2.1. Определение инверсии
Прием «инверсия», или «обратная аналогия», означает – выполнить что-нибудь наоборот .
Для него характерны выражения:
– перевернуть вверх «ногами»;
– вывернуть наизнанку;
– поменять местами и т. д.
2.2. Инверсия функции (действия)
Функциональная инверсия. Сделатьфункцию или действие обратным. Нагревание – охлаждение, притягивание ‒отталкивание, строить – ломать и т. д.
Пример 2.1. Косилка
Обычно траву сначала косят, а потом сушат, выбирая для этого самые жаркие и сухие дни. А что если делать наоборот— сначала сушить, причем как можно быстрее, а потом косить? Голландскиеспециалисты сконструировали машину, которая довольно быстро подсушивает траву, обрабатывая ее паром при температуре 300 оС. Ширина захвата машины 6 метров, производительность 40 т/час. Паром можно обработать не только будущее сено, нои картофельную ботву перед уборкой или какую-либо другую культуру, если нужнозамедлить ее рост.
Пример 2.2. Печь-гриль
В печи-гриле вертится приготавливаемая пища, например курица. Разработан гриль, где приготавливаемая пища неподвижна, авокруг нее вращаются горячие потоки воздуха (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Печь-гриль
Пример 2.3. Антикрыло
Функция крыла – поднимать объект (самолет или судно). Противоположная функция опускать – прижимать. Автомобиль на большой скорости отрывается от дороги. Стали использовать крыло, у которого «подъемная» сила направлена к земле – антикрыло (рис. 2.2). Первоначально антикрыло использовали только в спортивных автомобилях. Сегодня антикрыло используют и в обычных автомобилях.
Рис. 2.2. Антикрыло
Пример 2.4. Сканер
В обычных сканерах лист с изображением кладется лицевой стороной вниз и накрывается крышкой. Это не дает возможности точно расположить изображение относительно стекла. В сканер Hewlett-Packard ScanJet 4600 лист с изображением кладется лицевой стороной вверх (рис. 2.3). Сканер можно извлечь из держателя и приложить к изображению, если нет возможности сделать наоборот. Это позволяет, например, переснять изображение на стене. Если же короб перевернуть в подставке, то он превращается в обычный сканер без крышки, что позволяет снимать копии с толстых книг. Наконец, размеры этого автомата позволяют его удобно носить с собой и включать всюду, где только есть электричество и компьютеры.
Рис. 2.3. Сканер
Пример 2.5. Собака и полицейский
Дейл Карнеги часто гулял с собакой в парке около своего дома. Собака дружелюбная и безобидная. Поскольку в парке редко кто встречался, Дейл водил свою собачку без поводка и намордника, что было запрещено законом.
Однажды они наткнулись на полицейского, который сказал, что если он еще раз увидит этого пса в парке без поводка и намордника, то дело будет передано в суд.
Некоторое время Дейл не нарушал закона, но затем он снова пошел на риск. Какое-то время все шло прекрасно, а затем снова наткнулись на этого полицейского. Отступать было поздно.
Вместо оправданий Карнеги решил поступить наоборот – он немедленно и категорично признал себя виноватым. Функцию оправдания он заменил функцией признать себя виновным.
«Офицер, вы поймали меня на месте преступления. Я виноват. У меня нет никаких оправданий, и вы должны оштрафовать меня».
Полицейский стал уговаривать хозяина собаки, что в этом ничего нет страшного. Но Карнеги настаивал на своем. И даже сказал, что она может загрызть белку.
«Вы на это смотрите чересчур серьезно», – ответил полицейский. – «Дайте побегать собачке за тем холмом, чтобы мне не было видно, и забудем об этом».
Пример 2.6. Тренировка бегунов
Спортсмены тренируются, бегая по беговой дорожке на стадионе. Сейчас имеются движущиеся беговые дорожки и тренажеры, в которых можно задавать скорость движения ленты, ее наклон и другие параметры (рис. 2.4). Движется лента, а спортсмен находится на одном месте.
Рис. 2.4. Тренировка бегунов
Пример 2.7. Тренировка пловцов
Устройство для тренировки пловца. Пловец на месте, а движется вода (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Тренировка пловцов
Пример 2.8. Эскалатор
Аналогично рассмотренным примерам сконструирован эскалатор
(рис. 2.6) – человек стоит, а лестница движется.
