Психологические барьеры

На одном из семинаров по теории изобретательства слушателям была предложена такая задача:

«Допустим, 300 электронов должны были несколькими группами перейти с одного энергетического уровня на другой. Но квантовый переход совершился числом групп на две меньшим, поэтому в каждую группу вошло на 5 электронов больше. Каково число электронных групп? Эта сложная проблема до сих пор не решена».

Слушатели — высококвалифицированные инженеры — заявили, что они не берутся решать эту задачу.

— Тут квантовая физика, а мы — производственники. Раз другим не удалось, нам подавно не удастся...

Тогда я взял сборник задач по алгебре и прочитал текст задачи:

«Для отправки 300 пионеров в лагерь было заказано несколько автобусов, но так как к назначенному сроку два автобуса не прибыли, то в каждый автобус посадили на 5 пионеров больше, чем предполагалось. Сколько автобусов было заказано?»

Задача была решена мгновенно...

Изобретательская задача почти всегда имеет устрашающую окраску. В любой математической задаче есть более или менее явственный подтекст: «Меня вполне можно решить. Такие задачи уже неоднократно решались». Если математическая задача «не поддается», ни у кого не возникает мысли, что она вообще не решается. В задаче изобретательской подтекст совсем иной: «Меня уже пытались решать, да не вышло! Не зря умные люди считают, что тут ничего не поделаешь...»

В журнале «Изобретатель и рационализатор» была опубликована статья, рассказывающая о проблеме разгрузки смерзшихся грузов. Автор статьи так представлял читателям эту проблему:

«Одна из этих вековечных трудностей, вот уже много лет досаждавшая шахтерам и металлургам, железнодорожникам и коксохимикам, — разгрузка смерзающихся грузов. От нее зависит иногда «жизнь и смерть» целых предприятий...»

Далее шло описание предложений, не нашедших применения («Меня уже пытались решать, да не вышло!»), и заканчивалась статья так:

«Стремительно летит быстротекущее время. Раскрываются загадочные тайны атомного ядра, чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик... А пока руду выгружают по-старому, всем миром наваливаясь на нее с ломами и кирками».

С самого начала изобретатель предупрежден, что перед ним «одна из вековечных трудностей». Еще не изложена задача, еще ничего конкретного не сказано, а изобретателя всячески пугают. Ведь не всякий отважится взяться за устранение «вековечной трудности», да еще такой, которая не поддается даже тогда, когда «раскрываются загадочные тайны атомного ядра» и «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»!

Проблема разгрузки смерзшихся грузов действительно «вековечная». Однако «вековечная» не обязательно значит трудная. Случается, конечно, что длительное время проблему не удается решить, несмотря на многочисленные и правильно ведущиеся атаки. Но такие случаи чрезвычайно редки. Производство выдвигает лишь те задачи, для решения которых уже имеются условия. Маркс писал: «...человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже существуют или, по крайней мере, находятся в процессе становления».

Если в течение длительного времени задача остается нерешенной, то это значит, что само направление поисков выбрано неверно. В этом случае даже легкая задача вполне может стать «вековечной». Так, например, было с менисковым телескопом. Его могли изобрести, как подчеркивает Д. Д. Максутов, современники Декарта и Ньютона, а сделано изобретение было только в эпоху, когда «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»...

Чем «вековечнее» задача, тем она обычно легче решается. В самом деле, когда задача появилась, уже были или создавались условия для ее решения. Каждая неудачная попытка решения уменьшала степень неопределенности задачи, сужала поле поисков. Шло время, степень трудности решения задачи уменьшалась, а арсенал техники непрерывно обогащался. Значит, изменилось соотношение сил: сама задача становилась легче, а средства ее решения росли, крепли. За редчайшим исключением, в технике нет задач, которые вообще (даже в будущем) не удалось бы решить. Невозможно нарушить основные законы природы — законы сохранения и законы диалектики, остальное если и невозможно, то лишь временно.

* * *

«Все, что человек способен представить в своем воображении, другие сумеют претворить в жизнь» — эти слова принадлежат Жюлю Верну. Действительно, история научной фантастики дает яркие примеры превращения «невозможного» в «возможное».

В целом получается такая картина:

Столетняя история научной фантастики свидетельствует: у смелых идей большая вероятность осуществления, чем у идей осторожных.

Придуманный Ж. Верном артиллерийский способ запуска космических снарядов считался классическим примером «невозможного». И все-таки молодой ученый из университета в Монреале Джеральд Гоулл объявил о возможности использовать пушку для космических исследований.

По сравнению с достижениями ракетной космонавтики — запуском многотонных спутников, выходом человека в открытый космос, полетами на Луну — стрельба из жюльверновской пушки выглядит, конечно, не слишком внушительно. Однако у «пушечной космонавтики» неплохие перспективы: ведь на один пилотируемый аппарат приходятся десятки беспилотных, которые проще и эффективнее запускать жюльверновским способом.

В печати появилось сообщение, что группа американских специалистов совместно с канадскими инженерами занялась разработкой проекта «Харп». Этим проектом предусматривается использовать для зондирования атмосферы артиллерийские орудия с диаметром ствола 127, 178 и 406 мм.

Закончено проектирование орудия с длиной ствола около 150 м. Вес его — 3 тыс. т, диаметр ствола — 814 мм. По расчетам разработчиков, с помощью этого орудия можно будет посылать контейнеры с аппаратурой весом около 7,5 т на высоту нескольких сот километров или выводить на орбиту вокруг Земли спутник весом 0,5 т. Стоимость вывода спутника составит всего 50 тыс. долларов, включая стоимость самого спутника.

Словом, если бы идею Ж. Верна не считали заведомо неосуществимой, то, возможно, еще в 20-е годы удалось бы вывести на орбиту искусственные спутники весом в несколько десятков килограммов...

Тут стоит напомнить, что и ракетные космические корабли могли бы появиться несколько раньше. Но не без оснований выдающийся советский исследователь Юрий Васильевич Кондратюк писал в 1928 году: «Перебирая в уме удивительные достижения науки и техники последних лет, невольно задаваясь вопросом, почему не решена на практике до сих пор задача межпланетных сообщений... приходишь к выводу: от недостатка дерзости и инициативы...»

Недостаток дерзости и инициативы задержал и появление квантовых генераторов. Идея направленного теплового луча была высказана Г. Уэллсом в 1898 году. 21 год спустя А. Эйнштейн дал теоретическое обоснование физических процессов, делающих возможным создание квантовых генераторов. Лазеры, по мнению Ч. Таунса, могли появиться в конце 20-х годов. В 1951 году советский ученый В. Фабрикант подал заявку на квантовый генератор и... получил отказ: экспертиза сочла идею изобретения неосуществимой. Впоследствии экспертам пришлось пересмотреть это решение: изобретатель получил авторское свидетельство...

Близка к осуществлению и «невероятная» идея Александра Беляева о человеке-амфибии. Любопытно проследить, как постепенно менялась оценка этой идеи. Вот три высказывания, опубликованные в разное время одним и тем же человеком — инженером, автором нескольких изобретений.

1958 год: «...не люди-амфибии, а люди, вооруженные аппаратами для подводных спусков и плаваний, освоят неизведанные глубины».

1965 год: «Амфибий еще нет, может быть, их и не будет...»

1967 год: «Сейчас человек пробует без акваланга опускаться на большие глубины, дышать под водой, как дышат киты. И не появятся ли когда-нибудь созданные с участием химии, техники и медицины настоящие Ихтиандры? Море покорится этим людям, для которых воздух и вода станут одинаково привычными стихиями».

Меньше чем за десятилетие в корне изменилась оценка «невероятной» идеи! Теперь эта оценка значительно ближе к истине.

Нерешимых задач нет, но тем не менее история изобретения чаще всего начинается с того, что кто-то говорит: «Невозможно!»

Нет ни одного сколько-нибудь значительного изобретения, по поводу которого в свое время не было бы сказано «невозможно».

Причины, заставляющие говорить «невозможно», и доказательства невозможности бывают самые различные. Иногда действует простое невежество. Так, в 20-х годах прошлого столетия, когда уже были построены десятки паровозов, влиятельный английский журнал «Куортерли Ревью» утверждал: «Нет ничего более смешного и глупого, чем обещание построить паровоз, который двигался бы в два раза быстрее почтовой кареты. Так же маловероятно, впрочем, что англичане доверят свою жизнь такой машине, как и то, что они дадут себя добровольно взорвать на ракете».

Вскоре паровоз Стефенсона «Ракета» провел пассажирский состав со скоростью около сорока километров в час...

Когда изобретатель телефона Грэхэм Белл начал продажу своих аппаратов, одна из американских газет потребовала, чтобы полиция положила конец «шарлатанскому выманиванию денег из карманов доверчивой публики». Газета заявила: «Утверждение, что человеческий голос можно передать по обычному металлическому проводу с одного на другое место, является в высшей степени смешным...»

