ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ

 

Попытаемся ре­шить за­да­чу о дож­де­ва­те­ле обыч­ны­ми при­ема­ми. Нуж­но втрое уве­ли­чить раз­мах крыль­ев; что ж, сде­лать трех­сот­мет­ро­вую фер­му тех­ни­чес­ки впол­не осу­щес­т­ви­мо. Что мы при этом про­иг­ра­ем? Воз­рас­тет вес. Ес­ли раз­мах крыль­ев уве­ли­чить втрое, фер­ма ста­нет тя­же­лее в 27 раз.

У ма­шин и ме­ха­низ­мов (во­об­ще у тех­ни­чес­ких объ­ек­тов) есть нес­коль­ко важ­ней­ших по­ка­за­те­лей, ха­рак­те­ри­зу­ющих сте­пень их со­вер­шен­с­т­ва: вес, га­ба­ри­ты, мощ­ность, на­деж­ность и др. Меж­ду эти­ми по­ка­за­те­ля­ми су­щес­т­ву­ют оп­ре­де­лен­ные вза­имо­за­ви­си­мос­ти. Ска­жем, на од­ну еди­ни­цу мощ­нос­ти тре­бу­ет­ся оп­ре­де­лен­ный вес кон­с­т­рук­ции. Что­бы уве­ли­чить одии из по­ка­за­те­лей уже из­вес­т­ны­ми в дан­ной от­рас­ли тех­ни­ки пу­тя­ми, при­хо­дит­ся «пла­тить» ухуд­ше­ни­ем дру­го­го.

Вот ти­пич­ный при­мер из ави­акон­с­т­рук­тор­с­кой прак­ти­ки: «Уве­ли­че­ние в 2 ра­за пло­ща­ди вер­ти­каль­но­го опе­ре­ния од­но­го из ти­пов са­мо­ле­тов умень­ши­ло ам­п­ли­ту­ду ко­ле­ба­ний са­мо­ле­та все­го лишь на 50%. Но это, в свою оче­редь, по­вы­си­ло вос­п­ри­им­чи­вость са­мо­ле­та к по­ры­вам вет­ра, уве­ли­чи­ло ло­бо­вое соп­ро­тив­ле­ние, утя­же­ли­ло кон­с­т­рук­цию са­мо­ле­та, -что выд­ви­ну­ло до­пол­ни­тель­ные слож­ные за­да­чи К

Конструктор, учи­ты­вая кон­к­рет­ные ус­ло­вия, вы­би­ра­ет на­ибо­лее бла­гоп­ри­ят­ное со­че­та­ние ха­рак­те­рис­тик: что-то вы­иг­ры­ва­ет, а что-то про­иг­ры­ва­ет. «Ког­да вы об­ду­мы­ва­ете ре­ше­ние и тех­ни­чес­кие ус­ло­вия,- го­во­рит из­вес­т­ный ави­акон­с­т­рук­тор О. Ан­то­нов,- ко­то­рые, мо­жет быть, и не бу­дут ни­ког­да за­пи­са­ны на бу­ма­ге, вы­де­ли­те са­мое глав­ное. Толь­ко в край­нем слу­чае, ес­ли что-ни­будь не уда­ет­ся вы­пол­нить, иди­те к до­пус­ти­мо­му. До­пус­ти­мое - это не­ко­то­рое не­вы­пол­не­ние за­дан­ных тех­ни­чес­ких ус­ло­вий, так ска­зать, ком­п­ро­мис­сное ре­ше­ние. Пред­по­ло­жим, кон­с­т­ру­ируя са­мо­лет, вы вы­пол­ни­те тре­бо­ва­ния по гру­зо­подъ­ем­нос­ти и ско­рос­ти, но у вас нем­нож­ко не вый­дет с дли­ной раз­бе­га. Тог­да вы нач­не­те взве­ши­вать эти три важ­ных тре­бо­ва­ния и, воз­мож­но, нес­коль­ко пос­ту­пи­тесь раз­бе­гом - пусть раз­бег бу­дет не 500, а 550 мет­ров, за­то все ос­таль­ные ка­чес­т­ва бу­дут дос­тиг­ну­ты. Это как раз то, что до­пус­ти­мо».

Академик А. Н. Кры­лов в сво­их вос­по­ми­на­ни­ях рас­ска­зы­ва­ет о та­ком эпи­зо­де. В 1924 го­ду уче­ный ра­бо­тал в сос­та­ве со­вет­с­ко-фран­цуз­с­кой ко­мис­сии, ос­мат­ри­вав­шей в га­ва­ни Би­зер­ты рус­ские во­ен­ные ко­раб­ли, уве­ден­ные ту­да Вран­ге­лем. Здесь бок о бок с рус­ским эс­мин­цем сто­ял эс­ми­нец фран­цуз­с­кий - при­мер­но то­го же воз­рас­та и раз­ме­ров. Раз­ни­ца в бо­евой мо­щи ко­раб­лей бы­ла нас­толь­ко ве­ли­ка, что ад­ми­рал Буи - пред­се­да­тель ко­мис­сии- не вы­дер­жал и вос­к­лик­нул: «У вас пуш­ки, а у нас пу­кал­ки! Ка­ким об­ра­зом вы дос­тиг­ли та­кой раз­ни­цы в во­ору­же­нии эс­мин­цев?» Кры­лов от­ве­тил так: «Взгля­ни­те, ад­ми­рал, на па­лу­бу: кро­ме стрин­ге­ра, в ко­то­ром вся кре­пость, все ос­таль­ное, пред­с­тав­ля­ющее как бы кры­шу, прор­жа­ве­ло поч­ти нас­к­возь, тру­бы, их ко­жу­хи, руб­ки и т. п.- все из­но­ше­но. Пос­мот­ри­те на ваш эс­ми­нец, на нем все как но­вень­кое, прав­да, наш ми­но­но­сец шесть лет без ухо­да и без ок­рас­ки, но не в этом глав­ная суть. Ваш ми­но­но­сец пос­т­ро­ен из обык­но­вен­ной ста­ли и на нем взя­то рас­чет­ное нап­ря­же­ние в 7 кг на 1 мм2, как буд­то бы это был ком­мер­чес­кий ко­рабль, ко­то­рый дол­жен слу­жить не ме­нее 24 лет. Ha­uf пос­т­ро­ен це­ли­ком из ста­ли вы­со­ко­го соп­ро­тив­ле­ния, нап­ря­же­ние до­пу­ще­но в 12 кг и боль­ше - мес­та­ми по 23 кг/мм2. Ми­но­но­сец стро­ит­ся на 10-12 лет, ибо за это вре­мя он ус­пе­ва­ет нас­толь­ко ус­та­реть, что не пред­с­тав­ля­ет бо­лее ис­тин­ной бо­евой си­лы. Весь вы­иг­рыш в ве­се кор­пу­са и упот­реб­лен на уси­ле­ние бо­ево­го во­ору­же­ния, и вы ви­ди­те, что в ар­тил­ле­рий­с­ком бою наш ми­но­но­сец раз­не­сет вдре­без­ги, по мень­шей ме­ре, че­ты­ре, т. е. ди­ви­зию ва­ших, рань­ше, чем они приб­ли­зят­ся на даль­ность выс­т­ре­ла сво­их пу­ка­лок». «Как это прос­то!» - ска­зал ад­ми­рал»2.

