【這本書在說什麼?】
《高勝率創新》的作者是物理學家暨生技公司創業家薩菲.巴考(Safi Bahcall),他橫跨科學與商業兩大領域,以獨特且嶄新的觀點,說明為什麼有的組織能孕育並發展瘋狂點子,有的組織卻扼殺尚未茁壯的好點子。
這本書也刷新了我對於企業結構的認識,不同於以往的商業書籍經常強調「企業文化」這點,作者提出批判性的看法:「能讓團隊與群體中的個體共同合作、持續創新的最重要變數是『組織結構』,而不是已有成堆出版品談論的文化。」
他調侃許多人在亮眼股價表現已是既定事實之後,才從中尋找它的公司文化秘訣。就像請剛贏得樂透彩的人,描述他買下中獎彩券時穿的是哪雙襪子一樣。在書中,他以精彩的故事和嚴謹的推導,說明為什麼組織結構可能比文化更重要,也更可能影響個人與團隊的行為與決策。
作者秉持物理學家對科學的探索精神,就像用手術刀拆解許多知名的企業、醫界案例,爬梳案例人物做出決策背後的原因和方法。讀這本書讓我想起《異類》帶給我的流暢跟震撼,它會挑戰你的思考方式,也提供一種截然不同的商業思維。
能讓團隊與群體中的個體共同合作、持續創新的最重要變數是組織結構,而不是以有成堆出版品談論的文化。
【組織結構為何與相變科學扯上關係?】
談組織結構如何促進創新之前,我們得先問自己兩個相反的問題:「為什麼優秀團隊會扼殺絕佳想法?為什麼當事關重大利益時,群眾智慧反而很容易變成群眾暴政?」作者以物理學的角度,導入「相變科學」(Phase Transition)來剖析這個現象【圖 1】。
所謂的相變,例如原本流動的水分子,因為溫度降低的變化,結凍成堅固的冰。群體行為也會因為組織結構(而非文化)的變化發生改變,從靈活理性變成拒絕創新。如同極力想創新的員工,待在僵化的組織結構內,也會無從發揮手腳。
所以,水與冰如果要同時存在,需要符合特定條件,組織要兼具紀律與創新,也得營造必要條件。當結冰區的分子融化進入鄰近的液態區,而液態分子經過結冰區附著到表面結凍,在這種循環中,兩個相態勢均力敵,達到動態平衡。組織的結構,也可以這麼操作。
【成功創新的四個法則】
如何運用相變科學,達成組織得以不斷創新的最佳典範,作者歸納成書中最重要的「布希—魏爾創新法則」【圖 2】。這條法則強調將組織中的藝術家(發明家)和士兵(執行者)彼此分離,卻又保持動態平衡,法則命名的由來是以下兩個代表性的故事。
二戰期間美國MIT的工程主任布希(Vannevar Bush),說服白宮成立「科學研究與發展辦公室」,將負責創新的團隊獨立於軍隊之外,同時自己與軍隊維繫好關係,促進兩方的溝通與交流,發展出雷達與眾多高科技工具,協助美國逐漸逆轉二戰局勢。
美國電信巨頭AT&T也曾經陷入經營低谷,執行長魏爾(Theodore Vail)說服董事會,成立專門從事基礎研究的單位,後來定名「貝爾電話實驗室」。這個傳奇實驗室不但解決公司的電話通信問題,還發明了電晶體、太陽能電池、C程式語言與許多重大成就。
1.將不同的相分離
將團隊裡的「藝術家」和「士兵」分離開來,幫助他們建立各自獨立的團隊。你不可能要求一個團隊同時具備創意又兼顧執行,就像你不可能要求水同時是液態,又同時是固態一樣。例如六標準差或全面品質管理等效率系統,也許有助於拓展基業的衍生型計畫,卻會讓藝術家窒息。
藝術家所屬的團隊稱為「原創型團隊」,擁有許多瘋狂點子、高風險的早期想法,以及醜陋又脆弱的初始構想。士兵所屬的團隊稱為「衍生型團隊」,擅長用穩定且可靠的技能、協助組織擴大基業、同時嚴守紀律與品質。
