Рациональная тактика решения изобретательских задач

Создать рациональную тактику решения изобретательских задач можно лишь на основе объективных закономерностей развития технических систем. Но что это такое?

Рассмотрим конкретный пример. Киносъемочный комп­лекс – типичная техническая система, включающая ряд элементов: киносъемочный аппарат, осветительные прибо­ры, звукозаписывающую аппаратуру и т.д. Аппарат ведет съемку с частотой 24 кадра в секунду, причем при съемке каждого кадра затвор открыт очень небольшой промежуток времени, иногда 0,001 сек. А светильники освещают съе­мочную площадку все время. Таким образом, полезно используется 2,4% энергии или чуть больше. Остальная энергия расходуется, в сущности, на вредную работу, утомляет артистов. Использовать для светильников пере­менный ток рискованно, поскольку частота промышленного переменного тока (50 герц) не совпадает с частотой съемки; в промежутках между периодами излучение ламп падает, и колебания света могут отразиться на освещен­ности площадки.

Итак, мы имеем техническую систему, основные эле­менты которой «живут» каждый в своем ритме. Отсюда недостатки системы. Одна из объективных закономернос­тей развития технических систем состоит в том, что системы с несогласованной ритмикой вытесняются более совершенными системами – с согласованной ритмикой. В данном случае нужны безынерционные светильники, рабо­тающие синхронно и синфазно вращению шторки объектива.

По авторскому свидетельству № 174586 для облегчения выемки угля – пласт разрыхляют, для этого пробуривают скважины, заполняют их водой и передают через нее импульсы давления. Частота импульсов определяется характеристиками используемого оборудования. А у пласта своя собственная частота колебаний. Две части системы работают каждая в своем ритме – явное нарушение принципа согласованности ритмики. И вот появляется авторское свидетельство № 317797: «Способ предваритель­ного ослабления угольного пласта путем воздействия на породы массива искусственно создаваемыми импульсами, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности колебания на массив, предварительно приведенный в возбужденное состояние, воздействуют направленными им­пульсами с частотой, равной частоте собственных колеба­ний массива».

Изобретения по авторскому свидетельству № 174586 и № 317797 разделены промежутком в семь лет. Эти семь потерянных лет – плата за незнание объективных законов развития технических систем.

Принцип согласования ритмики частей системы – всего лишь одна из многих закономерностей, определяющих раз­витие технических систем. Но даже знание этой одной закономерности дает изобретателю мощный эвристический инструмент. Можно рассматривать разные технические системы и сознательно их совершенствовать. Внешне АРИЗ представляет собой программу последовательной обработ­ки изобретательской задачи. Объективные закономерности развития технических систем заложены в самой структуре программы или выступают в «рабочей одежде» – в виде конкретных операторов.

Во многих случаях решение задачи затруднено потому, что поставлена она неверно: надо решать не данную задачу, а другую. В АРИЗе это учтено. Получив задачу, изобрета­тель, пользуясь определенными правилами, проверяет воз­можность и целесообразность ее трансформации или даже полной замены. При этом подчас обнаруживаются совершен­но новые задачи, выявляется логика развития технической системы. АРИЗ поэтому можно рассматривать и как алго­ритм прогнозирования развития технических систем.

Выбранный изобретателем объект рассматривается, со­гласно АРИЗу, как элемент закономерно развивающейся системы. В ходе анализа сначала выявляется техническое противоречие, возникающее между частями (или свойствами) системы, а затем локализируется причина технического противоречия – определяется физическое противоречие.

