Алгоритм изобретения

       Накапливатьопыт решения учебных задач
      Решая задачу методом «проб и ошибок», изобретатель опирается на предшествующий опыт: припоминает похожие задачи из своей практики, обращается к патентной информации, пользуется сведениями из научно-технической литературы и производственной практики. В зависимости от уровня, на котором решается задача, тут возможны три случая:
      1. На первом и втором уровнях предшествующий опыт помогаетизобретателю.
      2. На третьем уровне предшествующий опыт в среднем нейтралей: на нижних подуровнях третьего уровня он еще в какой-то мере полезен, на верхних подуровнях он начинает ощутимо уводить в сторону от решения.
      3. На четвертом и пятом уровнях предшествующий опыт мешаетизобретателю, направляя пробы по вектору инерции в сторону от решения.
       Смысл АРИЗ в том, чтобы дать изобретателю опыт,полезный и на высших уровнях.Иначе говоря: АРИЗ должен делать мышление талантливым, должен давать управляемую «интуицию»,закономерно появляющуюся и надежно работающую. На это нацелены все части АРИЗ, в особенности - его информационные элементы (приемы, таблица применения приемов). Если простой личный опыт изобретателя обычно ведет к решению низшего уровня, то коллективный изобретательский опыт, переработанный и сконцентрированный в АРИЗ, позволяет получать решения более высоких уровней.
      Однако в процессе изучения АРИЗ у изобретателя появляется новыйличный опыт, основанный на решении учебных задач, на разборе различных примеров ит. д. Этот аризный опыт, насыщенный сильными изобретательскими идеями и не омертвленный отраслевыми рамками, способен помогать и на высших уровнях.
      Психологическая инерция, делающая обычный лич-
      ный опыт вредным при решении задач на высших уровнях, становится полезной при использовании аризного опыта: в этом случае вектор инерции направлен как раз в сторону сильных решений. Можно сказать так: простой личный опыт подсказывает плохие образцы, аризный опыт дает хорошие образцы (из неожиданной и далекой отрасли техники).
      Аризный опыт накапливается постепенно по мере обучения. Первое время он почти неощутим. Но когда разобраны 30-40 учебных задач, когда изучены 40 приемов с примерами,когда составлена картотека интересных изобретательских решений, тогда часть задач может быть решена без АРИЗ-прямым использованием аризного опыта.
      После изучения 30-40 учебных задач текст АРИЗ-71 следует дополнить шагом 2-0:
      2-0. Как решались учебные задачи, аналогичные по смыслу данной задаче?
      а) Сущность данной задачи.
      б) Техническое противоречие в данной задаче.
      в) Задача-аналог.
      г) Техническое противоречие в задаче-аналоге.
      д) Что аналогично в «б» и «г»,
      е) Идея решения задачи-аналога.
      ж) Как изменить эту идею применительно к данной задаче.
      Следует помнить, что при использовании аризного опыта надо переносить смыслидеи, а не конкретную конструкцию.
      Рассмотрим, например, такую задачу:
      Известен способ проходки тоннеля под действующим сооружением (например, в насыпи под железной дорогой), состоящий в том, что сквозь грунт продавливают (с применением вибраторов или без них) трубу, а затем извлекают грунт из внутренней полости трубы.
      Толщина стенок продавливаемой трубы зависит от диаметра: чем больше диаметр, тем больше должна быть толщина стенок трубы. Но с увеличением толщины стенок недопустимо возрастает сила, необходимая для про-давливания.
      Нужен способ продавливания, лишенный этого недостатка.

      Рис 42 Задача-аналог помогает решить новую задачу
      Используем для решения аризный опыт. 2-0. а) Сущность задачи: толстостенной трубе трудно двигаться в плотном грунте.
      б) Увеличение скорости продавливанйя требует непомерного увеличения мощности продавливающих устройств.
      в) Задача-аналог: движение ледокола сквозь лед.
      г) Увеличение скорости движения сквозь лед требовало непомерного увеличения мощности двигателей.
      д) В обоих случаях увеличение скорости движения объекта сквозь плотную среду требует недопустимого увеличения мощности.
      е) Сквозь лед должен двигаться не сплошной, а полый корпус.
      ж) Сквозь грунт должна двигаться не сплошная, а полая стенка.