領導人要打造兩種團隊的量身工具。對負責發展瘋狂點子的原創型團隊,給予比較大的管理幅度(扁平組織)、鬆散的控制與彈性(創意)的指標。對負責擴大基業的衍生型團隊,給予較小的管理幅度(階級)、嚴密的控制與固定(量化)的指標。
2.創造動態平衡
在攝氏零度時,將不同的相分離(開發瘋狂點子的原創型團隊和不斷擴充基業的衍生型團隊要區隔開來),並且創造動態平衡(確保各項專案與回饋意見在兩個團隊之間自由流通)。管理的藝術就在於將各自分離,又能保持連結。
身為領導人要當一個稱職的「園丁」,確保瘋狂點子的原創和衍生之作都受到細心栽培,沒有任何一方壓制過另一方,彼此給予滋養與支持。特別注意的是,藝術家往往喜歡藝術家,士兵往往偏好士兵,要讓兩方都感覺到自己受到重視與欣賞。
值得注意的是,要管理技術的轉移而非技術的本身。領導人不要用自身成功的經驗與傾向,來一手決定瘋狂點子的生死。而是建立一個自然的過程,讓計畫能從瘋狂點子孕育所轉移到實戰,也讓珍貴的意見回饋與市場情報,從實戰場地回傳到創意孕育所。
3.建立系統思維
良好的檢討是不論成敗,而是檢視決策品質。因為好決策可能有壞結果(運氣),壞決策偶爾也可能有好結果(還是運氣)。低效團隊不懂分析失敗,只會埋頭苦幹,甚至越挫越勇。這是零策略。
結果導向思維團隊,分析一個計劃或策略為何失敗。例如行銷故事情節太老套;產品與競爭品區隔不足;候選藥物的試驗數據資料不佳。它們未來可能會更努力發展故事情節、獨特的產品特色、更完善的試驗數據資料。
系統思維團隊會探討失敗背後的決策過程。怎麼做出那個結論的?應該有不同的人參與決策過程,或以不同的方式參與嗎?現有的獎勵方式對決策有何影響?應該改變這些獎懲誘因嗎?
找出有結果導向思維的團隊,並且幫助他們採取系統思維。重點在於,持續探討如何改進決策的過程,找出關鍵影響因素、參與決策者、參考數據、做了那些分析。最重要的不是糾結於一時成果的好壞,而是思考未來的決策過程可以如何改善。
4.促成臨界點引發良性循環
作者推導出一個「神奇數字」的公式,說明在這個數字的兩端,員工會關注「工作」還是「辦公室政治」。牽涉到的參數有權益占比、管理幅度、組織適能度、與薪資加及率。這裡不提公式的細節,而是提供你六個能夠提升神奇數字的方法,達成相變的「臨界點」引發量性的創新循環。
1️⃣減少權術回報率:讓員工不同意透過遊說(辦公室政治),影響薪酬與升遷的決策。設法讓這些決策不過度仰賴員工的主管,而是受更獨立的人員評估,例如設立獨立的升遷評判委員。
2️⃣善用軟權益:找到並運用能發揮重大影響的非財務獎酬。例如同儕肯定與內在動機。領導者要注意的是,創意人才最樂於接受的,是來自同儕其他創意人才的回饋,而非傳統的權威角色。
3️⃣提升職務與技能適配:找出員工技能與受派職務不相符的情況,然後調整員工扮演的角色或轉調到其他團隊。目標是讓員工的職務能適度挑戰他的能力,例如設立獨立的職務匹配委員。
4️⃣顧好中間階層:找出並矯正不當誘因,特別留意脆弱的中階管理層,這是瘋狂點子與搞權術的拉鋸戰中最弱的一環。太過遠離則會引發升遷戰爭的誘因,表揚成果而非職級。
5️⃣用手槍對付刀子:在人才與瘋狂點子的爭奪戰中,你的競爭對手可能還在用過時的獎勵制度。延攬通曉這門專業的人擔任獎勵長之類的職務,可以擴大你的競爭優勢。
