Генрих Альтов - Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач

• Название: Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач
• Автор: Генрих Альтов
• Издательство: Советское радио
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1979

Творчество изобретателей издавна связано с представлениями об «озарении», случайных находках и прирожденных способностях. Однако современная научно-техническая революция вовлекла в техническое творчество миллионы людей и остро поставила проблему повышения эффективности творческого мышления. Появилась теория решения изобретательских задач, которой и посвящена эта книга.

Автор, знакомый многим читателям по книгам «Основы изобретательства», «Алгоритм изобретения» и другим, рассказывает о новой технологии творчества, ее возникновении, современном состоянии и перспективах. В книге разобраны 70 задач, приведена программа решения изобретательских задач АРИЗ-77 и необходимые для ее использования материалы.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, в первую очередь на инженеров, разработчиков новой техники, изобретателей, студентов технических вузов. На изобретательских примерах рассмотрены и вопросы управления творческим процессом вообще, поэтому книга адресована и читателям, не связанным с техническим творчеством. Особый интерес книга представляет для научных работников и исследователей в области кибернетики, искусственного интеллекта, психологии мышления.

---

Характерная особенность обучения ТРИЗ: слушатели не только получают готовые знания, но и активно участвуют в процессе их производства. Каждый слушатель с первых дней занятий начинает вести личную картотеку, собирая информацию о новых приемах, физических эффектах, материалах, особо удачных и красивых технических решениях и т. д. Потом из личных картотек (а их тысячи) отбирается самое интересное в сводную картотеку, ведущуюся совместно всеми школами и институтами. В ней скапливается все самое интересное, соприкасаются и вступают во взаимодействие разнородные информационные потоки.

И еще одно немаловажное обстоятельство. Метод проб и ошибок индивидуалистичен по самой своей природе: каждый перебирает варианты, можно «измельчить» проблему, но нельзя ввести разделение труда. Сохраняется эта индивидуалистичность и в мозговом штурме и в синектике; то же кустарное производство идей, только работает артель кустарей... ТРИЗ создает предпосылки для разделения творческого труда, тем самым создавая основу для перехода к подлинно коллективному творчеству. Уже в процессе обучения обнаруживается «привязанность» слушателей к тем или иным разделам теории. С течением времени такая «привязанность» переходит в своего рода специализацию. Появляется возможность обоснованно разделить работу в коллективе: прогнозирование тематики изобретений и выявление новых задач, регулярное и независимое от текущих дел пополнение информационного фонда, анализ задач, использование оператора РВС и других специальных психологических приемов, разворачивание полученной идеи в фонд идей (шаг 6.3). Вместе с тем при такой специализации у всего коллектива сохраняется общий язык (ИКР, ТП, ФП и т. д.) и общий по методологии подход к проблеме.

ТАМ, ЗА ГОРИЗОНТОМ...

Итак, изобретения даже самого высокого уровня можно и должно делать «по формулам». Многие из этих «формул» уже известны, их применению успешно обучают. В ближайшие десятилетия решение изобретательских задач превратится в точную науку о развитии технических систем.

Здесь заканчивается то, что сегодня мы твердо знаем. Чтобы заглянуть в будущее, придется вступить в область предположений и догадок. И все же я рискну высказать несколько мыслей.

По-видимому, у читателя уже давно возник вопрос: ну, хорошо, технические системы будут развиваться «по формулам», без «мук творчества», а как быть с наукой и с открытиями?

Техника «населена» развивающимися системами - машинами, наука - развивающимися системами - теориями. Жизнь теорий подчинена закономерностям, во многом совпадающим с закономерностями развития машин. Одинаковы по природе и затруднения, возникающие при совершенствовании тех и других систем методом проб и ошибок. Вот типичный пример. В книге Дж. Уотсона «Двойная спираль» рассказано, как возникла одна из гипотез о структуре и механизме воспроизведения ДНК. Фрэнсис Крик, будущий лауреат Нобелевской премии, услышал в пивном баре университета, как один астроном что-то сказал о «совершенном космологическом принципе». Что именно он под этим подразумевал - на это Крик не обратил внимания. Его увлекла другая мысль: а что если существует «совершенный биологический принцип»? То есть: а что если сформулировать ИКР для рассматриваемой проблемы? Крика интересовала проблема воспроизведения ДНК, поэтому в данном случае «совершенный биологический принцип» означал, что «ДНК сама себя воспроизводит...» Так был сделан первый шаг к одному из самых крупных открытий XX века.

Случайная фраза, услышанная в университетском баре... А если сознательно использовать ИКР для «делания открытий» хотя бы в той же биологии? И вот инженер (не биолог!) Г. Г. Головченко, преподаватель ТРИЗ из Свердловска, применяет понятие ИКР к... эволюции растений. Ход рассуждений примерно таков: сегодняшние растения по сравнению со вчерашними - это приближение к ИТР, к некоему идеальному растению, которое максимально полно усваивает вещества и энергию из внешней среды, посмотрим, какие могли возникнуть при этом противоречия и как растение их преодолевало, приближаясь к ИКР. Исследование, предпринятое Головченко, привело к открытию ветроэнергетики растений -способности растений непосредственно утилизировать энергию ветра [35].