Рис. 2.6. Эскалатор
Пример 2.9. Очистка фильтров для воды
В индивидуальном фермерском хозяйстве широко применяются частные водонапорные скважины. В особо жаркие периоды года в скважину помещается труба, на конце которой фильтр (рис. 2.7). По мере откачивания воды фильтр засоряется наростами из глины. Необходима очистка, но какая?
Вероятное решение: Возможен принцип наоборот, то есть подается вода в обратном направлении и грунт сам смывается, но это энергетически не выгодно, да и где взять в засуху воду? Если снять насос и опустить высоковольтный кабель и подключить к источнику тока, то возникающий электрический пробой между стенкой трубы и электродом создает мощный импульс давления, который пробивает сквозь стенку фильтра и очищает ее.
Рис. 2.7. Очистка фильтров для воды
Задача 2.1. Как поднять поврежденный корабль?
Когда корабль получает серьезное повреждение, он не может добраться своим ходом до ремонтного завода и часто не может находиться на плаву. В таких случаях его перевозят на самоходной барже. На баржу корабль поднимает специальный плавучий кран. Как быть, если такого крана нет?
Используем прием «инверсия». Не корабль поднимается на баржу, а баржа опускается под корабль (рис. 2.8).
Задача 2.2. Испытание кубика
Для исследования действия кислоты на металл используют камеру с толстыми стальными стенками. В камеру помещают кубик из испытуемого металла и заливают кислоту (рис. 2.9а). Кислота разъедает стенки камеры.
Как быть?
Рис. 2.9а. Испытание кубика
Противоречие: кислота нужна, чтобы испытывать кубик, и не нужна, чтобы не портить камеру.
Разделим эти противоречивые свойства в пространстве. Кислота нужна только возле кубика (рис. 2.9б) и не должна быть возле стенок камеры.
Возникает новое противоречие: камера нужна, чтобы удерживать кислоту, и не нужна, чтобы кислота ее не портила.
Рис. 2.9б. Испытание кубика
Значит нужно отказаться от камеры, но как удержать кислоту возле кубика?
Воспользуемся еще раз приемом наоборот. Не кислота вокруг кубика, а кубик вокруг кислоты.
Ответ: Кубик делают полым и наливают кислоту в кубик (рис. 2.9в).
Рис. 2.9в. Испытание кубика
Задача 2.3. Киносъемка
По сценарию герой должен был выходить из озера сухим. Как отснять такой фильм?
Съемку вели в обратном порядке. Актер пятился к озеру, постепенно входя в него. При воспроизведении достигли желаемого результата.
2.3. Инверсия структуры
Структурная инверсия. В понятие структуры входит состав системы и ее внутреннее устройство.
Много – мало элементов, однородные – разнородные элементы, сплошная – дискретная структура, монолитная – дисперсная, полная – пустая, статичная – динамичная структура, линейная – нелинейная, иерархическая – одноуровневая и т. п.
Пример 2.10. Микросхема
Электронная и радиоаппаратура ранее имела платы со многими элементами (транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные провода и т. п.), которые в дальнейшем были заменены микросхемами. Процессор заменил многие элементы (много элементов – один элемент).
Пример 2.11. Модульные суда
Суда, как правило, имеют постоянную (статическую) структуру: сухогруз, танкер и т. д. Разработана модульная (динамичная) конструкция судна, которая имеет носовую и кормовую части (оконечности), а в середину (среднюю часть корпуса) может помещаться любой модуль (рис. 2.10). Таким образом, собираются транспортные суда различного назначения. Модульные суда строили в США на Великих озерах.
Рис. 2.10. Модульные суда
Пример 2.12. Модульные грузовики
Аналогичное решение, раньше, было предложено для грузовиков
(рис. 2.11). Более ранние аналоги – буксир и различные баржи; паровоз и различные вагоны.
Рис. 2.11. Модульные грузовики
Пример 2.13. Контейнер
Пример на инверсию предыдущего примера. Один и тот же контейнер перевозится на разных транспортных средствах: авиация (вертолет), железная дорога, автомобильный транспорт, морской транспорт.
2.4. Инверсия формы
Инверсия формы. Выпуклая – вогнутая, толстая – тонкая, симметричная – асимметричная, плоская – объемная, шероховатая – гладкая, наружная – внутренняя поверхность, сплошная – разрывная и т. п.
