2.1. Общие понятия

Различные средства создавались и создаются для удовлетворения тех или иных потребностей человека.

Потребности растут значительно быстрее возможностей их удовлетворения, что и является своего рода источником прогресса.

Проектирование новых объектов чаще всего подразумевает улучшение тех или иных параметров системы.

Сложные изобретательские задачи требуют нетривиального подхода, так как улучшение одних параметров системы приводит к недопустимому ухудшению других параметров. Возникают противоречия.

Противоречие — взаимодействие противоположных, взаимоисключающих сторон и тенденций предметов и явлений, которые вместе с тем находятся во внутреннем единстве и взаимопроникновении, выступая источником самодвижения и развития объективного мира и познания.

Противоречие — это одно из основных понятий ТРИЗ . Наиболее полно противоречия рассматриваются в Алгоритме Решения Изобретательских Задач (АРИЗ).

Решение задач по АРИЗ представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия и устранению их использованием информационного фонда. Так определяются причинно-следственные связи, суть которых — выявление противоречий.

В ТРИЗ рассматриваются три вида противоречий.

Автор ТРИЗ Г. С. Альтшуллер назвал их:

— Административное противоречие (АП);

— Техническое противоречие (ТП);

— Физическое противоречие (ФП).

Эти названия были выбраны Альтшуллером для решения технических задач, но для задач из других областей они не всегда подходят, поэтому мы их назвали:

Административное противоречие — поверхностное противоречие (ПП);

Техническое противоречие — противоречие требований (ПТ);

Физическое противоречие — противоречие свойств (ПС).

2.2. Поверхностное противоречие

Поверхностное противоречие (ПП) — противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения.

Его достаточно легко выявить. Оно часто задается руководством или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как — неизвестно», «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить или нужно устранить такой-то недостаток, но, не известно, как», «Имеется брак в производстве изделий, а причина его неизвестна» и т. д.

Таким образом, ПП выражается в виде:

— нежелательного эффекта (НЭ ) — что-то плохо;

— улучшения  — необходимо создать что-то новое, но неизвестно каким образом.

Задача 2.1. Автобус

Условие задачи

Автобус должен перевозить много пассажиров. Как это сделать?

Это типичное ПП.

2.3. Противоречие требований

Противоречие требований (ПТ) — это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы.

ПТ возникает при улучшении одних частей (параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других.

Оно представляет собой причину возникновения поверхностное противоречия (ПП), углубляя его. В глубине одного ПП, чаще всего, лежит несколько ПТ.

Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.

ПП возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой (других) ее частей возникает ситуация, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими.

Продолжим рассмотрение задачи об автобусе.

Задача 2.1.Автобус (продолжение)

Разбор задачи

Чтобы перевозить много пассажиров автобус должен быть вместимым, т. е. больших размеров. Однако большой автобус плохо маневрирует. Таким образом, можно сформулировать ПТ.

ПТ: противоречие между вместимостью автобуса и маневренностью.

2.4. Противоречие свойств

Противоречие свойств (ПС) — предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) или состояний к определенной части системы.

Оно необходимо для определения причин, породивших противоречие требований, т. е. является дальнейшим его углублением. Уточнение (углубление) противоречий может продолжаться и дальше для выявления первопричины.

Для человека, незнакомого с ТРИЗ, формулировка ПС звучит непривычно и даже дико.

Требование к формулировке ПС: некоторая часть системы должна находиться сразу в двух взаимоисключающих состояниях: быть холодной и горячей, подвижной и неподвижной, длинной и короткой, гибкой и жесткой, электропроводной и неэлектропроводной, быть и не быть и т. д.

Одно из свойств, удовлетворяет одному из параметров ПТ, а другое свойство — удовлетворяет другому параметру.

ПС — своего рода необычное неравенство. Обычно с помощью неравенств указывается промежуток (или интервал), например,

Графически промежуток представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Графическое представление промежутка

Этот промежуток представляет собой зону «А». Обычно в этой зоне и ищут «оптимальное» решение.

ТРИЗ идет совершенно другим путем.

Определяют, каким свойством «с» должна обладать система, чтобы параметр «А» (в ПТ) был наилучший. Обозначим это свойство «С». Далее определяют, каким свойством «с» должна обладать система, чтобы параметр «Б» был наилучший. Обозначим это свойство «анти-С».

Такое конфликтующее действие представляется в виде неравенства (2.2).

Изобразим для наглядности это неравенство на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Изображение физического противоречия

Формулировка противоречия свойств требует, чтобы «с» была одновременно в зоне «А» и в зоне «Б», что исходя из графика невозможно (рис. 2.2).

Задача 2.2. Блок питания

Для питания многих электронных устройств используются промышленная сеть переменного тока, хотя большинство их блоков, например, усилитель, генератор и другие нуждаются в постоянном питающем напряжении. По этой причине на выходе блока питания необходим элемент, имеющий противоречивые физические свойства.

ПС: Элемент блока питания должен пропускать переменный ток, поскольку другого источника тока нет, и не должен пропускать переменный ток, поскольку прибору требуется постоянный ток.

Разрешение противоречия

Данное противоречие свойств разрешается в структуре за счет пропускания только положительной полуволны и не пропускания отрицательной. Это осуществляется с помощью выпрямителя, выполненного на диодах, обладающих указанными физическими свойствами и реализующих функцию преобразования переменного тока в постоянный.

Продолжим разбор задачи об автобусе.

Задача 2.1.Автобус (продолжение)

Разбор задачи

Сформулируем ПС для данной задачи.

ПС: Автобус должен быть маленьким , чтобы быть маневренным и большим , чтобы вмещать много пассажиров.

Более точно, то эти требования не ко всему автобусу, а только к салону.

Следует подчеркнуть еще раз, что в отличие от противоречия требований, принадлежащего всей системе , противоречие свойств — относится только к определенной ее части .

Таким образом, рассмотренные три вида противоречий образуют цепочку, которая определяет причинно-следственные связи в исследуемой системе (2.3).

Теперь, рассмотрев различные виды противоречий, следует еще раз отметить, что решить сложную задачу — значит улучшить необходимые показатели системы, не ухудшая другие. Осуществить это возможно путем выявления ПТ, определения причин, породивших его, или даже причины причин (выявление ПС), и устранения этих причин, то есть разрешения противоречия свойств.

Этап выявления противоречия свойств представляет собой точную постановку задачи. Г. С. Альтшуллер писал (напомним, что противоречие свойств Альтшуллер назвал физическим противоречием): «В физическом противоречии „дикость“ требований достигает предела. Отпадают все варианты, кроме одного или нескольких, максимально близких к ИКР».

2.5. Способы разрешения противоречия свойств

В качестве основных способов разрешения ПС можно назвать способы разрешения противоречивых свойств:

—  в пространстве ;

—  во времени ;

—  в структуре , в частности, фазовые изменения, например, агрегатное состояние;

— по условию .

Продемонстрируем эти способы разрешения ПС.

Задача 2.3. Очки

Условие задачи

Людям с плохим зрением нужно иметь две пары очков. Одни, чтобы смотреть в даль и другие, чтобы смотреть вблизи, например, читать. Очень неудобно постоянно менять очки. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как улучшить удобства использования очков?

ПТ: Противоречие между необходимостью хорошо видеть вдали и вблизи, и удобством использования очков (смена очков).

ПС: Должно быть одна пара очков, чтобы было удобно их использовать (не менять очки), и должна быть две пары очков (с разными типами линз), чтобы хорошо видеть вдали и вблизи.

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В пространстве.

Используются бифокальные очки (рис. 2.3). Большая часть линзы для дали, а сегмент нижней части линзы для близких расстояний (для чтения).

Рис. 2.3. Бифокальные очки

Задача 2.4. Пластырь

Условие задачи

Раны заклеивают пластырем, но когда его снимают, то образовавшаяся корочка срывается вместе с пластырем. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как не допустить срыва свежей корочки?

ПТ: Противоречие между необходимостью заклеивания ранки и срыва свежей корочки.

ПС: Пластырь должен быть не клейким (не должно быть адгезии), чтобы не срывать свежую корочку, и должен быть клейким (должна быть хорошая адгезия), чтобы хорошо заклеивать ранку.

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В пространстве.

Место, которое прикладывается к ранке не клейкое (там находится марля, пропитанная антисептиком), а по краям пластырь клейкий (адгезионный).

2.4. Пластырь

Другой вариант этой задачи.

Условие задачи

Раны заклеивают пластырем, и кожа не «дышит». Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как сделать, чтобы кожа дышала под пластырем?

ПТ: Противоречие между необходимостью защиты ранки от внешней среды, т. е. ее закрытием и тем, что закрытие ранки мешает коже «дышать».

ПС: Пластырь должен быть, чтобы защищать ранку, и не должен быть, чтобы кожа «дышала».

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В пространстве и структуре.

Часть пластыря существует, а часть не существует. Пластырь делается с дырочками. Ранку закрывает марля. Она тоже не сплошная.

Задача 2.5. Реактивный самолет

Условие задачи

Прямое крыло самолета создает большое лобовое сопротивление при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях полета. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как уменьшить лобовое сопротивление движению самолета при сверхзвуковых скоростях полета?

ПТ: Противоречие между устойчивостью полета на малых скоростях и сопротивлением движению полета на больших скоростях полета.

ПС: Крыло должно быть стреловидное, чтобы не создавать сопротивление движению полета при больших скоростях, и должно быть не стреловидное, чтобы придать устойчивость полета на малых скоростях (при взлете и посадке).

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В структуре и по условию.

Создали самолет с изменяемой стреловидностью (геометрией) крыла (рис. 2.5). На малых скоростях крылья раздвинуты (прямое крыло), а при больших скоростях прижаты к фюзеляжу (стреловидное крыло).

Условие в данном случае скорость полета (большая или маленькая).

Рис. 2.5. Самолет с изменяемой стреловидностью крыла

Задача 2.6. Компьютер

Условие задачи

Компьютер тратит лишнюю энергию, когда не работает. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как уменьшить потери энергии?

ПТ: Противоречие между необходимостью работы компьютера и потерями лишней энергии.

ПС: Компьютер должен быть выключенным, чтобы не расходовать лишнюю энергию, когда он не работает, и должен быть включенным, чтобы выполнять необходимую работу.

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

Во времени.

Через установленное время, когда на компьютере не работают, он переходит в «спящий» режим (hibernation mode).

Задача 2.7. Рыцарские доспехи

Условие задачи

Рыцарские доспехи (латы) тяжелые и в них ограничена подвижность, поэтому неудобно вести бой. Как быть?

Рис. 2.6. Рыцарские доспехи

Разбор задачи

ПП: Как улучшить подвижность рыцаря и облегчить доспехи?

ПТ: Противоречие между защитными свойствами доспехов и их весом, и удобством движения.

ПС: Доспехи должны быть легкими и гибкими, чтобы было удобней двигаться, и должны быть не гибкими и тяжелыми, чтобы обладать хорошими защитными свойствами.

Т. е. доспехи должны быть из единого куска металла (быть не гибким) и из многих кусков металла (быть гибким).

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

В структуре.

Придумали кольчугу. Она состоит из отдельных колечек, соединенных вместе. Каждое колечко жесткое, а все вместе гибкие. Кроме того, в середине кольца нет металла, поэтому вес значительно уменьшается.

Рис. 2.7. Кольчуга

Светофор — это пример изменения по условию. Красный цвет — движения нет. Зеленый — движение разрешается.

Задача 2.8. Автомат по разливу жидкостей

Условие задачи

При отсутствии бутылки под краном, выливается лишняя жидкость. Как быть?

Разбор задачи

ПП: Как избежать потери жидкости?

ПТ: Противоречие между необходимостью заполнения бутылки жидкостью и потерей жидкости.

ПС: Жидкость не должна выливаться, чтобы не было потерь жидкости, и должна выливаться, чтобы заполнить бутылку.

Решение задачи

Разрешим ПС, разделяя противоположные свойства:

По условию.

Жидкость выливается только при наличии бутылки под краном.

Рис. 2.8. Автомат по разливу жидкостей

Это решение для любых упаковочных автоматов.

Задача 2.9. Мощный транзистор

Условие задачи

Неидеальность ключевых свойств мощных транзисторов и диодов являются причиной потерь электрической энергии, которая разогревает полупроводниковый прибор, ухудшая тепловой режим его работы. Как быть?

Разбор задачи

ПП 1 : Необходимо улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в электроаппаратуре, в которую он устанавливается.

ПП 2 : Необходимо исключить перегрев силового транзистора.

В формулировке ПП2 показывается улучшение, какое качество нужно улучшить, а в ПП2 — нежелательный эффект (НЭ) — перегрев транзистора.

Это по существу изобретательская ситуация.

Устранение указанного административного противоречия может осуществляться путем:

— создания нового транзистора или

— применения радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты аппаратуры.

В первом направлении необходимо проводить серьезную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу (НИОКР). Это занимает много времени и средств. Поэтому из изобретательской ситуации мы выбираем второй путь — изобретательский.

ПТ: Противоречие между температурой и габаритами или потерями энергии (мощности) и габаритами.

Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.

ПС: Площадь радиатора должна быть маленькой, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов, и большой, чтобы улучшить отвод тепла.

