Павел Горев - Научное творчество. Методы конструирования новых идей

• Название: Научное творчество. Методы конструирования новых идей
• Автор: Павел Горев
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-906642-01-1

Учебное пособие подготовлено в помощь студентам педагогических направлений подготовки (специальностей), учителям и преподавателям для использования на занятиях по изучению методов и приёмов научного творчества, а именно методов конструирования новых идей – неалгоритмических, частично алгоритмизированных и алгоритмов, в частности алгоритма С. Малкова, с целью формирования творческого мышления и развития творческого воображения учащихся.

---

Решив предложенные задачи, можете вновь вернуться к ним, применяя другие приемы воображения. Как изменится решение? Какие появятся новые идеи и результаты?

1.3. Метод морфологического анализа

Цель метода – систематический обзор и анализ всех мыслимых вариантов данного объекта или явления. Метод позволяет получать неожиданные варианты, которые при простом переборе наугад обычно пропускаются. Порядок работы:

– шаг 1: выберите объект или явление;

– шаг 2: составьте список всех характеристик объекта (можно выбрать из него самую главную пару характеристик);

– шаг 3: для каждой характеристики перечислите все возможные варианты;

– шаг 4: составьте наиболее фантастические, необычные сочетания вариантов характеристик объекта;

– шаг 5: опишите полученный объект.

Приведем пример выполнения задания с помощью морфологического анализа. Возьмем объект – автомобиль. Список его характеристик: двигатель, движитель, кабина, горючее, опора, управление, дорога. К важнейшей паре отнесем «двигатель – движитель».

Перечень всех характеристик и вариантов объекта называют морфологическим ящиком. Для «автомобиля» этот ящик может быть следующим:

1. Двигатель: а) внутреннего сгорания; б) внешнего сгорания;

в) электрический; г) магнитогидродинамический; д) реактивный; е) турбовинтовой; ж) газотурбинный; з) атомный; и) термоядерный; к) плазменный.

2. Движитель: а) колесо; б) гусеницы; в) ноги; г) винт; д) струя.

3. Расположение двигателя по отношению к кабине: а) впереди; б) сверху; в) сзади; г) по бокам; е) вне объекта.

4. Источник энергии: а) горение топлива; б) электрические батареи; в) атомное ядро; г) солнце.

5. Положение источника энергии: а) в автомобиле; б) вне его.

6. Опора: а) движитель; б) пол кабины; в) полозья; г) воздушная подушка; д) паровая подушка.

7. Управление: а) ручное; б) автоматическое; в) полуавтоматическое; г) дистанционное; д) биотоковое.

8. Дороги: а) с твердым покрытием; б) грунтовые; в) жидкие; г) отсутствуют.

Этот морфологический ящик весьма неполон. Обычному автомобилю в нем соответствует сочетание вариантов: 1а – 2а – 3а -4а – 5а – 6а – 7а – 8а. Уже в этом «малом» морфологическом ящике содержится около 100 000 возможных комбинаций – вариантов автомобиля. Вот одно из необычных сочетаний характеристик: 1д – 2в – 3е – 4д – 5б – 6 г – 7д – 8 г. Двигатель реактивный и расположен вне автомобиля, например на заправочной станции; работает на солнечной энергии; движется при помощи ног, управление биотоковое. Такой автомобиль может двигаться совсем без дорог, например может взбираться на горные кручи.

Задания для самостоятельного решения

1. Проведите морфологический анализ объекта «планер». Отберите необычный, фантастический вариант.

2. Проведите морфологический анализ счетной машины. Отберите варианты: наиболее быстродействующий, экзотический, универсальный.

3. Проведите морфологический анализ хирургического автомата, не существующие в настоящее время варианты заменяйте предположительными. Опишите автомат для срочных операций в полевых условиях.

4. Проведите морфологический анализ объекта «игрушка». Предложите самую дорогостоящую и самую универсальную игрушку.

5. Проведите морфологический анализ известных в научно-фантастической литературе разумных существ. Есть ли в морфологическом ящике незаполненные клетки? Каким разумным существам она соответствуют? Опишите их.

6. Проведите морфологический анализ химических реакторов. Есть ли незаполненные клетки? Какие варианты являются новыми? Какие процессы в них могут проводиться?