Искусство кон­с­т­рук­то­ра во мно­гом за­ви­сит от уме­ния оп­ре­де­лить, что на­до вы­иг­рать и чем мож­но за это пос­ту­пить­ся. Изоб­ре­та­тель­с­кое твор­чес­т­во сос­то­ит в том, что­бы най­ти та­кой путь, при ко­то­ром ус­туп­ки во­об­ще не тре­бу­ет­ся (или она неп­ро­пор­ци­ональ­но ма­ла по срав­не­нию с по­лу­ча­емым ре­зуль­та­том).

Предположим, для ус­ко­ре­ния пог­руз­ки-раз­г­руз­ки на не­обо­ру­до­ван­ных аэрод­ро­мах не­об­хо­ди­мо соз­дать пор­та­тив­ное подъ­ем­ное ус­т­рой­с­т­во, мон­ти­ру­емое на тя­же­лых тран­с­пор­т­ных са­мо­ле­тах. Та­кую за­да­чу впол­не мож­но ре­шить уже име­ющи­ми­ся в сов­ре­мен­ной тех­ни­ке сред­с­т­ва­ми. Ос­но­вы­ва­ясь на об­щих прин­ци­пах кон­с­т­ру­иро­ва­ния подъ­ем­ных ус­т­ройств и ис­поль­зуя, ска­жем, опыт соз­да­ния лег­ких ав­ток­ра­нов, ква­ли­фи­ци­ро­ван­ный кон­с­т­рук­тор в сос­то­янии спро­ек­ти­ро­вать тре­бу­емое ус­т­рой­с­т­во. По­нят­но, что это уве­ли­чит в той или иной ме­ре «мер­т­вый вес са­мо­ле­та. Вы­иг­ры­вая в од­ном, кон­с­т­рук­тор од­нов­ре­мен­но про­иг­ры­ва­ет в чем-то дру­гом. За­час­тую с этим мож­но сми­рить­ся, и за­да­ча кон­с­т­рук­то­ра сво­дит­ся к то­му, что­бы по­боль­ше вы­иг­рать и по­мень­ше про­иг­рать.

Необходимость в изоб­ре­те­нии воз­ни­ка­ет в тех слу­ча­ях, ког­да за­да­ча со­дер­жит до­пол­ни­тель­ное тре­бо­ва­ние: вы­иг­рать и… ни­че­го не про­иг­рать. Нап­ри­мер, подъ­ем­ное ус­т­рой­с­т­во дол­ж­но быть дос­та­точ­но мощ­ным и в то же вре­мя не дол­ж­но утя­же­лять са­мо­лет. Ре­шить эту за­да­чу из­вес­т­ны­ми при­ема­ми не­воз­мож­но: да­же луч­шие пе­ред­виж­ные кра­ны име­ют не­ма­лый вес. Здесь ну­жен но­вый под­ход, нуж­но изоб­ре­те­ние.

Таким об­ра­зом, обыч­ная за­да­ча пе­ре­хо­дит в раз­ряд изоб­ре­та­тель­с­ких в тех слу­ча­ях, ког­да не­об­хо­ди­мым ус­ло­ви­ем ее ре­ше­ния яв­ля­ет­ся ус­т­ра­не­ние тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия.

Нетрудно соз­дать но­вую ма­ши­ну, иг­но­ри­руя тех­ни­чес­кие про­ти­во­ре­чия. Но тог­да ма­ши­на ока­жет­ся не­ра­бо­тос­по­соб­ной и не­жиз­нен­ной.

* * *

Всегда ли изоб­ре­те­ние сос­то­ит в ус­т­ра­не­нии тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия?

Надо ска­зать, что су­щес­т­ву­ют два по­ня­тия «изоб­ре­те­ние»- пра­во­вое (па­тен­т­ное) и тех­ни­чес­кое. Пра­во­вой по­ня­тие раз­лич­но в раз­ных стра­нах, к то­му же оно ча­ете! ме­ня­ет­ся.

Правовое по­ня­тие стре­мит­ся воз­мож­но точ­нее от­ра­зить гра­ни­цы, в ко­то­рых в дан­ный мо­мент эко­но­ми­чес­ки це­ле­со­об­раз­на юри­ди­чес­кая за­щи­та но­вых ин­же­нер­ных кон­с­т­рук­ций. Для тех­ни­чес­ко­го же по­ня­тия важ­ны не столь­ко эти гра­ни­цы, сколь­ко сер­д­це­ви­на изоб­ре­те­ния, его ис­то­ри­чес­ки ус­той­чи­вая сущ­ность.

С точ­ки зре­ния ин­же­не­ра, соз­да­ние но­во­го изоб­ре­те­ния всег­да сво­дит­ся к пре­одо­ле­нию (пол­но­му или час­тич­но­му) тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия.

Возникновение и пре­одо­ле­ние про­ти­во­ре­чия - од­на из глав­ных осо­бен­нос­тей тех­ни­чес­ко­го прог­рес­са. Ана­ли­зи­руя раз­ви­тие мель­ниц, Маркс пи­сал в «Ка­пи­та­ле»: «Уве­ли­че­ние раз­ме­ров ра­бо­чей ма­ши­ны и ко­ли­чес­т­ва ее од­нов­ре­мен­но дей­с­т­ву­ющих ору­дий тре­бу­ет бо­лее круп­но­го дви­га­тель­но­го ме­ха­низ­ма… Уже в XVI­II ве­ке бы­ла сде­ла­на по­пыт­ка при­во­дить в дви­же­ние два бе­гу­на и два же пос­та­ва пос­ред­с­т­вом од­но­го во­дя­но­го ко­ле­са. Но уве­ли­че­ние раз­ме­ров пе­ре­да­точ­но­го ме­ха­низ­ма всту­пи­ло в кон­ф­ликт с не­дос­та­точ­ной си­лой во­ды…»

Это яр­кий при­мер тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия: по­пыт­ка улуч­шить ка­кое-ли­бо свой­с­т­во ма­ши­ны всту­па­ет в кон­ф­ликт с дру­гим ее свой­с­т­вом.

Многочисленные при­ме­ры тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чий при­во­дит Фрид­рих Эн­гельс в статье «Исто­рия вин­тов­ки» В сущ­нос­ти, вся эта статья пред­с­тав­ля­ет со­бой ана­лиз внут­рен­них про­ти­во­ре­чий, оп­ре­де­ля­ющих ис­то­ри­чес­кое раз­ви­тие вин­тов­ки. Эн­гельс по­ка­зы­ва­ет, нап­ри­мер, что с» мо­мен­та по­яв­ле­ния вин­тов­ки и до изоб­ре­те­ния вин­то­вок, за­ря­жа­ющих­ся с ка­зен­ной час­ти, глав­ное про­ти­во­ре­чие сос­то­яло в том, что для уси­ле­ния ог­не­вых свойств тре­бо­ва­лось уко­ра­чи­ва­ние ство­ла (за­ря­же­ние про­из­во­ди­лось со ство­ла и при ко­рот­ком ство­ле об­лег­ча­лось), а для уси­ле­ния «шты­ко­вых» свойств вин­тов­ки нуж­но бы­ло, на­обо­рот, уд­ли­нять ствол. Эти про­ти­во­ре­чи­вые ка­чес­т­ва бы­ли со­еди­не­ны в вин­тов­ке, за­ря­жа­ющей­ся с ка­зен­ной час­ти.

