图1.中国古代锁具
图2.凸轮转片锁
图3.弹子锁 a锁具结构图
b锁具剖面图
一、引言
锁，是一种历史十分悠久的发明，它几乎与私有制同时诞生，它的发展从某种意义上说是一种历史的见证。在远古时代，聪明的人类已懂得把个人贵重的物品用兽皮包起来，外面用绳索捆缚，最后在开启处打上特殊的绳结。而绳结只能用一个叫“骨错”的工具才能挑开。绳结和骨错，就是锁和钥匙的雏形。那时的人类所要保护的仅仅是食物、工具等一些在现代人看来并不十分重要的物品，而锁的发展在一定程度上也代表了人类对贵重物品定义的逐渐转变和对隐私、财产安全保护重视程度的加深。锁，在人类文明社会里发挥着“拘系束缚”的功能，规范着社会行为，捍卫着人们的生命财产安全，维护着社会的稳定。回顾锁的发展历程，可以发现，锁在不断地复杂化、高端化，并且逐渐由大处繁衍到细微之处。随着时代的发展和人心的复杂，人们的防备心理越来越强，个人领域划分愈加明确，而锁的发展与此同时变得至关重要了。
二、锁的诞生与发展演变
1.概述
锁具的发展在历史的长河中只占据了一个十分微小的位置，但它却是人类智慧进步的证明。最早的锁，是主人为防他人开启而设的简单机关，应用于门上最简单的锁就是门闩了。我国古代有石锁，并无钥匙，是以绳索或铁链束缚。商周时期，生产资料私有制进一步发展，产生了贫富差距，出现了社会矛盾，与此同时，冶炼技术成熟并被立即应用于制锁行业，于是，出现了用钥匙才能开启的铜锁、铁锁，因钥匙的不同而匹配不同的锁。
随着科学技术的进步，机械锁也有了长足的发展。现代机械锁已具有了100多年的历史，锁芯里加入了长短不一的弹子，要用外形与之相应齿形的钥匙才能打开。之后，又逐步进化发展出了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，以不同声音、不同磁场、不同声波、不同光束光波、不同图像如指纹、眼底视网膜等来控制锁的开启。
2.历史发展
中国锁具历史悠久，据出土文物考证和历史文献记载，锁具发展至今已有5000多年的历史。新石器时期仰韶文化之“骨错”、“石错”就是锁钥的雏形。到了公元前3000年，我国先民创造了装在木结构框架建筑上的木锁。这是我国也是世界上最古老的锁具，可称得上是“世界第一锁”。以后随看社会的发展和生产力的提高，人们又创造了铜锁、铁锁、银锁、玉锁等不同质材、不同形状的锁，工艺技巧越来越高。我国的簧片结构锁最早出现在秦汉时期。东汉时，中国铁制三簧锁的技术已具有相当高的水平并且沿用了1000多年。明清时代是中国古锁的鼎盛时期，以铜质和铁质为主，但渐渐地中国古锁（图1）随着科技的发展地位渐轻。
18世纪初英国人D•波特发明了凸轮转片锁（图2）。其钥匙编号由三簧锁的20多种发展到80多种。到了19世纪中叶，欧洲制造商在凸轮转片锁和三簧锁的基础上改制成了滑动转片锁，其钥匙编号可达1600种。1848年，美国人L•耶尔发明了采用圆柱形销栓的弹子锁，该锁已成为世界上使用最普遍的锁。现代弹子锁（图3）的结构又有了新的发展，出现双向、三向、四向弹子结构，以及平面、双面、多面、双排双面、多排多面弹子结构和组合弹子结构，从而大大提高了锁的保密性能，使锁的编号由原有的2500种通过“向”、“面”的变化达到百万种。上世纪50年代，成本较低的焊钩锁、叶片锁（图4）、弹子锁陆续进入我国市场，中国古锁从此退出了历史舞台。到了20世纪70年代，随着微电子技术的应用，逐渐出现了磁控锁、声控锁、超声波锁、红外线锁、电磁波锁、电子卡片锁、八佰指纹锁、视网膜锁、遥控锁等。
图4.四方叶片锁
3.材料和结构发展