Физическое противоречие представляет собой разные и несовместимые требования к одной части объекта. Например, в двигателе внутреннего сгорания стенки цилиндра должны быть горячими, чтобы был обеспечен высокий КПД, и эти же стенки цилиндра должны быть холодными, чтобы был высокий коэффициент наполнения при такте всасывания и, следовательно, достаточная мощность двига­теля. Такого рода противоречия могут быть устранены с помощью определенных типовых приемов. АРИЗ сводит обширное поисковое поле к нескольким пробам, необходи­мым для подбора нужного варианта устранения физичес­кого противоречия. [2;с.152]

Выявление физического противоречия ведется по чет­ким правилам. Вот, например, задача: «Есть фильтр для очистки воздуха от неметаллических частиц пыли. Фильтр представляет собой конструкцию из многих слоев металли­ческой ткани. Время от времени фильтр необходимо очи­щать от забившей его пыли. Осуществляют это продувкой фильтра в обратном направлении. Очистка идет слишком долго. Как быстрее убирать пыль из фильтра?».

Люди, не знающие АРИЗа, начинают перебирать бесчисленные варианты: а если вымывать пыль? А если выбивать ее вибрацией? А если что-то растворять? С позиций АРИЗа задача проста. Существует правило, по которому целесообразно рассматривать изменение не при­родных, а технических элементов. Пыль – природный эле­мент. Металлическая ткань –элемент технический. Следо­вательно, удалять, вымывать, растворять, разрушать надо не пыль, а сам фильтр. Поры фильтра должны быть маленькими при работе и должны быть большими при очистке. Решение: заменим металлическую ткань ферро­магнитными крупинками, удерживаемыми магнитом или электромагнитом.

Такие задачи с помощью АРИЗа решают восьмиклассники.

После выявления физического противоречия изобрета­тель обращается к информационному аппарату АРИЗа: к системе типовых приемов устранения противоречий, к таб­лицам применения типовых приемов, к указателю исполь­зования физических эффектов и явлений.

Уже давно известно, что изобретатели используют ка­кие-то приемы преобразования исходного технического объекта: разделение, объединение, инверсию («сделать на­оборот») и т. д. Разные авторы приводили списки приемов, но списки эти были неполными, наряду с сильными приемами в них фигурировали приемы слабые и устарев­шие. А главное – оставалось неизвестным: когда какой прием применять.

При разработке АРИЗа велся систематический анализ патентного фонда: выделялись и исследовались изобретения третьего и более высоких уровней, определялись содержащи­еся в них технические противоречия и способы их устране­ния. На этой основе составлены таблицы наиболее типичных противоречий и списки основных приемов их устранения.

В сущности, АРИЗ организует мышление изобретателя так, будто в распоряжении одного человека имеется опыт всех (или очень многих) изобретателей. И, что очень важно, опыт этот применяется талантливо. Обычно даже маститый изобретатель черпает из опыта решения, осно­ванные на внешней аналогии: вот эта новая задача похо­жа на такую-то старую задачу, значит, и решения должны быть похожими. «Аризный» изобретатель видит глубже: вот в этой новой задаче такое-то физическое противоре­чие, значит, можно использовать решение из старой зада­чи, которая внешне совсем не похожа на новую задачу, но содержит аналогичное физическое противоречие. Стороннему наблюдателю это кажется проявлением мощ­ной интуиции...

На двадцатом этаже живет карлик. Утром, направляясь на работу, он входит в лифт, нажимает кнопку и опуска­ется на первый этаж. Вечером, возвращаясь с работы, он заходит в лифт, нажимает кнопку и поднимается на деся­тый этаж, а дальше идет пешком. Почему он не поднима­ется в лифте на двадцатый этаж?

Эту задачу, приведенную английским ученым Г. Айзенком во введении к книге «Проверьте свои способности» (русский перевод изд. «Мир», 1972), не раз предлагали слушателям, приступающим к изучению теории решения изобретательских задач. Редко ответ был правильным: «Карлик может дотянуться только до десятой кнопки». Через восемь-десять занятий, снова предлагали эту зада­чу. К этому времени слушатели уже знали, что решению творческих задач мешает психологическая инерция, обус­ловленная, прежде всего, косностью, инертностью тер­минов, в которых ставится задача. Таких терминов в задаче Айзенка два – «карлик» и «лифт». Решая задачу, слушатели на этот раз заменяли термин «карлик» словами «человек очень маленького роста». Результат: более поло­вины слушателей сразу давали правильный ответ.