Пример 2.14. Снижение сопротивления
Известно, что для лучшего обтекания водой или воздухом телу придают соответствующую форму, а поверхность выполняется максимально гладкой. Разработана пленка, снижающая сопротивление воды. Тысячи мелких, почти незаметных для глаз желобков на ее поверхности напоминают в поперечном разрезе зубья пилы (рис. 2.12) и гасят трение жидкости о стенку (корпус судна). Пленку толщиной 6 мм крепят к корпусу яхты, как обои к стенке. Пленку предполагается использовать также на самолетах и автомобилях для снижения сопротивления воздуху.
Рис. 2.12. Желобки
Пример 2.15. Французское вино J. P. Chenet
Однажды французскому королю Людовику XIV подали к обеду бутылку красного вина от винодела Шене. Вино было превосходно, а вот бутылка кривовата. Людовик рассердился и велел доставить винодела Шене в Лувр.
– Что такое, господин Шене? – спросил Людовик, ткнув пальцем в кривую бутылку.
– Она склоняется перед блеском Вашего Величества, – тут же нашелся хитрый винодел.
Людовик оценил находчивость придворного и щедро наградил его. С тех пор все вина Шене разливают в такие бутылки (рис. 2.13).
Сама бутылка симметричная, а горлышко – несимметричное.
Использована инверсия симметрии – сделали горлышко асимметричным. Это инверсия формы.
Рис. 2.13. Французское вино Шене
2.5. Инверсия параметров
Параметрическая инверсия. Противоположные параметры.
Проводник – диэлектрик, длинный – короткий, темный – светлый, твердый – мягкий.
Пример 2.16. Ковка металлов
Предложили труднодеформируемые и легко окисляющиеся металлы и сплавы ковать в вакууме, и при этом обрабатывающий инструмент и заготовку не нагревать, а охлаждать от 0оС до порога хладноломкости.
Пример 2.17. Трубопровод
В магистральных трубопроводах нефть или газ транспортируют с помощью высокого давления (рис.2.14). Поэтому при авариях (разрыв трубы) в окружающую среду вырывается большое количество огнеопасного вещества. Достаточно малейшей искры – не избежать катастрофы.
Рис. 2.14. Трубопровод
Было предложено транспортировать нефтепродукты с помощью разряжения, создаваемого на приемном участке трубопровода. При аварии исключен выброс продуктов. Кроме того, стенки труб можно делать более тонкими, так как они не должны выдерживать повышенное давление (рис.2.15).
Рис. 2.15. Трубопровод
Итак, высокое давление заменили разряжением.
Пример 2.18. Клеймление животных
Горячее клеймление животных причиняет им боль и портит шкуру. Предложили металлическое клеймо охлаждать до минус 70 °С. Животное не почувствует боли, клеймление продлится 5—20 сек.
На месте клеймления шерсть будет расти, но совершенно белой.
Пример 2.19. Измерение размера детали
Измерение размера детали при токарной обработке обычно выполняют путемконтроля за размером изделия. Если контролировать расстояние между щупом ирезцом, то можно гарантировать абсолютно точное изготовление деталей. Этотпринцип лег в основу прецизионных токарных станков, созданных в Швейцарии. Приобработке на них изделий с припуском 20—30 микрон не требуется последующеешлифование.
Пример 2.20. Инверсия мотивов
Одним из важных приемов импровизации ипрелюдирования в эпоху барокко считалась техника инверсии. Такая инверсия – этоспособ изложения материала по принципу «наоборот»: слева направо, справа налево (горизонтальная), снизу вверх, сверху вниз (вертикальная). Данную технику использовалине только композиторы-профессионалы, но и музыканты-любители эпохи барокко. Применение инверсии помогало развивать творческую фантазию, способствуясозданию новых вариантов произведений, а также служило незаменимым приемом вбытовом музицировании XVII – XVIII вв.
Универсальнымхарактером отмечена используемая композиторами всех времен техникагоризонтальной инверсии. Она строится на зеркальном принципе, которыйприменяется на уровне любых композиционных единиц, или синтаксических структуртекста (период, предложение, фраза, мотив).
2.6. Инверсия связи
Инверсия связи. Есть связь – нет связи. Положительная – отрицательная связь.