      Контрольный ответ: способ проходки тоннеля под действующим сооружением, например в насыпи под железной дорогой, с продавливанием элементов обделки и последующим извлечением грунтового ядра, отличающийся тем, что с целью уменьшения усилий, необходимых для продавливанйя, в качестве элементов обделки используют полые оболочки длиной, равной длине тоннеля, вдавливая их вдоль оси последнего, а затем полости оболочек освобождают от грунта и заполняют бетонной смесью (авторское свидетельство № 271555).
      Смысл шага 2-0 можно проиллюстрировать такой схемой (рис. 42). Непосредственный переход 1 от данной
      задачи к ее решению труден. Более простым может оказаться путь 2-3-4-5-6: от данной задачи к задаче-аналогу (2); потом к области А, общей для обеих задач (3); далее к известному уже решению задачи-аналога (4); оттуда к области Б, общей для обоих решений (5); затем к решению данной задачи (6).
      Чем точнее выбрана задача-аналог, тем больше области А и Б и тем легче осуществляется переход 2-3-4- 5-6. По мере накопления опыта переноса область А может становитьсявсе меньше: изобретатель начинает улавливать тонкое отдаленное сходство между задачами. Подчас это тонкое сходство трудно выразить словами. Иногда оно даже отчетливо не сознается изобретателем, а просто «чувствуется». Стороннему наблюдателю это кажется «осенением», «интуицией»…
      Регулярные упражнения развивают способность работать при очень небольших областях А и Б, т. е. делают мышление острее, талантливее.
      Учиться творческому мышлению
      Первый семинар по методике решения изобретатель* ских задач был проведен в Баку в 1959 году. Ныне творческая учеба налажена во многих городах нашей страны. Практика показывает, что уже после нескольких занятий слушатели начинают применять отдельные элементы АРИЗ: понятие о технических противоречиях, ИКР, типовые приемы. Решение задач все еще строится на методе «проб и ошибок», но сами пробы становятся более направленными и эффективными.
      Чтобы полностью овладеть техникой решения задач по АРИЗ, нужны 20-30 занятий на семинаре, а затем -самостоятельная тренировка на протяжении нескольких месяцев: разбор учебных задач, решение новых задач, изучение учебно-методической литературы.
      По мере освоения навыков направленного мышления, изобретатель все реже прибегает к подробным записям-решения: сложные аризные мыслительные операции проводятся в уме - в виде свободного размышления. Задачи все чаще и чаще решаются глубоким применением отдельных фрагментов АРИЗ. Многое кажется очевидным сразу- ещедо решения. Аргументация (в том числе рассуждение по шагам) приходит позже, когда «очевидное»
      решение уже возникло. Появляется «личный почерк»: развитием (вольным или невольным) отдельных элементов АРИЗ вырабатывается индивидуальный стиль мышления. Изобретатель ведет систематическую заготовку ответов на еще неизвестные ему задачи: подбирает картотеку приемов, накапливает сведения о сильных решениях и т.д.
      Аризное мышление только сейчас начинает становиться объектом изучения. Можно отметить лишь некоторые его особенности:
      Обычное изобретатель- Аризное мышление
       ское мышление
       1.Тенденция к облег- 1. Тенденция к утяже-чению, упрощению требо- лению, усложнению тре-ваний задачи. бований задачи.
      При решении задачи 7 обычный изобретатель думает: «Полностью устранить трение, конечно, невозможно. Моя задача - уменьшить трение». Изобретатель, привыкший мыслить по АРИЗ, рассуждает иначе: «Замыкалка» движется с трением. Чем меньше трение, тем лучше. Значит, трения вообще не должно быть. ИКР: «замыкалка» трется о контакты без трения…»
      Когда об изобретателях говорят, что они сумасшедшие, в этом есть зерно истины: ход мыслей хорошегоизобретателя «ненормален» с точки зрения неизобретателя. К сожалению, изобретатели намного чаще думают удручающе нормально… АРИЗ учит хорошему, «ненормальному» мышлению.
      2. Тенденция к уклоне- 2. Стремление идти по нию от «диких» ходов. пути увеличивающейся «дикости».
      «Надо плавить или взрывать льды»,- думает обычный изобретатель. Возможность плавить или взрывать корабль не приходит ему в голову или мгновенно отбрасывается. Это хорошо выявилось на опытах, при которых задачу 5 по таблицерешали изобретатели, слабо знавшие АРИЗ. Таблица подсказывала: надо применить прием № 35 (изменение агрегатного состояния). Этот прием всегда привязывался ко льдам, а не к кораблю. В тех случаях, когда преподаватель прямо спрашивал: «А если
      изменить агрегатное состояние корабля?» - это неизменно вызывало смех.
      3. Зрительное пред- 3. Зрительное представление об объекте не- ставление об объекте чет-четкое и привязанное к кое и привязанное к объ-объекту-прототипу. екту - ИКР.
      Обычный изобретатель видит некий ледокол (очень нечетко - в общих чертах), быстро ломающий льды. Аризное мышление рисует иную картину, нечто грузоне-сущее проходит сквозь льды словно их и нет.
      4. Представление об 4. Представление об объекте «плоское». объекте «объемное»: виден не только объект, одновременно просматриваются его подсистемы и надсистема, в которую он входит.
      Аризно мыслящий изобретатель видит не «ледокол вообще», а одновременно три изображения: ледокол, его части (гипертрофированную машинную часть и очень маленькую грузовую часть; мгновенная мысль - в идеальной машине было бы наоборот!) и караван, в который входит ледокол (еще одна мгновенная мысль: если мы даже сотрем лед в порошок, этот порошок будет сзади всплывать и смерзаться; одна задача тянет за собой другую - тут угадывается тупик).
      5. Представление об 5. Объект виден в ис-объекте «сиюминутное». торическом движении: каким он был вчера, какой он сейчас, каким он должен стать завтра (если сохранить линию развития).
      6. Представление об 6. Представление об объекте «жесткое». объекте «пластичное»,
      легко поддающееся сильным изменениям - в пространстве и во времени.
      В задаче 7 груз («замыкалку») можно видеть «жестко»- в виде некоего падающего тела (как в ответе на
      задачу 6). А можно увидеть этот груз сильно меняющимся даже за те доли секунды, пока длится падение. «Сильно меняющимся» - значит, меняющимся вплоть до превращения в нуль.
      7. Память подсказы- 7. Память подсказы-
      вает близкие (и потому вает далекие (и потому
      слабые) аналогии. сильные) аналогии, при-
      чем запас информации постоянно пополняется за счет собираемых принципов, приемов и т. д. 8 С годами усилива- 8. Барьер специализа-
      ется барьер специализа- ции постепенно разруша-
      ции. ется.
      9. Степень управляе- 9. Мышление стано-
      мости мышления не повы- вится все более управляе-
      шается. мым: изобретатель видит
      ход мышления как бы со стороны, легко управляет процессом мышления (например, без затруднений отвлекается от «напрашивающихся» вариантов, легко выполняет мысленные эксперименты и т. д.).
      Таковы некоторые черты аризного мышления. Конечно, порознь они встречаются и у обычного изобретателя. Но приобретаются они поздно - теряется лучшее для творчества время, а главное - сила этих качеств в ансамбле намного больше, чем порознь.
       Правильно выбирать задачи
      В этой книге мы уже не раз говорили о том, что изобретательское мастерство во многом определяется умением видеть тенденции развития техники. Выбирая задачу, связанную с тем или иным техническим объектом, надо прежде всего установить, в каком направлении развивается этот объект.
 

       Рис, 43. Метаморфозы экскаватора
      Можно привести такой пример. Одноковшовые экскаваторы (рис. 43, А) появились еще в 1836 году. Такой экскаватор работает с длительными паузами: нужно время на транспортировку грунта, разгрузку ковша и возвращение его к рабочему положению. Прошло более столетия, и в 1949 году изобретатель Т. Г. Гедык предложил экскаватор с двумя стрелами (рис. 43, Б). Интересное по идее изобретение опоздало на полвека и не нашло (точнее, не успело найти) применения - вскоре появились вполне работоспособные роторные экскаваторы (рис. 43, В). Линия развития, таким образом, предельно ясна: один ковш - два ковша - множество ковшей (ротор). И вдруг в 1953 году кого-то «осенило»: а если четыре ковша?…
      Четырехковшовый экскаватор (рис. 43, Г) -шаг назад по сравнению с роторным. Попытка вернуть технику во вчерашний день всегда безнадежна, и все же вот бесстрастное свидетельство: «Обращает на себя внимание огромное количество подобных предложений. Только в СССР за период 1952-1954 гг. количество заявок на подобные изобретения составило несколько десятков. Другие изобретатели полагали, что одноковшовые экскаваторы, особенно вскрышные, должны иметь еще большее количество одинаковых комплектов рабочего оборудования»1. Конечно, ни одно из этих предложений не было осуществлено…
      Техника идет только вперед, ее развитие нельзя ни повернуть вспять, ни остановить. Даже в тех случаях, когда кажется, что следующий шаг сделать невозможно, этот шаг обязательно будет сделан.