Решение задачи

Такое противоречие можно разрешить:

В структуре, например, путем ее изменения.

1. На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора увеличивается (увеличивается теплообмен), а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены. Ребра делают игольчатыми, чтобы еще больше увеличить площадь радиатора (площадь теплообмена).

Рис. 2.9. Радиатор для транзистора

2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы — из никелида титана — нитинола (а. с. 958 837). При нормальной температуре лепестки прижаты к транзистору, а при повышении температуры за пределы допустимой, они отгибаются, увеличивая площадь теплоотвода. Это разрешение противоречивых свойств не только в структуре, но и по условию (превышение температуры) или можно считать, что это разрешение во времени (во время превышения температуры).

3. Можно присоединить к транзистору элемент Пельтье, который будет охлаждать транзистор.

В пространстве

Радиатор вместе с транзистором размещают на наружной стенке блока, как это сделано в измерительных приборах: цифровых вольтметрах и частотомерах.

Рис. 2.10. Радиатор — наружная стенка прибора

Можно использовать тепловую трубу, позволяющую отвести локально выделяемое тепло на значительное расстояние от его источника или с помощью тепловых труб подводить холодный поток.

Рис. 2.11. Принцип работы тепловой трубы

2.12. Тепловые трубы присоединены к радиатору

Холодный поток можно получить от элемента Пельтье.

3.1. Общие представление об ИКР

Решение математических задач и задач «на сообразительность» часто выполняют методом «от противного». Суть метода заключается в том, что решать задачу начинают с конца. Определяют конечный результат — ответ. Уяснив его, «прокладывают» дорогу к началу, то есть решают задачу.

Заманчиво было бы осуществить и решение технических задач аналогичным образом. Но как же узнать ответ?

Действительно, при решении технических задач ответ не известен, но можно пойти дальше… Можно представить идеал разрабатываемого устройства — идеальное устройство — идеальный конечный результат (ИКР).

Понятие об идеальной системе было дано в п. 4.5.2. Напомним, что идеальная техническая система — это система, которой нет, а ее функции выполняются, т. е. цели достигаются без средств.

ИКР — маяк, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.

ИКР — решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами («волшебная палочка»). Например, дорога существует только там, где с ней соприкасаются колеса транспорта.

ИКР — это результат процесса увеличения степени идеальности

Г. С. Альтшуллер указывал: «Изобретательское мышление при работе по АРИЗ должно быть четко ориентировано на идеальное решение: «Есть вредный фактор, с которым надо бороться. Идеально, чтобы этот фактор исчез сам по себе. Пусть сам себя устраняет. Впрочем, его можно устранить, сложив с другим вредным фактором. Нет, пожалуй, самое идеальное — пусть вредный фактор начнет приносить пользу…».

«Направленность на идеал отнюдь не означает отход от реальности решения. Во многих случаях идеальное решение полностью осуществляется. Скажем, идеальность машины обеспечивается тем, что ее функцию по совместительству начинает выполнять другая машина. Идеальность способа нередко достигается выполнением требуемого действия заранее, благодаря чему в нужный момент на это действие не приходится тратить ни времени, ни энергии».

Для выявления необходимых свойств системы (ПС) нужно знать направление, в котором лежит идеальное решение — идеальный конечный результат (ИКР).

Основные свойства ИКР:

1. Улучшить плохой параметр, не ухудшая хороший.

2. Улучшить параметры, не усложняя систему.

3. Улучшить параметры, не вызывая вредных действий.

4. Улучшить параметры в нужный момент.

5. Улучшить параметры в нужном месте.

6. Улучшить параметры по необходимому условию.

7. Все действия должны выполняться самостоятельно.

Задача 3.1. Зоопарк

Условие задачи

Зоопарку в Стокгольме не хватало бюджетных денег и денег, вырученных за билеты.

Как получить дополнительные деньги?

Разбор задачи

Идеальный конечный результат (ИКР): Деньги сами появляются.

Способы решения. Использование ресурсов.

Ресурсы. Основной ресурс зоопарка — звери.

Решение. Стокгольмский зоопарк занимается довольно необычной деятельностью — продает картины. Дело в том, что написаны они шимпанзе и вырученные за них деньги идут в бюджет зоопарка.

Стоит упомянуть о старейшем примате Чита, игравшем в фильме Тарзан. Он живет в специальном питомнике для животных кинозвезд и любит играть на пианино, смотреть телевизор, совершать поездки на машине, гулять, смотреть на фотографии в журналах, и, самое главное, рисовать.

Он пишет абстрактные картины. Каждой картине выдается сертификат подлинности, они очень быстро раскупаются и эти деньги идут на содержание питомника.

Задача 3.2. Продажа обуви

Условие задачи

Условие задачи. В Коралио привезли большую партию башмаков, но оказалось, что жители не носят обувь.

Как продать обувь?

Разбор задачи

Идеальный конечный результат (ИКР): Все жители хотят купить обувь.

Способы решения. Необходимо создать потребность. Используем ресурсы.

Ресурсы. Колючки.

Решение

Улицы города густо усеяли колючками. Не забыто было ни одно место, куда могла ступить нога человека. Все жители купили обувь (подробности в романе О. Генри «Короли и капуста»).

Идеальное решение, конечно, получить почти невозможно. ИКР — это эталон, к которому следует стремиться. Как раз близость полученного решения к ИКР и определяет качество решения.

Сравнивая реальное решение с ИКР, определяем противоречие. Таким образом, ИКР — инструмент, необходимый для выявления противоречия, нахождения задач и для оценки качества решения. Следовательно, ИКР служит своего рода «путеводной звездой» при решении технических задач.

3.2. Практика использования ИКР

Попробуйте самостоятельно решить задачи, используя ИКР.

Задача 3.3. Идеальная реклама

Представьте идеальную рекламу.

Задача 3.4. Кражи в гостиницах

В гостиницах крадут различные предметы. Как не оберегать предметы от кражи. Предложите решение.

Задача 3.5. Свеча Яблочкова

Во второй половине XIX века улицы европейских столиц освещались дуговыми лампами. Между двумя угольными стержнями (электродами) при подаче напряжения возникала электрическая дуга, давая яркий свет. Электроды располагали так, что их необходимо было сближать по мере их сгорания (рис. 3.1). Это требовало сложных устройств (регуляторов), которые делали электрическое освещение с помощью дуговых фонарей неудобным и дорогим.

Как сделать идеальный механизм сближения стержней? Русский инженер П. Н. Яблочков решил эту задачу. Как?

Рис. 3.1. Принцип работы дуговой лампы

Задача 3.6. Миллионы из ничего

Могут ли городские власти сделать миллион из ничего? Например, из нуля.

Задача 3.7. Выработка электричества

Как получить дешевую электроэнергию, не применяя дорогостоящее оборудование, использующее силу ветра, воды или солнечную энергию?

Задача 3.8. Принтер

Какой на ваш взгляд идеальный механизм подачи бумаги в принтере? Предложите такой механизм. Кроме того, объем бумаги ограничен размером коробки, куда укладывается бумага. Какая будет идеальная коробка для бумаги?

Задача 3.9. Радиостанция

При восхождении на вершины альпинисты пользуются маленькими радиостанциями, которые работают на фиксированных частотах. Но высоко в горах при низких температурах транзисторы сильно охлаждаются, и частота меняется. Нарушается связь с лагерем. Для поддержания постоянной температуры радиостанцию спрятали в термостат — сосуд типа термоса с подогревом. Но термостат весит в 3—4 раза больше самой радиостанции, да еще потребляет много электроэнергии. Нужен мощный аккумулятор — а это опять дополнительный вес. Как быть?

Задача 3.10. Борьба с лихачами на дорогах

В присутствии полицейского все водители строго соблюдают правила, но на всех дорогах и перекрестках по полицейскому не поставишь. Как быть?

Задача 3.11. Галька для пляжа

На крымском побережье необходимо было засыпать новый пляж. Предполагалось засыпать галькой — окатанными камушками, но в наличии была лишь щебенка — камни с острыми гранями. Что делать? Вывозить гальку с других пляжей? Придумать машину для обработки щебенки?

Задача 3.12. Наушники

Звук звучит лучше, если все частоты достигают барабанной перепонки в одно и то же время.

Современные наушники не выполняют этого. Как быть?

Задача 3.13. Тарелка

Представьте, что к вам пришли гости, и у вас не хватает посуды, чтобы накрыть на стол.

Как быть?

Задача 3.14. Багаж

После посадки самолета мы ожидаем наш багаж и высматриваем его на движущейся дорожке. Часто ваш чемодан похож на другой. Как точно знать, где ваш чемодан?

Задача 3.15. Социальные сети

Как обеспечить секретность в социальных сетях?

Задача 3.16. Штатив для фотоаппарата

Необходимо использовать автоспуск и установить или закрепить штатив для фотоаппарата, но нет подходящего места. Как закрепить фотоаппарат?

3.2.2. Решение задач

Задача 3.3. Идеальная реклама

ИКР: Рекламы нет, а СМИ и общественность сами говорят о Вас.

Решение: Осенью 1999 г. в Санкт-Петербурге было выпущено новое пиво под маркой «Windows 99». Инициатор затеи — предприниматель Андрей Солонин. Марка пива без труда была зарегистрирована по классу напитков. Также был заимствован (но изменен) графический образ «Windows»: летящие форточки.

Так производители пива сознательно нарываются на скандал, рассчитывая завоевать моментальную популярность, ведь пробиться на российский рынок пива с обычной маркой без огромных вложений уже невозможно.

Рис. 3.2. Пиво под маркой «Windows 99»

Задача 3.4. Кражи в гостиницах

ИКР: Не нужно оберегать предметы от краж.

Решение: Постояльцы германских гостиниц тянут все, что не «прибито гвоздями» — от дорогой пепельницы до мешочков с ароматной травой и пульта от телевизора. Но менеджеры гостиниц не слишком огорчены этим. Во-первых, все расходы уже включены в цену номеров. Во-вторых, на все предметы нанесены эмблемы отеля, так что их похищение — дополнительная реклама гостиницы. Ведь украденное зачастую проходит через несколько рук.

Задача 3.5. Свеча Яблочкова

ИКР: Электроды не нужно сближать. Расстояние между ними всегда одно и тоже.

Идеальный механизм — это механизм, которого нет, а функции его выполняются.

Решение: П. Н. Яблочков расположил электроды параллельно и поместил между ними электроизоляционную прокладку (рис. 3.3а, б).

Использование ресурсов и геометрический эффект.

Рис. 3.3. Свеча Яблочкова

Задача 3.6. Миллионы из ничего

ИКР: Туристы сами хотят платить деньги.

Решение: В Мадриде на одной из центральных площадей, откуда отсчитывается километраж дорог Испании, в асфальт уложен бронзовый ноль. Большинство туристов, посещающих город, по традиции фотографируются на мадридском нуле. Естественно, за плату, поступающую в городскую казну.

Использование ресурсов.

Рис. 3.4. Бронзовый ноль в Мадриде

Задача 3.7. Выработка электричества

ИКР: Электроэнергия вырабатывается сама.

Использовать, то что всегда существует. Без использования силы ветра, воды или солнечной энергии. Они существуют не всегда. Всегда имеется сила гравитации и магнитное поле Земли. Будем использовать силу гравитации.

Решение: Создан прибор GravityLight, который использует силу гравитации. Достаточно прикрепить 10 кг мешок с балластом, который опускается в течение 30 минут и генерирует электроэнергию, достаточную для работы светодиода.

Использование ресурсов.

Рис. 3.5. Прибор GravityLight

Задача 3.8. Принтер

ИКР: Принтер сам без механизма подачи подает бумагу. Бумага в принтере хранится без коробки, ограничивающий объем бумаги.

Использовать даровые силы, например, силу гравитации.

Решение: Разработан принтер Stack, который опускается вниз через стопку бумаг, вместо того, чтобы требовать их загрузки внутрь (рис. 3.3). Шведская команда, создавшая этот принтер, считает, что он будет идеальным устройством для маленьких домов.

Использование ресурсов.

Рис. 3.6. Прибор Stack

Задача 3.9. Радиостанция

ИКР: Термостата нет, а температура прибора не изменяется.

Использовать имеющиеся ресурсы.

Решение: Термостатом служит сам альпинист. Электронную часть прибора поместили на теле альпиниста, например, в подмышке.

Использование ресурсов.

Задача 3.10. Борьба с лихачами на дорогах

ИКР: Полицейского нет, а «лихачи» не превышают скорость.

Эту задачу решают во всех странах.

Решение: В Японии, например, в один далеко не прекрасный для местных лихачей день на дорогах резко увеличилось число полицейских. Завидев полицейского, лихачу приходилось быстренько сбрасывать скорость и соблюдать все прочие правила дорожного движения. И только подъехав поближе, водители с досадой замечали, что большинство «полицейских» — манекены! Но попадались и настоящие…

В Америке ставят макет полицейской машины.

Замена объекта его копией — один из типовых приемов применяемых в ТРИЗ.

Задача 3.11. Галька для пляжа

ИКР: Щебенка сама превращается в гальку.