锁的发展在材料方面紧随时代进步。从石器时代在大自然中获取的石材，到打猎时获取的骨头，人类利用手边的资源构筑了锁王国的大门。木质材料虽然相对脆弱，但却是在古代甚至是近现代相对贫穷地区会选择的一种。自从冶金技术全面发展开始，锁具的材料就几乎是被定义为金属材质，通过锁具内部结构的不断精致、复杂化来增强锁的严密性，而在此之前，人们大多是通过材质的转变来达到这一目的的。在结构和开锁方式上，锁具的发展经历了一个由简到繁再到简的过程。由最初的仅用简单钥匙开的锁，到繁杂的密码锁或是配合复杂形态钥匙的锁，现在到指纹锁、视网膜锁，这是从利用机械结构到利用生物独特性的转变。现在很多电子产品都趋近于智能化、人性化，而在锁具方面也将实现解锁方式的智能化、个性化。
三、锁的技术发展及TRIZ理论分析
在锁具的进步和转变的过程中充斥着科学和人类智慧的影响，例如为了增加锁的结实程度并且将一容易移动的物体与另一物体暂时结合，将木质门闩改进成金属锁具并引入钥匙的概念这一改进方式，在TRIZ理论的40条发明创造原理中就应用了第40条“复合材料原理”和第24条“中介物原理”。
随着时代的进步，人们不再满足于单纯的基本需求，而是开始追求生活品质，开始关注事物的美丑、关注产品的舒适与否，至此锁具外观和内部结构也开始因人类需求的改变而改变。为了增加锁具的结构强度并使它更符合人机工程学，聪明的制造者将锁具的直线和平面部分用曲线或曲面代替，立方形用球形代替，这样球形锁(图5)便诞生了。在很长一段时间内，球形锁被大量应用于卧室等室内门锁处，直至新的室内设计风格的出现，这股热潮才渐渐冷却，但这种曲线化的替换形式借鉴了第14条“曲面化的原理”。
图5.球形锁
当然，对于锁具来说最重要的并不是外观，而是它的保密性。为了达到增强锁的保护性，即加强精度的目的，制作者在普通锁与特殊精密锁间进行了结构方面的改进，设计者转换思维，将传统意义上的增加钥匙的复杂度改为增加锁的复杂度，用记忆数字或图形的方式作为锁具输出端，代替了复杂的机械零件调节。这种向密码锁方面的发展也可以说是与反向作用原理有着异曲同工的效果。密码锁分为很多种，它们大都被应用于保险箱等小型器具上，但无论是哪一种，其目的都是通过增加记忆的数位而增加破解难度。对于将多个密码器调节的多位密码锁（图6a）改为一体多位式密码锁（图6b）这一问题，无疑是在没有降低破解难度的情况下减小了锁具的体积，这一点是对“组合/合并原理”的运用，同时它也为锁具外观的不断简化做出了贡献。
图6.机械密码锁 a多位密码锁
b一体多位式密码锁
大概密码锁真的很好用，渐渐地，制造者希望能将这种技术加以普及，他们希望改良密码锁费力费时的手动对码方式，将手动对码改为直接输入数字，由机械改进为虚拟数字化。在TRIZ理论中，“替代机械系统原理”这一理论刚好适用于机械锁到虚拟数字锁的进化。
在按键式数字锁（图7a）被应用后，人们迅速发现了其弱点并予以改进。为了增加密码锁按键使用寿命，制造者利用TRIZ理论的“参数变化原理”，将按键式改为触摸屏式（图7b），这同样是借鉴了由按键手机到触屏手机的发展趋势。这种形式不仅使得锁具向着高端化发展，同样也迎合了新时代年轻人对新兴科技的追求。
说到新兴科技，人们一定早已经对指纹锁、虹膜锁等利用生物独特性工作的锁有所了解。这些并不是天方夜谭而是真实存在的，只不过现在并没有进行普及罢了。这种将输入密码开锁改进为自动检测的形式，从锁的功能上解决了怎样既增加锁具精密程度又让使用者更省力的问题。从长远角度来看，未来向着这种不需要钥匙也不需要复杂记忆的开锁方式发展的可能性很大，而这种改进则是利用了TRIZ理论中的“反馈原理”。
四、未来锁具的发展趋势
