Data-driven conceptual design methods and tools aim to inspire human ideation for new design concepts by providing external inspirational stimuli. In prior studies, the stimuli have been limited in terms of coverage, granularity, and retrieval guidance. Here, we present a knowledge-based expert system that provides design stimuli across the semantic, document and field levels simultaneously from all fields of engineering and technology and that follows creativity theories to guide the retrieval and use of stimuli according to the knowledge distance. The system is centered on the use of a network of all technology fields in the patent classification system, to store and organize the world’s cumulative data on the technological knowledge, concepts and solutions in the total patent database according to statistically-estimated knowledge distance between technology fields. In turn, knowledge distance guides the network-based exploration and retrieval of inspirational stimuli for inferences across near and far fields to generate new design ideas by analogy and combination. With two case studies, we showcase the effectiveness of using the system to explore and retrieve multilevel inspirational stimuli and generate new design ideas for both problem solving and open-ended innovation. These case studies also demonstrate the computer-aided ideation process, which is data-driven, computationally augmented, theoretically grounded, visually inspiring, and rapid.

数据驱动的概念设计方法和工具旨在通过提供外部启发性刺激来激发人们对新设计概念的想法。在先前的研究中，在覆盖范围，粒度和检索指导方面，刺激受到了限制。在这里，我们介绍了一个基于知识的专家系统，该系统可以同时提供来自工程和技术所有领域的语义，文档和领域级别的设计刺激，并遵循创造力理论，根据知识距离来指导刺激的检索和使用。该系统以专利分类系统中所有技术领域的网络的使用为中心，以存储和组织有关技术知识的全球累积数据，根据技术领域之间的统计估计知识距离，在总专利数据库中确定概念和解决方案。反过来，知识距离引导基于网络的激励性刺激的探索和检索，以进行近，远领域的推理，从而通过类比和组合产生新的设计思想。通过两个案例研究，我们展示了使用该系统探索和检索多级励志激励并产生新的设计思想用于解决问题和开放式创新的有效性。这些案例研究还演示了计算机辅助的构思过程，该过程是数据驱动的，计算能力增强的，理论上扎根的，视觉启发性的且快速的。知识距离指导基于网络的激励性刺激的探索和检索，以进行近，远领域的推理，从而通过类比和组合产生新的设计思想。通过两个案例研究，我们展示了使用该系统探索和检索多级励志激励并产生新的设计思想用于解决问题和开放式创新的有效性。这些案例研究还演示了计算机辅助的构思过程，该过程是数据驱动的，计算能力增强的，理论上扎根的，视觉启发性的且快速的。知识距离指导基于网络的激励性刺激的探索和检索，以进行近，远领域的推理，从而通过类比和组合来产生新的设计思想。通过两个案例研究，我们展示了使用该系统探索和检索多级励志激励并产生新的设计思想用于解决问题和开放式创新的有效性。这些案例研究还演示了计算机辅助的构思过程，该过程是数据驱动的，计算能力增强的，理论上扎根的，视觉启发性的且快速的。我们展示了使用该系统探索和检索多级励志激励并产生新的设计思想以解决问题和开放式创新的有效性。这些案例研究还演示了计算机辅助的构思过程，该过程是数据驱动的，计算能力增强的，理论上扎根的，视觉启发性的且快速的。我们展示了使用该系统探索和检索多级励志激励并产生新的设计思想以解决问题和开放式创新的有效性。这些案例研究还演示了计算机辅助的构思过程，该过程是数据驱动的，计算能力增强的，理论上扎根的，视觉启发性的且快速的。