И все-таки невежество не главная причина, заставляющая говорить «невозможно». Чаще всего это говорят люди, которых никак нельзя заподозрить в невежестве. В воспоминаниях О. Пикара, изобретателя стратостата и батискафа, есть такие строки: «Специалисты того времени находили мои предложения неосуществимыми. То, что теперь для нас элементарно, тогда казалось утопией. Единственным возражением, которое выдвигали против меня, было: «все это до сих пор не существует». Как много раз приходилось мне слышать соображения такого рода...»

* * *

Что же побуждает знающего и вообще нисколько не консервативного человека не верить в новое?

Вот характерный пример. Несколько лет назад один из крупных специалистов по автомобилестроению писал: «Допустим, нужно определить диаметр колеса будущего автомобиля. Уже известно, что из года в год наблюдается сокращение диаметра: взяв колеса разных автомобилей за 50 лет, можно увидеть, что уменьшение их становится все менее заметным: приближается момент, когда оно и вовсе остановится. Однако был короткий период, в течение которого диаметр колеса резко сократился; если ограничиться изучением только этого периода, можно прийти к неправильному выводу: диаметр колеса через 20 лет дойдет до нуля!»

Внимательно проследите за ходом этого рассуждения. Исходная мысль абсолютно правильная: диаметр автомобильных колес из года в год уменьшается, и, зная эту тенденцию, можно заглянуть в будущее. Далее идет логический вывод: наступит момент, когда машина вообще лишится колес. Тут-то и появляется «невозможно». Во-первых, как так — автомобиль без колес, ведь «это до сих пор не существует!» Во-вторых, уменьшение диаметра колес становится все менее заметным. Значит, «невозможно»...

Попробуем, однако, разобраться в этих доводах.

Действительно, бесколесных автомобилей раньше не было. И мы к этому настолько привыкли, что трудно представить себе автомобиль, висящий над дорогой «без ничего». Но это еще не основание для категорического «невозможно». Просто мы не знаем, как это осуществить, хотя вообще очень заманчиво избавиться от колёс. Ведь они играют чисто служебную роль. Следовательно, стремление к уменьшению диаметра колес — тенденция отнюдь не случайная, и нельзя ожидать, что она сойдет на нет. Правда, колеса ниже какого-то предела практически не могут уменьшаться. Сам принцип, заложенный в конструкции колесного автомобиля, вступает в противоречие с тенденциями автомобилестроения.

История техники знает множество случаев, когда та или иная конструкция «не хотела» продолжать развиваться. Исход всегда был один — от такой конструкции отказывались. И если колеса автомобиля тоже пришли в противоречие прогрессивной технической тенденции, значит, пора подумать о бесколесном автомобиле.

Вывод этот полностью подтверждается практикой. Диаметр колеса, как это ни казалось невероятным, дошел до нуля: появились автомобили на воздушной подушке.

В развитии техники сочетаются два пути — эволюционный (в пределах одного уровня) и революционный (переход с одного уровня на другой). Схематически это развитие можно представить в виде ломаной линии с большим числом поворотов. Узкий специалист хорошо видит направление одного отрезка. Думая о будущем, он склонен видеть это будущее развитием настоящего, он как бы мысленно продолжает конечный отрезок линии. Понимая ограниченность существующих технических средств, специалист отчетливо видит нерешимые задачи, стену, в которую упирается мысленное продолжение данного отрезка. Но диалектика развития техники такова, что «нерешимые» задачи решаются «в обход» — принципиально новыми техническими средствами. И вот этого некоторые специалисты не понимают: трудности, неодолимые известными ныне технике средствами, они считают неодолимыми вообще.

«Невозможно» потому и возникает, что, не зная, как это произойдет, заранее говорят, что этого вообще не может быть. А надо сказать: будет, хотя пока неизвестно, как именно.

Изобретатель должен как бы перешагнуть через слово «невозможно», забыть на время о нем. Уже одного этого порой достаточно, чтобы почти автоматически прийти к новой технической идее. Конечно, может случиться так, что путь к решению окажется долгим и трудным. Но ведь и самый длинный путь начинается с первого шага.

* * *

Теоретически все очень просто: нужно не бояться слова «невозможно». Практически смелость вырабатывается постепенно, в процессе решения задач, кажущихся нерешимыми.

Вспомним, например, задачу о намотке проволоки на ферритовое колечко. Задача эта решалась на семинаре в Институте математики СО АН СССР. Анализ привел к выводу, что в задаче содержится противоречие типа «производительность — точность». В самом деле, намотку приходится вести вручную, и если мы захотим ускорить темпы, то неизбежно проиграем в качестве, то есть в точности намотки — витки лягут как попало. По таблице противоречию типа «производительность — точность» соответствуют приемы 1, 10, 13, 31. Прием 1 — «Дробление» — исключается по условиям задачи. Разрезать колечко нельзя. Прием 10 — «Предварительное исполнение» — тоже исключается: нельзя произвести намотку до изготовления (или в процессе изготовления) ферритового колечка. Принцип 13 — «Наоборот». Не наматывать проволоку, а разматывать? Не годится. Принцип 31 — «Использование магнитов и электромагнитов». Не подходит.

Затем последовал такой диалог между руководителем семинара (Р) и участником (У), решавшим задачу:

У: Может быть, я не так определил противоречие?

Р: Хорошо, попробуйте по-другому.

У: Можно сказать так: чем меньше диаметр колечка, тем ниже производительность. Противоречие типа «длина — производительность». Таблица дает приемы 13, 28. Или «длина — скорость». Приемы 13, 14, 34.

Р: Так что же?

У (нерешительно): Судя по таблице, надо использовать прием 13. То есть принцип «Наоборот». Но это невозможно.

Р: Почему?

У: Нам надо наматывать проволоку, а «Наоборот» означало бы в данном случае разматывать. Чтобы разматывать, нужны лишние витки, а откуда они возьмутся?

Р: Вот вы и подумайте, как получить лишние витки.

У: Без намотки? Но это невозможно.

Р: Пожалуйста, все-таки подумайте. А вдруг это предрассветный эффект? Вам надо, чтобы на ферритовом сердечнике были лишние витки. Как это сделать?

У: Если намотка исключается... Нет, не знаю.

Р: Подумайте. Представьте себе тороид с лишними витками.

У: Ну, это легко.

Р: И как он выглядит?

У: Ферритовое колечко, обмотанное проволокой. Я хочу сказать, с избытком обмотанное проволокой.

Р: Что значит — с избытком? Попытайтесь это представить зрительно.

У: С избытком — значит много витков. Прямо виток к витку. Без промежутков. Или даже так: все колечко покрыто тонким слоем металла. Получается как бы бесконечно большое число витков.

Р: Видите, как хорошо: оказывается, бесконечно большое число витков можно намотать без всякой намотки... Теперь остается только убрать лишние витки.

У: Спиральная нарезка...

Р (не без ехидства): А разве это возможно?

У: Конечно. Собственно, могут быть самые различные, не только механические способы. Ведь мы теперь снимаем металл, делаем «пустые» витки по тонкому слою металла. Это намного проще, чем наматывать проволоку, Можно покрыть колечко еще при изготовлении тонким слоем фоточувствительной пленки, а затем спроецировать (сверху и снизу) оптическое изображение витков.

Р: Значит, годятся и прием 10 («Предварительное исполнение»), и прием 28 («Замена механической схемы оптической»).

У: Пожалуй. Но «Наоборот» подходит точнее. Прямо типичный случай, когда надо сделать обратное...

Вы начали решать задачу. Первый шаг еще не сделан, и вам кажется, что все впереди. Вы считаете, что можете пойти по любому направлению. Но это заблуждение! Даже в том случае, если вы «очистили» условия задачи от явной тенденциозности, инерция заставит вас двигаться в направлении, предопределенном не явной (но существующей) тенденциозностью задачи.

Задача ставится в известных уже терминах. И эти термины отнюдь не остаются нейтральными, они стремятся сохранить присущее им содержание. Изобретение же состоит в том, чтобы придать старым терминам или их совокупности новое содержание.

Инерцией, присущей технической терминологии, прежде всего и объясняется инерция мышления. Изобретатель «думает словами», и эти слова — неощутимо для изобретателя! — подталкивают его в определенном направлении. Чаще всего в направлении уже известных технических идей, для которых и была создана терминология. Не случайно Ф. Энгельс говорил: «В науке каждая новая точка зрения влечет за собой революцию в ее технических терминах»

Вспомним хотя бы задачу о намотке. С самого начала формулировка задачи навязывала изобретателю определенное направление поисков. Нужно наматывать проволоку, говорилось в условиях задачи. Но почему наматывать? Только в силу инерции терминологии: ранее известные способы основывались именно на намотке, и вот новая задача была сформулирована в старых терминах. Между тем не нужна намотка сама по себе, надо иметь колечко со спиралью. Зачем же заранее усложнять задачу, вводя дополнительное требование — получить колечко со спиралью обязательно путем намотки?..

