Изобретательство - древнейшее занятие человека. Собственно, с изобретения первых орудий труда и начался процесс очеловечивания наших далеких предков. С тех пор были сделаны миллионы изобретений. Но вот что удивительно: изобретательские задачи становились все более сложными, а методы их решения почти не совершенствовались. Как правило, изобретатели шли к цели путем «проб и ошибок».
      «Изобретатель не знает ни благоразумия, ни предусмотрительности, ни их младшей сестры - медлительности,- пишет французский исследователь Шарль Ни-коль.- Он не исследует и не занимается софизмами. Он сразу бросается на неисследованную область и этим самым актом побеждает ее. Проблема, окутанная туманом, которую обычный слабый свет не мог обнаружить, вдруг как бы озаряется светом молнии. И тогда рождается новое творение. Такой акт ничем не обязан ни логике, ни разуму» К
      Вот что говорит современный американский изобретатель Дж. Рабинов: «Было бы очень удобно, если бы изобретения были результатом логического и упорядоченного процесса. К сожалению, обычно это не так. Они представляются продуктом того, что психологи называют «интуицией» - неожиданной вспышки вдохновения, механизм которого лежит в глубинах человеческого разума» 2.
      Как и Николь, Рабинов не считает творческий процесс логическим. Однако в том, что говорит Рабинов, есть и свои оттенки. С точки зрения Николя, изобретатель прекрасно обходится без «благоразумия»: бросился на задачу «- и победил. Рабинов рисует картину менее радужную и более близкую к действительности: бросился… и долго перебирал всевозможные варианты. И уж только потом победил.
      Подобных высказываний можно привести множество, и все они - плод идеалистического мышления.
      Выдающийся советский изобретатель Г. Бабат сравнивал творческую работу с восхождением на крутую гору: «Бредешь, отыскивая воображаемую тропинку, по-4 падаешь в тупик, приходишь к обрыву, снова возвращаешься. И когда наконец после стольких мучений доберешься до вершины и посмотришь вниз, то видишь, что шел глупо, бестолково, в то время как ровная широкая дорога была тйк близка и по ней легко было взойти, если бы раньше ее знал» *.
      Г. Бабат очень точно подметил характернейшую особенность творческого процесса: за «бестолковость» поисков приходится расплачиваться огромной затратой сил и времени. Не удивительно, что уже давно возникла мысль о необходимости как-то упорядочить поиски, найти правила выхода на «ровную и широкую дорогу», создать науку о решении творческих задач - эвристику.
      Слово «эвристика» впервые появилось в трудах греческого математика Паппа Александрийского, жившего во второй половине III века нашей эры. Впоследствии о необходимости изучения творческого мышления говорили многие выдающиеся ученые, в том числе Лейбниц и Декарт. Постепенно накопилось множество наблюдений, свидетельствующих, что какие-то эвристические правила действительно существуют. Укреплялась уверенность в принципиальной познаваемости творческих процессов, но изобретатели продолжали (и сегодня еще продолжают) работать методом «проб и ошибок».
      Почему же эвристика за семнадцать веков ее существования не создала эффективных методов решения изо* бретательских задач?
      Прежде всего потому, что эвристика с самого начала ставила слишком общую цель: найти универсальные правила, позволяющие решать любые творческие задачи во всех отраслях человеческой деятельности. Античная философия всегда стремилась к отысканию немногих «изначальных» элементов, пригодных для объяснения широкого круга явлений. Вспомним хотя бы учение Аристотеля, согласно которому вещество построено из пяти элементов: огня, воздуха, воды, земли и эфира. В таком же примерно духе мыслилось и выявление «всеобщих элементов» творчества.
      Разумеется, всем видам творчества присущи некоторые общие признаки. Но, ограничиваясь рассмотрением только этих универсальных (и в значительной мере внешних) признаков, трудно продвинуться дальше самых первоначальных представлений.
      Примечательны в этом отношении работы П. Энгель-мейера. Использовав богатый фактический материал, этот талантливый русский исследователь предложил следующую схему творческого процесса.
      Первый акт - акт интуиции и желания. Происхождение замысла.
      Второй акт - акт знания и рассуждения. Выработка схемы или плана.
      Третий акт - акт умения. Конструктивное выполнение изобретения.
      В принципе все верно: каждый творческий процесс включает замысел (постановку задачи), нахождение новой идеи (решение задачи) и разработку этой идеи (конструктивное ее воплощение). Но схема настолько неконкретна, что практически ничего не дает изобретателю.
      Справедливости ради, надо отметить, что П. Энгель-мейер, как и многие другие исследователи, не задавался целью создать практически работоспособную систему решения изобретательских задач. Вплоть до недавнего времени считалось, что производство изобретений вполне удовлетворяет спрос. Какая, в сущности, разница, сколько попыток сделал изобретатель, если в конце концов задача успешно решена?
      «Индустрия изобретений» работала прадедовскими методами, но с заданием справлялась. Стоит ли удивляться, что разработка эвристики шла довольно вяло?
      Положение осложнялось еще и тем, что проблему пытались решать с позиций узкой специализации. Историки техники, как правило, полностью игнорировали психологические особенности творческого процесса. А психологи, в свою очередь, не учитывали объективные закономерности исторического развития науки и техники, их интересовали главным образом индивидуальные творческие особенности выдающихся ученых и изобретателей. Так, в 1926 году американские психологи С. Кокс и Л. Термен опубликовали работу под примечательным названием «О ранних умственных чертах 300 гениев». Впоследствии Л. Термен и М. Идеи на протяжении 25-30 лет изучали судьбу 1000 наиболее одаренных учащихся и написали трехтомное «Исследование гениальности».
      Сами изобретатели долгое время также не стремились «прояснить» творческий процесс. Изобретателей было немного, ореол исключительности явно импонировал большинству из них. В двадцатых годах американский психолог Росман провел анкетный опрос изобретателей. Был, в частности, задан и такой вопрос: «Считаете ли Вы, что изобретательские способности прирожденные или изобретательству можно учиться?» Семьдесят процентов изобретателей ответили: «Научиться изобретать нельзя. Чтобы стать изобретателем, нужно иметь природные дарования». При этом никто из отвечавших на анкету Росмана не мог толком объяснить, в чем же они состоят, эти природные дарования.
      Вскоре после этого опроса (в 1931 году) появилась книга Росмана «Психология изобретателя». В ней гово* рилось: «Мы в настоящее время практически ничего не знаем о психологическом процессе, создающем изобретение. Мы не знаем ни условий, благоприятных для создания изобретения, ни особенностей и характерных черт изобретателя».
      Собрав множество интересных фактов, Росман не выявил сути изобретательского творчества. Выводы Росмана скромны: он ограничился приближенной схемой творческого процесса. Выглядит эта схема так:
      1. Усмотрение потребности или трудности.
      2. Анализ этой потребности или трудности.
      3. Просмотр доступной информации.
      4. Формулировка всех объективных решений.
      5. Критический анализ этих решений.
      6. Рождение новой идеи.
      7. Экспериментирование для подтверждения правильности новой идеи.
      В свое время Юлий Цезарь, завоевав Вифинию, сообщил об этом в Рим тремя словами: «Пришел, увидел, победил». Представьте себе, что, основываясь на этом историческом факте, кто-то изложил бы принципы военного искусства так: «Первая фаза - пришел. Вторая - увидел. Третья - победил…» А ведь нечто подобное этому и представляет собой схема Росмана: она перечисляет в хронологическом порядке основные этапы работы над изобретением, и только. При этом в один ряд поставлены совершенно различные процессы, например просмотр информации и рождение идеи изобретения. Получить информацию можно в библиотеке, тут все просто. Но как сделать, чтобы идея «родилась», и притом здоровой и сильной?… Росман не смог ответить на этот вопрос, технология изобретательства осталась нераскрытой.
      В 1934 году был опубликован первый том книги советского психолога П. Якобсона «Процесс творческой работы изобретателя». Критически рассмотрев выводы Росмана, П. Якобсон предложил свою схему творческого процесса. По этой схеме работа над изобретением также состоит из семи стадий:
      1. Период интеллектуально-творческой готовности.