Решение: Использовали даровую силу прибоя. Баржи со щебенкой разгрузили прямо в море в двухстах метрах от берега. Все остальное сделали волны: обкатали острые грани камней и вынесли их на берег.

Использование ресурсов.

Задача 3.12. Наушники

Звук будет достигать барабанной перепонки одновременно, если расстояние будет одно и тоже.

ИКР: Звук непосредственно на барабанной перепонке.

Решение: Компания JH Audio выпустила наушники, измененной формы, которая позволяет звукам поступать к барабанной перепонке с погрешностью 1/100 миллисекунды, т. е. одновременно с человеческим восприятием.

Рис. 3.7. Наушники компании JH Audio

Задача 3.13. Тарелка

ИКР: Посуда появляется сама.

Решение: Использовать 3-D принтер, который печатает необходимый вам предмет.

Инженеры из университета Южной Калифорнии создали систему трехмерной печати Contour Crafting, способную построить монолитный двухэтажный коттедж за 20 часов.

Такие предметы появляются в нужный момент в нужном месте.

Безусловно сегодня 3-D принтер еще сложное и дорогостоящее оборудование, но, скорее всего, в будущем это устройство будет не сложнее обычного принтера. Тогда все необходимые нам предметы мы будем печатать дома с необходимым для нас дизайном. Нужно будет только менять картриджи с различными расходными материалами.

Возможно, можно будет печатать, например, красивый торт с любыми украшениями из любимых нами продуктов питания или другие угощения.

Задача 3.14. Багаж

ИКР: Багаж сам сообщает вам где он находится.

Решение: Гаджет Trakdot отслеживает и сообщает местонахождение багажа. Достаточно положить электронный маячок в чемодан, и Trakdot определит координаты чемодана и передаст их на сотовый телефон хозяина.

Искусственный интеллект прибора Trakdot был разработан с учетом правил безопасности полета, поэтому он автоматически отключается на время взлета, полета и посадки самолета. Вернувшись на землю, прибор находит местную сотовую сеть, связывается с телефоном своего владельца и сообщает свои координаты в текстовом сообщении.

Устройство работает от двух «пальчиковых» батареек.

Рис. 3.8. Определитель место багажа

Задача 3.15. Социальные сети

ИКР: Сообщение само себя уничтожает.

В Советское время ходила шутка о высшей степени секретности: «До прочтения сжечь».

Решение: Сообщения, которые быстро самоуничтожаются, могут повысить секретность общения через интернет и позволят людям быть более открытыми.

Задача 3.16. Штатив для фотоаппарата

ИКР: Штатив устанавливается где угодно.

Решение: Штативы Joby Gorillapod помогут получить прекрасные снимки, в каких бы условиях вам бы ни приходилось их делать.

Благодаря трем гибким ножкам, штатив Gorillapod позволяет монтировать камеру практически в любом месте и на любой, даже неровной поверхности: стволах деревьев, обрывах гор, заборах, скамейках в парке.

Прикрепить штатив к вашей камере можно с помощью универсального штативного винта 1/4» —20. Устройство станет отличным помощником при фотосъемке с автоспуском. В линейке продукции Joby представлены штативы различных размеров.

Использование геометрического эффекта, путем динамичной формы.

Рис. 3.5. Штатив Joby Gorillapod

5.1. Понятие о логики решения нестандартных задач

Логика решения нестандартных задач показывает взаимосвязь элементов в основной линии (4.1), описанной раньше.

ПП формулируется или в виде потребности в появлении нового требования «A» (положительного эффекта), или в виде нежелательного эффекта (анти-Б), который необходимо устранить. Схематически изобразим это так:

ПП (ПЭ): А  или ПП (НЭ): анти-Б

или, наоборот

ПП (ПЭ): Б или ПП (НЭ): анти-А

Поверхностное противоречие — это только одно требование (или хорошее или плохое).

Для определения ПТ выявляем два противоречивых требования, предъявляемых к системе. Обозначим эти требования буквами «А» и «Б». Тогда техническое противоречие может быть представлено как потребность в улучшении характеристик, удовлетворяющих требованию «А», которое приводит к недопустимому ухудшению характеристик, удовлетворяющих требованию «Б» (появлению требования анти-Б). Нежелательный эффект заключается в требованиях «Б». Или наоборот — улучшение «Б» за счет ухудшения А (появления «анти-А»).

ПТ: А — анти-Б или анти-А — Б

В отличии от поверхностного противоречия, противоречие требований имеет два требования, которые противоречат друг другу.

Формулировка ИКР должна быть направлена на устранение нежелательного эффекта (анти-Б) при сохранении положительного требования (положительного эффекта ) «А», то есть

ИКР: А, Б

ПС определяется путем выявления противоречивых свойств «С» и «анти-С» (например, физических), которыми должен обладать элемент системы, не справляющийся с требованиями ИКР. Для этого необходимо определить, каким свойством «С» должен обладать элемент, чтобы обеспечить требование «Б», т. е. чтобы устранить нежелательный эффект. Одновременно этот же элемент должен обладать противоположным свойством (анти-С), чтобы сохранить положительное требование «A». Таким образом, элемент должен обладать свойством «С», чтобы удовлетворить требованию «Б», (обозначим это С → Б), и свойством «анти-С», чтобы сохранить требование A (обозначим это анти С → А).

ПС: С → Б, анти-С → А

Дальнейшее обострение противоречий осуществляется выявлением более глубинных свойств «C 1 », которые необходимы для создания (обеспечения) выявленных ранее свойств «C».

С 1 → С

В некоторых случаях при решении сложных изобретательских задач, необходимо выявить еще более глубоко причинно-следственные связи в системе. Для этого приходится выявлять еще более глубинные свойства С 1 , С 2 , …С n . Следующее по номеру свойство определяет, причину возникновения предыдущего свойства, т. е. что необходимо для выполнения этого свойства.

С 2 → С 1

С 3 → С 2

…… …

С n → С n-1

В таких случаях выявляют несколько противоречий свойств (ПС 1 , ПС 2 , ПС 3 … ПС n ). Схематически это можно изобразить:

Решение (Р) задачи состоит в разрешении противоречия свойств, например, путем разделения противоречивых свойств C… C n .

Где, вертикальной чертой условно обозначено разделение.

Основные способы разделения противоречивых свойств были представлены выше (п. 2.5). Полностью логическая схема решения нестандартных задач показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Логическая схема решения нестандартных задач

Обозначения:

ПП — поверхностноее противоречие.

НЭ — нежелательный эффект.

ПТ —противоречие требований.

ПЭ — положительный эффект.

ПС —противоречие свойств.

А, Б — качества или параметры системы.

ИКР — идеальный конечный результат.

С — требуемые свойства системы.

Р — решение.

│ —знак разделения противоречивых свойств.

В более развернутом виде логика решения нестандартных задач с возможностью выявления глубинных свойств представлена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Логическая схема решения нестандартных задач

Обозначения:

ПП — поверхностное противоречие.

ПТ — противоречие требований.

ИКР — идеальный конечный результат.

Р — решение.

А, В — качества или параметры системы.

ПС — противоречие свойств.

С, С 1 , С n  — требуемые свойства или состояния системы.

│ — знак разделения противоречивых свойств.

Углубление свойств, т. е. обострение противоречия свойств покажем на задаче 2.7. «рыцарские доспехи». Сделаем формальный разбор по логике решения нестандартных задач.

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП: Как улучшить подвижность рыцаря и облегчить доспехи?

Вид ПП — Нежелательный эффект (НЭ).

Плохой параметр «анти-Б» — тяжелые и неудобные доспехи.

ПТ: A — анти-Б

ПТ: Противоречие между защитными свойствами (A) доспехов, их весом и удобством движения (анти-Б).

ИКР: A — Б

ИКР: Доспехи обладают защитными свойствами (A), легки и удобны в движении (Б).

ПС: С → A; анти-С→ Б

ПС: Доспехи должны быть легкими и гибкими (С), чтобы было удобней двигаться (Б), и должны быть негибкими и тяжелыми (анти-С), чтобы обладать хорошими защитными свойствами (A).

ПС 1 : С 1 → С; анти- С 1 → анти-С

ПС 1 : Доспехи должны быть из многих кусков металла (С1), чтобы быть гибкими (С), и из единого куска металла (анти-С1), чтобы быть негибкими (анти-С).

Доспехи должны быть не из сплошного куска металла (С1), чтобы быть легкими (С), и из сплошного куска металла (анти-С1), чтобы быть тяжелыми (анти-С).

В структуре

Сделать доспехи из многих кусков металла. Каждый кусок металла тоже не сплошной — кольцо.

Отдельные куски должны быть соединены так, чтобы общая «одежда» была гибкой.

Придумали кольчугу (рис. 2.7). Она состоит из отдельных колечек, соединенных вместе. Каждое колечко жесткое, а все вместе гибкие. Кроме того, в середине кольца нет металла, поэтому вес значительно уменьшается.

Заметим, что основа основ («изюминка») методики состоит в последовательном определении ПТ, ИКР, ПС (5.1).

5.2. Практика

Проиллюстрируем логику решения нестандартных задач. Начнем разбор с простейших задач.

Задача 5.1. Чемодан

Условие задачи

Чемоданы необходимы для складирования вещей во время поездок. Если необходимо перевозить много вещей, то используют большие чемоданы. После перевозки чемоданы необходимо где-то хранить, и они занимают много места. Как быть?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП: Пустой чемодан занимают много места. Нежелательный эффект (НЭ) — занимает много места (анти-Б) дома.

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Чемодан размещает необходимые вещи (А) для перевозки вещей, но занимает много места (анти-Б) дома, когда его не используют.

ИКР: А, Б

ИКР: Чемодан не занимает места (Б) дома, когда его не используют, и размещает все необходимые вещи (А) во время их перевозки.

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Чемодан должен быть меленький (С), чтобы он не занимал много места (Б), когда он не используется, и большой (анти-С), чтобы в него помещалось много вещей (А) для перевозки.

Т. е. чемодан должен быть маленький и большой.

Решение задачи

Разрешим описанные противоречивые свойства:

Во времени и структуре:

Во время перевозки вещей чемодан большой, а во время хранения маленький. Такое противоречие можно разрешить путем изменения структуры чемодана в нужное время, по необходимому условию.

Решение 1: Чемодан делается складной.

Рис. 5.3. Складной чемодан

Решение 2: Чемодан в виде матрешки. Меньший чемодан вкладывается в больший.

Рис. 5.4. Чемодан в чемодане

По условию:

Решение 3: Чемодан дома используется по другому назначению — в нем хранится что-то необходимое дома. Его можно задрапировать под какой-то предмет, например, тумбочку, или любой предмет интерьера.

В пространстве:

Решение 4: Чемодан берется напрокат у друзей или знакомых.

Использование ресурсов:

Решение 5: Чемодан не берется с собой, а все необходимые вещи покупаются на месте.

Использование принципа дешевой недолговечности — одноразовости:

Решение 6: Одноразовый чемодан и вещи, которые не жалко оставить на месте.

Задача 5.2. Кастрюля

Условие задачи

Можно обжечься, когда берешь горячую кастрюлю с плиты. Как устранить этот недостаток?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

Административное противоречие практически уже сформулировано при описании исходной ситуации.

ПП: Как не обжечься, когда берут горячую кастрюлю с плиты. Нежелательный эффект (НЭ) — ожег.

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Необходимость нагрева кастрюли для приготовления пищи (А) вступает в противоречие с процедурой снятия кастрюли голыми руками — ожег (Б).

Т. е. ПТ — Приготовление пищи (А) — ожег (Б).

ИКР: А, Б

ИКР: Горячая кастрюля не обжигает руки.

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Кастрюля должна быть холодной (анти-С), чтобы ее было безопасно брать (не обжигать руки), и должна быть горячей (свойство С), чтобы осуществлялся процесс приготовления пищи.

Решение задачи

Разрешим описанные противоречивые свойства:

Во времени:

Решение 1: Ждут, пока ручки кастрюли остынут.

В пространстве:

Горячим должна быть внутренняя поверхность кастрюли и крышки (рис. 5.).

Холодной должны быть:

— ручки кастрюли;

— внешняя поверхность кастрюли;

— внешняя поверхность крышки;

— ручка крышки.

Рис. 5.5. Кастрюля

В структуре:

Решение 2: Частичные решения:

— ручки кастрюли выполняются из теплоизоляционного материала (рис. 5.6);

— ручки кастрюли теплоизолируют от поверхности кастрюли (рис. 5.7);

— ручку крышки выполняют из теплоизоляционного материала (рис. 5.8);

— ручку крышки теплоизолируют от поверхности крышки (подобно рис. 5.7).

Рис. 5.6. Кастрюля с ручками из теплоизоляционного материала

Рис. 5.7. Кастрюля с изолированными ручками

Рис. 5.8. Крышка кастрюли

Решение 3: Немного лучшее решение, если дно кастрюли, внутренние стенки кастрюли и крышки делать теплопроводным (металлическими), а внешние стенки кастрюли и крышки, а также ручки делать теплоизоляционными, например, керамическими (рис. 5.9). Такую кастрюлю можно нагревать на газе, а стенки не будут отдавать тепло окружающему воздуху. Это позволит убыстрить процесс варки и сэкономить газ.