Конечно, если бы вопрос был поставлен так с самого начала, мы сказали бы: нет, намотка не обязательна, нужно только иметь колечко со спиралью... Беда, однако, в том, что опасная тенденциозность терминов становится видимой лишь после решения задачи. В начале же все кажется естественным: надо наматывать — что же еще?

На одном из семинаров была рассмотрена задача о переброске нефтепровода через ущелье. По условиям задачи устройство опор или подвески исключалось. Обычно в таких случаях изгибают нефтепровод в виде арки, обращенной выпуклостью вверх или — при больших пролетах — вниз). Но в задаче было сказано: трубопровод необходимо перебросить без прогибов.

Решение получилось тривиальное: «Нужно увеличить площадь поперечного сечения трубы».

В следующий раз та же задача формулировалась иначе: «Нефтепровод необходимо перебросить «без ничего» и «без прогибов». Таким образом, заменено было одно лишь слово: вместо «трубопровод» в задаче теперь говорилось «нефтепровод».

На этот раз среди решений оказалось и такое: «Прочность зависит от площади и формы поперечного сечения нефтепровода. Площадь менять нельзя по условию задачи (проигрыш в весе). Остается менять форму поперечного сечения. Пусть это будет полый двутавр. Тогда при том же расходе металла на единицу длины несущая способность нефтепровода повысится. Но такая форма сложнее в изготовлении. Однако двутавр (на этом участке) можно составить из двух труб (меньшего диаметра, чем основной трубопровод), расположенных одна над другой и соединенных вертикальными связями».

Вот к каким результатам привела замена одного только термина на более общий!

В первом случае в условиях задачи присутствовало слово «труба». И хотя нефтепровод не обязательно должен иметь в поперечном сечении форму трубы, но инерция мысли такова, что «сойти с рельсов» трудно, а они ведут в направлении малоперспективном. Как только слово «труба» исчезло из условий задачи, инерция мышления была погашена. В поле зрения сравнительно легко попала простая, но в данном случае новая мысль: нефтепровод не обязательно должен быть трубой.

Изобретателю необходимо учитывать стремление терминологии направлять мысль по привычному руслу. Нужно вести самоконтроль на всех стадиях АРИЗ: следить, чтобы в рассуждение не «просочились» специальные термины. Формулировки, соответствующие каждому шагу, должны быть предельно просты и свободны от технической терминологии.

Практика решения многочисленных задач на семинарах показывает, что лучшие результаты получаются при использовании не специальных терминов, а самых обычных слов. Потом, когда новая идея уже найдена, можно (и нужно) вновь вернуться к точной терминологии.

* * *

Давно подмечено, что многие изобретения были сделаны в три этапа. Сначала изобретатель напряженно и безуспешно ищет решение. Затем, так и не решив задачу, перестает о ней думать. Проходит некоторое время, и вдруг как бы срабатывает некий механизм замедленного действия: «само собой» приходит требуемое решение. Вот, например, что говорил об этом Гельмгольц:

«Каждый раз приходилось сперва всячески переворачивать свою задачу на все лады, так что все ее изгибы и сплетения залегали прочно в голове и могли быть снова пройдены наизусть, без помощи письма. Дойти до этого обыкновенно невозможно без долгой предварительной работы. Затем, когда прошло наступившее утомление, требовался часок полной телесной свежести и чувства спокойного благосостояния — и только тогда приходили хорошие идеи. Часто они являлись утром, при пробуждении, как замечал Гаусс (он установил закон индукции утром, перед вставанием)».

Можно привести еще одни типичный пример. Известный русский бактериолог С. Н. Виноградский долгое время пытался разобраться в физиологии тогда еще не изученных серобактерий. «Я научился, — пишет С. Н. Виноградский, — пичкать их сероводородом, наблюдать, как быстро они наполняются серой и как затем, без сероводорода, сера эта быстро исчезает». Однако открыть механизм работы серобактерий долгое время не удавалось, «Вопрос не двигался с места. Ощущалось некоторое утомление им, и вот, ради отдыха, я стал больше сидеть в химической лаборатории, где занимался весьма скромными аналитическими упражнениями. Шел оттуда как-то домой, к обеду, и, дойдя до набережной, вспомнил сероводородную воду, которая, оставленная в стаканчике на столе, помутнела от выделившейся серы, а потом посветлела от окисления этой серы. И в этот момент, точно подсказанная этим банальным фактом, вдруг выпукло и ярко загорелась в голове мысль, бактерии мои сжигают серу в серную кислоту; затем сразу развернулась в голове вся их физиология. Дальше пошло как по маслу, и в несколько дней работа была закруглена».

Три фазы изобретательского творчества («поиск — выжидание — озарение») проявляются очень отчетливо. Это едва ли не единственная особенность творчества, которую можно часто наблюдать со стороны. Не случайно поэтому трехфазность служит (явно или неявно) исходной точкой для тех «объяснений» творчества, которые легко сводят весь процесс к чему-то одному. Обычно выделяют только последнюю фазу: «вдруг» появляется идея. Другие, наоборот, видят только первую фазу: «Надо искать, пытаться, пробовать...» Наконец, есть еще одно «объяснение» — оно делает упор на вторую фазу: «Надо наблюдать, всматриваться в окружающее, постоянно держать в мыслях задачу — что-нибудь послужит толчком, подскажет решение...»

Теперь, выяснив, как возникает инерция мышления, мы можем объективно разобраться в механике творческого процесса.

Задача ставится в терминах, обладающих инерцией и скрыто подталкивающих мысль в направлении, противоположном тому, где лежат новые идеи. Именно поэтому первая фаза творческого процесса (если он ведется бессистемно) обычно не приводит к решению задачи.

Изобразим условие задачи так:

А ⇄ Б ⇄ В ⇄ Г

Каждая буква может обозначать, например, часть машины, а стрелки между буквами символически указывают на существующую между этими частями связь.

В результате первой фазы творческого процесса исходная формула еще не разрушается. Связи между частями машины лишь слегка ослабляются, расшатываются. Условно это можно записать так:

А ↔ Б ↔ В ↔ Г

Наступает вторая фаза. Человек почти не думает о задаче. Но тут проявляется положительная роль инерции мышления. По инерции расшатанные связи между частями продолжают ослабляться и постепенно совсем рвутся:

А Б В Г

Теперь изобретатель может легко переставлять части, менять характер связи между ними и т. д. В результате (без особого труда) возникает новая формула машины

В ⇄ А ⇄ Г ⇄ Б

Если изобретатель работает бессистемно, ему нужно много времени на разрыв привычных «связей». АРИЗ делает процесс разрыва осознанным и планомерным.

 

Сила фантазии

Стало прописной истиной, что фантазия играет огромную роль в любой творческой деятельности, в том числе и научно-технической. Но удивительный парадокс: признание величайшей ценности фантазии не сопровождается планомерными усилиями, направленными на ее развитие.

Пока единственным массовым и практически действенным средством развития фантазии является чтение научно-фантастической литературы (НФЛ). При этом наблюдается отчетливая закономерность: ученых и инженеров тянет к НФЛ значительно сильнее, чем других читателей. Несколько лет назад комиссия по научно-технической литературе Союза писателей Азербайджана провела анкетный опрос, в результате которого выяснилось, что 20% опрошенных инженеров и физиков предпочитают НФЛ другим литературным жанрам. Среди врачей, например, увлекающихся фантастикой вдвое меньше (9%).

52% опрошенных инженеров и физиков отметили, что ценят НФЛ прежде всего за новые научно-технические идеи. Действительно, в этом отношении НФЛ может дать думающему инженеру очень многое. Вплоть до темы, за разработку которой можно взяться, или даже до готового решения, которое остается лишь перевести на инженерный язык.

Недавно в ФРГ выдан патент № 1229969 с такой формулировкой предмета изобретения: «Способ добычи полезного ископаемого из космических месторождений, отличающийся тем, что в качестве месторождения выбирают астероид с небольшой собственной массой и такой орбитой, при которой возможны затраты на осуществление импульса для транспортирования астероида на Землю». Человек, хорошо знающий фантастику, сразу отметит, что в числе авторов этого изобретения следовало бы указать Жюля Верна («Золотой метеор») и Александра Беляева («Звезда КЭЦ»).

Можно привести множество подобных примеров. Так, Жюль Верн впервые выдвинул и обосновал идею двойного корпуса подводной лодки (в романе «20 тысяч лье под водой»). Патент на двойной корпус был взят только через тридцать лет французским инженером Лебефом. Идея изложена в патентном описании не более детально, чем в романе Жюля Верна.