Пример 2.21. Средства связи
Соединять – разъединять (отключать). На этом принципе построены многие средства связи, например телефонная связь). Когда идет разговор, то обеспечивается связь. Во все остальное время этой связи постоянно нет.
Пример 2.22. Обратная связь
Отрицательная обратная связь используется в системах автоматического управления. Текущий параметр сравнивают с заданным или изменяемым, по определенной программе, сводя разницу к нулю (один сигнал вычитается из другого). Это и есть принцип обратной связи. Положительная обратная связь используется, например, в усилителях. Сигнал складывается с существующим сигналом и увеличивается (усиливается).
2.7. Инверсия пространства
Инверсия пространства. Изменение положения в пространстве на 90o и 180o, перемещение объекта в другое место, изменение взаиморасположения объектов и т. д.
Пример 2.23. Ветроэлектрогенератор
Ось ветроэлектрогенератора обычно расположена по горизонтали, а электрогенератор находится на башне рядом с ветряным колесом (рис. 2.16).
Рис. 2.16. Классический ветроэлектрогенератор
Американские конструкторы разработали ветряк, колесо которого вращается вокруг вертикальной оси (рис. 2.17). Его генератор находится на земле – для передачи вращения при этом уже не нужны передаточные механизмы, опорная башня может быть проще и меньше. А главное, его работа не зависит от направления ветра и, значит, не нужны устройства, разворачивающие ветряное колесо, словно флюгер, против воздушного потока.
Рис. 2.17. Новый проект ветроэлектрогенератора
Пример 2.24. Фокус
Опишем один фокус. Фокусник показывает зрителям листок картона, на котором нарисована стрелка, показывающая направо. Он ставит картинку за стеклянным стаканом.
Зрители смотрят на картинку через стакан и видят стрелку, показанную налево (рис. 2.18).
Рис. 2.18. Фокус
Секрет фокуса. Когда в стакан наливается вода, получается линза, которая переворачивает изображение. Чтобы этот трюк получился, экспериментальным путем подберите расстояние между стаканом и картонкой (2.19).
Рис. 2.19. Секрет фокуса
Фокус рассказал Эмиль Кио.
Пример 2.25. Зоопарк
В зоопарке посетитель хочет как можно ближе рассмотреть животное, но при этом соблюдать безопасность и не навредить животным. В идеале посетитель должен быть рядом с животным. Особенно трудно наблюдать за американскими сурками. Они очень пугливы и при малейшем подозрении тут же скрываются в своих глубоких разветвленных норах (рис. 2.20).
Рис. 2.20. Американский сурок
В одном из зоопарков США создали сеть подземных переходов, выходы из которых закрыли стеклянными колпаками. Люди идут по переходам и из колпаков наблюдают за сурками (рис. 2.21).
Рис. 2.21. Зоопарк
Пример 2.26. Подводная обсерватория
Такая же задача и при просмотре подводного мира. Созданы аквариумы, но в них мы видим искусственный мир. Некоторые люди спускаются под воду с аквалангами, но это не каждый может сделать.
Неплохо бы видеть подводный мир, но находиться в комфортных условиях.
В городе Эйлат (Израиль) имеется подводная лодка, которая спускается на глубину и через иллюминаторы можно наблюдать за подводным миром. В том же городе имеется подводная обсерватория. Она находится в специальной башне (рис. 2.22) и спускается на глубину.
Рис. 2.22. Подводная обсерватория. Башня
По периметру башни в подводной ее части имеются большие окна (рис. 2.23) через которые посетители могут наблюдать красоты подводного мира Красного моря.
Рис. 2.23. Подводная обсерватория. Площадка наблюдения
2.8. Инверсия времени
Инверсия времени. Быстро – медленно, непрерывно во времени – квантовано, прошлое – настоящее – будущее.
Пример 2.27. Резка труб
При резке труб нож сминает края. Предложено резку труб осуществлять на большой скорости (рис. 2.24).
Рис. 2.24. Резка труб
Пример 2.28. Цифровая техника
Аналоговая техника все больше заменяется дискретной (цифровой). Первоначально это касалось компьютеров и измерительной техники, а в настоящее время большое распространение получили бытовые цифровые приборы.
2.9. Инверсия информации
Инверсия информации. Информация – противоположная информация, верная – ложная информация, да – нет и т. д.