Рис. 5.9. Кастрюля с теплоизолирующими стенками

Решение 4: Полное решение — внешний слой кастрюли и крышки покрывать теплоизоляционным слоем (рис. 5.10). Тогда в кастрюле будет дольше сохраняться тепло. Нагрев осуществляют изнутри электронагревательным элементом. Это же решение может быть применено и к чайнику. Использование такой кастрюли может изменить способ варки. В ней достаточно довести продукты до кипения и выключить нагрев. Все сварится само, так как температура будет сохраняться длительное время.

Рис. 5.10. Кастрюля с электронагревателем

Задача 5.3. Бериллий

Условие задачи

Бериллий — один из самых твердых металлов и имеет высокий модуль упругости. Конструкционные материалы на основе бериллия обладают одновременно и лёгкостью, и прочностью, и стойкостью к высоким температурам. Будучи в 1,5 раза легче алюминия, эти сплавы в то же время прочнее многих специальных сталей. В связи с этим из него выгодно изготавливать особо жесткие и легкие конструкции.

Однако бериллий очень токсичен, он вызывает тяжелые легочные заболевания, нередко заканчивающиеся летальным исходом, поэтому бериллий не находит широкого распространения в технике.

Компромиссный выход — соединения бериллия. Но при этом неизбежно нарушается кристаллическая структура металла, которая, собственно, и создает те качества, которые нужно использовать.

Как быть?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Бериллий вреден для человека. Нежелательный эффект (НЭ) — вредное действие на человека (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Бериллий очень прочный и легкий металл (А), но вредно действует на человека (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Бериллий не действует вредно на человека (Б) и обладает высокой прочностью и легкостью (А).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Человеку необходимо соприкасаться (C) с бериллием, чтобы обслуживать конструкции, сделанные из него, обладающие высокой прочностью и легкостью (А), и не должны соприкасаться (анти-С) с человеком, чтобы не вредить его здоровью (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия в пространстве.

Решение

Конструкции из бериллия используются для объектов, с которыми человек не соприкасается, например для искусственных спутников Земли.

Специалисты компании British Aircraft провели исследования, которые показали, что применение бериллия в несущих конструкциях искусственных спутников Земли позволяет снизить вес этих конструкций на 35%. Что же касается вредных для человека свойств бериллия, то они для спутников, работающих в автоматическом режиме и в безвоздушном пространстве, несущественны.

Задача 5.4. Одо Нобунага

Условие задачи

Военно-политический лидер Японии Одо Нобунага, один из наиболее выдающихся самураев в японской истории, был жесток, похож на обезьяну и не терпел лжи. Всех, кто говорил неправду, он убивал.

— Правда ли, что я похож на обезьяну? — спросил он однажды своего приближенного.

Что бы вы ответили на месте приближенного?

Разбор задачи

ПП: А

ПП. Как остаться в живых? Положительный эффект (ПЭ) — остаться в живых (А).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между необходимостью остаться в живых (А) и необходимостью сказать правду, что самурай похож на обезьяну (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Подчиненный остается жив (А) и говорит правду (Б), что самурай похож на обезьяну.

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Подчиненный должен сказать правду (C) самураю, что он похож на обезьяну, так как он не любил ложь, и должен не говорить правду (анти-С), что самурай похож на обезьяну, чтобы остаться в живых.

Разрешение ПС

Разделение противоречия по условию.

Решение

— Да что вы, ваше превосходительство! — выкрикнул он. — Как можно?! Наоборот, это обезьяна имеет честь походить на вас!

Что вызвало смех самурая и привело в превосходное расположение духа.

Использован прием 13. Принцип наоборот.

Задача 5.5. Фараон

Условие задачи

Фараон имел неограниченную бесконтрольную власть.

Как сделать так, чтобы он управлял без издевательства над его народом и без преступлений?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Как не допустить издевательств над народом и преступлений фараона? Нежелательный эффект (НЭ) — преступления фараона (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между эффективностью управления государством с неограниченной властью (А) и преступлениями (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Фараон имеет неограниченную власть (А) и не совершает преступления (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Фараон не должен быть под контролем народа (иметь бесконтрольную власть), чтобы эффективно управлять большим государством (А), и должен находиться под полным контролем народа , чтобы управлять без безобразий и преступлений (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия во времени.

Решение

В Древнем Египте при жизни фараона его любые приказания (в том числе преступные) выполнялись беспрекословно, но после смерти народ судил своего владыку. И если хотя бы один человек предъявлял претензии и не прощал вину фараону — царь приговаривался к высшему наказанию: ему отказывали в погребении. А без погребения душа, по верованиям, была обречена на вечные муки… Мумию непогребенного фараона устанавливали — в назидание — в доме «наказанного», чтобы она была вечной укоризной наследникам.

Задача 5.6. Школьный инспектор

Условие задачи

Инспектор, проверявший некую школу, заметил, что когда бы он ни задал классу вопрос, в ответ тянули руки все ученики. Более того, хотя школьный учитель каждый раз выбирал разных учеников, ответ всегда был правильным

Как это получалось?

Разбор задачи

ПП: А

ПП. Как ученики давали все время правильный ответ? Положительный эффект (ПЭ) — все дают правильный ответ (А).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между проявлением активности учеников (все поднимают руки) (анти-Б) и их знаниями (правильным ответом) (А).

ИКР: А, Б

ИКР. 100% активность учеников (все поднимают руки) (Б) и все отвечают правильно (А).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Для проявления активности (Б) все ученики должны поднимать руки (С), чтобы давать правильный ответ (А), не все ученики должны поднимать руки (анти-С).

Разрешение ПС

Разделение противоречия в структуре.

Решение

Учитель предварительно договорился с учениками, чтобы они вызывались отвечать независимо от того, знают ответ или не знают. Но те, кто знает ответ, должны поднимать правую руку, а те, кто не знает, — левую. Учитель каждый раз выбирал другого ученика, но всегда того, кто поднимал правую руку.

Использован прием 10. Принцип предварительного исполнения и ресурсы.

Задача 5.7. Травило

Условие задачи

В романе Ю. Брайдера и Н. Чадовича «Бастионы Дита» для борьбы со всяческой нечистью жители города Дит имеют на вооружении специальные ружья, стреляющие шариками из травило. Травило — это вещество, проедающее практически все: металл, одежду, плоть… Как же тогда зарядить такое ружье травилом? Ведь оно проест и само ружье, и руки стрелка.

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Как стрелять травилом, которое проедает все? Нежелательный эффект (НЭ) — травило причиняет вред оружию и обслуживающим людям (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между необходимым свойством травила проедать все (А) и причинением вреда оружию и обслуживающим людям (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. У травила остаются свойства проедать все (А) и не наносить вред оружию и людям (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Травило должно разъедать все (C), так как это его основное свойство (А), и не должно разъедать (анти-С), так как оно принесет вред оружию и людям (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия во времени.

Решение

Приготовление шариков из травила идет непосредственно в самом ружье из компонентов, не представляющих опасности по отдельности, которые в ружье и закладываются.

Небольшая недоработка идеи, описанная в романе. В ружье нельзя соединять эти компоненты. Травило проест ружье.

Известно бинарное оружие — два или больше безопасных компонентов соединяются в снаряде во время полета. В воздухе перегородки между этими веществами ломаются, например за счет вращения снаряда и вещества перемешиваются.

Задача 5.8. Ремонт буксиров

Условие задачи

Дудинский морской порт находится на севере России в Красноярском крае и сооружен для обеспечения Норильского комбината. Суда в этот порт доставляют буксиры.

Каждый год требуется осматривать подводную часть буксиров и при необходимости ремонтировать.

Для этого буксиры доставляют на ремонтный завод или используют специальное сооружение — док.

Ближайший ремонтный завод находится в Мурманске, что достаточно далеко, а дока в порту нет и стоит он очень дорого.

Как быть?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Отсутствие дока в Дудинском порту. Нежелательный эффект (НЭ) — отсутствие дока (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между необходимостью осмотра дна буксиров (А) и отсутствием дока в порту (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Производится осмотр и ремонт дна буксира (А) без приобретения дока (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Док необходим (C), чтобы проводить осмотр и ремонт дна буксиров (А), и док не нужен (анти-С), чтобы не приобретать его (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия в структуре.

Решение

Док «построили» изо льда (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Ледяной док

Осенью буксиры оставили на реке.

Когда река стала замерзать, лед постепенно вырубали, «делая» ледяной док.

Задача 5.9. Дуэль

Условие задачи

В кинофильме «Новый Дон Жуан» слуга, притворяющийся Дон Жуаном, получает одновременно вызовы на дуэль от полусотни дворян.

Как ему поступить?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Как остаться в живых на дуэли. Нежелательный эффект (НЭ) — погибнуть на дуэли (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Выполнить обещание (А) участвовать в дуэли, так как это дело чести дворянина, но при этом он погибнет (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Выполняет обещание (А) участвовать в дуэли и не погибает (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Слуга должен драться на дуэли (С), чтобы выполнить обещание (А) участвовать в дуэли, и не должен драться на дуэли (анти-С), чтобы остаться живым (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия по условию.

Решение

Слуга предлагает им самим разрешить спор, чья очередь драться первым. Они решают это привычным способом — дуэлями. В результате — все перебиты.

Использованы ресурсы знаний человеческой натуры.

Задача 5.10. Потерянные гайки

Условие задачи

Меняя колесо своей машины, человек уронил все четыре гайки его крепления в решетку канализационного стока, откуда достать их было невозможно Он уже решил, что застрял здесь, но проходивший мимо мальчик подсказал ему очень дельную мысль, которая позволила ему поехать дальше. В чем состояла его идея?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП. Отсутствие гаек для крепления колеса на машине. Нежелательный эффект (НЭ) — отсутствие крепления колеса (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ. Противоречие между необходимостью ехать (А) и отсутствием крепления колеса машины (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР. Машина едет (А) без отсутствующих гаек, крепящих колесо (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС. Гайки должны быть (C) для закрепления колеса, чтобы можно было ехать (А), и не должны быть (анти-С), так как они отсутствуют (Б).

Разрешение ПС

Разделение противоречия в структуре.

Решение

Мальчик предложил отвернуть по одной гайке с каждого из трех колес и закрепить ими четвертое колесо. Сделав это, человек смог доехать до ближайшего гаража на прочно закрепленных колесах.

Использованы ресурсы машины.

Задача 5.11. Водовод

Условие задачи

При строительстве водовода на Усть-Илимской ГЭС в Сибири необходимо было опустить 4000-тонную трубу (водовод) на склон.

Трубу строят вертикально (рис. 4.12а), а потом опускают на склон

(рис. 4.12б). Соответствующих устройств в то время не было, и нужно было разработать специальную систему подъемных кранов или домкратов. Это требует много времени и средств.

Как быть?

Рис. 5.12. Опускание водовода на склон

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП: Отсутствие оборудования для опускания водовода на склон. Нежелательный эффект (НЭ) — отсутствие оборудования (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Необходимость опускания водовода на склон (А) и отсутствие оборудования (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР: Водовод опускается на склон (А) без специального оборудования (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Необходимо иметь оборудование (С), чтобы опустить водовод на склон (А), и  не нужно иметь оборудование (анти-С), так как оно отсутствует (Б).

Разрешение ПС

Разрешение противоречия в структуре.

Водовод должен опускаться сам без оборудования.

Решение

Под трубой и между трубой и склоном насыпали снег (рис. 5.13). Когда весной он растаял, труба опустилась.

Рис. 5.13. Опускание водовода на склон

Задача 5.12. Перегрев автопокрышек

Условие задачи

Дальнобойщики часто ездят по автострадам на большой скорости и длительное время без остановок. Это приводит к перегреву шин из-за трения об асфальт, особенно летом, когда асфальт разогрет от солнечных лучей. Температура шины может достигать температуры более 130 °С. Шоферам приходится останавливаться и ждать, пока остынут шины.

Как не допустить этого?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП: Автомобильные шины перегреваются при длительной езде. Нежелательный эффект (НЭ) — перегрев шин (анти-Б).

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Необходимость быстрой и длительной езды (А) приводит к перегреву шин и их порче (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР: Быстрая и длительная езда (А) не приводит к перегреву и порче шин (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Шина нагревается (С) при быстрой и длительной езде (А), и  не должна нагреваться (анти-С), чтобы не испортить шину (Б).

Разрешение ПС

Разрешение противоречия в структуре.

Шина должна сама охлаждаться.

Решение

Внутрь шин заливают небольшое количество воды. Она закипает при температуре примерно в 100 ºС, переходит в парообразное состояние, забирая при этом тепло от шины. Далее пар попадает на холодную поверхность (например, обод колеса). Водяной пар конденсируется, превращаясь в воду. Цикл таких фазовых переходов повторяется многократно.

Задача 5.13. Защита от проникновения в компьютер

Условие задачи

В сфере информационных технологий все больше приходится уделять внимание средствам безопасности. Системы защиты должны учитывать больше аспектов безопасности, что приводит к их усложнению. Они становятся громоздкими и сложными в эксплуатации и настройке.