Такова же судьба другой идеи, высказанной в том же романе: получение электроэнергии за счет разности температур на поверхности и в глубине океана. Термоэлектричество было, конечно, известно и до Жюля Верна, Но Жюль Верн впервые высказал мысль об использовании перепада температур в океане. Открывая впоследствии станцию, основанную на использовании этого принципа, Клод прямо указал на роман Жюля Верна как на исходную точку своих работ.

Известны случаи еще более тесного взаимодействия НФЛ и техники. В одном из рассказов фантаста М. Шировера был описан прибор для обучения во время сна. По заданию М. Шировера инженер Э. Браун сконструировал «дормифон» — комбинацию патефона с электрическими часами и наушниками, и Р. Элиот применил этот аппарат для обучения студентов во время сна.

Идеи фантастов чаще всего прямо используются на ранних этапах развития новой отрасли науки или техники. В какой-то период (правда, очень короткий) фантастика оказывается одним из основных источников идей для возникающей отрасли знания. Так было, например, по свидетельству В. В. Ларина и Р. М. Баевского, с космической биологией: «Наши писатели-фантасты изложили в своих произведениях много «кибернетических» идей, которые могут и должны быть взяты на вооружение космической биологией. Так, например, проблема регулируемого анабиоза имеет громадное значение не только для обеспечения межзвездных перелетов, но и для космических полетов большой продолжительности в пределах солнечной системы, которые, возможно, состоятся еще в нашем столетии. К сожалению, наиболее подробное рассмотрение этого вопроса содержится не в научной литературе, а в романе И. Ефремова «Туманность Андромеды».

Разумеется, научно-фантастическая литература далеко не всегда содержит идеи зрелые и правильные. Чаще читателю преподносят идеи сомнительные с научно-технической точки зрения или откровенно условные. Более того, нередко фантастическая идея полностью неверна. И все же в силу своей яркости, необычности она привлекает внимание исследователей, вызывает интенсивные поиски, приводящие порой к ценным открытиям или изобретениям.

Лауреат Ленинской премии Юрий Денисюк говорит: «Я решил придумать себе интересную тематику, взявшись за какую-то большую, на грани возможности оптики, задачу. И тут в памяти выплыл полузабытый рассказ И. Ефремова...» Речь идет о рассказе «Тени минувшего». В пещере, в результате редкого сочетания условий, возникло подобие фотоаппарата: узкий вход в пещеру сыграл роль входного отверстия камеры-обскуры, а противоположная входу стена, покрытая смолой, стала огромной фотопластинкой, запечатлевшей мгновения давно минувших эпох.

Денисюк подошел к проблеме иначе: а нельзя ли получать изображения вообще без объектива? Исследования привели к открытию одной из систем голографии. Но первый толчок все-таки был дан рассказом! «Я не только не отрицаю, — говорит Денисюк, — своеобразное участие И. Ефремова в моей работе, но подтверждаю его с удовольствием».

НФЛ помогает преодолевать психологические барьеры на путях к «безумным» идеям, без которых не может развиваться наука. Это тонкая и пока малоизученная функция НФЛ, становящейся элементом профессиональной тренировки ученого.

Обычно механизм воздействия фантазии состоит в том, что она вступает в реакцию с реальными «рабочими» мыслями. Суть этой реакции становится понятной, если воспользоваться схемой творческого процесса, предложенной академиком Б. М. Кедровым.

В поисках решения задачи мысль человека движется в определенном направлении (α) от единичных фактов (Е) к выявлению того особенного (О), что присуще этим фактам. Следующим шагом должно быть установление всеобщности (В), т. е. формулировка закона, теории и т. п. Переход от Е к О не вызывает особой трудности, но дальнейший путь от О к В прегражден познавательно-психологическим барьером (i). Нужен какой-то трамплин (γ), позволяющий преодолеть барьер. Чаще всего таким трамплином бывает случайно возникающая ассоциация, причем появляется эта ассоциация при пересечении линии (а) с другой линией мыслей (β).

Научно-фантастическая литература хорошо работает в качестве линии (β).

Когда на семинаре решалась задача 7, один из участников сформулировал ИКР так: «Замыкалка» сама включает контакты при минимальном трении». Я спросил, почему не «без трения», а «при минимальном трении»? Последовал ответ: «По условиям задачи «замыкалка» должна касаться контактов. Раз есть соприкосновение, значит, есть и трение. Мы не избавимся от трения совсем — зачем же ставить несбыточный ИКР?» — «А почему бы, — настаивал я, — не представить себе сколь угодно тесное соприкосновение, но без всякого трения — и притом при обычной температуре, без сверхтекучести?» Тут стали возражать и другие участники семинара: «Получается, что вещество «замыкалки» должно проходить сквозь вещество контактов... Как это представить?»

Возник сильный психологический барьер, решение застопорилось. Тогда я рассказал эпизод из научно-фантастического романа Е. Войскунского и И. Лукодьянова «Экипаж «Меконга». В этом романе речь идет об установке, придающей любому существу или предмету свойство проницаемости. Герой романа, став проницаемым, переходил улицу, задумался... и «наскочил» на автобус.

Рис. 36. Схема академика Б. М. Кедрова

К изумлению окружающих человек как ни в чем не бывало прошел сквозь автобус!..

Кто-то вспомнил другую фантастическую повесть — в ней тоже действовал «проницаемый» человек. Припомнили и кинофильм о человеке, проходящем сквозь стены... За три минуты все настолько ощутимо представили себе проницаемость, что можно было вернуться к задаче: «Теперь вы видите, как «замыкалка» должна — в идеале — проходить сквозь выступающие пластинки контактов. Давайте это нарисуем. Шаг 3—2...»

НФЛ играет роль своего рода экспериментального поля для моделирования проблематических идей. Некоторые из этих идей со временем развиваются в научные гипотезы (если говорить о технике — в рационализаторские предложения, проекты, изобретения), т. е. полностью переходят в сферу науки и техники. Чаще всего НФЛ воздействует на творческий процесс косвенно, постепенно уменьшает психологическую инерцию, повышает восприимчивость к новому. На схеме Кедрова это можно показать как уменьшение высоты познавательно-психологического барьера и появление способности к самообразованию трамплина, т. е. к преодолению барьера без непосредственного внешнего воздействия линии (β).

Нельзя, конечно, сказать, что НФЛ стала незаменимым инструментом научно-технического творчества. Но она, безусловно, является одним из важных инструментов. Давно назрела необходимость взять фантастические идеи на учет, собрать их и тщательно проанализировать.

В 1964 году я начал составлять «Регистр современных научно-фантастических идей». Ныне в «Регистр» вошли почти все интересные идеи; они разделены на 12 классов, 75 подклассов, 406 групп и 2360 подгрупп. Анализ позволил ответить на вопрос, в каких случаях фантастические идеи оказываются удачными, в каких — ошибочными. Более того, начали проясняться некоторые закономерности в генерировании фантастических идей.

* * *

Чтение фантастики, безусловно, способствует развитию творческого воображения, но оно, конечно, не может заменить регулярной тренировки. Фантазию надо развивать систематически путем специальных упражнений.

Одна из немногих попыток в этом направлении была предпринята профессором Стенфордского университета Джоном Арнольдом. По методу Арнольда предлагается решать изобретательские задачи в условиях воображаемой планеты Арктур IV. Эта придуманная планета отличается довольно своеобразными условиями: температура на ее поверхности в среднем на 100° ниже, чем на Земле; атмосфера состоит из метана, моря — из аммиака; сила тяжести в 10 раз больше земной; разумные существа похожи на птиц... Нужно преодолеть немало психологических барьеров, чтобы придумать, например, автомобиль или дом для условий Арктура IV. Регулярно решая подобные задачи, слушатели профессора Арнольда постепенно развивают умение преодолевать психологические барьеры.

К сожалению, метод Арнольда очень узок. В сущности, это одно упражнение в разных вариантах.

Для эффективного развития творческой фантазии нужна система упражнений и, главное, нужно обучение приемам фантазирования. Мало сказать: «Придумай то-то» — надо объяснить, какими приемами следует при этом пользоваться. (Приемы играют ту же роль, что и краски в живописи; не может быть и речи о том, что они мешают свободно фантазировать.). В этом направлении эксперименты ведутся Общественной лабораторией методики изобретательства при ЦС ВОИР. Разработан и проверяется на практике курс развития творческого воображения. Слушатели изучают приемы генерирования фантастических идей, приемы преодоления психологической инерции и используют эти приемы в специальных упражнениях или при решении изобретательских задач.