      Тенденции развития техники неодолимы; объект должен прийти к логическому завершению, круша и обходя всяческие «невозможно». Зато потом развитие словно прекращается. Здесь-то и возникают особенно интересные изобретательские задачи.
      Главнейший признак этого «предпереворотного» состояния заключается в том, что начиная с некоторого момента технический объект растет только количественно, новый эффект достигается за счет увеличения размеров объекта или числа одновременно работающих объектов, а качественные изменения отсутствуют.
      Взять хотя бы турбобур. Возможности, заложенные в конструкции, использованы почти до предела. Отсюда - совершенство турбобура. Но этим же объясняется и принципиальная невозможность резко увеличить мощность единичного агрегата. В результате пришлось громоздить турбобур на турбобур; появились двухсекционные турбобуры, состоящие из двух последовательно соединенных машин. Сейчас уже используют пятисекцион-ные турбобуры…
      Совершенство конструкции турбобуров не должно вводить изобретателя в заблуждение или нагонять на него страх. Для проходки скважин нужен агрегат, основанный на иных принципах.
      Полезным инструментом при поиске новых изобретательских задач может служить «Общая схема развития технических систем» (приложение 2). Да и сам процесс решения задачи по АРИЗ позволяет корректировать исходную формулировку задачи. Изобретатель может начать и с неверно поставленной задачи: точное применение алгоритма выведет к правильной формулировке, даже если по ходу решения придется заменить одну задачу другой.
      Искать обходные пути решения
      Рациональная система решения задач была достаточно подробно изложена в предыдущих главах. Здесь хочется подчеркнуть: новые пути чаще всего обходные.
      Рассмотрим, например, задачу о машине для мытья заводских окон. Вот как обычно пишут об этой задаче: «Мировая техническая мысль, уверенно овладевая высотами кибернетики, пасует перед такими «пустячными» проблемами, как создание механизмов для мытья высоченных окон и стеклянных фонарей цехов…» 1Представим себе на минуту, что «мировая техническая мысль», так сказать, «не спасовала». Моечная машина создана. И что же? Потребуется колоссальное количество машин. Скорее всего они «съедят» больше энергии, чем сэкономят: ведь в заводских условиях многие стекла надо чистить почти непрерывно…
      Допустим на минуту, что создана почти волшебная моечная машина: она ничего не стоит, работает, не затрачивая энергии и не требуя ухода. Хорошо? Нет! Достаточно солнцу зайти за облачко, как освещенность рабочего поля резко изменится, глаз, только-только приспособившийся к одной освещенности, вынужден сразу приспосабливаться к другой… На какую-то часть рабочего поля попадает прямой солнечный свет, а рядом (возможно, именно там, где нужен свет!) ляжет густая тень… Освещенность будет меняться в зависимости от времени года и суток, просто от изменений погоды…
      Это звучит парадоксально, но грязные стекла играют в какой-то мере положительную роль, сглаживая колебания проходящего сквозь них светового потока!
      «Мировая техническая мысль» не случайно «пасует» перед этой задачей: ее вообще ие надо решать. Экономия электроэнергии и улучшение условий труда (освещенности рабочего места) должны быть достигнуты другими путями.
      Приступая к решению задачи, надо обязательно искать обходные пути (шаги 1-2 и 1-3 й АРИЗ-71).
      Одна из причин, по которой изобретатели избегают «обходных путей», заключается в нежелании или боязни выходить за привычные рамки узкой специальности. Все знают, что новое чаще всего возникает на стыках наук, но почему-то побаиваются этих стыков. Инженер-механик опасается рассматривать «химические решения», химик отмахивается от «электрических приемов»…
      Решения высших уровней (четвертого-пятого) почти всегда связаны с выходом за пределы своей специальности.
      Приступая к решению задачи, изобретатель еще не знает - в какую именно область техники выведет его логика анализа. Поэтому изобретатель должен уметь быстро осваивать плацдармы за пределами своей специальности. Степень этого освоения, конечно, не будет слишком большой' ворвавшись в чужую область техники, изобретатель на первых порах остается дилетантом. При поисках решения это не опасно. Иное дело, когда начинается детальная разработка конструкции. Здесь уже нужны профессиональные знания. Изобретателю необходимо основательно прочувствовать новую для него область техники и, кроме того, работать коллективно - это во многих отношениях эффективнее.
