Генрих Альтшуллер - Алгоритм изобретения

• Название: Алгоритм изобретения
• Автор: Генрих Альтшуллер
• Издательство: Московский рабочий
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1973

Книга Г. С. Альтшуллера посвящена новой области знания — методике изобретательства. Первое ее издание, вышедшее в 1969 г., быстро разошлось. Судя по многочисленным отзывам, книга принесла несомненную пользу широкому кругу изобретателей и рационализаторов, разработчиков новой техники, сотрудников НИИ и проектно-конструкторских организаций, активу ВОИР. Алгоритмы решения изобретательских задач — АРИЗ, предлагаемые автором, доступны пониманию всех, кто интересуется техническим творчеством и обладает знаниями в пределах программы школы-десятилетки.

---

Однако здесь и проявилась слабость метода «проб и ошибок». На первый взгляд кажется, что пробы беспорядочны. Но в этом беспорядке есть своя система: пробы ведутся по линии наименьшего сопротивления. Легче всего пробовать в привычном направлении, и изобретатель, сам того не замечая, идет туда, где дорога более накатана (и где поэтому вряд ли можно найти новое). Возобновляются попытки перепрыгнуть через барьер, хотя буквально за несколько минут перед этим было открыто, что можно не прыгать, а идти в обход...

«На этих мыслях, — продолжает Максутов, — задержался несколько часов, пока не додумался, что значительно выгодней выбрать такой мениск, который вводит в систему положительную аберрацию, способную компенсировать отрицательную аберрацию сферического зеркала или сферических зеркал.

В этот момент и были изобретены менисковые системы».

Таким образом, второй барьер был преодолен тем же методом компенсации. Мениск искажает световой поток, и изобретатель понял, что с этим не надо бороться. Выгоднее использовать создаваемые мениском искажения для ликвидации других искажений, вызванных погрешностями при изготовлении главного зеркала телескопа — рефлектора.

Изготовление параболического рефлектора — исключительно сложная и трудоемкая работа. Изобретение Максутова позволило заменить параболические рефлекторы неизмеримо более простыми в изготовлении сферическими зеркалами. Раньше сферические зеркала нельзя было применять из-за того, что они создают очень большие искажения. Теперь появилась возможность компенсировать искажения рефлектора искажениями, создаваемыми мениском. Несвершенный (в оптическом смысле) рефлектор и несовершенный мениск, работая спаренно, давали вполне совершенную оптическую систему!

Максутов пишет:

«Работая над теорией менисковых систем и видя их преимущества, невольно вспоминаешь тернистый путь истории оптического приборостроения. Сколько было изломано копий в борьбе сторонников рефлектора и рефрактора! Сколько было затрачено энергии, с одной стороны, на овладение методикой изготовления и исследования точных асферических поверхностей, а с другой — на разрешение проблемы ахроматических стекол! Сколько изготовлено флинтгласа и других трудоемких сортов стекла для тех случаев, в которых их можно было бы и не применять! Наконец, сколько построено дорогих, громоздких и несовершенных телескопов с не менее дорогим и громоздким механическим оборудованием и дорогими помещениями с огромными вращающимися куполами!

Если бы на заре астрономической оптики был известен элементарно простой принцип менисковых систем, в основном доступный пониманию современников Декарта и Ньютона, то астрономическая оптика могла бы пойти по совершенно иному пути и иметь ахроматическую короткофокусную оптику со сферическими поверхностями, базирующуюся лишь на единственном сорте оптического стекла, безразлично с какими константами»[2].

Итак, первостепенное по своему значению изобретение на этот раз запоздало на 250—300 лет!

Какова же его дальнейшая судьба?

Построив менисковый телескоп, Максутов использовал найденную идею для конструирования менисковых микроскопов, биноклей и других оптических приборов. Но даже в оптике идея Максутова была применена только к решению задач, как две капли схожих с первоначальной. Если же задача оказывалась несколько иной, ее не решали вообще или решали, заново проделывая весь тот путь, по которому прошел в свое время Максутов.

Вот история одного из таких изобретений. Обратите внимание — ход рассуждений и полученное решение поразительно напоминают историю изобретения менискового телескопа.

«Идея возникла случайно. Знал я одного человека — он тоже подводник-любитель, много лет носил очки. А под водой?.. Я посоветовал ему сделать маску из плексигласа и выфрезеровать на ней линзы, соответствующие стеклам очков. Идея была заманчива, но это доступно не каждому.