При разработке курса развития творческого воображения все упражнения сначала испытывались на писателях-фантастах. Это дало эталоны для сравнения, позволило построить своего рода «шкалу фантазии». Как правило, уровень развития фантазии до начала тренировок весьма невысок. Искра фантазии высекается с трудом — и тут же гаснет.

Это далеко не случайно. На протяжении всей эволюции человеческий мозг приспосабливался оперировать привычными представлениями. Нужны сотни и тысячи попыток, чтобы мысль, скованная привычными представлениями, преодолела психологические барьеры.

Вероятно, человеку ничего не знающему о гимнастике и впервые увидевшему гимнастические занятия, трудно понять, что это происходит: собрались взрослые люди, зачем-то без дела размахивают руками, подпрыгивают на месте, а потом расходятся, ничего не сделав и ничего не добыв... Столь же странными могут показаться стороннему наблюдателю и занятия по тренировке фантазии. А между тем это серьезная и очень напряженная работа. От занятия к занятию осваиваются приемы фантазирования: сначала простые (увеличить, уменьшить, сделать «наоборот» и т. д.), затем более сложные (сделать свойства объекта меняющимися во времени, изменить связь между объектом и средой), мысль приучается преодолевать психологические барьеры.

Предложите придумать фантастическое растение — и 10 человек из 10 обязательно начнут видоизменять цветок или дерево, то есть целый организм. А ведь можно опуститься на микроуровень: менять клетку растения, и тогда даже небольшие изменения на клеточном уровне дадут удивительные растения, которых нет и в самых фантастических романах. Можно подняться на макроуровень — и менять свойства леса: опять-таки здесь окажутся интересные и неожиданные находки.

Каждый объект (животное, растение, корабль, токарный станок и т. д.) имеет ряд главных характеристик: химический состав, физическое строение, микроструктуру («клетку») и макроструктуру («сообщество»), способ энергопитания, направление развития и т. д. Все характеристики могут быть изменены, и приемов изменения тоже десятки. Поэтому в курс развития воображения входит обучение фантограммам, тренировка в их составлении и использовании. Фантограмма — это таблица, на одной оси которой записаны меняющиеся характеристики объекта, а на другой — главные приемы изменения.

Богатство фантазии в значительной мере определяется обилием накопленных комбинаций, которые, в сущности, и составляют фантограмму. Но до тренировки мозг хранит лишь разрозненные осколки таких комбинаций. И только у писателей-фантастов в результате профессиональной тренировки эти осколки складываются в подобие целой фантограммы.

Изучение техники фантазирования нисколько не похоже на зазубривание шаблонных приемов. Одно и то же упражнение может быть выполнено по-разному в зависимости от личности человека. Здесь, как в музыке, технические приемы помогают раскрытию индивидуальных качеств, и интересно выполненные упражнения порой доставляют подлинно эстетическое удовольствие, как хорошо сыгранное музыкальное произведение.

 

Через барьеры

Вернемся теперь к учебным задачам, разберемся в их решениях.

Решение задачи 9

Нам нужно, чтобы в водоеме было больше кислорода. В пределе — столько, сколько может раствориться до полного насыщения. Следовательно, мы хотим увеличить количество вещества (кислорода). В таблице это двадцать шестая строка.

Предположим, для насыщения воды кислородом используется обычный способ: на берегу установлен мощный компрессор, по дну водоема проложены трубопроводы и в воду подается много кислорода (или воздуха). Содержание кислорода в воде, конечно, увеличится, но мы проиграем из-за сложности оборудования. В таблице это 36-я колонка (по вертикали). Рекомендуемые приемы: 3, 13, 27, 10. Если использовать химикаты, то они будут не только источником кислорода, но и причиной загрязнения водоема. Колонка 31 — «Вредные факторы, генерируемые самим объектом». Приемы: 3, 35, 40, 39.

Можно подойти к задаче иначе. Скажем, мы хотим уменьшить потери вещества (23-я строка) — и проигрываем в степени насыщения, т. е. в количестве вещества (26-я колонка). Приемы: 6, 3, 10, 24. Или так: снижая потери вещества обычными путями (т. е. замедляя подачу сжатого воздуха), мы проигрываем в производительности (39-я колонка). Приемы: 28, 35, 10, 23.

Таким образом, таблица настойчиво рекомендует принцип местного качества (3) и принцип предварительного исполнения (10). Отсюда не трудно прийти к решению: возьмем заранее часть воды и создадим для нее условия, благоприятствующие растворению кислорода. Это совпадает с контрольным ответом (авторское свидетельство № 168073): кислород распыляют под давлением в небольшом объеме воды, а потом насыщенную кислородом воду вводят в придонные слои озера. Раньше кислород «выскакивал», не успевая раствориться, теперь у него для этого достаточно времени.

Решение задачи 10

Требуется увеличить скорость обработки, а расплачиваемся мы за это недопустимым увеличением температуры. Приемы: 28, 30, 36, 2. Прием 36 прямо относится к рассматриваемой ситуации: фазовые переходы могут сопровождаться значительным поглощением тепла. Полировальник должен плавиться или испаряться в том месте, где выделяется тепло.

Можно рассуждать и так: надо уменьшить вредный фактор, генерируемый объектом, а сделать это можно поступившись скоростью или производительностью. Приемы соответственно: 35, 28, 3, 23 и 22, 35, 18, 39. Используя идею изменения агрегатного состояния (прием 35), тоже легко прийти к правильному решению.

Контрольный ответ (авторское свидетельство № 192658): полировальник выполнен из льда, в котором находятся частицы абразива. При полировании лед постепенно плавится, поглощая выделяющееся тепло.

Решение задачи 11

2—3. Дана система: коробка — образец (проволока, стержень) — груз — агрессивная среда. Трудно определить момент разрыва образца (или падения груза).

2—4. а) Коробка, груз.

б) Образец и агрессивная среда.

(Образец и среда заданы условиями испытания — их нельзя менять; груз мы можем менять, сохраняя, однако, требуемую нагрузку на образец; коробку можно менять как угодно, лишь бы она оставалась герметичной.)

2—5. Коробка.

(Она снаружи — ее легче менять, чем груз. К тому же коробка неподвижна — см. примечание «а» к шагу 2—5 АРИЗ.)

3—1. Коробка без сквозных отверстий в стенках сама сообщает о моменте разрыва образца (или падения груза).

Рис. 37. Решение правильно, совпадает с ИКР; коробка сама сообщает о падении груза.

3—2. Сделать рисунок установки.

3—3. Не могут выполнить требуемого действия стенки коробки, (Можно сформулировать ответ на 3—3 еще точнее, указав на наружную поверхность стенок.)

3—4. При разрыве образца или падении груза стенки коробки (или их наружная поверхность) должны каким-то образом сами изменяться (ощутимо, сильно).

Можно более точно ответить на вопросы шага 3—4:

а) Стенка (дно) коробки должна быть подвижной — чтобы передавать наружу движение груза.

б) Стенка должна быть неподвижной — чтобы держать давление агрессивной среды, находящейся внутри коробки.

в) Стенка должна быть одновременно подвижной и неподвижной.

3—5. Чтобы совместить подвижность и неподвижность, стенка должна перемещаться целиком — вместе со всеми другими стенками. Тогда она будет одновременно неподвижной относительно других стенок и подвижной относительно опоры.

(Падение груза не видно из-за того, что его скрывают стенки. Значит, нужной чтобы стенки не «гасили» падения: пусть груз, упав на дно, продолжает двигаться вместе с коробкой.)

3—6. Падение (перемещение) груза должно вызывать падение (перемещение) всей коробки. Сейчас вес груза уравновешивается реакцией опоры. Значит, падение груза должно нарушать это равновесие.

3—7. Падение груза означает перемещение центра масс. Это перемещение может нарушить равновесие коробки и вызвать ее перемещение.

3—8. Мы приходим к конструкции (рис. 37), совпадающей с контрольным ответом (авторское свидетельство № 260249). Груз висит над расположенной внутри камеры наклонной плоскостью. Наружная поверхность дна камеры выполнена в виде двух плоскостей. При разрушении образца груз падает на наклонную плоскость, смещается к стенке камеры, равновесие нарушается и камера меняет положение, замыкая контакт сигнального устройства.

4—1. Такое решение совпадает с ИКР: камера сама дает сигнал о падении груза, конструкция при этом практически не усложняется. Правда, устройство будет работать лишь в том случае, если перемещение груза создаст достаточный опрокидывающий момент. А как быть, если вес груза очень мал по сравнению с весом всей камеры? Можно уменьшить площадь опорной поверхности: пусть камера находится в состоянии, близком к неустойчивому равновесию. Но это плохой путь: камера будет опрокидываться от случайных толчков, сотрясений и т. п.