1.4. Метод фантограмм

Частным случаем метода морфологического анализа является метод фантограмм. Как предложено Г. С. Альтшуллером, это систематический перебор всех возможных для данного факта изменений. Для проведения такого перебора предложена таблица – фантограмма (см. табл. 1): по вертикали откладывают различные структурные особенности реального объекта, по горизонтали – основные приемы преобразования идей, приведенные выше. Заполняя поочередно клетки таблицы, можно производить изменения не только самого объекта, но и многих его характеристик. В таблице 100 клеток, значит, можно получить столько же новых идей или значительно больше, если пользоваться сразу несколькими приемами или изменять несколько характеристик. Не все сочетания эффективны, большинство из них неинтересны, но последовательный перебор позволяет не пройти мимо новых идей. Для начала пробуют лишь некоторые комбинации.

Таблица 1. Фантограмма

Приемы изменения: 1 – раздробить; 2 – ускорить; 3 – замедлить; 4 – увеличить; 5 – уменьшить; 6 – полностью уничтожить; 7 – квантовать; 8 – сделать непрерывным; 9 – сделать статичным; 10 – сделать динамичным.

В качестве примера выберем объектом книгу – книги печатают на бумаге. Не будем заполнять все клетки, возьмем (3; 7) – макрообъект сделать непрерывным. Непрерывная книга? Например, книга, занимающая всю сушу… Что ж, пришельцы могли оставить свое послание людям с помощью направленного горообразования. Горы образуют знаки, которые можно охватить глазом только из космоса. Такое послание станет доступным цивилизации, только когда она покинет пределы своей планеты, то есть на достаточно высокой ступени развития.

Клетка (1; 4) – вещество увеличить. Книга состоит из целлюлозы, обработанной древесины. Увеличим количество древесины: тонна, миллион тонн, миллиард… – пока ничего нового. Древесина во всю планету, корни проникают в недра до самого центра, ветки деревянной планеты уходят в космос. Люди живут внутри дерева, передвигаются по капиллярам, как по ветвям выходят в межпланетное пространство… Эта идея рассматривалась как «смелый проект Г. Полякова – космический лифт с Луны на Землю» в журнале «Техника – молодежи» в № 4 за 1979 год.

Клетка (8; 7) – воспроизводится непрерывно. Что это значит? Непрерывно печатается? А можно иначе – непрерывно пишется. Автор книги продолжает писать ее уже после того, как она вышла из печати. Он думает, что на такой-то странице вместо пошлого сравнения характера героя с облаком пусть появится более мужественное сравнение с грозой… И это изменение немедленно появится во всех уже отпечатанных экземплярах книги. Книга может вообще не печататься, ее текст хранится в памяти компьютера, входящей в международную систему информационного обслуживания. В этом случае идея из фантастической переходит в класс реальных.

Рассмотрим пример решения А. Н. Орлова, в котором он развивает идею, основанную на применении приема «наоборот» к способу передвижения для растения. Как двигается растение? Не двигается, по ветру, прицепляется семенами за животных, семена разносят птицы, усами-отростками… Тогда «наоборот» означает, соответственно, само двигается, против ветра, семена отпрыгивают, их разносят птицы… Но если взять динамику развития растения – одно растение дает много семян? Тогда «наоборот» – много растений вынянчивают одно семя. Эта идея кажется новой. Как может выглядеть это растение? Оно «построено» из белков и минералов в виде, соответственно, коллоидного раствора и твердого тела. Структура растения – клетки и твердая часть. Организм состоит из трех частей: корней, минеральной трубки для связи и транспорта питательных веществ и плодовой чашки. Надструктура: колония трубок поддерживает одну чашку с одним плодом и одним семенем. Энергетика: колония живет за счет медленной химической реакции стенок трубок с веществом среды. Сфера обитания: дно озера, где имеется слой тяжелой едкой жидкости, а выше него есть слой обычной легкой жидкости, в которой могут существовать белковые вещества; дно озера богато питательными веществами, которые накопились там за счет гибели живого, попавшего в едкий слой. Воспроизведение: созревшее семя покрывается минеральным веществом и, внедрившись в почву, дает новую колонию трубок. Направление развития: это типичное растение, но его клетки из неподвижных стали подвижными, они реагируют на проникновение едкого вещества внутрь трубок; подвижные клетки переносят по трубке питательные вещества от корней к семени и обратно; клетки способны к самопожертвованию – клетки бросаются в трещины минеральной трубки и гибнут, забивая трещины останками. Цель, назначение, смысл существования: участие в биологическом кругообороте в озере с едкой жидкостью на дне, где скопилось много питательных веществ.

В развитие этой идеи может быть предложен следующий технический аналог: химический реактор-теплообменник с множеством тонких трубок, в которых или вокруг которых находится агрессивная жидкость. При претворении этой идеи возможны по крайней мере два варианта: