本文依据国家自然科学基金项目《基于美学家人脑模型的创新设计研究》，以多个863项目为应用背景，综合应用人工智能、专家系统思想、模糊理论、基于数据库的知识发现和知识挖掘等技术，构建了可用于产品外观创新设计的人脑模型。人脑模型体系包括了在思维策略控制下的学习、设计问题解决、创新等活动，并以语义网络与神经网络结合研究并实现了知识记忆结构，在此基础上研究了产品构成知识的生成技术，使模型可方便实现自学习、自组织、联想存贮等特性。 通过本项目的研究，建立了以仿生人脑处理信息的一套理论体系，以及一个开放、柔性的知识信息处理环境，构建了可用创新设计的计算机系统。以人脑模型模拟实现设计知识的组织、管理、应用，这是对创新系统研究的一种探索，也是系统地移植设计方法学知识的一条途径，更是生物技术和信息技术结合研究以提高智能化的一条充满希望的路。本文的主要研究内容和创新之处如下： (1) 人脑模型解决创新设计的理论 提出了人脑模型解决创新设计问题的思路方法，以及基于Internet的开放学习环境构建。以基于语义的形态分解组合模式提出了人脑模型解决创新设计问题的思路，并阐述了人脑模型应用的关键技术，包括了语义感性空间的建立，形态要素及其操作方法与语义的结合。并构建了基于Internet的开放学习环境，研究了人脑模型与学习环境融合、设计师与学习环境融合的人机伴随工作模式。基于Agent技术的web环境知识获取及人机伴随工作模式的提出，为实现开放性的知识获取、多渠道的学习途径、以及灵活的创新设计工作模式，从而构造出通过Internet与市场、技术和社会发展结合的开放产品外观创新环境提供了重要的指导。 (2) 人脑模型的体系构造 人脑模型的体系构造包含了思维状态控制、学习，问题解决以及创新等几部分。首先以信念-意图-动机控制层级结构建立了模型的思维控制状态，实现了人脑模型的自学习、自组织、自适应等机制，完成思维模型静态知识结构在控制机制下的运行，研究了人脑模型的思维、学习、问题解决等职能活动过程。并以移植法为例实现了创新技法的模拟和应用，部分实现了人脑模型创新思维的模拟，证明了人脑模型用于创新设计的可行性。 (3) 人脑记忆结构模型及形态构成知识的产生 针对人脑模拟的要求，提出了构建记忆结构的思路，方法和总体框架。完成了以刺激-概念-知识三层结构的人脑记忆结构模型，完成了刺激存储、概念形成、知识表示等人脑基本静态结构。刺激层体现神经元的连接，知识层体现专家的规则、推理，从而将专家系统的符号计算和神经网络的连接主义两者有机的结合，并在其基础上构建了形体的表征模型、推理方法，实现了形态构成知识的产生，为人脑模型的“智能”能力的实现和应用奠定了基础。 （4）创新设计系统构建及实践验证 根据人脑模型思想建立了创新设计系统。围绕市场和人的需求，在产品开发融入用户偏好以及市场变化等人文因素，建立了创新设计系统框架，包括了对设计定位、设计建模、设计评价等主要过程的辅助支持以及相应的功能模块构造，为将产品设计扩展为产品开发，建立支持外观创新全过程的工业设计体系奠定了基础。特别在“面向创新的虚拟产品开发”课题中，以剑杆织机实际产品进行了应用验证，充分证明了本研究的实践基础和应用价值，也展示了广阔的研究与应用前景。