6️⃣調整管理幅度:讓負責開發瘋狂點子的原創型團隊的管理幅度擴大(衍生型團隊則相反),使管理方式更加彈性,促進更多的實驗進行,讓同儕之間能互相幫忙解決彼此問題。
【組織創新的三種陷阱】
然而,當領導人試著將組織從「停滯」態朝向創新的方向推展的時候,很容易步入三種陷阱之中。例如開創拍立得的寶麗來公司的蘭德、曾經空前輝煌的泛美航空特里普、以及蘋果公司的賈伯斯,都曾經成功地創新,卻又落入失敗的陷阱中【圖 3】。
⚠️第一種陷阱:若沒有適度地將藝術家、士兵兩個群體分離開來,領導人還強制要求所有團隊要有創意、要會創新,那麼只會造成全面性的「混亂」。就像電話接線生不必是個出色的創新者,有時候他只需要會接電話就可以了。
⚠️第二種陷阱:只有老闆喜愛的點子最危險。「摩西陷阱」指的是那些得到神聖領袖喜歡時才得以發展的想法,而不是經過戰場上的士兵與場邊的創意人才交換想法和回饋意見之後,依據想法本身的優劣做出的決定。領袖揚起手杖,海洋便一分為二,為了被揀選的瘋狂點子讓出路來。
⚠️第三種陷阱:影印機龍頭全錄公司的「PARC陷阱」是與摩西陷阱相反的例子。PARC實驗室的瘋狂點子都不是在強人領袖之下發展出來的,也因此遭到母公司的忽略與壓制,這些點子未能浮出檯面,反而卡在原地動彈不得。
【賈伯斯從摩西陷阱走到動態平衡】
文章開頭提到的賈伯斯,作者從相變科學的角度切入,用專章說明他的事業興衰。年輕時的賈伯斯踏入「摩西陷阱」,才華洋溢且創意奔放的他,靠危險的擴張循環,累積動能(麥金塔→NeXT)、能預見技術潛能,卻看不到創收潛力(早期的皮克斯)、一人獨擁權力,視野越來越窄。
但後來邁入下半場生涯高峰的他,在《賈伯斯傳》受訪時說道:「我發現最好的創新有時候是公司本身,是你組織它的方式。」此時的他已經學會維持組織的動態平衡,他讓產品設計長艾夫(藝術家)只向他報告,預立的執行長則是營運高手庫克(士兵)。
他為這兩種組織打造量身訂做的工具和運作方式,讓負責瘋狂點子的原創型團隊和負責擴展基業的衍生型團隊之間維持平衡,他已經學會當個悉心呵護兩方發展的「園丁」,而不是舉起手杖號令一切的「摩西」。
【心得後記:創新就是細究失敗的能力】
《高勝率創新》的內容非常豐富,紙本書400頁的篇幅讓人以為是厚重的磚頭教科書,但真正讀完之後仍有意猶未竟之感。我很佩服作者旁徵博引各種商業故事的同時,還能用淺顯易懂的物理現象來穿針引線,讓這本書有點兒商業、又有點科普的味道。
我很喜歡作者對於偉大的創新者做出的評語:「他們最大的才能可以說是細究失敗的能力。他們學會區分偽失敗與真正的失敗。」在書中多次提及「創新是很脆弱」的,必定遭逢多次失敗,最難的地方就在於區分真偽失敗的能力。
此外,書中的「創新人才」與《莫守成規》的「叛逆人才」,共同的特質就是擁有無止無盡的「好奇心」。領導者可以由自己做起,率先表現得更好問、更好奇,在公司鼓勵大家發揮好奇心,引發正向的發問循環,促進創新想法的出現。
我推薦這本書給所有懷著好奇心的人,也認為這本書是一封寫給特定族群的情書:企業的中高階主管、所有的創業家、軍事與政界的領袖。你本身不需要極具創意,只要懂得善用「組織結構」的設計,促成藝術家與士兵的發展與交流,就能發揮組織創新的巨大潛力。
我發現最好的創新有時候是公司本身,是你組織它的方式。
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