Вот нес­коль­ко за­дач из раз­ных от­рас­лей тех­ни­ки, со­дер­жа­щих тех­ни­чес­кие про­ти­во­ре­чия. За­да­чи эти не при­ду­ма­ны ав­то­ром, а взя­ты из га­зет, жур­на­лов, книг.

Горное де­ло

С дав­них пор для изо­ля­ции ра­йо­на под­зем­но­го по­жа­ра шах­те­ры воз­во­дят пе­ре­мыч­ки - Спе­ци­аль­ные стен­ки из кир­пи­ча, бе­то­на или брус­чат­ки. Со­ору­же­ние пе­ре­мы­чек силь­но ос­лож­ня­ет­ся, ес­ли в шах­те вы­де­ля­ют­ся га­зы. В та­ком слу­чае пе­ре­мыч­ку нуж­но де­лать гер­ме­тич­ной, тща­тель­но за­де­лы­вать каж­дую щел­ку, и все это под пос­то­ян­ной уг­ро­зой взры­ва. Что­бы убе­речь­ся, гор­ня­ки ста­ли со­ору­жать по две пе­ре­мыч­ки. Пер­вую - вре­мен­ную- кла­дут нас­пех. Она про­пус­ка­ет воз­дух и слу­жит лишь бар­ри­ка­дой, под прик­ры­ти­ем ко­то­рой мож­но, уже не то­ро­пясь, со­ору­жать вто­рую, пос­то­ян­ную. Та­ким об­ра­зом, гор­ня­ки вы­иг­ра­ли в бе­зо­пас­нос­ти, но про­иг­ра­ли в тру­до­ем­кос­ти.

Химическая тех­но­ло­гия

При по­вы­ше­нии дав­ле­ния ско­рость син­те­за уве­ли­чи­ва­ет­ся и, сле­до­ва­тель­но, рас­тет про­из­во­ди­тель­ность ко­лон­ны син­те­за. Но од­нов­ре­мен­но уве­ли­чи­ва­ет­ся рас­ход энер­гии на сжа­тие дан­но­го ко­ли­чес­т­ва га­за: по кон­с­т­рук­тив­ным со­об­ра­же­ни­ям при­хо­дит­ся ог­ра­ни­чи­вать раз­ме­ры ап­па­ра­тов и, сле­до­ва­тель­но, их мощ­ность. Уве­ли­чи­ва­ют­ся рас­т­во­ри­мость $зо­то­во­до­род­ной сме­си в жид­ком ам­ми­аке и ее по­те­ри.

Электроника

Современная элек­т­ро­ни­ка стол­к­ну­лась с серь­ез­ной ди­лем­мой: с од­ной сто­ро­ны, неп­ре­рыв­но по­вы­ша­ют­ся тре­бо­ва­ния к ра­бо­чим ха­рак­те­рис­ти­кам и, со­от­вет­с­т­вен­но, ус­лож­ня­ют­ся элек­т­рон­ные сис­те­мы; с дру­гой сто­ро­ны, все бо­лее ужес­то­ча­ют­ся ог­ра­ни­че­ния га­ба­ри­тов, ве­са и пот­реб­ля­емой мощ­нос­ти… Та­кое же, а мо­жет быть, и боль­шее зна­че­ние име­ют проб­ле­мы на­деж­нос­ти, выз­ван­ные воз­рос­шей слож­нос­тью ап­па­ра­ту­ры.

Радиотехника

У ан­тен­ны ра­ди­оте­лес­ко­па есть две ос­нов­ные ха­рак­те­рис­ти­ки- чув­с­т­ви­тель­ность и раз­ре­ша­ющая спо­соб­ность. Чем боль­ше пло­щадь ан­тен­ны, тем вы­ше чув­с­т­ви­тель­ность те­лес­ко­па и тем даль­ше он мо­жет заг­ля­нуть в глу­би­ны Все­лен­ной. Раз­ре­ша­ющая спо­соб­ность - это «остро­та зре­ния» те­лес­ко­па. Она по­ка­зы­ва­ет, нас­коль­ко хо­ро­шо ап­па­рат раз­ли­ча­ет два раз­ных ис­точ­ни­ка из­лу-

чения, на­хо­дя­щих­ся на не­боль­шом уг­ло­вом рас­сто­янии друг от дру­га. Кро­ме то­го, боль­шой «ра­ди­ог­лаз» дол­жен ох­ва­ты­вать сво­им взгля­дом воз­мож­но боль­шую часть не­ба. Для это­го ан­тен­на дол­ж­на быть под­виж­ной. Но пе­ре­ме­щать гро­моз­д­кую ан­тен­ну, сох­ра­няя ее фор­му не­из­мен­ной с точ­нос­тью до мил­ли­мет­ров, очень труд­но. По­ка не раз­ре­ше­но это про­ти­во­ре­чие, кон­с­т­ру­иро­ва­ние те­лес­ко­пов идет по двум нап­рав­ле­ни­ям: ли­бо стро­ят­ся очень боль­шие, но не­под­виж­ные ан­тен­ны, ли­бо под­виж­ные и от­но­си­тель­но не­боль­шие.

Моторостроение

Механизм кла­пан­но­го га­зо­рас­п­ре­де­ле­ния сос­то­ит в ос­нов­ном из де­та­лей, дви­жу­щих­ся воз­в­рат­но-пос­ту­па­тель­но. Уве­ли­чить чис­ло обо­ро­тов дви­га­те­ля - зна­чит уве­ли­чить инер­ци­он­ные наг­руз­ки. Что­бы это­го из­бе­жать, ста­ра­ют­ся умень­шить мас­су воз­в­рат­но-дви­жу­щих­ся де­та­лей, для че­го кла­пан­ный ме­ха­низм по­ме­ща­ют не­пос­ред­с­т­вен­но в бло­ке ци­лин­д­ров. Но ка­ме­ра сго­ра­ния при этом ста­но­вит­ся сплю­щен­ной, ще­ле­вид­ной, с боль­шой по­вер­х­нос­тью теп­ло­от­да­чи. В этом од­но из про­ти­во­ре­чий: уве­ли­че­ние чис­ла обо­ро­тов при ниж­нем рас­по­ло­же­нии кла­па­нов при­во­дит к уве­ли­че­нию мощ­нос­ти и эко­но­мич­нос­ти, ще­ле­вид­ная же ка­ме­ра сво­дит весь вы­иг­рыш на нет.