Система блокирования поведения должна обеспечивать защиту не только от известных вредоносных программ, но и от неизвестных, которые могут появиться в будущем. Для этого необходимо реализовать правила безопасности для всех типов программ (пользовательские приложения, сервисы, скрипты, драйверы и т. д.) и ресурсов (файлы, ключи реестра, устройства внешней памяти и др.), а сами правила должны учитывать не только одиночные операции, но также и последовательности взаимосвязанных операций. Таким образом, можно добиться высокой вероятности обнаружения и блокирования вредоносных программ.

Правила безопасности должны быть понятны для неопытных пользователей, а создание и обновление правил безопасности должно проходить при минимальном участии пользователя. Это позволит упростить эксплуатацию и настройку системы защиты.

Правила безопасности должны составляться таким образом, чтобы вероятность появления ложных тревог была минимальной. Как обеспечить эти требования?

Рис. 5.14. Защита компьютера

Разбор задачи

Краткая формулировка задачи

Создать простую систему защиты компьютера с высокой степенью безопасности без ложных тревог и с минимальным участием пользователя в настройке правил безопасности.

ПП 1 : А

ПП 1 : Нужно обеспечить надежную безопасность работы компьютера. Требование А — безопасность работы компьютера с минимумом ложных тревог.

ПП 2 : анти-Б

ПП 2 : Система защиты компьютера усложняется. Нежелательный эффект — анти-Б. Требование Б — простота системы защиты и ее обслуживания (минимальное участие пользователя в настройке правил безопасности).

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Надежная система защиты компьютера обеспечивает хорошую безопасность его работы, но чрезмерно усложняет ее и требует серьезного участия пользователя в настройке правил безопасности.

Повышение безопасности усложняет систему.

ПТ: между БЕЗОПАСНОСТЬЮ (требование А) и УСЛОЖНЕНИЕМ (требование анти-Б). ПРОСТОТА (требование Б)

ИКР: А, Б

ИКР: Система защиты должна обеспечивать безопасность (А), не усложняя (Б) саму себя и ее обслуживание.

Система защиты должна поддерживать правила безопасности, применимые к любым типам программ и ресурсов. Все правила должны создаваться автоматически, без участия пользователя. Обновление правил должно проходить также автоматически и без генерации ложных тревог.

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Для обеспечения безопасности (А) должны быть сформулированы правила безопасности, которые можно применять к любым типам программ и ресурсов, т. е. правил должно быть много (свойство С), и правил безопасности д. б. мало (анти-С), чтобы не усложнять (Б) систему безопасности и не затрачивать много времени и знаний для настройки и эксплуатации системы защиты.

С другой стороны, чем меньше пользователь принимает участия в создании и поддержании правил безопасности, тем больше решений принимает сама система защиты. Если она не учитывает все имеющиеся и появляющиеся требования безопасности, то защита будет не надежной.

С третей стороны, уменьшение вероятности появления ложных тревог достигается за счет уменьшения количества правил безопасности, так как любое правило безопасности потенциально может вызвать ложную тревогу. Чем больше правил безопасности, тем больше вероятность появления ложных тревог и наоборот, чем меньше правил безопасности, тем меньше вероятность появления ложных тревог.

Т. е. правил должно быть много, так как с их помощью система защиты определяет, какие действия программ разрешены, а какие запрещены, и их не должно быть, так как они затрудняют эксплуатацию системы защиты.

ПС 1 . Это противоречие можно еще больше обострить, выявляя первопричины. Почему правил должно быть много? Чтобы учесть все аспекты безопасности (все возможные программы и ресурсы) в настоящем и будущем.

ПС 1 : C → С 1 , анти-С → анти-С 1

ПС 1 : Правила должны быть простые (С 1 ), учитывающее каждое отдельное требование безопасности, поэтому их должно было много (С), и должны быть сложные (анти-С 1 ), чтобы их было мало (анти-С 1 ). Т. е. правила должно быть простые и сложные.

Разрешение физического противоречия (ПС и ПС1).

Разделение противоречивых свойств ПС:

В структуре:

Решение 1.

Отказ от правил безопасности. Выполнение программ происходит в физически изолированной среде (на виртуальной машине или отдельном компьютере), которая представляет собой точную копию основной среды пользователя. При закрытии программы происходит проверка всех изменений, сделанных программой. Если нет никаких нарушений, то все изменения переносятся на основной компьютер пользователя. Здесь использована тенденция перехода от реальной системы к виртуальной (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Виртуальный компьютер

Решение 2.

Установленные на компьютере программы сами генерируют для себя правила безопасности без участия пользователя (все правила их обновление создаются автоматически без генерации ложных тревог). В данном случае пользователь, как элемент системы, заменяется на выполняемые программы. Программы, так же, как и в первом решении, выполняются в изолированной среде, а правила безопасности составляются на основе изменений, сделанных программой. Программы адаптивные, самообучаемые и самоорганизующиеся. После составления правил безопасности и их опробования, программа автоматически запускается в реальной среде. Здесь использована тенденция увеличения степени управляемости и динамичности.

Разделение противоречивых свойств (ПС).

Во времени:

Решение 3.

Система защиты поставляется с предварительно составленными правилами безопасности для популярных программ. Работа пользователя упрощается за счет предварительно составленной базы данных (БД) правил безопасности.

Решение 4.

Включением и выключением правил безопасности (динамизация) можно управлять с помощью системы обнаружения вторжений, совместно используемой с системой блокирования поведения. При обнаружении аномального поведения работа с программой продолжается в физически изолированной среде без каких-либо ограничений. При закрытии программы пользователю показывается отчет о подозрительных действиях, на основании которого можно откорректировать правила безопасности.

Решение 5.

Ложные тревоги можно накапливать в процессе работы программы и показывать только один раз при завершении работы программы. Выполнение программы происходит в физически изолированной среде. При завершении работы программы пользователю показываются все сомнительные операции.

Решение 6.

Указанные выше способы автоматизируются путем самообучения, самоорганизации и саморазвития программ (увеличение степени управляемости).

Задача 5.14. Игольное ушко

Условия задачи

Вдевать нитку в иголку кропотливое занятие. Удобно вдевать нитку в большое игольное ушко, но большое игольное ушко делает большую дырку в ткани, портя ее. Как быть?

Разбор задачи

ПП 1 : анти-А

ПП 1 : Неудобно вдевать нитку в маленькое игольное ушко. Нежелательный эффект (НЭ) — анти-А — отсутствие удобств. Требование А — удобство вдевания нитки в иголку.

ПП 2 : анти-Б

ПП 2 : Большое ушко иголки портит ткань. Нежелательный эффект (НЭ) — анти-Б  — порча ткани. Требование Б — ткань не портится.

ПТ 1 : анти-А —Б

ПТ 1 : Ткань не портится (Б), но неудобно (анти-А) вдевать нитку в маленькое игольное ушко.

ПТ 2 : А — анти-Б

ПТ 2 : Удобно (А) вдевать нитку в игольное ушко, но портит (анти-Б) ткань.

ИКР: А, Б

ИКР: Удобно (А) вдевать нитку в иголку, и не портится (Б) ткань.

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Игольное ушко должно быть большим (С), чтобы было удобно (А) вдевания нитки в иголку, и маленьким (анти-С), чтобы не портить (Б) ткань.

Разрешение ПС. Разделение противоречивых свойств ПС:

В структуре:

Решение 1. Одно из возможных решений — сделать ушко динамичным — гибким. Мы воспользовались приемом 15. Принцип динамичности. Такое решение было предложено в патенте США 3 987 839 (рис. 5.16). Игла 10 сделана из двух соединенных проволок 11 и 12. Проволоки закручивают на один оборот и запаяны на концах. Острый конец иглы затачивают. При нажатии на иглу появляется ушко (рис. 5.16, в).

Рис. 5.16. Гибкое ушко иголки по патенту США 3 987 839

10 — игла, образованная двумя проволоками; 11, 12 — проволока; 13 — серебряный или твердый припой; 15 — тупой конец иглы; 16 — острый конец иглы; 17 — игольное ушко.

В 21 веке дизайнер Woo Moon-Hyung воплотил подобное решение (рис. 5.17).

Рис. 5.17. Гибкое ушко иголки дизайнера Woo Moon-Hyung

В пространстве, во времени и динамизация:

Решение 2. Вынести игольное ушко от иглы (прием 2. Принцип вынесения). Тогда его можно сделать большим. В большое ушко вдевается нитка. Затем ушко делается маленьким, чтобы войти в маленькое ушко иголки. Для этого ушко должно быть динамичным — гибким. Разработали нитковдеватель (рис. 5.18).

Рис. 5.18. Нитковдеватель

Задача 5.15. Создание бомбардировщика

Условие задачи

Эту задачу пришлось решать сотрудникам конструкторского бюро А. Н. Туполева при создании стратегического бомбардировщика Ту-95 в начале 50-х годов прошлого века.

Стратегический бомбардировщик, впервые создаваемый в СССР, должен был сочетать в себе высокую скорость полета с большой дальностью действия. Для обеспечения требуемой скорости полета необходима силовая установка общей мощностью около 50 тыс. л. с.

Решили использовать турбовинтовой двигатель. Основная тяга в нем создавалась воздушным винтом, приводимым во вращение газовой турбиной. Такая схема обеспечивала наилучший КПД и минимальный расход топлива. На момент разработки самолета в СССР был только двигатель ТВ 2 мощностью 6 250 л. с. Таким образом, для достижения требуемой общей мощности необходимо было разместить на крыльях самолета 8 двигателей. Поскольку расстояние между осями двигателей определялись диаметром воздушного винта, чтобы не было наложения потоков воздуха от винтов друг на друга и, соответственно, не снижался КПД движителя и не возникала вибрация, то для размещения всех агрегатов (по 4 на каждом крыле) требовался слишком большой размах крыла. Самые крайние двигатели располагаются на расстоянии 27 м от фюзеляжа (рис. 5.19). Такая большая длина крыла была избыточна для поставленных перед самолетом задач и приводила к недопустимому росту веса крыльев и перегрузке по весу самолета в целом.

Как быть?

Рис. 5.19. Создание самолета

Разбор задачи

ПП: анти-Б

ПП: Размещение двигателей приводит к недопустимому удлинению крыльев (анти-Б). Нежелательный эффект — недопустимое удлинение крыльев (анти-Б).

В данной изобретательской ситуации просматриваются как минимум две задачи:

— обеспечить малый вес длинного крыла;

— обеспечить размещение требуемого количества двигателей на крыле допустимого размаха.

В настоящее время первую задачу, скорее всего, удалось бы успешно решить за счет современных конструктивных материалов: кевлара и титановых сплавов. Однако в середине прошлого века такие технологии отсутствовали, поэтому усилия сосредоточились на второй задаче, приняв за нежелательный эффект излишний размах крыла.

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Обеспечение требуемой суммарной мощности двигателей (А) приводит к недопустимому удлинению крыльев (анти-Б).

ИКР: А, Б

ИКР: Длина крыльев не увеличивается (Б), и обеспечивается суммарная необходимая мощность (А).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Количество двигателей должно быть большим (С), чтобы обеспечить требуемую суммарную мощность (А), и должно быть маленьким (анти-С), чтобы не допускать удлинение крыла (Б).

Анализ ПТ и ПС

Требование ПТ, которое нельзя менять — это обеспечение требуемой суммарной мощности двигателей.

Способы разрешения ПС

Разделение противоречивых свойств ПС.

Поскольку требования, приведенные в формулировке ПС, должны быть реализованы в одно и то же время и в одной и той же области пространства, а сами требования касаются числа элементов системы, то данное ПС, скорее всего, может быть разрешено за счет преобразований структуры. Т. е. в данном случае ПС может быть разрешено в структуре.

Суммарная мощность связана с количеством двигателей, а длина крыла — с расстоянием между осями воздушных винтов, которые необходимо размещать на крыле.

Таким образом, суммарную мощность нужно оставить той же, т. е. должно быть 8 двигателей, а количество винтов уменьшить в два раза, т. е. два двигателя должны работать на один винт.

Решение задачи

Двигатели ТВ-2Ф спарили. Они работали на общий редуктор (рис. 5.20), вращающий один вал винта. При этом на каждом крыле устанавливалось только по 2 таких агрегата, что позволило получить размах крыльев в приемлемых пределах.

Рис. 5.20. Схема сдвоенных двигателей

Однако полученное решение привело к новой проблеме.

Описание ситуации 2

Необходимо было обеспечить преобразование полной мощности в 12 000 л. с. в полезную тягу, то есть создать поток воздуха от одного винта, эквивалентного потоку двух винтов, рассчитанных на меньшую мощность, для чего пришлось увеличить диаметр винта, который превысил 7 м. Это привело к необходимости поднять фюзеляж над поверхностью земли на 5 м (рис. 5.21) и к увеличению размеров стоек шасси. Возникли новые проблемы с установкой крыльев, уборкой шасси, увеличением их веса и усложнением обслуживания самолета.

Как быть?

Рис. 5.21. Фюзеляж высоко поднят

ПП 2 : анти-Б 2

ПП 2 : Фюзеляж самолета слишком высоко поднят (анти-Б 2 ) над землей. Нежелательный эффект — излишнее поднятие (анти-Б 2 ) фюзеляжа над землей.