      2. Усмотрение потребности.
      3. Зарождение идеи-задачи.
      4. Поиски решения.
      5. Получение принципа изобретения.
      6. Превращение принципа в схему.
      7. Техническое оформление и развертывание изобретения.
      Как легко заметить, эта схема во многом похожа на предложенную Росманом. Но в книге П. Якобсона отчетливее выражена мысль о необходимости вскрыть законы технического творчества и создать научно обоснованную методику решения изобретательских задач. Предполагалось, что во втором томе П. Якобсон изложит суть этой методики. Однако второй том так и не был написан, хотя П. Якобсон продолжал в дальнейшем публиковать другие работы в области психологии.
      К середине тридцатых годов на полках патентных библиотек скопились описания миллионов изобретений. Изобретательство в нашей стране приобретало все более массовый характер. Становилось очевидным: нужна научная методология творчества. Однако в силу целого ря-
      да причин и неблагоприятных обстоятельств в течение последующих двадцати лет новые работы по технологии изобретательства почти не публиковались. А старые теории, расплывчатые и практически неработоспособные, уже не годились. Тем более они непригодны теперь, в период бурного развития научно-технической революции, когда, как сказано в отчетном докладе Центрального Комитета КПСС XXIV съезду партии, «наиболее слабыми являются звенья, связанные с практической реализацией достижений науки, с их внедрением в массовое производство». А ведь достижения науки входят в производство именно через изобретения.
 
      * * *
 
      В 1944 году американский математик Д. Пойа писал об эвристике: «…так называлась не совсем четко очерченная область исследования, относимая то к логике, то к философии, то к психологии. Она часто охарактеризовы-валась в общих чертах, редко излагалась детально и, по существу, предана забвению в настоящее время» .
      История эвристики вообще состоит из недолгих приливов, разделенных куда более продолжительными отливами. Каждый прилив обогащал эвристику новыми надеждами и новой терминологией. Однако вскоре оказывалось, что надежды не спешат оправдываться, а за новыми терминами стоят старые и крайне расплывчатые идеи. Тогда начинался отлив.
      Возникновение кибернетики на первых порах усилило очередной отлив эвристики. В электронной вычислительной технике господствовал принцип последовательного перебора вариантов. Популярная и внешне убедительная аналогия между работой вычислительной машины и работой мозга укрепила мнение, что изобретательские задачи должны обязательно решаться путем «проб и ошибок».
      Электронные вычислительные машины совершенствовались, и к концу 50-х годов стало ясно, что сплошной перебор вариантов - даже при колоссальном быстродействии - не годится для решения творческих задач. Пришлось вспомнить об эвристике. Возникла идея эвристического программирования: пусть машины не перебирают подряд все варианты, а по определенным правилам отбирают относительно небольшое количество вариантов, достаточное для решения.
      В 1957 году американские исследователи А. Ньюэлл, Дж. Шоу и Г. Саймон опубликовали эвристическую программу под названием «Общий решатель проблем». Терминология была новая, с кибернетическим акцентом, а идея старая: создать универсальные правила решения творческих задач. Однако «решатель проблем» оказался весьма специализированным: он был пригоден в основном для доказательства теорем математической логики. А. Ньюэлл попытался использовать «Общий решатель» для игры в шахматы - ничего не получилось. Об изобретательских задачах и говорить не приходится: они заведомо были не под силу «Общему решателю».
      Впоследствии А. Ньюэлл, Дж. Шоу и Г. Саймон создали специальную шахматную программу. Но при этом пришлось отказаться от традиционных для эвристики поисков универсальных правил. Исследователи обратились к изучению объективных закономерностей шахматной игры. Имеется хорошо разработанная шахматная теория - она и была положена в основу программы.
      Казалось бы, найден верный путь: создавая эвристические программы, надо основываться на объективных закономерностях, действующих в данной области. Однако современная эвристика без особого энтузиазма осваивается с этой мыслью. Дело в том, что в шахматах была готовая теория, были учебники с правилами, обобщениями, советами, были многочисленные анализы сыгранных партий. Не будь всего этого, пришлось бы проделать в тысячи раз более сложную работу: сначала создать теорию, а уж потом, опираясь на эту теорию,разработать эвристическую программу игры. Именно поэтому сегодняшняя эвристика ничего не может предложить изобретателям.
 
      * * *
      Разделяя творческий процесс на отдельные стадии, Росман и другие исследователи не учитывали, что каждая стадия может проходить на качественно отличающихся уровнях.
      Это типично для исследований, посвященных изобре-
      тательскому творчеству. Изобретения рассматриваются «вообще», хотя на самом деле они представляют собой множество весьма отличающихся друг от друга объектов.
      Сравним два конкретных изобретения:
      Авторское свидетельство № 166584
      Приспособление для открывания бутылок, выполненное в виде укрепленного на рукоятке захвата, отличающееся тем, что с целью открывания бутылок, укупоренных полиэтиленовыми пробками, захват выполнен в виде скобы подковообразной формы с загнутым внутрь ее по всему периметру бортиком с фаской.
      Авторское свидетельства № 123209
      Способ усиления электромагнитных излучений (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного и радиодиапазонов волн), отличающийся тем, что усиливаемое излучение пропускают через среду, в которой с помощью вспомогательного излучения или другим путем создают избыточную, по сравнению с равновесной, концентрацию атомов, других частиц или их систем на верхних энергетических уровнях, соответствующих возбужденным состояниям.
      Безусловно, в обоих случаях творческий процесс должен проходить через одни и те же стадии (в каждом деле есть начало, середина и конец). Но существует очевидная качественная разница между «усмотрением потребности» в механизации извлечения полиэтиленовых пробок и «усмотрением потребности» в создании индуцированного излучателя (лазера). Столь же очевидная качественная разница должна быть и в механизме «рождения новой идеи» в двух этих изобретениях.
      Я опросил подряд 29 человек в возрасте от 12 до 46 лет - все они за 2-5 минут находили идею механизма для открывания пластмассовых пробок. Привожу запись решения задачи моим сыном (12 лет):
      «Экспериментатор, Нужно придумать открывалку для пластмассовых пробок. Штопор не годится. Острая штуковина, которой открывают металлические пробки, тоже не годится. Для пластмассовых пробок нужна какая-то другая открывалка.
      Испытуемый. Мама открывает ножом.
      Экспериментатор. Ножом неудобно. Нужна специальная открывалка.
      Испытуемый. Можно ножницами.
      Экспериментатор. А почему ножницами лучше?
      Испытуемый. Ну, нож захватывает пробку только с одной стороны, а ножницы - с двух сторон.
      Экспериментатор. А как сделать еще лучше?
      Испытуемый (с энтузиазмом). Надо захватить с трех сторон! (Примечание: это и есть «скобя подковообразной формы» по авторскому свидетельству № 166584.)
      Экспериментатор. Но все-таки нужна специальная открывалка.
      Испытуемый. Ну такое лезвие, чтобы хватало пробку с трех сторон (показывает пальцами). А сверху прицепить ручку».
      Чтобы разобраться в технологий изобретательского творчества, необходимо рассмотреть изобретательскую деятельность с учетом многообразия уровней на каждом этапе творческого процесса.
      Этим мы и займемся.
      На стр. 32 приведена структурная схема творческого процесса. Этапы обозначены на ней буквами (Л, Б, В» Г, Д, Е),уровни - цифрами (1, 2, 3, 4, 5). Каждая стадия может быть пройдена на одном из пяти уровней.
      В дальнейшем мы детальнее рассмотрим, чем отличаются уровни. А пока с некоторым приближением можно считать характерным:
      для первого уровня: использование готового объекта без выбора или почти без выбора;
      для второго уровня: выбор одного объекта из нескольких;
      для третьего уровня: частичное изменение выбранного объекта;
      для четвертого уровня: создание нового объекта (или полное изменение исходного);
      для пятого уровня: создание нового комплекса объектов.
      Приведем несколько конкретных примеров изобретений разного уровня.

      Структурная схема
      –й Найдена но- Найден новый ме- Получены новые Найден новый Созданы ног Изменена вся вая проблема тод данные, относящие- принцип вые конструк- система, в кото-
      ся к проблеме тивные принци- рую вошла по-
      пы вая конструк-
      ция
      4-й Найдена но- Найдена новая Получены новые Найдено новое Создана но- Конструкция вая задача поисковая концеп- данные, относящие- решение вая конструк- применена по-
      ция ся к задаче ция новому
      3-й Изменена ис- Поисковая кон- Собранная инфор- Изменено нз- Изменена не- Внедрена но-
      ходная задача цепция изменена мация изменена вестное решение ходная конст- вая конструкция
      применительно к применительно к рукция
      условиям задачи условиям задачи
      2-й Выбрана одна Выбрана одна Собраны сведе- Выбрано одно Выбрана одна Внедрена мо-из нескольких поисковая концеп- ния из нескольких решение из из нескольких дификация го-
      задач ция нз нескольких источников нескольких конструкций товой конструк-
      ции
      1-й Использована Использована го- Использованы Использовано Использована Внедрена го-
      готовая задача товая поисковая имеющиеся сведе- готовое решение готовая конст- товая конструк-концепция ния рукция ция
      Этапы Выбор задачи Выбор поисковой Сбор информа- Поиск идеи Развитие идеи Внедрение концепции• ции решения в конструкцию •
      Пер вый уровень
      Авторское свидетельство Jft 157356: «Защитный колпак к баллонам для сжатых, сжиженных и растворимых газов, отличающийся тем, что, с цельюзначительного снижения стоимости и экономии металла, колпак выполнен из пластмассы и снабжен ребрами жесткости на внутренней поверхности».
      Взята готовая задача (призыв к экономии металла содержится в любом темнике). Использованы готовая поисковая концепция (надо заменить металл чем-нибудь подешевле) и готовое решение (выполнить колпак из пластмассы). Никакой специальной информации собирать не пришлось (пластмассовые колпаки широко применяются в термосах). Конструкция тоже готовая (ребра жесткости на внутренней поверхности колпака) и потому не требующая доводки при внедрении.
      Авторское свидетельстве Jft 262335: «Сифон дляперекачивания жидкого металла, включающий Л-образную трубу с газопроницаемой керамической пробкой и штуцером для соединения с вакуум-насосом, всасывающий конец которой выполнен в виде горизонтального* патрубка, отличающийся т?м, что, с целью повышения чистоты перекачиваемого металла путем установки сифона над уровнем осадка в емкости, всасывающий конец сифона снабжен упором».
      Чтобы трубка не опускалась надно, приделана подставка: тривиальная задача и тривиальное решение 1.
      Второй уровень
      Авторское свидетельство JA 210662: «Индукционный электромагнитный насос, содержащий корпус, индуктор и канал, отличающийся тем, что, с целью упрощения запуска наЛса, индуктор выполнен скользящим вдоль оси канала насоса».
      Электромагнитный насос известен давно - это тру-
      ба и индуктор (электромагнит), выполненный в виде кольца, охватывающего трубу. В рабочем положении конец трубы опущен в металл, а индуктор находится выше уровня металла. Но для запуска насоса нужно сначала втянуть металл до уровня индуктора, и тут возможны различные решения:поставить в нижней части вспомогательный (пусковой) дндуктор; перед началом работы заливать металл сверху; опускать трубу с индуктором вниз и т. д. Выбрано одно решение (вероятно, лучшее): опускать в начале работы индуктор (не опуская самой трубы), «захватывать» металл и поднимать его вверх, до уровня, соответствующего рабочему положению индуктора.
      Это изобретение второго уровня: стадия Гпройдена на втором уровне.
       Третий уровень
       Авторское свидетельство № 163487:«Способ перекрытия светового пучка с использованием взрывного затвора, например при скоростной киносъемке, отличающийся тем, что, с целью многократного использования одного и того же прерывателя светового пучка, взрыв или искровой разряд производят в жидкости, помещенной между двумя защитными стеклами так, чтобы ее свободная поверхность в спокойном состоянии касалась светового канала оптической системы». 
      Известный способ взрывного перекрытия светового пучка состоит в разрушении стекла. Понятно, что при этом прерыватель может быть использован только один раз. Изменение агрегатного состояния прерывателя обеспечивает появление нового качества: жидкостный прерыватель может быть использован многократно. Стадии Ги Д пройдены на третьем уровне.
      Среди изобретений третьего уровня много таких, в которых новый эффект достигается изменением агрегатного состояния.
      Авторское свидетельство № 256956: «Способ удаления внутренностей у рыбы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества зачистки брюшной полости, внутренность намораживают на охлаждаемый элемент, имеющий температуру от -5 до -50°С».
        Четвертый уровень
      Авторское свидетельство № 163559:«Способ контроля породоразрушающего инструмента, например буровых долот, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля, в качестве сигнализатора износа применяют монтируемые в тело долота ампулы с резко пахнущими химическими веществами, например с этилмеркапта-ном».
      Это изобретение четвертого уровня: здесь предлагается новый («запаховый») способ контроля, а не совершенствуется старый.
      Авторское свидетельство № 187135: «Система испарительного охлаждения электрических машин, отличающаяся тем, что, с целью исключения необходимости подвода охлаждающего агента к машине, активные части и отдельные конструктивные элементы ее выполнены нз пористых порошковых сталей, пропитанных жидким охлаждающим агентом, который при работе машин испаряется и таким образом обеспечивает кратковременное интенсивное и равномерное ее охлаждение».
      Обычные системы охлаждения действовали извне - и потому были громоздкими и неэффективными. В авторском свидетельстве № 187135 впервые предложено заранее запасать хладоагент внутриметалла.
       Пятый уровень
       Авторское свидетельство № 70000:«Способ получения порошков металлов, сплавов и других токопроводя-щих материалов, отличающийся тем, что, с целью использования при замыкании цепи электродинамических сил для вырывания из электродов порций диспергируемого материала и выбрасывания их в окружающую среду, подлежащие диспергированию материалы включены в качестве электродов в цепь электрического колебательного (разрядного) контура, который настроен так, что он работает в области искрового разряда (в области нестационарного электрического разряда)».
      С этого изобретения началась вся история электроискровой обработки материалов.
      * * *
      Конечно, стадии н»ровни мог^т быть детализированы. Однако качественные отличия между уровнями намного важнее количественных отличий в пределах одного уровня.
      Поясним это аналогией. Невозможно изучать вещество, например воду, «вообще» Существуют качественно отличные «уровни» воды - лед, жидкая вода, пар. Это вещества с разными свойствами, они (вещества) подчиняются разным закономерностям. Конечно, существуют отличия и в пределах одного уровня: вода при 4° отличается от воды при 99°, а пар при температуре закрнтиче-ской отличается от пара с докршической температурой. Но при структурном анализе (во всяком случае, на его первом этапе) внутриуровневые отличия не играют существенной роли.
      Вероятно, у читателя уже возник вопрос: а каково соотношение между количествами изобретений первого и, например, пятого уровней?
      Я проанализировал изобретения по 14 классам за 1965 и 1969 годы. Анализ дал следующее соотношение (%):
      1-й уровень… 32
      2-й уровень… 45
      3-й уровень… 19
      4-й уровень…Менее 4
      5-й уровень…Менее 0,3
      Следовательно, 77% зарегистрированных (признанных) изобретений фактически представляют лишь новые конструкции В принципе каждый инженер должен уметь делать изобретения на двух первых уровнях. В этом диапазоне не приходится иметь дело с выработкой новых задач, новых технических идей и т. д, для успешной рабо* ты достаточны те знания и навыки, которыми обязан обладать каждый современный инженер. С другой стороны, высшие подуровни пятого уровня связаны с использованием новых открытий Для современного изобретательского творчества типичен1, таким образом, диапазон третьего уровня до середины пятого уровня. Количественно это менее !Д регистрируемых изобретений Но именно эти изобретения обеспечивают к-ачествениос изменение техники.