Сельскохозяйственное ма­ши­нос­т­ро­ение

Есть та­кое по­ня­тие - мощ­ность на крю­ке». Это та часть мощ­нос­ти трак­тор­но­го дви­га­те­ля, ко­то­рая мо­жет фак­ти­чес­ки вы­пол­нять по­лез­ную ра­бо­ту. По­ка­за­тель этой мощ­нос­ти для дан­но­го трак­то­ра за­ви­сит в пер­вую оче­редь от сцеп­ных свойств его дви­жи­те­лей (ко­лес или гу­се­ниц) и от сцеп­но­го ве­са ма­ши­ны. Мощ­ная, но лег­кая ма­ши­на при боль­ших наг­руз­ках бук­су­ет, по­это­му для вы­пол­не­ния по­лез­ной ра­бо­ты мо­жет быть ис­поль­зо­ва­на лишь не­боль­шая часть мощ­нос­ти трак­тор­но­го дви­га­те­ля. Тя­же­лые трак­то­ры луч­ше сцеп­ля­ют­ся с поч­вой, но зна­чи­тель­ная часть энер­гии их дви­га­те­ля тра­тит­ся на пе­ре­ме­ще­ние соб­с­т­вен­но­го ве­са по по­лю… Кон­с­т­рук­то­ры об­лег­ча­ют ма­ши­ну и по­вы­ша­ют ее мощ­ность. А в про­цес­се эк­с­п­лу­ата­ции на­чи­на­ет­ся дви­же­ние в об­рат­ную сто­ро­ну, так как сни­же­ние ве­са оз­на­ча­ет ухуд­ше­ние сцеп­ных свойств, то есть умень­ше­ние эф­фек­тив­ной мощ­нос­ти на

крюке. Вот и при­хо­дит­ся на мес­те утя­же­лять ма­ши­ну - ста­вить на ко­ле­са чу­гун­ные дис­ки, де­лать уши­ри­те­ли на гу­се­ни­цах и ко­ле­сах, сво­дя на нет дос­ти­же­ния кон­с­т­рук­то­ров.

Автомобилестроение

Стоит уве­ли­чить мощ­ность дви­га­те­ля, не при­ме­нив ка­ких-то но­вых кон­с­т­рук­тив­ных ре­ше­ний, уве­ли­чат­ся его вес и рас­ход топ­ли­ва. Зна­чит, и не­су­щая сис­те­ма (ра­ма, ку­зов) ав­то­мо­би­ля дол­ж­на быть бо­лее мощ­ной, тя­же­лой, а мес­та для пас­са­жи­ров ос­та­ет­ся мень­ше.

Мягкие ши­ны обес­пе­чи­ва­ют спо­кой­с­т­вие хо­да, ав­то­мо­биль плы­вет по не­ров­ной до­ро­ге, как челн. Но чем мень­ше дав­ле­ние в ши­нах, тем боль­ше соп­ро­тив­ле­ние до­ро­ги, тем мень­ше ско­рость. Мож­но сде­лать ав­то­мо­биль, ко­то­рый бу­дет низ­ким и ус­той­чи­вым, но он не прой­дет по пло­хой до­ро­ге. Кон­с­т­рук­тор на­хо­дит зо­ло­тую се­ре­ди­ну, взве­ши­ва­ет, ка­ким из ка­честв ав­то­мо­би­ля мож­но пре­неб­речь, а ка­кое - выд­ви­нуть на пер­вый план.

Судостроение

При про­ек­ти­ро­ва­нии кор­пу­са ях­ты не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать три ос­нов­ных тре­бо­ва­ния: 1) ми­ни­маль­ное соп­ро­тив­ле­ние фор­мы кор­пу­са, 2) ми­ни­маль­ное соп­ро­тив­ле­ние тре­ния, 3) мак­си­маль­ная ос­той­чи­вость.

Эти тре­бо­ва­ния вза­им­но про­ти­во­ре­чи­вы. Уз­кая, длин­ная ях­та име­ет ма­лое соп­ро­тив­ле­ние фор­мы, но она ма­ло­ос­той­чи­вая, не мо­жет нес­ти дос­та­точ­но боль­шой па­рус­нос­ти. По­вы­ше­ние ос­той­чи­вос­ти пу­тем уве­ли­че­ния ве­са бал­лас­та соп­ро­вож­да­ет­ся од­нов­ре­мен­ным уве­ли­че­ни­ем осад­ки и, сле­до­ва­тель­но, уве­ли­че­ни­ем соп­ро­тив­ле­ния тре­ния. Уве­ли­че­ние ос­той­чи­вос­ти пу­тем уве­ли­че­ния ши­ри­ны кор­пу­са вы­зы­ва­ет уве­ли­че­ние соп­ро­тив­ле­ния фор­мы кор­пу­са. За­да­ча кон­с­т­рук­то­ра сос­то­ит в отыс­ка­нии «зо­ло­той се­ре­ди­ны», в при­ми­ре­нии про­ти­во­ре­чи­вых ус­ло­вий кон­с­т­ру­иро­ва­ния2.

Самолетостроение

У глав­но­го кон­с­т­рук­то­ра рож­да­ет­ся идея. Ну, ска­жем, ну­жен са­мо­лет для пе­ре­воз­ки круп­но­га­ба­рит­ных и тя­же-

лых гру­зов; не­об­хо­ди­мо обес­пе­чить удоб­с­т­во и быс­т­ро­ту пог­руз­ки. Для этой це­ли тре­бу­ет­ся, что­бы фю­зе­ляж, вмес­ти­тель­ный и об­те­ка­емый, на сто­ян­ке был как мож­но бли­же к зем­ле, зна­чит, не­об­хо­ди­мо низ­кое шас­си, его лег­че уб­рать в фю­зе­ляж.

Вес по­лез­ной наг­руз­ки оп­ре­де­ля­ет вес кон­с­т­рук­ции, и все вмес­те - мощ­ность и чис­ло дви­га­те­лей. Ес­ли дви­га­те­ли тур­бо­вин­то­вые, их ус­та­нав­ли­ва­ют на кры­ле, и кры­ло дол­ж­но быть под­ня­то так, что­бы про­пел­ле­ры не за­де­ва­ли за бе­тон. Еще де­таль яс­на: кры­ло нуж­но по­ло­жить свер­ху фю­зе­ля­жа.

Это толь­ко пер­вый шаг про­ек­та. Мно­жес­т­во раз­лич­ных тре­бо­ва­ний пос­те­пен­но уточ­ня­ют «ли­цо» бу­ду­ще­го са­мо­ле­та. Не­об­хо­ди­мость хо­ро­ших взлет­ных и по­са­доч­ных свойств на грун­то­вых аэрод­ро­мах ве­дет к при­ме­не­нию объ­ем­ных пнев­ма­ти­ков с низ­ким дав­ле­ни­ем, пря­мо­го кры­ла с мощ­ной аэро­ди­на­ми­чес­кой ме­ха­ни­за­ци­ей.

В этом слу­чае, прав­да, не мо­жет быть по­лу­че­на очень боль­шая ско­рость, но в уго­ду дру­гим важ­ным ка­чес­т­вам кон­с­т­рук­то­ру при­хо­дит­ся ис­кать ра­зум­ный ком­п­ро­мисс К

* * *

По по­ло­же­нию изоб­ре­те­ние дол­ж­но об­ла­дать «су­щес­т­вен­ной но­виз­ной». Но что оз­на­ча­ет сло­во «су­щес­т­вен­на я»? В «Ука­за­ни­ях по ме­то­ди­ке эк­с­пер­ти­зы за­явок на изоб­ре­те­ния» ска­за­но так: «Су­щес­т­вен­ная но­виз­на в ре­ше­нии тех­ни­чес­кой за­да­чи ха­рак­те­ри­зу­ет­ся тем, что это ре­ше­ние име­ет но­вые, не из­вес­т­ные ра­нее приз­на­ки, со­об­ща­ющие объ­ек­ту изоб­ре­те­ния. (устрой­с­т­ву, спо­со­бу, ве­щес­т­ву) но­вые свой­с­т­ва, соз­да­ющие по­ло­жи­тель­ный эф­фект». С нез­на­чи­тель­ны­ми ва­ри­аци­ями та­кое оп­ре­де­ле­ние при­ме­ня­ет­ся уже де­сят­ки лет и при­во­дит к бес­чис­лен­ным спо­рам по за­яв­кам. Но­виз­на, го­во­рит­ся в оп­ре­де­ле­нии, это на­ли­чие но­вых свойств. Но что счи­тать но­вы­ми свой­с­т­ва­ми? На этот счет нет точ­ных ука­за­ний. И по­лу­ча­ет­ся: но­виз­на - это, ког­да есть но­виз­на…