И вдруг оказалось, что решение проблемы находится в... воде. Если сделать плоскопараллельное стекло маски выпуклым, то граница двух сред — воды и воздуха — будет для наблюдателя вогнутой, рассеивающей лучи света, как вогнутые стекла очков. У спортсмена, о котором я упомянул, стекла очков имели минус 2—3 диоптрии. Как показали наши опыты, это эквивалентно стеклу маски с радиусом выпуклости в 15—10 см. Вот тут-то я и понял — дело совсем не в очках. Ведь под водой удаленные предметы видятся искаженно: крупнее и ближе. Но если сделать радиус выпуклости маски 20—25 см, увеличение, передаваемое водой, исчезнет, подводный мир предстанет перед нами в натуральную величину и куда более четко»[3].

Подобно Максутову, изобретатель начал с мысли о том, что нужно убрать лишнюю «крепежную систему» и прикрепить линзы на иллюминаторе маски. Затем пришла догадка: проще вообще обойтись без очков, сделав иллюминаторы выпуклыми, то есть превратить их в мениск. Но мениск «по совместительству» можно использовать, чтобы устранить искажения, которые неизбежны при наблюдении через плоский иллюминатор маски. Так сформулировалась новая техническая идея. Значение ее очень велико, потому что производительность труда водолаза во многом зависит от условий видимости.

Самое ценное в изобретении Максутова — идея допустить недопустимое и потом это компенсировать. Можно смело утверждать, что среди многих не решенных современной техникой задач есть и такие, которые удалось бы решить «методом компенсации». Однако метод этот мало кому известен. Сотни раз описаны менисковые телескопы, но нет ни одной работы, в которой бы говорилось: вот удачная тактика решения самых различных изобретательских задач, используйте ее не только в оптике, но и в других отраслях техники...

* * *

До сих пор мы говорили об изобретателях, решавших задачи в одиночку. Может быть, в крупных коллективах дело обстоит иначе. Может быть, там существует более эффективная технология творчества?

Послушаем, что рассказывает генеральный авиационный конструктор Олег Константинович Антонов:

«Когда конструировали «Антея», особенно сложным был вопрос о схеме оперения. Простой высокий киль с горизонтальным оперением наверху при всей ясности и заманчивости этой схемы, рекомендованной аэродинамиками, сделать было невозможно — высокое вертикальное оперение скрутило бы, как бумажный пакет, фюзеляж самолета, имевший огромный вырез для грузового люка шириной 4,4 метра и длиною 17 метров.

Разделить вертикальное оперение и повесить «шайбы» по концам стабилизатора тоже было нельзя, так как это резко снижало критическую скорость флаттера оперения.

Время шло, а схема оперения не была найдена»[4].

Современное авиационное КБ — коллектив, планомерно работающий по общей программе. Генеральный конструктор думает о задаче не в одиночку. Каждым узлом самолета занимается группа талантливых конструкторов, располагающих самой свежей информацией обо всем, что относится к их специальности. Но если останавливается одна такая группа, это сбивает ритм работы всего коллектива. Нетрудно представить себе, что стоит за простой фразой: «Время шло, а схема оперения не была найдена».

«...Как-то раз, проснувшись ночью, — продолжает О. Антонов, — я стал, по привычке, думать о главном, о том, что больше всего заботило и беспокоило. Если половинки «шайбы» оперения, размещенные на горизонтальном оперении, вызывают своей массой флаттер, то надо расположить «шайбы» так, чтобы их масса из отрицательного фактора стала положительным... Значит, надо сильно выдвинуть их и разместить впереди оси жесткости горизонтального оперения...

Как просто!

Я тут же протянул руку к ночному столику, нащупал карандаш и записную книжку и в полной темноте набросал найденную схему. Почувствовав большое облегчение, я тут же крепко заснул».

Обратите внимание: сначала Антонов, как и Максутов, безуспешно пытался убрать вредный фактор. У Максутова вредным фактором была аберрация, у Антонова — масса. А решение оказалось одинаковым: надо не убирать вредный фактор, а сделать его полезным.

Быть может, сегодня в каком-нибудь КБ снова пытаются устранить какой-то вредный фактор. Снова бьются о стенку. А рядом — открытая дверь...

* * *

Теперь нетрудно ответить на вопрос, поставленный в начале главы. Методика изобретательства нужна: чтобы изобретательские задачи не «простаивали» и вовремя попадали в поле зрения изобретателей;

чтобы решение изобретательских задач осуществлялось с возможно более высоким коэффициентом полезного действия;

чтобы однажды найденные приемы использовались и при решении других технических задач, избавляя изобретателей от необходимости каждый раз заново вести трудные и долгие поиски.

Уровни творчества