國家博物館舉辦了《創造的力量：美國十九世紀專利模型展》，展覽展出了美國特拉華州維明頓市的哈格利博物館與圖書館收藏的十九世紀美國專利申請的模型。展出的專利涉及發動機、交通運輸、采礦、印刷、衣食住行等多個方面，形形色色的模型讓我印象深刻，其中兩個模型更是有一種親切感。
改進型製酒蒸餾器模型
專利說明檔案
改進型製酒蒸餾器
專利權人：約翰·比姆、約瑟夫·比姆
發明地：肯塔基州巴茲敦
獲得專利時間：1875 年 7 月 6 日
專利批準號：165,201
模型尺寸：長 24.77 cm×寬 10.80 cm×高 24.77 cm
約翰·比姆和約瑟夫·比姆是肯塔基州以製作蒸餾酒聞名的比姆家族公司的成員。18世紀晚期，該家族公司開始釀造波旁酒，如今已是家喻戶曉。這種波旁酒的國際品牌名稱是吉姆·比姆（Jim Beam），是美國最暢銷的波旁酒之一。
這一發明設計能更多利用蒸餾過程產生的熱量以“釀造純正的烈酒”。約翰和約瑟夫通過多次蒸發和冷凝操作並且利用冷凝蒸汽產生的熱量加熱麥芽漿來實現這一點。
波本
吉姆·比姆公司生產的威士忌也就是“佔邊波本威士忌”，看了這個展覽才知道原來佔邊波本公司在十九世紀還搞過很多發明。其中一個就和釀酒蒸餾有關。
蒸餾是烈酒釀造中必不可少的一個環節，利用酒精和水的沸點不同將酒精從發酵液中分離出來。單次蒸餾的產物可能會較為繁雜，為了提升純度通常會進行多次蒸餾。比如二鍋頭，就是第二次蒸餾的酒頭的意思。
約翰·比姆的創新之處在於，在一個蒸餾釜中完成了三次蒸餾過程。不僅節約了能量而且降低了多次轉移餾分的損耗，可以想象約翰·比姆在發明這個設備的時候一定經歷了很多次的實驗才完成了這個發明創造。
除了蒸餾設備，在十九世紀的美國，各種發明專利層出不窮，比如冰淇淋機也是當時的一項發明。
改進型冰淇淋冷藏機模型
專利說明檔案
改進型冰淇淋冷藏器
專利權人：約翰·羅特
發明地：賓夕法尼亞雷丁
獲得專利時間：1877 年 1 月 23 日
專利批準號：186,438
模型材料：木頭，鐵，黃銅
模型尺寸：長 30.48 cm×寬 20.32 cm×高 33.02 cm
美國的許多早期政治領袖，如喬治·華盛頓、托馬斯·傑弗遜和詹姆士·麥迪遜，都會在討論國事時為大家提供冰淇淋。直到 19 世紀 70 年代，製作冰淇淋一直都是一項勞動密集型工作。19 世紀後期，新技術開始推動這一美味的生產。新技術包括：機械冷凍、高速攪拌器、電力和發動機、包裝機和冷藏過程的改進。
約翰·羅特的發明是針對冰淇淋冷藏器的製造，工作原理是：冷藏器向一個方向移動，攪拌器（用於攪拌使配料更順滑）同時向相反方向移動
冰淇淋其實是油脂，牛奶，糖，水等物質的混合物。據說托馬斯·傑斐遜和華盛頓都是冰淇淋的愛好者。在二十一世紀的當下，通過添加劑和全程冷鏈，生產冰淇淋已經沒有什麽難度可言。但是在十九世紀，在沒有這些東西的幫助時，冰淇淋應該怎麽做呢？
答案是攪拌，在低溫環境下通過攪拌讓脂肪變得順滑，攪拌好了就能直接食用了。這個改進型的冰淇淋機通過一個杠杆改變了搖桿的用力方向，更加省力且高效地進行攪拌。改變用力方向這個發明可能真的是天才的靈光一閃。
1797年由華盛頓總統簽署的發明專利檔案“從海鹽和海帶中提取礦物鹼並製鉀鹽的改良方法”
美國是世界上較早實施專利制度並且獨具特點的發達國家，關於提交專利模型的規定就是其中之一。1790年，時任美國總統華盛頓簽署了美國歷史上第一部專利法，明確要求專利申請人提交的專利申請檔案須同時包括專利說明書、專利圖示和專利模型，使得美國成為當時世界上是唯一一個要求專利申請人同時滿足三項專利申請條件的國家。十九世紀蓬勃興起的發明創造的熱潮給美國經濟帶來了蓬勃的活力和源源不斷進步的動力，像愛迪生這樣的發明者在隨後的時代裡獨領風騷，為美國打開了第二次工業革命的大門。
1867年美國專利局就已經通過了13000多項專利，1877年，美國專利局就已經保存了87000個專利模型。可以想象當時的美國，實驗和發明有多麽興盛，為了專利和發明又有多少人在冥思苦想，積極實驗或者是等待靈光一閃。
有沒有一種方法能夠讓發明有的放矢，而不再依靠長久的實驗或者靈光一閃呢？
有的！
這個方法就是TRIZ（萃智）理論，出人意料的是，是俄國人提出了TRIZ（萃智）理論。TRIZ（萃智）理論將我們需要解決的問題抽象出來，並為解決這些問題指出了思路。
拿蒸餾器的改進來說吧，想要提升蒸餾的效率就一定要提升熱量的利用效率，蒸餾效率的提升一定導致酒精蒸汽體積的擴大，提升蒸餾效率變好的參數是運動物體消耗的能量，變差的參數是運動物體的體積。
TRIZ理論提示我們想要達到這個工藝要求就必須“逆向思維”或者“機械振動”或者“參數變化”。如果在當下想要提升蒸餾效率也可以通過逆向思維，將發酵液在低溫低壓環境下降低到“三相點”（三相點是指在熱力學裡，可使一種物質三相（氣相，液相，固相）共存的一個溫度和壓強的數值。這個數字對壓力和溫度都有要求，比如水的三相點是0.0076℃（273.16K）及610.75Pa。）當發酵液達到水或者酒精的三相點時，可以非常輕鬆地實現分離。但是在十九世紀將發酵液降低到三相點顯然是不可能的，而機械振動顯然與蒸餾不符，那麽能改變的只有蒸餾的參數了。
在這裡比姆改變了蒸餾器的級數，通過多次多級蒸餾實現餾分的不斷提純，在更好利用蒸餾加熱的熱量的同時提升了蒸餾效率，從而生產出了品質更高的威士忌。
質構的測定
冰淇淋機的改進則更加巧妙，不論是怎樣的加工方式，最終目的都是為了改變脂肪的質構，也就是應力參數，所需要思考的只是加工的時候需要讓什麽參數變差？
顯然，在那個電動機尚未普及的時代，做一份冰淇淋最好的手段就是用手。這時候變差的參數是力。TRIZ理論提示我們要達到這個工藝要求就必須“高速運行”“參數變化”“相變”，冰淇淋的產品要求必須要控制相變，因為水的結冰會摧毀冰淇淋的口感，所以相變這個參數是不能考慮的。在“高速運行”和“參數變化”中，最適合十九世紀的環境的肯定是高速運行，很顯然約翰的發明就是利用杠杆原理，更加高速地攪拌改進了生產冰淇淋的過程。
面對問題的時候，不需要繁雜的實驗，也不需要等待靈光一閃的瞬間，只需要將問題抽象出來，翻開《日常生活中的發明原理》，跟隨TRIZ指明的方向，就可以創造性地解決問題，讓問題迎刃而解。
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