На прак­ти­ке «су­щес­т­вен­ная но­виз­на» не­из­беж­но сво­дит­ся к по­ня­тию «су­щес­т­вен­ное из­ме­не­ние» (по срав­не­нию с про­то­ти­пом) и да­лее к по­ня­тию «зна­чи­тель­ное из­ме­не­ние». Мно­го из­ме­нил - есть изоб­ре­те­ние, ма­ло из­ме­нил- нет изоб­ре­те­ния. При­чем «мно­го» или «ма­ло» оп­ре­де­ля­ет­ся в ко­неч­ном сче­те лич­ным мне­ни­ем эк­с­пер­та.

Между тем су­щес­т­ву­ет объ­ек­тив­ный кри­те­рий: изоб­ре­те­ние- это ус­т­ра­не­ние тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия. Ис­поль­зуя этот кри­те­рий, мржно в зна­чи­тель­ной ме­ре объ­ек­ти­ви­зи­ро­вать эк­с­пер­ти­зу за­явок.

Обратимся к кон­к­рет­но­му при­ме­ру.

В жур­на­ле «Изоб­ре­та­тель и ра­ци­она­ли­за­тор» бы­ла опуб­ли­ко­ва­на статья эк­с­пер­та Е. Не­ми­ров­с­ко­го «Что та­кое изоб­ре­те­ние?». В ней ав­тор при­вел эпи­зод из лич­ной прак­ти­ки.

Два ин­же­не­ра раз­ра­бо­та­ли кон­с­т­рук­цию са­мо­нак­ла­да для по­да­чи в ма­ши­ну пе­реп­лет­ных кры­шек. «Рас­смат­ри­вая эту за­яв­ку,- пи­шет эк­с­перт,- я вспом­нил о та­ком же при­мер­но ус­т­рой­с­т­ве, име­ющем­ся в од­ном из не­мец­ких па­тен­тов. Един­с­т­вен­ное раз­ли­чие сос­то­ит в том, что на­ши изоб­ре­та­те­ли ус­та­но­ви­ли стен­ки ста­пель­ной ко­роб­ки на рас­сто­яние, мень­шее дли­ны пе­реп­лет­ной крыш­ки… Я счел это от­ли­чие не­су­щес­т­вен­ным и под­го­то­вил про­ект ре­ше­ния об от­ка­зе в вы­да­че ав­тор­с­ко­го сви­де­тель­с­т­ва».

Здесь все ха­рак­тер­но. Это клас­си­чес­кий при­мер ме­то­да срав­не­ния. Эк­с­пер­та не ин­те­ре­су­ет, за­чем сде­ла­ны из­ме­не­ния, ка­кие при этом по­лу­ча­ют­ся ре­зуль­та­ты. Нет, дей­с­т­ву­ет прин­цип фор­маль­но­го срав­не­ния. Эк­с­перт отыс­ки­ва­ет про­то­тип. Из­ме­не­ние ка­жет­ся ему не­су­щес­т­вен­ным: по­ду­ма­ешь, из­ме­ни­ли ка­кую-то дли­ну стен­ки! А не­су­щес­т­вен­ное, нез­на­чи­тель­ное из­ме­не­ние оз­на­ча­ет, по мне­нию эк­с­пер­та, от­сут­с­т­вие су­щес­т­вен­ной но­виз­ны. И он спо­кой­но пи­шет про­ект от­ка­за.

Но ме­тод срав­не­ния на этот раз дал яв­ную осеч­ку. Е. Не­ми­ров­с­кий рас­ска­зы­ва­ет: «Одна­ко на­ши изоб­ре­та­те­ли разъ­яс­ни­ли, что бо­ко­вые упо­ры, опи­сан­ные в не­мец­ком па­тен­те, дол­ж­ны быть весь­ма жес­т­ки­ми, что­бы ус­т­ра­нить про­ги­ба­ние сто­пы. С дру­гой сто­ро­ны, ес­ли упо­ры ока­жут­ся слиш­ком жес­т­ки­ми, при­со­сы не смо­гут вы­та­щить крыш­ку из ко­роб­ки. Это про­ти­во­ре­чие де­ла­ло са­мо­нак­лад не­ра­бо­тос­по­соб­ным. Сто­ило лишь из­ме­нить рас­сто­яние меж­ду стен­ка­ми, как они на­ча­ли вос­п­ри­ни­мать вес кры­шек… но­вое со­от­но­ше­ние раз­ме­ров, при­ня­тое мос­ков­с­ки­ми изоб­ре­та­те­ля­ми, поз­во­ли­ло не­ра­бо­тос­по­соб­ное ус­т­рой­с­т­во сде­лать ра­бо­тос­по­соб­ным. Я приз­нал, что ошиб­ся. Изоб­ре­та­те­лям вы­да­ли ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во». Здесь, в са­мом кон­це статьи, Не­ми­ров­с­кий про­из­нес то сло­во, с ко­то­ро­го сле­до­ва­ло бы на­чать: «про­ти­во­ре­чие». Ока­зы­ва­ет­ся, де­ло не в зна­чи­тель­нос­ти или нез­на­чи­тель­нос­ти вне­сен­но­го из­ме­не­ния, а в том, что бы­ло тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие и изоб­ре­те­ние поз­во­ли­ло его ус­т­ра­нить.

Еще один при­мер.

Ленинградские ин­же­не­ры Л. Гин­з­бург и Я. Пер­с­кий пос­ла­ли за­яв­ку на лам­по­вый блок с то­ро­идаль­ным тран­с­фор­ма­то­ром. «Вам уда­лось соз­дать очень хо­ро­шую кон­с­т­рук­цию,- от­ве­тил эк­с­перт,- но в ней нет эле­мен­тов су­щес­т­вен­ной но­виз­ны». В Ле­нин­г­рад­с­ком об­лас­т­ном со­ве­те ВО­ИР рас­смот­ре­ли за­яв­ку и… наш­ли су­щес­т­вен­ную но­виз­ну. Вот в чем она сос­то­яла:

«При кон­с­т­ру­иро­ва­нии лам­по­во­го бло­ка, в ко­то­ром объ­еди­не­ны лам­па вы­со­ко­го нап­ря­же­ния (вен­тиль) и пи­та­ющий эту лам­пу тран­с­фор­ма­тор на­ка­ла, не­об­хо­ди­мо изо­ли­ро­вать лам­по­вые гнез­да и дру­гие точ­ки вен­ти­ля, на­хо­дя­щи­еся под вы­со­ким нап­ря­же­ни­ем, от ок­ру­жа­ющих пред­ме­тов ино­го по­тен­ци­ала, в том чис­ле и от тран­с­фор­ма­то­ра на­ка­ла. До сих пор пов­се­мес­т­но прак­ти­ка кон­с­т­ру­иро­ва­ния шла по пу­ти соз­да­ния дос­та­точ­но боль­шо­го раз­ряд­но­го рас­сто­яния меж­ду лам­по­вы­ми гнез­да­ми и кор­пу­сом тран­с­фор­ма­то­ра. Для это­го при­хо­ди­лось ус­та­нав­ли­вать меж­ду тран­с­фор­ма­то­ром и вен­ти­лем длин­ный изо­ля­тор с вы­со­ко­воль­т­ным мон­та­жом. Меж­ду тем при кон­с­т­ру­иро­ва­нии ап­па­ра­ту­ры важ­но не уве­ли­чи­вать, а сок­ра­щать га­ба­ри­ты.