ПТ 2 : А 2 — анти-Б 2

ПТ 2 : Обеспечение необходимой мощности (А 2 ) самолета приводит к излишнему поднятию (анти-Б 2 ) фюзеляжа над землей.

ИКР: А 2 , Б 2

ИКР: Обеспечивается необходимая общая мощность (А 2 ) двигателей самолета и не увеличивается высота (Б 2 ) самолета.

ПС 2 : C 2 → А 2 , анти-С 2 → Б 2

ПС 2 : Диаметр воздушного винта должен быть большой (С 2 ), чтобы обеспечить необходимую мощность (А 2 ) двигателей самолета (создавать необходимый поток воздуха), и должен быть маленький (анти-С 2 ), чтобы не увеличивать высоту (Б 2 ) самолета.

Разрешение ПС 2

Первоначально проведем анализ на возможность изменений свойств ПС.

Невозможно делать винт большого диаметра, так как нельзя поднимать фюзеляж так высоко над землей.

Такой вид ПС может быть разрешен в структуре, в частности, используя прием «дробление».

Решение 2

Один винт большого диаметра разделили на два винта меньшего диаметра, что позволило не поднимать фюзеляж высоко над землей.

Каждый из винтов вращается от своего вала, расположенный соосно один внутри другого (рис. 5.22б).

Рис. 5.22. Создание самолета

Однако и это решение привело к новой проблеме.

Описание ситуации 3

Замена одиночного воздушного винта большого диаметра двумя винтами меньшего диаметра, вращающимися на одной оси, привело к уменьшению КПД движителя.

Как быть?

ПП 3 : анти-Б 3

ПП 3 : Как повысить КПД движителя. Нежелательный эффект — уменьшение КПД (анти-Б 3 ) движителя.

ПТ 3 : А 3  — анти-Б 3

ПТ 3 : Уменьшение диаметра воздушного винта за счет применения двух винтов (А 3 ) меньшего диаметра, вращающихся на одной оси, привело к ухудшению КПД (анти-Б 3 ) движителя.

ИКР: А 3 , Б 3

ИКР 3 : Использование двух винтов (А 3 ) меньшего диаметра не ухудшает КПД (Б 2 ) движителя.

Данная ситуация достаточно проста, поэтому не будем формулировать ПС, а сразу выполним анализ возможности условий существования ПТ:

— использование двух винтов меньшего диаметра — условие обязательное;

— оба винта установлены на одной оси — условие обязательное;

— оба винта вращаются вместе как один винт — условие необязательное, его можно подвергнуть изменению, вплоть до инверсии (сделать «наоборот»).

Решение 3

Винты должны вращаться в противоположные стороны.

Технически это обеспечить достаточно просто, поскольку в силовой агрегат входит планетарный редуктор между двигателем (двигателями) и винтом (винтами). При такой схеме вращения задний воздушный винт будет раскручивать поток воздуха, закрученный передним винтом, потери мощности на закручивание воздуха будут уменьшаться, и КПД движителя будет даже больше, чем у одиночного воздушного винта большого диаметра.

Чтобы понять, как организовано вращение винтов в противоположные направления, напомним устройство и принцип работы планетарного редуктора. В рамках одной планетарной передачи можно получать разные передаточные числа и направления вращения. На рис. 5.23 изображена одна из возможных схем планетарного редуктора.

В рассматриваемом случае одна из осей винта, например, связана с солнечной шестерней, а другая с эпициклом.

Рис. 5.23. Планетарный редуктор

Именно путем решения такой цепочки задач был создан турбовинтовой агрегат 2ТВ-2Ф суммарной мощностью 12 тыс. л. с. с соосными воздушными винтами диаметром 5,6 м, вращающимися в разные стороны. Этот агрегат был установлен на первые образцы самолета Ту-95. Впоследствии вместо двух двигателей ТВ-2Ф в агрегат включили один двигатель ТВ-12 (НК-12) с сохранением мощности и параметров воздушных винтов. Силовые агрегаты на базе двигателя ТВ-12 устанавливались не только на Ту-95, но и на другие самолеты, в том числе и на пассажирский самолет Ту-114.

Можно отметить, что преобразования системы двигателя и воздушного винта, показанные в этом примере, полностью соответствуют одному из наиболее практичных законов развития технических систем — закону перехода в надсистему. Двигатель прошел по цепочке преобразований «Моносистема» (один двигатель ТВ-2) — «Бисистема» (два двигателя в агрегате 2ТВ-2Ф) — «Новая моносистема» (двигатель ТВ-12). А для воздушного винта реализовалась цепочка «Моносистема» (одиночный винт) — «Би-система» (два винта, вращающихся вместе) — «Бисистема со сдвинутыми характеристиками» (два винта, вращающихся в разные стороны).

Задача 5.16. Увеличение скорости судна

Необходимо увеличить скорость судна, а как — неизвестно. Это типичное ПП.

Увеличение скорости хода судна приводит к росту мощности двигателей, увеличению затрат энергии, что требует увеличения веса, габаритов силовой установки и запасов топлива. Чрезмерное их увеличение может привести к тому, что негде будет размещать полезный груз.

ПТ: А — анти-Б

В данном примере выявлены следующие технические противоречия (ПТ):

СКОРОСТЬ (А) — МОЩНОСТЬ (анти-Б),

Можно продолжить цепочку технических противоречий:

МОЩНОСТЬ — ЭНЕРГОЗАТРАТЫ

ЭНЕРГОЗАТРАТЫ — ВЕС и т. д.

ИКР: А, Б

ИКР: Обеспечивается увеличение скорости (А) хода судна без увеличения мощности (Б).

ПС: C → А, анти-С → Б

Увеличение скорости хода судна приводит к росту сопротивления движению, поэтому приходится увеличивать мощность двигателей.

ПС: Сопротивление движениюувеличивается (С) с увеличением скорости (А) движения, и оно не должно увеличиваться (анти-С), а еще лучше уменьшаться , чтобы не увеличивать мощность (Б) двигателей.

Сопротивление движению должно быть большим и маленьким .

Можно рассмотреть ситуацию и с другой стороны.

Уменьшить сопротивление движения, а, следовательно, и мощность двигателя можно, ликвидировав подводную часть корпуса судна, но чтобы судно держалось на плаву, подводная часть корпуса необходима.

В этом случае ПТ между плавучестью (А » ) и мощностью (Б).

ПС: подводная часть корпуса должна быть (С » ) для обеспечения плавучести (А » ) и не должна быть (анти-С » ), чтобы не увеличивать мощность (Б) двигателя при увеличении скорости.

Разрешение противоречия

Такие противоречивые свойства разрешаются изменением структуры. Движение судна должно быть в воде, чтобы поддерживать судно, и не в воде (в воздухе), чтобы уменьшить сопротивление движению.

Подводная часть корпуса судна не должна быть в воде.

Мы должны изменить (заменить) структуру воды — сделать ее воздухом (или подводную часть корпуса судна сделать воздухом), т. е. судно необходимо вынести из воды.

Можно ПС сформулировать и так:

Корпус судна должен находиться в воде, чтобы создавать силу поддержания, и не должен находиться в воде (должен находиться в воздух, чтобы не создавать гидродинамическое сопротивление при движении.

Такое противоречие разрешается во времени.

При движении (в один момент времени) сила поддержания обеспечивается за счет физического принципа, позволяющего поднять корпус из воды, а при стопе (в другой момент времени) корпус может находиться в воде.

Создали суда на подводных крыльях, воздушной подушке и экранопланы .

Задача 5.17. Лифт в многоэтажном доме

Условие задачи

В одном учреждении, находящемся в многоэтажном доме, поступило много жалоб от посетителей и служащих, что им приходится подолгу ждать лифт. Администрация собиралась ставить дополнительный лифт, и подыскивали место, где его поставить. Выяснилось, лифт можно ставить только с внешней стороны здания, что предполагает большие затраты.

Один из администраторов рассказал об этой задаче своему знакомому изобретателю. На следующий день изобретатель пришел в учреждение посмотреть ситуацию своими глазами. После исследования ситуации изобретатель сказал, что он может решить эту задачу. Что же он предложил?

Разбор задачи

ПП: анти-Б

Как дешево поставить дополнительный лифт? Нежелательный эффект (НЭ) — дорого (анти-Б) строить новый лифт.

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Отсутствие жалоб посетителей (А) и затраты средств (анти-Б) на постановку нового лифта.

ИКР: А, Б

ИКР:Нет затрат (Б) на дополнительный лифт, а посетители не жалуются (А).

ПС: C → А, анти-С → Б

ПС: Лифт не должен быть поставлен (анти-С), чтобы не было больших затрат (Б), и должен быть поставлен (С), чтобы посетители не жаловались (А).

Разрешение противоречия

Такой вид противоречия решается использованием ресурсов. Остается подобрать самые дешевые ресурсы. Наиболее дешевые отходы и психологические эффекты.

В здании не было отходов, которые помогли бы решить задачу, и изобретатель использовал психологические эффекты. Для решения такого рода задач существует прием «отвлечения внимания».

Решение .

Изобретатель предложил поставить около дверей лифта зеркала.

Люди любят смотреть на себя и не замечают, как проходит время.

Задача 5.18. Перекачка газа

Условие задачи

Необходимо перевести весь газ из транспортного баллона (рис. 5.24а — справа — баллон 200 л) в два пустых — рабочих (рис. 5.24а — слева — баллоны 100 л). Емкость каждого из них равна половине емкости транспортного баллона.

Известны два способа перекачки газа (рис. 5.24 б, в).

Первый способ (рис. 5.24 б) состоит в том, что транспортный баллон прямо подсоединяют к рабочим. В этом случае во всех баллонах устанавливается одинаковое давление, и половина газа останется в транспортном баллоне. Второй способ (рис. 5.24 в) намного сложнее: газ перекачивается из большого баллона (200 л) в два других (по 100 л) при помощи компрессора. Так можно перевести весь газ, но необходимо использовать специальное оборудование — компрессор высокого давления.

Рис. 5.24. Перекачка газа

а) исходное состояние: два рабочих баллона емкостью 100 л каждый и транспортный баллон емкостью 200 л.; б) непосредственное соединение транспортного баллона с рабочим; в) соединение через компрессор.

Задача заключается в том, чтобы найти способ полностью переводить газ из транспортного баллона в рабочие без применения дополнительного оборудования (компрессоров).

С такой задачей приходится сталкиваться при «зарядке» самолетов.

Разбор задачи

Краткая формулировка задачи

Найти простой способ перевода всего газа из одного баллона в два других.

ПП: анти-Б

Нежелательный эффект: НЕПОЛНАЯ (анти-Б) перекачка газа.

В данной задаче перекачка газа возможна с применением и без применения компрессора :

— с компрессором

ПТ 1 : Б — анти-А

Газ переводится весь (Б), но при этом усложняется (анти-A) система.

ПТ 1 : Полная перекачка газа — Сложность.

— без компрессора

ПТ 2 : анти-Б — А

Система не усложняется (A), но газ переводится не весь (анти-Б).

ПТ 2 : Простота — Потери газа.

Используя простой способ (прямое подсоединение), но при этом теряем половину газа.

Выбор ПТ

Выбираем ПТ 2 , так как эта формулировка нацелена на использование простого способа (см. краткую формулировку задачи).

Примечание: Этим шагом мы выбрали способ перевода газа только непосредственным соединением одного баллона с другим.

ИКР: А, Б

Газ «сам» полностью — (Б) (с тем же давлением и в том же количестве) переходит из одного баллона в два других, без использования (А) дополнительного оборудования (компрессора).

ИКР: Простота — Полностью перевод газа.

ПС: C → А, анти-С → Б

Чтобы система не усложнялась, необходимо к баллону с газом непосредственно присоединить пустой (рабочий) баллон, но это увеличивает общий объем емкости, в которой находится газ (уменьшая его давление), что не позволяет газу перейти полностью.

Таким образом, «лишний» объем должен быть (свойство «C»), чтобы система была простая «A», и не должен быть (свойство анти-С), чтобы газ перешел весь «Б».

Примечание: напомним, что основное свойство газа — занимать весь предоставленный ему объем. Поэтому при присоединении рабочих баллонов газ расширяется, занимая весь объем баллонов, а давление уменьшается.

ПС 1 : C → С 1 , анти-С → анти-С 1

Чтобы не было «С» лишнего объема рабочий баллон не должен быть пустым (должен быть заполненным ) «С 1 », и чтобы был объем для перевода газа «анти-С» рабочий баллон должен быть пустым «анти-С 1 ».

Подсоединяемые баллоны должны быть заполнены, чтобы газ не расширялся, и не должны быть заполнены (должны быть пустые), чтобы их можно было заполнить необходимым газом.

Примечание: На этом шаге мы точно сформулировали задачу.

Разрешение ПС и  ПС 1

Разделение противоречивых свойств можно осуществлять:

— в пространстве;

— во времени;

— в структуре (изменяя структуру системы, в частности — агрегатное состояние ).

Итак, противоречивые свойства: рабочий баллон должен быть ПОЛНЫЙ и ПУСТОЙ (заполненный и не заполненный).

В пространстве это противоречие не разрешается .

Разделение указанных противоречивых свойств во времени требует, чтобы вещество , заполняющее рабочий баллон, постепенно освобождало место для газа , поступающего из транспортного баллона, и заполняло освободившееся место в транспортном баллоне.