4—2. Нам надо, чтобы на образец действовал небольшой груз, а после разрыва образца на камеру действовал большой груз. Снова к одному объекту предъявляются противоречивые требования. Можно, конечно, сделать, чтобы падение маленького грузика вызывало обвал большого груза. Но это заставит усложнить исходную схему... Лучше, если один и тот же груз будет легким для образца и тяжелым для камеры. Пока груз подвешен, часть его веса должна как-то исчезать. Для этого надо положить груз на наклонную плоскость, выбрав угол наклона так, чтобы на образец передавалась только требуемая по расчету часть веса груза. После разрушения образца груз сместится по плоскости к стенке и вызовет всем своим весом опрокидывание камеры. Наклонную плоскость можно сделать переставляемой.

4—3. Мы получили требуемый эффект — расширили область применения устройства, практически ничем не расплатившись. Устройство сохранило присущую ему простоту, но стало универсальным: теперь его можно применить для испытания тонких проволок, нитей и т. п.

4—4. Решение можно считать законченным; требования задачи выполнены полностью.

Решение задачи 12

2—3. Дана система из трубы, воздушного потека и помидоров. Воздушный поток при транспортировке сталкивает помидоры друг с другом.

2—4. а) Труба, воздушный поток,

б) Помидоры.

2—5. Труба.

(Выбор сделан на основании примечания «а» к шагу 2—5.)

3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры и подгоняет слишком медленные помидоры.

Здесь два действия: труба тормозит и подгоняет. А в формулировке ИКР всегда должно быть только одно действие. Разные действия в принципе могут осуществляться разными путями. Поэтому надо разделить нашу задачу на две задачи или переформулировать ИКР. Мы оставим одно действие: «Труба тормозит». Если бы она умела «подгонять», не нужен был бы воздушный поток: труба вообще двигала бы помидоры. А по условиям задачи надо сохранить пневматическую систему движения (то есть обходный путь в данном случае исключен условиями задачи).

3—1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры.

3—2. См. рис. 38.

3—3. Не может тормозить слишком быстрые помидоры нижняя стенка трубы, по которой они катятся.

3—4. а) Нам надо, чтобы помидор, подошедший к какому-то месту трубы слишком рано, не мог пройти дальше.

б) Стенка трубы в этом месте не имеет препятствий и пропускает любые помидоры.

в) Одно и то же место в стенке трубы должно быть то «пропускающим», то «непропускающим».

3—5. На стенке трубы должны в нужный момент возникать и исчезать препятствия.

3—6. Помидор движется под действием воздушного потока. Чтобы помидор остановился, нужно в районе остановки уменьшить давление воздуха за помидором (или повысить давление воздуха перед помидором). В нужный момент в стенке должно образоваться отверстие — воздух уйдет в это отверстие. Таким образом, нижняя стенка трубы должна иметь периодически открываемые и закрываемые отверстия.

3—7. Открывать или закрывать отверстия сложно. Отверстия должны быть всегда открыты. Чтобы помидоры не проваливались, отверстия нужно сделать маленькими. Через отверстия мы можем нагнетать или отсасывать воздух. Надежнее отсасывать: это позволит при необходимости остановить помидор у того или иного отверстия.

3—8. Дно трубы имеет небольшие отверстия (рис. 39). Из отверстий отсасывается воздух: сначала из первого отверстия, затем из второго и т. д. Возникает бегущая волна разрежения; помидоры не будут двигаться быстрее этой волны.

Рис. 38. К задаче 12, шаг 3—2.

Это решение совпадает с контрольным ответом (авторское свидетельство № 188364).

4—1. Мы получили возможность управлять движением помидоров, задавая нужный темп движения волны. Проигрыш — усложнение конструкции.

4—2. Чтобы упростить конструкцию, можно отказаться от подачи воздуха в трубу. Пусть бегущая волна разрежения сама передвигает помидоры от одного отверстия к другому. Если мы быстро переключим отсос с первого отверстия на второе, то воздух, втягиваемый во второе отверстие, подтянет помидор к этому отверстию. Затем, переключим отсос на третье отверстие — помидор тоже перейдет к этому отверстию и т. д.

Рис. 39. Пневмотранспортер:

1 — корпус, 2— отверстия, 3 — патрубки, 4 — источник вакуума.

Когда помидор продвинется на три-четыре отверстия, снова начнется отсос воздуха из первого отверстия.

Нижнюю стенку трубы можно сделать широкой и одновременно двигать целые шеренги помидоров.

Решение задачи 13

2—2. а) Толщина пластин стремится к нулю. Допустим4 толщина стала равной диаметру атома. Пластины придется собирать из отдельных атомов.

б) Если толщина пластин 1000 км, тоже придется собирать пластины из отдельных частей.

в) Время изготовления изделия стремится к нулю.

Придется заранее подготовить элементы и собрать изделие, пользуясь какой-то быстродействующей силой.

г) Если на изготовление изделия дано 100 лет, можно использовать медленные естественные процессы, скажем, осаждение частиц из раствора.

д) Стоимость изготовления изделия равна 0. Пластины должны сами собой возникать и соединяться... Как? Может быть, за счет каких-то вредных сил? Тогда мы не только сведем к 0 стоимость изготовления, но и получим бесплатно дополнительный эффект.

е) Если допустимая стоимость очень высока, можно работать в условиях, когда меняются свойства материалов, например, соединять пластинки при обычной температуре, но очень высоком давлении.

Оператор РВС не дал готового решения. Так бывает почти всегда. Смысл применения оператора РВС в том, чтобы расшатать барьеры и тем самым облегчить дальнейшее решение.

Рис. 40. К задаче 13, шаг 3—2.

2—3. Даны два материала — А (легкоплавкий и Б (тугоплавкий). Известными способами трудно получить из этих материалов тонкую «слоёнку».

2—4. а) Материал А, материал Б. б) —

2—5. Материал А. (Он легче плавится, то есть легче изменяется.)

3—1. Материал А сам образует «слоёнку» с материалом Б.

3—2. См. рис. 40.

Теперь видно, что процесс образования «слоёнки» состоит из двух действий. Надо, чтобы лежащие порознь материалы А и Б образовали один общий объем. А затем они должны определенным образом расположиться в этом объеме. Значит, можно уточнить ИКР.

Рис. 41. Окончательный вариант шага 3—2 к задаче 13.

Вот как уточнялся ИКР при решении этой задачи в Азербайджанском общественном институте изобретательского творчества (объектом был взят материал Б).

Слушатель: Материал Б сам влезает в А и упорядоченно располагается в нем.

Преподаватель: Здесь два действия: «влезает» и «упорядоченно располагается» — значит, и две задачи.

Слушатель: Первая легко решается. Чтобы материал Б «влез» в материал А, надо бросить Б в расплавленное А.

Преподаватель: Следовательно, мы можем заново сформулировать ИКР.

Слушатель: Б раздробилось, и частички сами расположились по плоскостям.

Преподаватель: Но здесь снова две задачи — «раздробить» и «расположить по плоскостям».

Слушатель: Раздробить легко. Можно заранее насыпать Б в виде порошка. Окончательная формулировка ИКР: порошок Б сам упорядоченно расположился в расплаве А (рис. 41)... Но если Б — магнитный материал, можно использовать магнитные силы. Они расположат частицы в определенном порядке. Потом расплав застывает — и задача решена.

Преподаватель: А если вещество Б из немагнитного материала?

Подсказки с мест: Использовать оптические силы... акустические... электрические...

Слушатель: Значит, есть следующие силы: электрические, магнитные, оптические, механические, акустические, ядерные...

Подсказка с места: Акустические! Создать в сосуде стоячие волны. Частицы Б соберутся в плоскостях, соответствующих узлам. В пучностях будет только вещество А.

Это соответствует контрольному ответу: «Способ изготовления материалов слоистой структуры с заданным расположением слоев, отличающийся тем, что с целью получения тонкой периодической пространственной структуры взвесь частиц тугоплавкого вещества в расплаве легкоплавкого подвергается воздействию стоячего ультразвукового поля соответствующей частоты с последующим устранением поля и быстрым охлаждением расплава» (авторское свидетельством» 108894).

Ход решения этой задачи интересен тем, что отчетливо показывает механизм анализа. В задаче с большим поисковым полем постепенно уменьшается степень неопределенности, и поисковое поле становится меньше и меньше. В конце концов, все сводится к вопросу: какими силами можно управлять немагнитным порошком, находящимся в жидкой среде? Сложная изобретательская задача превратилась в простую, решающуюся перебором нескольких вариантов.

В контрольном ответе сочетаются уже известные нам приемы (принцип дробления, принцип динамичности) и физический эффект, основанный на применении стоячих волн. Это типичная ситуация: упрощенная задача, полученная в результате анализа часто решается применением того или иного физического эффекта.