И вот ин­же­не­ры Л. Гин­з­бург и Я. Пер­с­кий пред­ло­жи­ли нес­коль­ко уве­ли­чить ок­но то­ро­идаль­но­го тран­с­фор­ма­то­ра на­ка­ла и внутрь это­го ок­на по­мес­тить лам­по­вые гнез­да и дру­гие точ­ки вы­со­ко­го по­тен­ци­ала (соп­ро­тив­ле­ние «сет­ка» - «ка­тод» и вы­со­ко­воль­т­ный вы­вод), за­лив это ком­па­ун­дом. Ос­т­ро­ум­ное ре­ше­ние поз­во­ли­ло от­ка­зать­ся от изо­ля­то­ра и внеш­не­го вы­со­ко­воль­т­но­го мон­та­жа. Но са­мое важ­ное в дру­гом: об­щие га­ба­ри­ты бло­ка сок­ра­ти­лись, и при та­ком прин­ци­пе кон­с­т­ру­иро­ва­ния их уже не нуж­но рас­ши­рять по ме­ре уве­ли­че­ния нап­ря­же­ния вен­ти­ля».

Спор с эк­с­пер­ти­зой за­кон­чил­ся так: «Бы­ло до­ка­за­но, что ав­то­рам уда­лось пре­одо­леть от­ме­чен­ное вы­ше про­ти­во­ре­чие и ре­шить за­да­чу имен­но по­то­му, что в их кон­с­т­рук­ции тран­с­фор­ма­тор на­ка­ла вы­пол­ня­ет роль не толь­ко тран­с­фор­ма­то­ра, но и изо­ля­то­ра вы­со­ко­воль­т­ных то­чек вен­ти­ля. Ис­поль­зо­ва­ние тран­с­фор­ма­то­ра в ка­чес­т­ве изо­ля­то­ра и яв­ля­ет­ся но­виз­ной кон­с­т­рук­ции». Изоб­ре­та­те­ли по­лу­чи­ли ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во.

Если изоб­ре­та­те­ли на­учат­ся ви­деть в изоб­ре­те­ни­ях ус­т­ра­не­ние тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чий, а эк­с­пер­ты на­учат­ся на­хо­дить в за­яв­ках спо­со­бы ус­т­ра­не­ния та­ких про­ти­во­ре­чий, ко­ли­чес­т­во от­к­ло­нен­ных за­явок нам­но­го сок­ра­тит­ся.

* * *

Иногда тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие, со­дер­жа­ще­еся в за­да­че, от­чет­ли­во вид­но. Та­ко­вы, нап­ри­мер, за­да­чи, ре­ше­ние ко­то­рых обыч­ны­ми пу­тя­ми на­тал­ки­ва­ет­ся на не­до­пус­ти­мое уве­ли­че­ние ве­са. Иног­да про­ти­во­ре­чие не­за­мет­но, оно как бы рас­т­во­ре­но в ус­ло­ви­ях за­да­чи. Тем не ме­нее изоб­ре­та­тель всег­да дол­жен пом­нить о тех­ни­чес­ком про­ти­во­ре­чии, ко­то­рое ему пред­с­то­ит по­бо­роть.

«Надо до­бить­ся та­ко­го-то ре­зуль­та­та»,- это лишь по­ло­ви­на за­да­чи; изоб­ре­та­те­лю не­об­хо­ди­мо ви­деть вто­рую по­ло­ви­ну: «до­бить­ся, не про­иг­рав то­го-то и то­го-то».

Анкетные оп­ро­сы по­ка­зы­ва­ют, что опыт­ные изоб­ре­та­те­ли хо­ро­шо ви­дят тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие, со­дер­жа­ще­еся в за­да­че. Так, П. Фрид­ман (Ле­нин­г­рад), име­ющий бо­лее двад­ца­ти ав­тор­с­ких сви­де­тельств на изоб­ре­те­ния, пи­шет: «Изу­чаю труд­нос­ти и про­ти­во­ре­чия су­щес­т­ву­ющих ма­шин, ап­па­ра­тов и сис­тем». Ка­унас­ский изоб­ре­та-1ель Ю. Че­пе­ле очень точ­но ха­рак­те­ри­зу­ет эту важ­ней­шую осо­бен­ность изоб­ре­та­тель­с­ко­го мас­тер­с­т­ва: «На­до най­ти в за­да­че тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие, за­тем ис­поль­зо­вать под­с­ка­зы­ва­емые опы­том и зна­ни­ями спо­со­бы ус­т­ра­не­ния про­ти­во­ре­чия».

Известный со­вет­с­кий изоб­ре­та­тель Б. Бли­нов, под­во­дя ито­ги сво­ей трид­ца­ти­лет­ней изоб­ре­та­тель­с­кой ра­бо­ты, пи­шет: «На ос­но­ва­нии опы­та го­во­рю: вы не ста­не­те изоб­ре­та­те­лем, ес­ли не на­учи­тесь от­чет­ли­во ви­деть про­ти­во­ре­чия в ве­щах».

У изоб­ре­та­те­ля Ю. Чи­ни­ова бы­ло де­вять ав­тор­с­ких сви­де­тельств; ос­во­ив ме­то­ди­ку изоб­ре­та­тель­с­т­ва, Ю. Чин-нов по­лу­чил еще три де­сят­ка ав­тор­с­ких сви­де­тельств, ре­шив ряд за­дач, счи­тав­ших­ся не­раз­ре­ши­мы­ми. Один из глав­ных ин­с­т­ру­мен­тов Ю. Чин­но­ва - ана­лиз тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чий. Ког­да Ю. Чин­но­ву по­ру­чи­ли спро­ек­ти­ро­вать вы­со­коп­ро­из­во­ди­тель­ную ма­ши­ну для кру­че­ния те­ле­фон­ных ка­бе­лей, он преж­де все­го вскрыл со­дер­жа­ще­еся в за­да­че тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие:

«При про­ек­ти­ро­ва­нии ма­ши­ны вы­яс­ни­лось, что по­вы­ше­нию ее про­из­во­ди­тель­нос­ти пре­пят­с­т­ву­ет си­ла на­тя­же­ния ни­тей (про­во­дов), ко­то­рая воз­ни­ка­ет от тре­ния ни­тей во вре­мя их дви­же­ния о стен­ки кру­тиль­ной рам­ки и при­во­дит к не­до­пус­ти­мо­му рас­тя­же­нию ни­тей (про­во­дов). С уве­ли­че­ни­ем ско­рос­ти вра­ще­ния рам­ки и ее ди­амет­ра уве­ли­чи­ва­ет­ся цен­т­ро­беж­ная си­ла, при­жи­ма­ющая ни­ти к рам­ке, а сле­до­ва­тель­но, и си­ла тре­ния ни­тей.