锁发展的目的是逐步实现人们对锁具能够“开得方便，锁得安全”的这两项目标，而锁具智能化就是目前技术对此的最完美表现。现在的电子智能锁很多，除了消费者比较熟悉的遥控锁、密码锁、卡锁外，指纹锁（图8 a）、虹膜锁（图8 b）等生物特征防盗锁作为新一代识别技术具有比较明显的优势。尤其是年轻的消费群体，对电子智能技术非常认可，这类锁具方便、安全的优势也逐渐得到认可。卡式防盗锁在消费者中使用较为广泛，它主要分为接触式和非接触式两种，且具备自动闭锁功能。而遥控锁（图9）存在丢失钥匙的风险，键盘锁主要应用于保险箱、保险柜等私人存储设备中，生物特征类锁具除了家庭使用外还广泛用于金融行业中。对于家居智能系统，目前最先进的是电子防盗报警锁，其综合了防盗锁和报警器的优势特点，在遇到撬锁或者技术开锁时就会自动报警并启动自动闭锁功能，闭锁后除非将锁体破坏，否则锁不会被打开。
随着技术的不断进化，不久的将来，开锁有可能全方位使用人体指数。这样既可以使使用者开锁“开得方便”，又能防止大多数的偷盗行为，完成“锁得安全”这一目标。从有关锁具的专利数目上来看，未来虚拟锁是重要的发展方面之一，我国有关这类锁具的专利数目目前还比较少，有一定的发展空间。在生物锁方面有可能发展到DNA检测锁，面部扫描锁，体温、气味或身体机能测试锁。就像科幻电影中常常出现的对未来情节的设想那样，现在的技术也在一点点地完善，已经有一部分芯片被注射到动物体内用于动物的识别或是身体机能测试，而人体芯片技术也正在被逐渐推广和应用到其他的潜在领域，甚至在某些国家已经应用到了医疗等领域。相信相关技术人员正在不断地改进，而人体身份证（图10 a和b ）或识别码在未来也是有可能被使用在锁具上，这种识别技术如果应用到开锁方面，相信必将是一种技术性突破。
图7.电子密码锁 a 按键式
b一体多位式密码锁
图8.生物特征防盗锁 a指纹锁
b触摸屏式
图9.遥控锁
图10.人体身份识别 a 科幻电影中出现的人体身份证
b人体二维码
五、结论
目前，电子产品在智能化、个性化方向的发展趋于成熟，而智能化的相关技术也将逐步应用于其他领域，产品的智能化发展是产品进化的趋势。锁具行业想要跟上时代步伐，发展智能化、个性化必不可少。从锁具的历史演变过程来看，它是渐近而混合发展的趋势，没有哪一种结构的锁具能在较短的时期内完全彻底地代替另一种结构的锁具。在未来，相信锁具会逐渐脱离钥匙的束缚，将生物类密码融入开锁方式，完善锁具“锁的安全，开的方便”的目标。因此，未来锁具系统的智能化和生物个性化将是锁具发展的突破口和重点所在。当然，无论锁具技术如何快速发展，我们希望社会更加和谐，人们互相信任，无需锁具之类的产品。
参考文献
[1]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用[M].化学工业出版社，2004.5
[2]卢岳.智能家居，不接地气？[N].消费日报
[3]中国知识产权网，www.cnipr.com
[4]锁具—百度百科，http://baike.baidu.com/view/1346508.htm?fr=wordsearch
[5]锁—360百科，http://baike.so.com/doc/1568675.html
[6]中国锁具网，www.chinaimnet.com
[7]图片来源：www.image.baidu.com
[8]常祖荫.锁具发展形势与发展对策[J].《新型建筑材料》1995年第11期
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