В АРИЗе широко используются конкретные операторы преодоления психологической инерции. Устранение спе­циальных терминов – простейший из таких операторов. Другой оператор (он называется оператором РВС) представляет собой шесть мысленных операций: начнем мыс­ленно уменьшать размеры объекта – и посмотрим, что изменится в задаче, какие новые стороны в ней откроют­ся, затем мысленно увеличим размеры объекта – и снова проследим, как меняется задача; потом будем увеличи­вать –уменьшать скорость объекта и его стоимость.

Опыт обучения АРИЗу свидетельствует: освоение опе­раций описанного типа ощутимо поднимает эффективность решения творческих задач. Но дело в том, что подобных операций не две – их десятки. А главное – они образуют систему мышления.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод о том, что качественное отличие талантливого мышления состоит, прежде всего, в умении видеть не только данную в задаче систему, но и надсистему, и подсистемы. Иными словами, когда речь идет о дереве, надо хотя бы «боковым зрени­ем» видеть лес (надсистему) и отдельную клетку древеси­ны (подсистему).

Более высокая степень таланта отличается умением видеть на каждом уровне линию развития: прошлое, насто­ящее, будущее. Еще более высокая степень таланта связа­на с умением видеть не только систему, надсистему, подсистему, но и их антиподы: кран – антикран, печь – антипечь и т. д.

«Кинотеатр» талантливого мышления, таким образом, очень сложен: три яруса (подсистема, система, надсистема) и на каждом ярусе отдельные «экраны» для прошлого, настоящего и будущего. Мало того, на каждом «экране» позитивное и негативное изображения.

Да, сложно. Мир, в котором мы живем, устроен слож­но. И если мы хотим познавать его и преобразовывать, наше мышление должно правильно отражать этот мир. Зеркало, отражающее образ мира, должно быть большим, но, к сожалению, в реальной творческой дея­тельности обычно пользуются маленьким осколком зерка­ла. Чаще всего изобретатель видит данную задаче систе­му – и только.

Мышление по «полной схеме» пока – величайшая ред­кость. Но такое мышление можно развивать, к нему можно подводить если не всех, то очень многих. Одна из главных функций АРИЗа и состоит в том, чтобы развивать творческие способности.

Трудно представить себе руководителя спортивной коман­ды, который совершенно не беспокоился бы о регулярной и продуманной тренировке спортсменов. Но отнюдь не ред­кость, когда руководитель инженерного коллектива не думает о развитии творческого мышления своих инженеров.

Научная организация творческого процесса – настоя­тельное веление времени. Пройдет несколько лет и пер­вейшим качеством каждого инженера станет его творчес­кий потенциал: умение генерировать новые идеи, знание эффективных методов решения творческих задач, наличие тренированного творческого воображения.

Готовиться к этому надо сегодня, сейчас.

Каждый человек должен творить в области своих интересов и на уровне своих возможностей.

Для творческой целенаправленности учащимся или студентам необходимо знакомиться с информацией о современных проблемах нау­ки, искусства, техники и общества, а также находить проблемы в на­учно-популярной литературе.

Список литературы

1. Воронова Ю.С. ТРИЗ: творчество как наука // ЭКО. – 2004. – № 12. – С.140-157.

2. Кричевец А.Н. О математических задачах и задачах обучения математике: некоторые проблемы математического моделирования и математического образования // Вопросы психологии. – 1999. – № 1. – С.32-41.

3. Курганский А. Математическое моделирование движений: синергетический и когнитивистский подходы // Вопросы психологии. – 1999. – № 4. – С.75-86.

4. Лебедева И.П. Математические модели как средство обучения // Педагогика. – 2004. – № 2. – С.11-19.

5. Мостовая И., Угольницкий Г. Социальное пространство: эвристика математического моделирования // Социс. – 1999. – № 3. – С.21-27.

6. Техническое творчество учащихся учеб, пособие для пед. ин-тов под ред. Ю. С. Столярова, Д. М. Комского. – М.: Просвещение, 2000. – 229 с.