Остается только выяснить, каким должно быть вещество, заполняющее рабочие баллоны. Для этого воспользуемся структурными изменениями вещества, изменяя его агрегатное состояние.

Вещество внутри рабочего баллона находится в газообразном состоянии, которое нас не устраивает. Значит, его можно сделать твердым или жидким.

Заполнить баллоны твердым веществом? Твердое монолитное вещество не обладает такими свойствами. Этим мы можем испортить баллоны. Можно конечно баллоны заполнить песком или льдом. Такое состояние в принципе может решить задачу, но оно достаточно неэффективно. Остается использовать жидкость.

Решение

Если рабочие баллоны заполнить жидкостью, не смешивающейся с газом, поместить их выше транспортного баллона, и соединить баллоны трубками, то газ (полностью и без компрессора) перейдет из транспортного баллона в рабочие (рис. 5.25). Идея изобретения найдена.

Рис. 5.25. Перекачка газа (решение)

Задача 5.19. Баллоны с кислородом

Условие задачи

Для создания нормальных условий жизнедеятельности экипажа кабина самолета выполняется герметичной. На случай ее разгерметизации самолет снабжается определенным запасам кислорода, который под давлением накачивается в тяжелые стальные баллоны. Таких баллонов требуется несколько десятков. Это значительно утяжеляет самолет. Как быть?

Разбор задачи

Краткая формулировка задачи

Обеспечить самолет запасам кислорода, не утяжеляя самолет.

Сформулируем для данной задачи два ПП.

ПП 1 : анти-А

ПП 1 : Нужно обеспечить жизнедеятельность (А) экипажа в разгерметизированной кабине самолета. Нежелательный эффект — при разгерметизации кабины самолета не обеспечивается жизнедеятельность (анти-А). Требование А — обеспечение жизнедеятельности экипажа.

ПП 2 : анти-Б

ПП 2 : Стальные баллоны с запасом кислорода утяжеляют (анти-Б) самолет. Нежелательный эффект — утяжеление самолета. Требование Б — обеспечение номинальной массы самолета или уменьшение ее.

ПТ: А — анти-Б

ПТ: Баллоны с кислородом обеспечивают жизнедеятельность (А) экипажа, но утяжеляют (анти-Б) самолет.

ПТ здесь между ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ (требование А) и МАССОЙ (требование Б) самолета. Утяжеление — анти-Б.

Примечание: Начиная с противоречия требований мы можем упростить анализ, если будем дальше рассматривать только один баллон.

ИКР: А, Б

ИКР: Баллон не утяжеляет (Б) самолет, обеспечивая нормальную жизнеспособность (А) экипажа.

ПС: C → Б, анти-С → А

ПС: Масса баллона должна быть малой (С), чтобы не утяжелять (Б) самолет, и большой (анти-С), чтобы обеспечить жизнедеятельность экипажа (А).

Углубим противоречие свойств.

Сформулированное выше физическое противоречие можно еще больше обострить, выявляя первопричины. Почему баллон тяжелый? У него толстые стенки, чтобы выдержать высокое давление, под которым закачивается газ. Высокое давление должно быть, чтобы больше помещалось газа в баллон, для обеспечения жизнедеятельности экипажа.

ПС 1 : C → С 1 , анти-С → анти-С 1

Тогда можно сформулировать ПС1,

ПС 1 : Стенки баллона должны быть тонкие (С 1 ) [в пределе нулевые] — малая масса (С), чтобы не утяжелять (анти-Б) самолет. Стенки баллона должны быть толстые (анти-С 1 ), поэтому у баллона большая масса (анти-С). Баллон выдерживает высокое давление газа. В баллоне помещается больше газа, чтобы обеспечить жизнедеятельность (А). Т. е. стенки у баллона должны быть и не должны быть.

Углубим противоречие свойств ПС1.

ПС 2 : C 1 → С 2 , анти-С 1 → анти-С 2

Сформулируем ПС для кислорода.

ПС 2 : Кислород не должен быть под давлением (С 2 ), чтобы сделать баллон с тонкими (С 1 ) стенками, соответственно, легким, и должен быть под большим давлением (анти-С 2 ), чтобы больше поместить кислорода в баллоне, поэтому делали стенки баллона толстыми (анти-С 1 ).

Разрешение ПС, ПС 1 и  ПС 2

Такое противоречие разрешается изменением структуры системы, например, изменением агрегатного состояния . В данном случае изменяем агрегатное состояние кислорода. Кислород должен быть жидким.

Решение

Остается только вспомнить, как хранятся жидкие газы. Конечно, в сосуде Дьюара — специальный термос. Такое решение и предложил А. Н. Туполев. Это решение позволило во много раз снизить массу и объем системы жизнеобеспечения.

Уточнение задачи

Уточним в этой задаче понятия административного , технического и физического противоречий (ПП, ПТ, ПС) и причинно-следственные связи между ними.

ПП 1 относится к жизнедеятельности экипажа самолета, при его разгерметизации. Такая задача может решаться любыми путями, даже без использования кислорода. Например, использовать принцип наподобие самозаклеивающихся шин. Это противоречие сформулировано для всей кабины.

ПП 2 выражено в виде нежелательного эффекта (НЭ) и относится только к баллонам. Т. е. здесь уже выбран способ обеспечения жизнеспособности экипажа с помощью кислорода, находящегося в баллонах. Так как способ выбран (а это прерогатива заказчика), то и «болезнь» определяется более локально.

В ПТ поле поиска сужается: уже рассматриваются не все баллоны, а только один (все остальные подобны). Кроме нежелательного эффекта (утяжеление самолета), указывается положительные свойства (обеспечение жизнеспособности). В ПС идет дальнейшее сужение зоны поиска рассматривается не весь баллон, а только его стенки (еще более точно толщина стенок) и выявляются диаметрально противоположные свойства, предъявляемые к стенкам.

Таким образом, анализ задач по логике АРИЗ постепенно сужает поле поиска и выявляет диаметрально противоположные свойства, например, физические.

Это можно представить в виде диаграммы (рис. 5.26).

Рис. 5.26. Анализ по логике решения нестандартных задач

Продемонстрируем графическое изображение физического противоречия на задаче 5.19.

Толщина стенки баллона h должна быть больше номинальной h n (выдерживающей определенное давление газа) и меньше минимальной h min . Еще лучше h min = 0 .

Это неравенство представлено формулой (5.2).

Изобразим для наглядности эти неравенства на рис. 5.27.

Рис. 5.27. Изображение физического противоречия

Формулировка противоречия свойств требует, чтобы h была одновременно в зоне «А» и в зоне «Б», что исходя из графиков невозможно (рис. 5.27а) или области могут соприкасаться (рис. 5.27б) в точке h=0 (стенки нет), где области «А» и «Б 1 » соприкасаются, но области «А» и «Б» никогда не бывают пересекающимися.

Еще раз продемонстрируем причинно-следственные связи в логике решения нестандартных задач.

Теперь покажем причинно-следственные связи, задавая вопрос «Почему?».

И так, исходная ситуация — самолет тяжелый.

Почему самолет тяжелый? — Потому, что большая масса баллона.

Почемубольшая масса баллона? — Потому, что толстая стенка баллона.

Почемутолстая стенка баллона? — Потому, что высокое давление кислорода.

Почемувысокое давление кислорода? — Потому, что нужно много кислорода.

Почему нужно много кислорода? — Потому, что нужно обеспечить жизнедеятельность экипажа.

6.1. Вопросы для самопроверки

— Что такое противоречие? Дайте определение.

— Опишите виды противоречий в ТРИЗ.

— Что такое административное противоречие? Дайте определение.

— Что такое техническое противоречие? Дайте определение.

— Что такое физическое противоречие? Дайте определение.

— Опишите способы разрешения физического противоречия. Приведите примеры.

— Опишите цепочку противоречий, используемых в ТРИЗ. Приведите примеры.

— Что такое логика АРИЗ?

6.2. Темы докладов и рефератов

— Примеры противоречий в вашей области знаний и способов их разрешения.

— Использование цепочки противоречий при решении задач в вашей области знаний.

— Использование логики АРИЗ при решении задач в вашей области знаний.

6.3. Выполните задания

1. Приведите примеры разрешения противоречия свойств

— В пространстве.

— Во времени.

— В структуре.

— По условию.

2. Решите задачи, используя логику АРИЗ

2.1. Задача 6.1. Замок Монтеня.

Условие задачи

Франция. XVI век. Гражданская война. У философа Мишеля Монтеня был собственный замок. Его соседи-дворяне запирали замки, вооружали своих крестьян. У Монтеня не было ни слуг, ни оружия…

Какой ход он применил, чтобы его замок не был разграблен?

2.2. Задача 6.2. Протез.

Условие задачи

При протезировании ног очень важно, чтобы искусственная нога была по форме, как живая. Казалось бы, это несложно: снять слепок с живой ноги и отлить в нем искусственную. Но так не получается, потому что две левые или две правые ноги никому не нужны.

Как же быть?

2.3. Задача 6.3. Снятие паранджи в Иране.

Условие задачи

Последний шах Ирана Мохаммед Реза Пехлеви был человеком прогрессивным, и ему не нравилось, что женщины ходят в парандже практически только в его стране, это — первое. Второе, и главное, — он хотел уменьшить влияние исламского духовенства в стране, т. к. ношение паранджи — заповедь ислама, а снять ее — значит обесчестить женщину.

Но как заставить женщин снять ее? Если сделать по приказу, то будет явное оскорбление религиозных чувств большинства населения. Приказать нельзя, так как это грозит беспорядками.

2.4. Задача 6.4. Конвейер Форда

Условие задачи

В своё время, когда Генри Форд создал свой конвейер, то очень гордился им и водил в цеха экскурсии, демонстрируя его работу. Но толпы экскурсантов мешали рабочим, отвлекая их от работы, что снижало производительность. Рабочие пожаловались Форду на это, и он придумал ход, который ликвидировал проблему. Что он сделал?

2.5. Задача 6.5. Античная скульптура

Условие задачи

Микеланджело хотел доказать свою гениальность и решил подделать скульптуру «Спящий купидон».

По рассказу художника и историка эпохи Возрождения Джорджо Вазари изваяние было признано подлинно античным и продано кардиналу Сан-Джорджио Рафаэлло Риарио за 200 дукатов.

Как ему это удалось?

2.6. Задача 6.6. Китайские косички

Условие задачи

В 1641 году маньчжуры установили свое господство в Китае (династия Цин). В знак верноподданичества китайцы должны были брить головы и оставлять на макушке косу. Приведение в исполнение императорского указа было поручено поначалу цирюльникам. С бритвой в одной руке и мечом в другой они обходили свои участки, предлагая каждому китайцу выбор: поступиться головой или прической. Большинство шло на операцию, хоть и позорную, но не обошлось без возмущений и даже бунтов. Однако второй император маньчжурской династии Кан Си прибег к мере остроумной и действенной, в результате чего китайцы сами, без всякого принуждения, стали брить головы и носить на макушке косу.

В чем состояла мудрость указа Кан Си?

2.7. Задача 6.7. Эвакуация завода

Условие задачи

Во время Великой Отечественной войны одной из первоочередных задач промышленности стала эвакуация предприятий прифронтовой полосы. Одним из таких предприятий был металлургический комбинат «Североникель». Было принято решение о демонтаже оборудования комбината и перевозке его в Норильск. Стремясь захватить стратегически важное предприятие цветной металлургии целым и невредимым, гитлеровцы не бомбили его, что, разумеется, облегчало эвакуацию оборудования. Однако североникельцы понимали, что стоит немцам узнать об идущем полным ходом демонтаже комбината, как на заводскую территорию обрушатся сотни бомб. Значит, нужно ввести врага в заблуждение.

Но как?

2.8. Задача 6.8. Летучая мышь

Условие задачи

Как известно, летучие мыши ориентируются в пространстве при помощи ультразвука. Чтобы «увидеть» слухом маленькие объекты, летучие мыши должны иметь очень чувствительный слуховой аппарат, а чтобы ориентироваться на большие расстояния, они должны издавать ультразвук большой амплитуды. Но при этом мышь оглушала бы сама себя: издаваемый ею звук повреждал бы нервные слуховые окончания.

Какой выход нашла природа?

2.9. Задача 6.9. Соседние ребята

Условие задачи

Одному американскому фермеру не давали покоя соседние ребятишки. Они облюбовали лужайку перед его домом для своих шумных игр. Постоянная беготня и крики выводили фермера из себя. Первое, что он сделал, — накричал на мальчишек. Результат оказался нулевым, «бесчинства» продолжались.

Тогда фермер сменил тактику. Он пригласил ребят в дом, угостил сладким и заключил с ними договор. Через несколько дней на ферме воцарился покой.

Что предложил фермер ребятам?

2.10. Задача 6.10. Ловля рыбы

Условие задачи

С давних пор жители Южной Франции рыбачили возле устья реки Роны. С приливом в реку входили косяки рыбы, с отливом уходили в море. Поставить сеть на их пути нельзя: снесет отливным течением.

Как быть?