Пример 2.29. Хитрость Наполеона
Наполеону было известно, что одна из его приближенных – графиня Пелестрина – австрийская шпионка. Легче всего было бы ее казнить, но Наполеон поступил наоборот и добился больших результатов. Многократно в ее присутствии Наполеон «проговаривался» о важных вещах. Так он поставлял ложную информацию.
Пример 2.30. Игра на бирже
Натан Майер фон Ротшильд, основатель лондонского банка N M Rothschild & Sons. Компания процветала благодаря участию на рынке государственных облигаций. В 1814 году британское правительство привлекло его банк к финансированию военной кампании против Наполеона, которую возглавлял герцог Веллингтон.
Безусловно, от исхода битвы при Ватерлоо 18 июня 1815 года зависело состояние лондонской биржи, поэтому к ней было приковано пристальное внимание. При победе Наполеона цены облигаций английского государственного займа будут падать, а в случае победы Веллингтона бумаги сильно подскочат в цене.
В начале сражения при Ватерлоо преимущество находилось на стороне Наполеона. Об этом стало известно в Лондоне.
Веллингтон выиграл сражение только после присоединения к английским войскам подоспевшего прусского корпуса Блюхера.
По одной из легенд, Ротшильд имел своих людей, наблюдавших за ходом боя, поэтому он первый получал эту информацию.
Натан сообщил о поражении Наполеона английскому правительству и отправился на фондовую биржу. Любой банкир на его месте, имея такую информацию, стал бы скупать бумаги английского государственного займа. Однако Натан поступил наоборот, продал эти облигации. Тогда все стали тоже продавать эти акции. В результате ценность бумаг значительно упала. В момент, когда государственные бумаги упали до самого низкого уровня, Ротшильд выкупил облигации за минимальную цену.
Через несколько часов поступило официальное сообщение о поражении Наполеона, и цена облигаций государственного займа Англии существенно поднялась.
Пример 2.31. Хитроумный шпион
Элизабет Ван Лью – крупнейший агент северян во время гражданской войны в США, находясь в г. Ричмонде, занятом южанами, откровенно демонстрировала свои симпатии к северянам, организовав даже медицинскую помощь и снабжение теплыми одеялами пленных северян. Трудно было заподозрить в шпионской деятельности человека, не скрывавшего своих симпатий к врагу.
Задача 2.4. Как бросить курить?
Когда курильщику говорят, чтобы он бросил курить, как правило, у него это вызывает протест.
Необходимо применить инверсию. Пусть он курит, но при этом видит, что происходит в его легких.
Было предложено сделать пепельницу в виде легких (рис. 2.25) или урны, стоящие на изображении гроба (рис. 2.26).
Рис. 2.25. Как бросить курить?
Рис. 2.26. Как бросить курить?
Пример 2.32. Количество продукции
Подсчет количества произведенной продукции в массовом производстве осуществляется не по тому, сколько продукта произведено, а сколько исходных материалов осталось.
2.10. Инверсия потребностей
Пример 2.33. Компьютерные игры
У тех, кто любит играть в компьютерные игры, имеется потребность в поиске новых игр. Для этого он посещает соответствующий сайт игр.
Сейчас игра заходит в мир человека. К пользователю игр звонит персонаж из MMORPG игры на сотовый с важным сообщением.
Пример 2.34. Зарплата врача
Зарплата частного врача зависит от того, сколько у него больных и как часто они обращаются к врачу. Поэтому у врача потребность привлекать как можно больше пациентов.
Потребность пациента быть здоровым и как можно меньше ходить к врачу, чтобы не платить ему деньги.
В древнем Китае врачу императора платили зарплату, пока император здоров, как только он заболевал, то врач лечил его бесплатно.
Пример 2.35. Генри Форд
Генри Форд платил отделу внутреннего ремонта и обслуживания не за работу, а за простой.
Пример 2.36. Магазин
Люди имеют потребность совершать покупки, для этого они идут в магазин.
Создали интернет-магазины, которые идут к покупателю.
Пример 2.37. Покупки
Купленные товары клиент должен доставить домой. Сейчас осуществляется доставка заказа клиенту домой. Не клиент идет в магазин, а магазин идет к клиенту.
2.11. Выводы
Прием инверсия – один из наиболее часто применяемых приемов в изобретательской практике.