      Не рассчитывать на легкое внедрение
      Проблемы, связанные с внедрением технических новшеств, чаще всего сводят к конфликту между новатором и консерватором. Действительно, в некоторых случаях консерватизм оказывается единственной преградой на пути к реализации изобретения. Однако в большинстве случаев внедрение тормозится иными причинами.
      Советский изобретатель имеет все, чтобы преодолеть трудности, возникающие на пути новшества в цех, но он не должен рассчитывать, что внедрение произойдет «само собой».
      Судьба предложения во многом определяется еще в процессе решения задачи. Надо так решать задачу, чтобы новая техническая идея оказалась легковнедряемойг или даже самовнедряемой Прежде всего решение должно быть возможно более простым.
      Внедрение подчас затрудняется тем, что правильная идея конструктивно оформлена нерационально или даже просто неграмотно
      Существует наука о конструировании машин и механизмов. Хорошо, если изобретатель имеет навыки конструктора. Но если таких навыков нет, ни в коем случае не следует заниматься «самодеятельностью». Изобретатель всегда может найти - сам или при содействии организации ВОИР - квалифицированную помощь в конструкторской разработке своей идеи.
      Теория изобретательства - не случайная находка, а закономерныйэтап в развитии науки.
       Вмае 1967 года в Тополчиянке (Чехословакия) собрался первый международный коллоквиум по методологии творческого труда. В его программе было записано: «Мы исходим из общепризнанного факта, что современное количественное и качественное развитие научно-технической революции делает необходимыми для творческого научно-технического, инженерно-технического работника и изобретателя знания методологии науки и методики творческой работы». Проблема повышения продуктивности творческого мышления постепенно становится одной из главных проблем современной науки. Разработка изобретательских алгоритмов - лишь один из участков наступления, ведущегося наукой. Продвижение вперед идет здесь очень быстрыми темпами. С каждым годом алгоритмы становятся эффективнее и надежнее. Отчетливо видны пути дальнейшего их совершенствования, возможности тут далеко не исчерпаны.
      Является ли АРИЗ единственно возможным алгоритмом изобретения?
      Думаю, что нет. Создание других алгоритмов не исключено.
      Намечаются два главных направления развития алгоритма. Можно развивать АРИЗ как программу решения задач человеком. Можно превратить АРИЗ в алгоритм для машины.
      Первый путь ведет к созданию специализированных алгоритмов, прежде всего для задач в области химии и электротехники. Такие отраслевые алгоритмы должны быть - в пределах своего круга задач - эффективнее общетехнического АРИЗ, хотя внешне, вероятно, будут похожи на него.
      Второй путь - выделение из АРИЗ таблицы, переход к системе таблиц и табличному способу решения, что в конечном счете позволит использовать электронные машины. Речь идет, конечно, не о простом увеличении числа строк и рядов в таблицах. Чтобы создать «изобретательские машины», необходимо изменить принцип построения таблиц.
       Применение ЭВМ для решения изобретательских задач не отменяеттворчества. Представьте себе человека,
      который роет землю руками - это модель изобретения с помощью «проб и ошибок». Дадим теперь человеку инструменты - кирку, лопату, быть может, и отбойный молоток. Такова модель изобретения при использовании АРИЗ. Затем смоделируем процесс изобретения с применением ЭВМ - пересадим человека на экскаватор. Во всех случаях работает человек.И прогресс состоит в том, что мы лучше вооружаем человека: в одном случае - его руки, в другом - его мозг.
      Сегодня большинство изобретателей еще работает методом «проб и ошибок», перебирая всевозможные «а если сделать так…» Грунт становится все тверже, а изобретатели скребут его голыми руками. Драматизм ситуации усугубляется тем, что многие исследователи изучают психологию человека, скребущего землю, и надеются открыть, так сказать, секреты удачного копания. Между тем уже сегодня можно дать землекопу эффективные инструменты, а завтра - посадить землекопа за пульт экскаватора.
      Теория изобретательства находится в стадии становления. Ее можно сравнить с авиацией 20-х годов: еще кажутся диковинными полеты, еще многие предпочитают «топать по-старому» - пусть медленно, зато привычно, еще только нащупываются идеи, которые приведут к высоким взлетам.
      Но работа идет.