* * *

Есть изобретательские задачи, решенные только за счет использования физических эффектов и явлений. Вот, например, патент ГДР № 51194: для изменения диаметра дробинок используется влияние электрического поля на поверхностное натяжение жидкого металла; меняя интенсивность поля, управляют поверхностным натяжением, следовательно, и размером капелек, из которых получаются дробинки.

Иногда изобретение непосредственно вытекает из нового открытия. Таковы многочисленные изобретения, основанные на электрогидравлическом эффекте.

Иногда в изобретении использовано открытие, сделанное в незапамятные времена. Например, авторское свидетельство № 306036: «Рейсфедер, содержащий ручку с двумя створками и винтовую пару для разведения створок, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулирования раствора створок он снабжен редуцирующим элементом, выполненным в виде двуплечного рычага, одно плечо которого связано с винтовой парой, а другое контактирует со створкой рейсфедера». Изобретатель, как видим, применил рычаг — открытие, совершенное тысячелетия назад. Впрочем, здесь еще усматривается (хотя и где-то в глубине веков) исходное открытие. Бывает и так, что исходное открытие не имеет ни срока, ни автора, ни четкой формулировки. Взять хотя бы авторское свидетельство № 184219. «Способ непрерывного разрушения горных пород зарядами ВВ, отличающийся тем, что с целью получения мелких фракций, непрерывное разрушение поверхностного слоя производят микрозарядами...» Тут в первооснове сделанное неизвестно кем и неизвестно когда открытие, которое можно сформулировать примерно так: маленький молоток отбивает маленькие частицы, большой — большие...

Иногда говорят, что все изобретения (или все значительные изобретения) «происходят» от открытий. Если понимать термин «открытие» так, как он трактуется в изобретательском праве, можно сразу привести множество изобретений, не связанных с открытиями и в то же время бесспорно значительных и оригинальных. Например, патент США № 3440990: корабль состоит из отдельных взаимозаменяемых блоков — «ходовые» блоки не простаивают в ожидании разгрузки-погрузки «грузовых» блоков. Или авторское свидетельство № 305974: производительность стана, изготовляющего многослойные спиральношовные трубы, лимитировалась производительностью сварки; предложено лишь слегка — в нескольких точках — прихватывать шов сваркой, а затем снимать трубу со стана и производить плотную сварку вне стана, не задерживая изготовление следующей трубы. Тут не использованы физические эффекты и явления, хотя изобретательский подход к решению задачи виден вполне отчетливо.

Существует и противоположная тенденция сузить группу изобретений, основанных на физических эффектах: к этой группе относят только такие изобретения, которые непосредственно вытекают из недавно открытых (или старых, но необычных, малоизвестных) эффектов.

Оба уклона ошибочны. «Физические изобретения» представляют собой значительную, но не единственную группу. Сегодня еще нет возможности точно определить термин «физические изобретения» (правильнее: изобретения, непосредственно основанные на физических эффектах и явлениях), но это не отменяет необходимости изучать такие изобретения.

Физические эффекты и явления — костяк той самой физики, которую современный изобретатель годами изучает в школе и в институте. К сожалению, изобретательскому применению физики там не учат. Поэтому физические явления, законы, эффекты хотя и лежат в памяти инженера, но плохо стыкуются с информацией об изобретательских задачах. Изобретатель держит в руках связку ключей, но не умеет (не обучен) открывать этими ключами хитрые — с секретом! — замки изобретений: иногда наугад перебирает ключи, иногда, правильно выбрав ключ, не так его вставляет — и за все это расплачивается потерями времени.

Изобретателям надо присматриваться к давно знакомым эффектам и явлениям, приучаясь видеть в них рабочие инструменты для творческого решения изобретательских задач. Знания в этой области надо постоянно пополнять, потому что число открытых эффектов и явлений быстро растет, да и старые малоизвестные эффекты все чаще и чаще переходят в разряд действующих.

Хорошо бы иметь таблицу, показывающую — в зависимости от особенностей задачи — эффекты и явления, которые можно использовать в данном конкретном случае. Работа в этом направлении ведется Общественной лабораторией методики изобретательства при ЦС ВОИР.

Решение задачи 14

2—3. Дана система из трубопровода, насосов, жидкостей А и Б, движущихся по этой трубе, и разделителя, находящегося между А и Б. Разделитель не проходит через насосы, часто застревает в трубопроводе.

2—4. а) Разделитель.

б) Трубопровод, насосы, жидкости А и Б. (Трубопровод и насосные станции уже построены, менять их трудно.)

2—5. Разделитель.

3—1. Разделитель сам легко проходит через насосы.

Разделители, легко проходящие через насосы, известны — это жидкие разделители, но у них свои недостатки: жидкие разделители трудно отделить в конечном пункте трубопровода. Мы взяли прототипом твердые разделители — и сузили задачу. Но брать в качестве прототипа только жидкие разделители тоже нельзя — мы придем к выводу, что надо применить твердые разделители. На шаге 2—3 надо было указать оба типа разделителей.

2—3. Дана система из трубопровода, насосов, жидкостей А и Б, движущихся по этой трубе, и разделителей — твердого или жидкого. Твердый разделитель не проходит через насосы, а жидкий плохо отделяется в конечном пункте.

Теперь задача сформулирована точно. Более того, в условиях задачи отчетливо указано противоречие: на трассе лучше иметь жидкий разделитель, а в конечном пункте твердый. Следовательно, объект должен меняться в процессе работы. Это уже знакомый нам принцип динамизации (прием 15). Пусть разделитель в трубопроводе будет жидким, а на конечном пункте — твердым или газообразным. Последнее даже удобнее: попав в резервуар (давление там меньше, чем в трубопроводе), разделитель сам уйдет из него. Смешивание разделителя с нефтью перестает быть опасным. Пусть разделитель к концу пути смешается с нефтепродуктами даже в значительной мере, все равно потом он превратится в газ, и его легко будет собрать.

Идея решения есть. Теперь надо сформулировать требования к веществу разделителя. Это вещество должно: не растворяться в нефтепродуктах; быть химически инертным по отношению к углеводородам; иметь (в жидком состоянии) плотность, примерно равную плотности перекачиваемых нефтепродуктов; не замерзать при температуре по крайней мере до -50°; быть безопасным и дешевым.

По справочнику нетрудно обнаружить, что лучше всего для этой цели подходит аммиак: он не растворяется в нефтепродуктах и не взаимодействует с ними, имеет требуемую плотность, легко сжижается, не замерзает до -77°. Жидкий аммиак достаточно дешев, его, например, применяют в сельском хозяйстве для удобрения почвы.

 

Научная организация творчества

Рассматривая ход решения задач, мы оставляли пока в стороне вопросы, связанные с предварительной творческой подготовкой изобретателя. Между тем ход решения во многом зависит от этой подготовки. При анкетных опросах изобретателей обнаруживается характерная особенность: чем опытнее изобретатель, тем обстоятельнее его ответы о предварительной подготовке к решению изобретательских задач. Вот, например, что говорит в анкете львовский изобретатель В. Яхимович, имеющий 23 авторских свидетельства:

— Необходимо заранее вести подбор различных интересных конструкций, способов, устройств и т. п. Это задел без определенной пока цели, накопление фактов, опыта. Обязательно нужно изучать литературу, не относящуюся прямо к твоей специальности. Так, машиностроителям надо знать вообще массовое производство (полиграфию, кондитерскую технику, обувное производство), а также электротехнику и электронику.

Изучение творческого процесса мы начали с главного — с рациональной системы решения задач. Теперь, разобравшись в «технологии производства» новых технических идей, мы заново проследим весь творческий процесс и прежде всего основные направления предварительной творческой подготовки.

Изучать «ведущие» отрасли техники

Слово «ведущие» взято в кавычки потому, что в изобретательстве это понятие относительное. Каждая отрасль является одновременно и ведущей (по отношению к одним отраслям техники) и ведомой (по отношению к другим). Иногда взаимоотношения между отраслями более сложны: одна и та же отрасль оказывается в чем-то ведущей относительно другой, а в чем-то ведомой. Так, машиностроение — ведущая отрасль по отношению к строительной индустрии, когда речь идет об уровне организации производства, технологии, производительности труда — все это в машиностроении выше, чем в строительстве. Но в использовании предварительно напряженных конструкций строительная техника накопила такой опыт, какого машиностроение еще не имеет.

Изобретателю необходимо изучать ведущие отрасли, их главные (с изобретательской точки зрения) достижения, тенденции, новые методы Иначе говоря, изобретатель должен постоянно следить за тем, какие задачи сегодня решаются в ведущей отрасли техники, потому что завтра сходные задачи могут возникнуть и в той отрасли, в которой он работает.

Изучать «ведомые» отрасли техники

Ни в одной из анкет изобретатели не написали о предварительной подготовке в этом направлении, и это, разумеется, не случайно. Знание «ведомых» отраслей техники нужно главным образом для синтетической стадии творческого процесса, которой изобретатели обычно уделяют недостаточно внимания.