Получается за­кол­до­ван­ный круг:

С уве­ли­че­ни­ем ди­амет­ра и ско­рос­ти вра­ще­ния кру­тиль­ной рам­ки не­до­пус­ти­мо уве­ли­чи­ва­ет­ся цен­т­ро­беж­ная си­ла, ко­то­рая при­во­дит в ко­неч­ном сче­те к рас­тя­же­нию ни­тей. С дру­гой сто­ро­ны, умень­шая ди­аметр кру­тиль­ной рам­ки, мож­но по­вы­сить ско­рость кру­че­ния, но тог­да не­до­пус­ти­мо умень­ша­ет­ся ди­аметр при­ем­ной ка­туш­ки, ус­та­нов­лен­ной внут­ри рам­ки, и, сле­до­ва­тель­но, дли­на из­го­тов­ля­емо­го ка­бе­ля.

Явное тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие!

В изоб­ре­та­тель­с­кой прак­ти­ке не­ред­ки слу­чаи, ког­да глав­ное -обна­ру­жить тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие, а коль ско­ро оно об­на­ру­же­но, пре­одо­леть его не пред­с­тав­ля­ет тру­да. Бы­ва­ет, од­на­ко, и так, что яс­но ви­ди­мое тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие от­пу­ги­ва­ет изоб­ре­та­те­ля: нуж­но сов­мес­тить не­сов­мес­ти­мое, а это ка­жет­ся не­воз­мож­ным!

«Нужно най­ти спо­соб кру­че­ния ка­бе­ля на про­ход,- рас­ска­зы­ва­ет да­лее Ю. Чин­нов,- то есть вы­нес­ти при­ем­ную ка­туш­ку из вра­ща­ющей­ся рам­ки и зак­ре­пить ее на не­под­виж­ном ос­но­ва­нии вне рам­ки. Та­кую ка­туш­ку мож­но сде­лать не­ог­ра­ни­чен­но­го ди­амет­ра, а ка­бель - не­ог­ра­ни­чен­ной дли­ны, и, кро­ме то­го, уве­ли­чить ско­рость кру­че­ния.

Начальник КБ но­вой тех­ни­ки Таш­кен­т­с­ко­го ка­беш-j но­го за­во­да пре­дуп­ре­дил ме­ня, что в этом нап­рав­ле­нии очень мно­го по­ра­бо­та­ли изоб­ре­та­те­ли и кон­с­т­рук­то­ры. В кон­це кон­цов они приш­ли к вы­во­ду, что изоб­рес­ти спо­соб кру­че­ния на про­ход так же не­воз­мож­но, как и изоб­рес­ти веч­ный дви­га­тель.

Однако я не от­ка­зал­ся от мыс­ли спра­вить­ся с этой за­да­чей. Ре­шил дей­с­т­во­вать по ме­то­ди­ке изоб­ре­та­тель­с­т­ва…»

Не бой­тесь тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чий!

Вот од­на из прос­тых за­дач. Ре­ши­те ее са­мос­то­ятель­но; для это­го дос­та­точ­но чет­ко сфор­му­ли­ро­вать тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие.

Задач а 3

«При взгля­де на го­ноч­ный ав­то­мо­биль сра­зу бро­са­ют­ся в гла­за ко­ле­са. Они при­да­ют ма­ши­не сви­ре­пый вид. А меж­ду тем они соз­да­ют до­ба­воч­ное соп­ро­тив­ле­ние воз­ду­ха, сни­жа­ют мак­си­маль­ную ско­рость. Да­же у обыч­ных лег­ко­вых ав­то­мо­би­лей ко­ле­са зак­ры­ты об­те­ка­емым ка­по­том. Так по­че­му же ко­ле­са го­ноч­ных ма­шин не зак­ры­ты об­те­ка­те­ля­ми?

На ви­ра­жах гон­щик все вре­мя сле­дит за пе­ред­ни­ми ко­ле­са­ми. Уви­дев их по­ло­же­ние, он по­лу­ча­ет пер­вую ин­фор­ма­цию о нап­рав­ле­нии дви­же­ния ма­ши­ны. Те­перь пред­по­ло­жим, что ко­ле­са зак­ры­ты крыль­ями. По­вер­нув руль, гон­щик дол­жен смот­реть, как пой­дет ма­ши­на, и вме­шать­ся в уп­рав­ле­ние пос­ле то­го, как ав­то­мо­биль за­мет­но от­к­ло­нит­ся от на­ме­чен­но­го пу­ти. Вот по­че­му ав­то­мо­би­ли для шос­сей­ных го­нок де­ла­ют без крыль­ев. Дру­гое де­ло ав­то­мо­би­ли, пред­наз­на­чен­ные для го­нок на спе­ци­аль­но обо­ру­до­ван­ных тре­ках. Там не нуж­на по­во­рот­ли­вость. И ма­ши­ны за­ка­по­ти­ро­ва­ны»!.

Чтобы ре­шить эту за­да­чу, на­до точ­но най­ти «не­сов­мес­ти­мое» и от­ве­тить на воп­рос: где и что при­дет­ся из­ме­нить для ус­т­ра­не­ния «не­сов­мес­ти­мос­ти»? За­да­ча от­но­сит­ся к го­ноч­ным ав­то­мо­би­лям. Зна­чит, ре­ше­ние мо­жет и не быть рас­счи­та­но на мас­со­вое и дли­тель­ное при­ме­не­ние.

 

ДИАЛЕКТИКА ИЗОБРЕТЕНИЯ

 

ШАГ ЗА ШАГОМ

 

Используя по­ня­тия об иде­аль­ной ма­ши­не,и тех­ни­чес­ких про­ти­во­ре­чи­ях, мож­но су­щес­т­вен­но упо­ря­до­чить про­цесс ре­ше­ния изоб­ре­та­тель­с­кой за­да­чи. Иде­аль­ная ма­ши­на по­мо­га­ет оп­ре­де­лить нап­рав­ле­ние по­ис­ков, а тех­ни­чес­кое про­ти­во­ре­чие, при­су­щее дан­ной за­да­че, ука­зы­ва­ет на пре­пят­с­т­вие, ко­то­рое пред­с­то­ит пре­одо­леть. Од­на­ко про­ти­во­ре­чие под­час бы­ва­ет до­воль­но хит­ро спря­та­но в ус­ло­ви­ях за­да­чи. К то­му же об­на­ру­жен­ное про­ти­во­ре­чие не ис­че­за­ет са­мо по се­бе, при­хо­дит­ся изыс­ки­вать спо­со­бы его ус­т­ра­не­ния. Да­ле­ко не всег­да уда­ет­ся од­ним брос­ком пре­одо­леть путь от пос­та­нов­ки за­да­чи до ее ре­ше­ния. Нуж­на ра­ци­ональ­ная так­ти­ка, поз­во­ля­ющая шаг за ша­гом прод­ви­гать­ся к ре­ше­нию за­да­чи. Та­кую так­ти­ку да­ет ал­го­ритм ре­ше­ния изоб­ре­та­тель­ских за­дач (АРИЗ).

В сле­ду­ющих гла­вах, уг­луб­ляя изу­че­ние, мы де­таль­но рас­смот­рим от­дель­ные «узлы» ал­го­рит­ма и на кон­к­рет­ных при­ме­рах по­ка­жем, как они ра­бо­та­ют, а по­ка да­дим об­щий об­зор АРИЗ.

Термин «алго­ритм», во­об­ще го­во­ря, име­ет до­воль­но рас­п­лыв­ча­тые гра­ни­цы. В ма­те­ма­ти­ке под ал­го­рит­мом под­ра­зу­ме­ва­ет­ся стро­го рег­ла­мен­ти­ро­ван­ная со­во­куп­ность и по­ря­док опе­ра­ций, не­об­хо­ди­мых для ре­ше­ния той или иной за­да­чи. Ма­те­ма­ти­чес­ким ал­го­рит­мом яв­ля­ют­ся, нап­ри­мер, дей­с­т­вия, ко­то­рые на­до пос­ле­до­ва­тель­но со­вер­шить, что­бы из­в­лечь квад­рат­ный ко­рень из це­ло­го по­ло­жи­тель­но­го чис­ла. Та­кие ал­го­рит­мы ха­рак­те­ри­зу­ют­ся жес­т­кос­тью: каж­дая опе­ра­ция оп­ре­де­ле­на со­вер­шен­но точ­но и не за­ви­сит ни от из­ме­не­ния ус­ло­вий за­да­чи, ни от лич­нос­ти че­ло­ве­ка, ре­ша­юще­го за­да­чу.

В ши­ро­ком смыс­ле сло­ва ал­го­рит­мом на­зы­ва­ют вся­кую прог­рам­му пла­но­мер­но нап­рав­лен­ных дей­с­т­вий. Прог­рам­ма ре­ше­ния изоб­ре­та­тель­с­ких за­дач наз­ва­на ал­го­рит­мом имен­но в этом смыс­ле.

АРИЗ об­ла­да­ет гиб­кос­тью: од­на и та же за­да­ча мо­жет быть ре­ше­на раз­ны­ми пу­тя­ми - в за­ви­си­мос­ти от то­го, кто и как ее ре­ша­ет. АРИЗ не иг­но­ри­ру­ет лич­ность че­ло­ве­ка, ко­то­рый им поль­зу­ет­ся. Нап­ро­тив, АРИЗ сти­му­ли­ру­ет мак­си­маль­ное ис­поль­зо­ва­ние осо­бен­но силь­ных ка­честв дан­но­го изоб­ре­та­те­ля. По­это­му путь от за­да­чи до ре­ше­ния мо­жет быть прой­ден по-раз­но­му, изоб­ре­та­тель со­вер­ша­ет дей­с­т­вия в за­ви­си­мос­ти от зна­ний, опы­та, спо­соб­нос­тей. Ал­го­ритм лишь из­бав­ля­ет от за­ве­до­мо не­вер­ных ша­гов.

Более то­го, ис­поль­зуя АРИЗ, раз­ные изоб­ре­та­те­ли мо­гут прий­ти к раз­ным ре­ше­ни­ям од­ной и той же за­да­чи. АРИЗ пос­т­ро­ен так, что­бы вы­во­дить дан­но­го изоб­ре­та­те­ля на на­ибо­лее силь­ные для не­го ре­ше­ния дан­ной за­да­чи.

Как и вся­кий ин­с­т­ру­мент, АРИЗ да­ет ре­зуль­та­ты, во мно­гом за­ви­ся­щие от уме­ния поль­зо­вать­ся вм. Не сле­ду­ет ду­мать, что, про­чи­тав текст ал­го­рит­ма, мож­но сра­зу ре­шать лю­бые за­да­чи. Про­чи­тав опи­са­ние при­емов сам­бо, не сто­ит сра­зу вы­хо­дить на со­рев­но­ва­ния. Так и с АРИЗ: еди­но­бор­с­т­во с за­да­чей тре­бу­ет прак­ти­чес­ких на­вы­ков. Мы бу­дем вы­ра­ба­ты­вать эти на­вы­ки на учеб­ных за­да­чах.

* * *

Если схе­ма­ти­чес­ки пред­с­та­вить двад­ца­ти­пя­ти­лет­нюю ра­бо­ту по соз­да­нию и со­вер­шен­с­т­во­ва­нию АРИЗ, по­лу-дит­ся до­воль­но длин­ная це­поч­ка: пер­вый ва­ри­ант - про­вер­ка на прак­ти­ке - кор­рек­ти­ров­ка - вто­рой ва­ри­ант - про­вер­ка на прак­ти­ке - кор­рек­ти­ров­ка - тре­тий ва­ри­ант -…и т. д.

Уже АРИЗ-59 (т. е. ал­го­ритм, опуб­ли­ко­ван­ный в 1959 го­ду) ус­пеш­но при­ме­нял­ся ря­дом изоб­ре­та­те­лей. За­тем по­яви­лись АРИЗ-61, АРИЗ-64 и АРИЗ-65. В них был уч­тен опыт ря­да се­ми­на­ров, в хо­де ко­то­рых ал­го­ритм ис­поль­зо­вал­ся для ре­ше­ния са­мых раз­но­об­раз­ных изоб­ре­та­тель­с­ких за­дач. АРИЗ-64 и осо­бен­но АРИЗ-65 го­ди­лись для ре­ше­ния мно­гих за­дач, встре­ча­ющих­ся в изоб­ре­та­тель­с­кой прак­ти­ке. Тем вре­ме­нем со­вер­шен­с­т­во­ва­ние ал­го­рит­ма про­дол­жа­лось и в ре­зуль­та­те был раз­ра­бо­тан АРИЗ-68, из­ло­жен­ный в пер­вом из­да­нии этой кни­ги.

Мы рас­смот­рим два ва­ри­ан­та ал­го­рит­ма - АРИЗ-61 и АРИЗ-71. Это поз­во­лит чи­та­те­лю уви­деть, в ка­ком нап­рав­ле­нии идет раз­ви­тие ал­го­рит­ма и, сле­до­ва­тель­но, пред­с­та­вить, ка­ким при­мер­но бу­дет ал­го­ритм че­рез пять или де­сять лет.

АРИЗ-61 де­лит твор­чес­кий про­цесс на три ста­дии:

аналитическая;

оперативная (устра­не­ние тех­ни­чес­ко­го про­ти­во­ре­чия);

синтетическая (вне­се­ние до­пол­ни­тель­ных из­ме­не­ний).

Каждая ста­дия под­раз­де­ля­ет­ся на ряд пос­ле­до­ва­тель­но осу­щес­т­в­ля­емых ша­гов. Та­ким об­ра­зом, од­но слож­ное (и по­то­му очень труд­ное) дей­с­т­вие ал­го­ритм раз­би­ва­ет на ряд час­тич­ных, бо­лее лег­ких дей­с­т­вий. Выг­ля­дит это так.

АРИЗ-61

1. Ана­ли­ти­чес­кая ста­дия

Первый шаг. Пос­та­вить за­да­чу.

Второй шаг. Пред­с­та­вить се­бе иде­аль­ный ко­неч­ный ре­зуль­тат.

Третий шаг. Оп­ре­де­лить, что ме­ша­ет дос­ти­же­нию это­го ре­зуль­та­та (т. е. най­ти про­ти­во­ре­чи