2.11. Задача 4.11. Мудрый слуга

Условие задачи

Жил-был Хан, он был очень злой, все люди его боялись. Только сына Хусаина Хан любил. Хусаин каждый день ездил на охоту. Однажды он не вернулся домой к ночи. Разгневался Хан, созвал всех слуг. Приказал он им искать сына, но тому, кто принесет плохие вести, пообещал залить в горло расплавленный свинец. После долгих блужданий слуги, наконец, нашли Хусаина, но мертвым — его загрыз зверь.

Как слугам рассказать о смерти любимого сына, но при этом остаться в живых?

2.12. Задача 6.12. Фальшивая картина

Условие задачи

Один из музеев Германии приобрел картину Рубенса в музее Франции. Немецкие эксперты, исследовав на месте полотно, признали его подлинным, что и подтвердили своими подписями на обратной стороне картины. После чего картину упаковали и оПТравили в Германию. По прибытии на место провели повторную экспертизу (может, картину подменили в дороге?) и обнаружили, что это подделка, a на обратной стороне подделки были подлинные подписи экспертов, удостоверявшие ее подлинность!

2.13. Задача 6.13. Лорнет

Условие задачи

Екатерине II не нравилось ношение лорнетов и длинных белых перчаток аристократами.

Но не запретишь же?

Как быть?

2.14. Задача 6.14. Картофель

Условие задачи

Во Франции к картофелю долгое время относились с недоверием.

Как распространить картофель во Франции?

2.15. Задача 6.15. Акулы

Условие задачи

Для защиты от акул применяется пневматическое ружье, стреляющее разрывными пулями. Такие пули практически наверняка убивают акулу, однако выделяющаяся в большом количестве кровь привлекает новых хищниц. Что делать?

2.16. Задача 6.16. Лечение пчел

Условие задачи

Пчелы иногда болеют. Лечить пчел от ряда болезней можно с помощью лекарств, наносимых на их тело. Однако отлавливать пчел поодиночке и наносить на тело каждой из них лекарство — долго и дорого, а опрыскивать весь улей изнутри нельзя, так как при этом ухудшается качество мёда (он даже может совсем испортиться!), а это не допустимо.

Как быть?

2.17. Задача 6.17. Похороны в Тибете

Условие задачи

В Тибете нет ни кладбищ, ни отдельных могил. Исключение делается лишь для Далай-Ламы и Панчен-Ламы. Их тела после смерти бальзамируются и покрываются золотом. Рыть могилы в здешнем скалистом грунте трудно, да и религиозная философия диктует не «предание земле», а «предание небу». Однако при отсутствии какого-либо топлива кремация невозможна.

Как в Тибете осуществляется обряд перехода умершего на иной уровень бытия?

2.18. Задача 6.18. Полет на Луну

Условие задачи

Осуществляется первый пилотируемый полет на Луну. Для того чтобы найти деньги на постройку ракеты, руководитель проекта заключил множество сделок, в том числе пообещал филателистам проштемпелевать на Луне партию марок, специально для этой цели оПТравляемых с первой ракетой. Но в предполетной суматохе о марках все забыли, вспомнив про обещание практически перед самым стартом. Но вес корабля уже рассчитан, вплоть до грамма. Переделать расчеты — значит перестроить корабль, отложить старт, что недопустимо. Заменить что-нибудь марками тоже нет возможности. И, тем не менее, выход имеется. Куда деть марки?

2.19. Задача 6.19. Джин

Условие задачи

Выкопал как-то крестьянин на своем поле кувшин. Тут же открыл его — думал золотые монеты найти… Но из кувшина выскочил разъяренный Джин.

— Тысячу лет я молил бога, чтобы кто-нибудь выпустил меня на волю, — кричал он, потрясая кулаками. — Я обещал спасителю горы золота и бриллиантов… Но никто не внял моим просьбам! Тогда я решил расправиться с тем, кто нарушит мой покой. Прошла еще тысяча лет, и вот тебе вздумалось добывать клады в собственном огороде!!! Прощайся с жизнью, несчастный!

Но крестьянин был не робкого десятка…

— Будь, по-твоему, Джин. Но выполни мою последнюю просьбу.

— Говори, — неохотно согласился Джин. — Выполню. Но имей в виду: тебя не отпущу, себе никакого вреда не причиню, и обратно в кувшин не полезу. Я ведь тоже сказки читал — меня не проведешь.

Крестьянин высказал свою просьбу — и остался в живых. Что именно он попросил?

2.20. Задача 6.20. Вакцина

Условие задачи

Грипп — это инфекционное вирусное заболевание. Борются с ним путем вакцинации. Однако вирус гриппа способен к быстрым мутациям. К моменту разработки сыворотки от конкретного штамма вируса в мире уже существует следующий его вариант. В связи с этим борьба с эпидемиями этого заболевания сильно затруднена.

Как быть?

2.21. Задача 6.21. Паром

Условие задачи

Паромы предназначены для перевозки людей и транспортных средств водным путем между двумя берегами (реки, озера, пролива и моря). Один из наиболее распространенных видов парома на реках перемещается вдоль троса, натянутый между двумя берегами реки. Паром может представлять собой лодку, несколько соединенных лодок или понтон. Для перемещения используется двигатель или мускульная сила. В последнем случае паромщик крутит лебедку, затрачивая большие усилия.

Рис. 4.5. Паромная переправа

Как облегчить труд паромщика, если нет возможности использовать двигатель?

2.22. Задача 6.22. Шахматист

Условие задачи

Один слабый игрок в шахматы предлагает сильному игроку сыграть с ним в шахматы по переписке на деньги. Условие, что в случае проигрыша слабый игрок платит сильному в два раза меньше, потому что играет хуже. Если матч оканчивается вничью, то сильный игрок платит ему полную сумму, а в случае выигрыша — удвоенную сумму.

У него нет шансов выиграть, но тем не менее он получает как минимум половину суммы. Как ему это удалось?

2.23. Задача 6.23. Складной зонт

Условие задачи

Изобретение складного зонта значительно упростило его использование. Однако есть недостатки:

— Зонт мешает при входе в здание или при посадке в автомобиль. Его приходится закрывать до входа в помещение или до посадки в автомобиль. В это время человек намокает под дождем.

— Внешняя поверхность зонта становится мокрой от дождя и все, с чем соприкасается зонт, намокает.

Как быть?

2.24. Задача 6.24. Диверсии на торговых судах

Условие задачи

Перед началом Второй мировой войны в 1941 году начались диверсии на советских торговых судах. Они проходили в портах Германии. При погрузке судна немцы устанавливали мины.

Капитан одного из судов заподозрил, что груз заминировали.

Заявить об этом немецким властям было нельзя, так как могли сказать, что это провокация.

Искать мину своими силами опасно и долго. Груз имел много ящиков.

Как быть?

2.25. Задача 6.25. Заговор против Елизаветы

Условие задачи

Глава секретной службы английской королевы Елизаветы Роберт Сесил готовил заговор против королевы. Для связи с другими заговорщиками Сесил использовал королевскую почту, т. е. все письма вручались только ему в руки.

Однажды он проезжал с королевой в карете, и навстречу попался гонец с почтой. Королева заставила остановить гонца и потребовала дать ей письмо, хотела знать, что ей пишут. А в письме были все нити заговора.

Как поступил Сесил?

2.26. Задача 6.26. Плеер (Walkman)

Условие задачи

В конце 70-х годов XX века переносной стереофонический магнитофон представлял собой громоздкий ящик, который таскали на плече, и он очень громко играл.

Фирма Sony выпустила маленький переносной монофонический магнитофон со встроенным микрофоном и динамиком под названием «Pressman» (репортер). Этот магнитофон стал непременной принадлежностью журналистов, которые попросили «Sony» создать стереомодель, имевшую такие же небольшие размеры. В конце 1978 года конструкторы разработали модель, где были блок воспроизведения и два маленьких динамика с прекрасным качеством звука, а вот блок записи не помещался. Разработчики потерпели фиаско при первой же попытке.

Как быть?

2.27. Задача 6.27. Реклама на автобусах

Условие задачи

На автобусах часто делают рекламы, которые закрывают окна, и пассажиры автобуса ничего не видят из окна.

Как быть?

2.28. Задача 6.28. Кларнет

Условие задачи

Кларнет изготовляется из черного дерева, в связи с этим он чувствителен к изменениям температуры и влажности. Кроме того, запасы черного дерева сокращаются. Как быть?

2.29. Задача 6.29. Разрушение стен

Условие задачи

Одной фирме понадобилось расчистить участок для строительства. Но они захотели разрушить 8 старых, прилепившихся друг к другу строений, практически бесплатно. Как это сделать?

2.30. Задача 6.30. Кроссовки

Условие задачи

Кроссовки Reebok пользуются большой популярностью во всем мире. Особенно у воров. Фабрики американской фирмы в Тайване и Таиланде несли от этого значительные убытки. Мало того, что воровали обувь на фабриках, её вдобавок выбрасывали на рынок США по бросовым ценам. Конкурентоспособность фирмы снижалась. Как быть корпорации Reebok?

2.31. Задача 6.31. Проверка программ

Условие задачи

Проверка разработанных компьютерных программ и «вылавливание» всех ошибок (багов) достаточно кропотливое дело и занимает много времени. Это не только дорого обходится компании производителю, но и товар позже выходит на рынок. Как быть?

2.32. Задача 6.32. Радиолокационная станция (РЛС)

Условие задачи

Радиолокационное слежение или поиск осуществляется вращением антенны. Чем быстрее вращается антенна радиолокационной станции (РЛС), тем точнее измерение. Чувствительность узконаправленной антенны РЛС растет с увеличением ее диаметра. Антенну большого диаметра сложно быстро вращать из-за ее габаритов и веса. Как быть?

2.33. Задача 6.33. Маргарин

Условие задачи

В 1901 году была изобретена гидрогенизация жиров. В 1909 году патент на это изобретение на территории США был выкуплен компанией Procter & Gamble. Первоначально новшество предполагали использовать при производстве мыла, но было велико искушение продавать товар в качестве дешевого пищевого продукта. В итоге компания запустила на рынок первый маргарин, полностью полученный из растительного масла и получивший название Crisco. Он был дешевым, мог долго храниться без потери качества, сохранял твердую форму даже при комнатной температуре. Но вот беда — новый и никому толком не известный продукт никто не спешил покупать. Как быть?

2.34. Задача 6.34. Торпеда

Условие задачи

В СССР была поставлена задача — создание быстроходной торпеды, несущей атомную боеголовку для поражения береговых целей или большой эскадры.

Торпеда должна двигаться со скоростью до 200 узлов (около 100 метров в секунду) в подводном положении.

С такой скоростью двигаться в подводном положении невозможно.

Как быть?

2.35. Задача 6.35. Полет в самолете

Условие задачи

В крупных аэропортах США самолеты в нужный город улетают через каждые полчаса. Например, сначала отправляется самолет вашей авиакомпании, а через тридцать пять минут фирмы конкурента, потом ваш, потом — конкурента…

Зачастую при регистрации и при покупке билетов скапливаются очереди: клиенты, экономя свое время, приезжают в аэропорт почти перед отлетом. Если быстро не обслужить клиентов, то они улетят через полчаса на самолете фирмы конкурента.

Как быть вашей авиакомпании?

2.36. Задача 6.36. Ослепление водителя

Условие задачи

Лучи солнца ослепляют водителя. Водители пользуются солнцезащитным козырьком, но он ограничивает обзор. Использование солнцезащитных очков не всегда удобно. Их можно забыть, да и не все любят носить очки.

Как быть?

2.37. Задача 6.37. Продажа угля

Условие задачи

Шахтовладелец Гуго Стиннес по условиям договора был обязан сбывать уголь через синдикат, но это практически не давало ему прибыли. Если бы Стиннес продавал уголь самостоятельно, то синдикат подал бы на него в суд и разорил бы его, а торговать углем лучше самостоятельно — это дает преимущества шахтовладельцу. Шел 1898 год.

Как быть Стиннесу?

2.38. Задача 6.38. Уолт Дисней

Условие задачи

Уолт Дисней многократно шлифовал работу фильмов. На создание аналогичных по объему лент конкуренты тратили денег в 12 (!) раз меньше.

Во время съемок «Белоснежки и семи гномов» все деньги были израсходованы. Дисней и его студия задолжали всем. Это был первый полнометражный анимационный фильм.

Как заставить банкиров дать дополнительные деньги?

2.39. Задача 6.39. Переезд библиотеки

Условие задачи

Библиотеке предстояло переехать в новое помещение. Муниципалитет выделил на это мало средств. Как дешево, а еще лучше — бесплатно переехать?

2.40. Задача 6.40. Печать на мясе

Условие задачи

Чернильная печать на мясных тушах удостоверяет пригодность мяса в пищу и обозначает категорию упитанности, но фиолетовые «чернила» небезвредны — печать необходимо срезать. Так безвозвратно теряется не менее 0,1% мяса.

Как избежать потерь?

2.41. Задача 6.41. Золотые монеты

Условие задачи

На оптовой ярмарке в Нью-Йорке в рекламных целях в открытом стеклянном сосуде с водой были выставлены золотые монеты.

Никто и не пытался украсть такую легкую добычу, хотя возможность такая была! Почему?