В ведомых отраслях наибольший интерес для изобретателя представляют самые отстающие участки. Чем лучше изобретатель знает эти отстающие участки, тем шире он может использовать новую техническую идею, полученную в результате решения задачи.

Кроме того, изучение ведомых отраслей техники облегчает определение общих тенденций технического прогресса. «Ведущие» и «ведомые» отрасли — это как бы две точки, через которые можно провести только одну прямую, точно определяющую направление развития техники.

Собирать сведения о приемах решения технических задач, физических эффектах, новых материалах и т. д.

Мы познакомились с сорока основными приемами устранения технических противоречий. Нетрудно заметить, что эти приемы составляют пары «прием — обратный прием». Скажем, принцип дробления — и обратный ему принцип объединения; принцип непрерывного действия — и принцип импульсного (периодического) действия. Сразу возникает мысль: а нельзя ли пополнить список приемов, отыскав недостающие половины пар? Допустим, принципу проскока должен соответствовать антиприем, который можно назвать «на цыпочках»: вредные или опасные стадии процесса надо преодолевать замедленно, осторожно.

Тут надо еще раз подчеркнуть: таблица, которую мы использовали, носит общетехнический (точнее — среднетехнический) характер. Отраслевых алгоритмов пока нет, поэтому изобретатель — в зависимости от его специальности — может скорректировать список основных приемов: какие-то добавить, какие-то убрать. Это существенная часть предварительной творческой подготовки. Чтобы скорректировать приемы применительно к своей профессии, изобретателю придется пересмотреть свой творческий опыт, разобраться в нем, навести порядок.

Несколько сложнее обстоит дело с самостоятельной корректировкой таблицы. Не спешите записывать на первое место в соответствующих клеточках новые приемы, которые покажутся вам сильными. Такие приемы лучше записывать после тех, какие уже есть. И лишь потом, когда практика решения многих (по крайней мере — десяти) задач подтвердит силу нового приема, переносите его на первое место.

Можно пополнять набор приемов и не меняя таблицу: просто записывать подряд сильные (то есть новые и удачные) идеи. В этой книге приведено в общей сложности свыше 150 примеров. Если таких примеров будет 250—300, то каждая четвертая задача «сдастся без боя»: вы подберете почти готовое решение. (Разумеется, примеры должны быть разнообразные и оригинальные. А главное, они должны содержать хотя бы намек на какой-то более или менее общий принцип). Имея картотеку на 500—600 примеров, можно приступать к решению задач с твердой уверенностью в том, что вы быстро найдете правильный ответ.

Нет необходимости безгранично увеличивать коллекцию примеров. Когда их наберется 300—400, основное внимание надо перенести на повышение качества примеров. Заменяйте примеры аналогичными, но более четкими.

Источники примеров — патентные материалы, техническая литература, журналы (специальные и научно-популярные), газеты, производственный опыт и т. д.

Следить за патентной литературой

Исключительно важную роль в предварительной подготовке изобретателя играет изучение патентной литературы.

Есть два способа работы с патентной литературой. Первый состоит в том, что к патентам обращаются после выбора задачи. Так работают многие опытные изобретатели. При втором способе патентная литература просматривается систематически, вне зависимости от задач, над которыми работает изобретатель; перед решением конкретной задачи изобретатель дополнительно знакомится с соответствующими разделами патентной литературы.

У первого способа важная, но узкая цель: избежать затраты сил и времени на изобретение уже изобретенного.

Второй способ (рекомендуемый теорией изобретательства) предусматривает многоцелевое использование патентной литературы.

Чтение патентной литературы повышает творческое мастерство изобретателя. Описания изобретений — это, в сущности, технические задачи и удачные, а иногда не очень удачные ответы на них.

Из многообразной патентной литературы наибольший интерес с этой точки зрения представляет выходящий три раза в месяц бюллетень «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки». В каждом номере бюллетеня сообщается о сотнях различных изобретений, причем по меньшей мере два-три из них могут быть приобщены к коллекции примеров.

Регулярно просматривая бюллетень, изобретатель получает представление о тенденциях развития техники, знакомится с достижениями различных отраслей — словом, отчетливо видит передний край технической мысли.

Наконец, патентная литература — отличный темник. Она дает ценную информацию о том, какие именно задачи привлекают сейчас внимание изобретателей и на каком уровне они решаются.

Следить за литературой по теории изобретательского творчества

Специальная литература по теории изобретательства еще очень невелика, но есть немало книг и статей, в той или иной мере затрагивающих отдельные вопросы технологии творчества.

Изобретательское творчество — сложный процесс, и не удивительно, что высказывания, связанные с ним, бывают и глубокими, практически ценными, бывают и поверхностными, а порой и явно ошибочными.

Вот, например, статья кандидата технических наук А. Студенцова «Технология» творчества». Позиция автора предельно проста: «Никакая эрудиция, никакое обучение не возместят здесь отсутствие таланта. Например, если бы Гау не изменил известный ручной шов на новый в две строчки, то не была бы изобретена швейная машина в том виде, как мы ее знаем». Итак, не родись Гау — не было бы современной швейной машины. По этой логике без Гутенберга и Федорова, конечно, не изобрели бы книгопечатание, а карданный подвес вообще чудом вошел в технику, ибо его изобретатель едва не умер в детстве.

Не сомневаюсь, что подобные высказывания будут попадаться еще не раз. Еще чаще будут встречаться высказывания менее категоричные, но проводящие ту же мысль о непознаваемости творческого процесса. Все равно надо читать и такие статьи: в них тоже бывают интересные и полезные примеры.

Особое внимание надо, конечно, обращать на литературу, относящуюся к методологии творчества. Однако относиться к этим материалам нужно критически. Дело в том, что довольно часто за новой терминологией скрываются старые мысли. Американский физик Джон Пирс однажды не без горечи заметил: «Мной прочитано по теории информации и психологии значительно больше того, что я могу и даже хочу вспомнить. В большинстве случаев это были просто попытки связать новые термины со старыми и туманными идеями. Очевидно, авторы этих работ надеялись, что жонглирование новыми терминами как по мановению волшебной палочки прояснит все смутное и непонятное». Эти слова, к сожалению, в полной мере можно отнести и к некоторым книгам по методологии творчества. Старый метод «проб и ошибок» зачастую преподносится в новой, архисовременной одежде.

Еще в начале нашего столетия французский математик Анри Пуанкаре писал: «Я прибегну к простому сравнению. Пусть элементы наших будущих комбинаций представляют собой нечто похожее на крючкообразные атомы Эпикура. Тогда во время полного отдыха ума эти атомы неподвижны... в период невидимой бессознательной работы некоторые из атомов уже... пущены в движение... подобно газовым молекулам... теперь их взаимные столкновения могут повести к образованию новых комбинаций... И так как наша воля выбирала атомы не случайно, а преследовала совершенно определенную цель, то в числе мобилизованных элементов будут... те, от которых есть основание ожидать искомого решения».

Как видите, тут теория «проб и ошибок» излагается без камуфляжа и даже с некоторыми поправками: Пуанкаре подчеркивает, что пробы ведутся не случайно. А вот что говорит современный американский психолог Лоурен Фогель: «Процесс изобретения у человека является результатом сочетания внутреннего шума в мозгу с тщательным дедуктивным поиском, направленным на определение того, какой из генерируемых результатов подлежит немедленному использованию (т. е. какой из результатов удовлетворяет ограничениям, налагаемым необходимостью)». Терминология, как видим, современная, на уровне кибернетики, а мысль старая. Мозг генерирует разные случайные идеи («шумы»), а человек отбирает то, что годится...

Хочется надеяться, что читатель сможет разглядеть старые теории, как бы модернистски они ни выглядели. Не поддавайтесь гипнозу терминов, ищите мысли, стоящие за терминами. У нас есть надежный критерий — практика. Хороши те теории и методы, которые помогают в работе, организуют мысль, дают реальные результаты.

Накапливать опыт 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 помогает изобретателю.

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 мешает изобретателю, 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 новый личный опыт, основанный на решении учебных задач, на разборе различных примеров и т. д. Этот аризный опыт, насыщенный сильными изобретательскими идеями и не омертвленный отраслевыми рамками, способен помогать и на высших уровнях.

Психологическая инерция, делающая обычный личный 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 смысл идеи, 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 продавливания.

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 продавливания 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 продавливания, 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 становиться все 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 изобретательских 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 — еще до 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:

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.

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». 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.

Рис. 43. Метаморфозы экскаватора

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 пятисекционные 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...». Представим 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 не 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 в 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 легковнедряемой 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 закономерный этап в развитии науки.

В мае 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 отменяет творчества. 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.

 

Приложения

Приложение 2

Общая схема развития технических систем

Продолжение