Молекула ДНК - гигантская двойная спираль - при размножении сначала разделяется на две отдельные спирали. К каждой из них подсоединяются аминокислоты, образуются две двойные спирали. Долгое время не удавалось объяснить, как двойная спираль успевает раскрутиться. Расчет показал, что ДНК бактерий кишечной палочки должна раскручиваться со скоростью 15 тыс. об/мин, иначе ДНК не успеет удвоиться за то время, в течение которого она, судя по наблюдениям, удваивается. И только недавно удалось установить, в чем дело. Одна из спиралей разрывается во многих местах; каждый отрезок спирали раскручивается сам по себе, поэтому достаточно всего лишь нескольких оборотов - и отрезки оказываются раскрученными. А потом они снова соединяются в единую цепь.

Итак, противоречие: молекула должна раскручиваться и молекула не должна раскручиваться. Прием преодоления: дробление - объединение.

Интересно сравнить идею этого научного открытия с идеей изобретения, сделанного Ю. В. Чинновым [30]. Для изготовления кабеля надо скручивать провода. С этой целью провода подают в крутильную рамку. При вращении рамки провода скручиваются и поступают уже в виде кабеля на приемную катушку, расположенную в рамке. Казалось бы, зачем размещать катушку в рамке? От этого одни неприятности: катушку поневоле приходится делать небольшой и кабель получается в виде отрезков; при вращении катушки возникают значительные центробежные силы, это ограничивает производительность установки. Но вывести катушку из рамки нельзя: если крутить кабель «на проход» (т. е. при катушке, расположенной вне рамки), получается «ложное кручение». На сколько провода закручиваются до рамки, на столько же они раскручиваются после рамки. Специалисты предупредили Чиннова, что изобрести способ кручения кабеля «на проход» так же невозможно, как изобрести вечный двигатель...

Чиннов использовал АРИЗ-68 и решил эту задачу. Идея решения: во вращающуюся рамку поступает расплавленный металл, застывающий уже после выхода из рамки. Расплавление - тоже дробление, но на микроуровне. Противоречия в задачах (научной и изобретательской) одинаковы; соответственно одинаковы и решения.

Сделать изобретение - значит придумать такую техническую систему, которая не имеет противоречий, присущих предшествующей системе. Точно так же сделать открытие - значит придумать такую теорию (научную систему, которая не имеет противоречий, присущих предшествующей теории.

В начале XX века был открыт так называемый эффект Рассела: оказывается, некоторые металлы, если их поверхность очистить от окисной пленки, дают изображение на приложенной к ним в темноте фотопластинке. Многие исследователи заинтересовались этим открытием. Было установлено, что на пластинку действует атомарный водород, образующийся при взаимодействии металла с парами воды. Казалось бы, все ясно. Но вдруг обнаружилось нечто непонятное: пластинка, чернела и в тех случаях, когда ее отодвигали на десятки миллиметров от металла, хотя атомарный водород никак не мог пробежать такое расстояние... 70 лет парадокс не поддавался объяснению. Ленинградский инженер и преподаватель ТРИЗ В. В. Митрофанов использовал для объяснения этого парадокса понятие о физическом противоречии. Атомы водорода должны преодолевать большое расстояние, чтобы действовать на пластинку, и атомы водорода не должны преодолевать большого расстояния, поскольку они при этом «погибнут». Противоречие очень похоже на то, с которым мы встречались в задаче 61 о плакировании (металл должен быть и не должен быть в смазке). И решение сходное (стандарт 10). Образовавшиеся у поверхности металла атомы водорода объединяются в возбужденные молекулы: такие молекулы выдерживают «пробег» до пластинки, но, «добежав» до нее, распадаются под действием поверхностных сил. Атомарный водород есть, и атомарного водорода нет... Парадокс был разгадан [36].

Сравните теперь .изобретение способа измерения подвижностей ионов (задача 35) с открытием природы эффекта Рассела. Одинаковые физические противоречия, сходные способны их преодоления. Разница в том, что в первом случае Идея превратилась в Вещь, а во втором - в Теорию. Формы воплощения (внедрения) разные, а механизм решения один и тот же.

Объяснение Тунгусского взрыва - типичная «задача на открытие». Нужно придумать такое космическое тело, которое дало бы сильный точечный взрыв (но не ядерной природы - нет следов ядерного взрыва); чтобы получить «точечность», приходимся уменьшать размеры предполагаемого объекта, но тогда не удается объяснить силу взрыва: масса невелика, скорость сравнительно невелика (таковы свидетельства очевидцев), откуда же взялась энергия?... Нужно построить непротиворечивую модель - и на этом этапе никакой разницы между открытием и изобретением нет.