Изобретательство - древнейшее занятие человека. С изобретения орудий труда начался процесс очеловечивания наших далеких предков. Первые изобретения не созданы человеком, а обнаружены им в готовом виде. Люди заметили, что острыми камнями можно разрезать шкуры убитых животных, и начали собирать и применять камни. После лесных пожаров было обнаружено, что огонь греет и защищает, начали сохранять огонь. Люди еще не ставили задач, они открывали готовые решения. Творчество состояло в том, чтобы догадаться применить эти решения. Но почти сразу возникли и

изобретательские задачи.

Как заострить затупившийся камень? Как сделать, чтобы камень удобнее было держать в руке? Как уберечь огонь от ветра и дождя? Как переносить огонь с места на место?..

Решать изобретательские задачи приходилось

методом проб и ошибок,

перебирая всевозможные варианты. Долгое время перебор вариантов вели наугад. Но постепенно появились определенные приемы: копирование природных прототипов, увеличение размеров и числа одновременно действующих объектов, объединение разных объектов в одну систему. Накапливались факты, наблюдения, сведения о свойствах веществ; использование этих знаний повышало направленность поисков, упорядочивало процесс решения задач. Но менялись и сами задачи; из века в век они становились сложнее. Сегодня, чтобы найти один нужный вариант решения, необходимо проделать множество «пустых» проб.

Существуют привычные, но неверные суждения об изобретательском творчестве. «Все зависит от случайности»,- говорят одни. «Все зависит от упорства, надо настойчиво пробовать разные варианты», - утверждают другие. «Все зависит от прирожденных способностей», заявляют третьи... В этих суждениях есть доля правды, но правды внешней, поверхностной. Неэффективен сам метод проб и ошибок, поэтому многое зависит от удачи и

личных

качеств изобретателя: не всякий способен отважиться на «дикие» пробы, не всякий способен взяться за трудную задачу и терпеливо ее решать.

В конце XIX века применение метода проб и ошибок усовершенствовал Эдисон. В его мастерской работало до тысячи человек, поэтому можно было разделить одну техническую проблему на несколько задач и по каждой задаче одновременно вести проверку многих вариантов. Эдисон изобрел научно-исследовательский институт (и это, на наш взгляд, величайшее его изобретение).

Ясно, что тысяча землекопов могут рыть качественно иные ямы, чем один землекоп. Но все-таки сам способ рытья остается прежним...

В седьмом томе «Математического сборника» греческого математика Паппа, жившего около 300 г. н. э., впервые введен термин «эвристика». И хотя Папп ссылается на своих предшественников (Евклида, Аполлония Пергамского и Аристея - старшего), возникновение эвристики - науки о том, как делать открытия и изобретения, связывают с именем Паппа [1].

В дальнейшем к проблеме создания эвристики обращались многие математики, например Декарт, Лейбниц, Больцано, Пуанкаре. По-видимому, математика, лишенная возможности развиваться экспериментальным путем, раньше и сильнее других наук испытала потребность в инструменте для решения творческих задач.

Термины «открытие» и «изобретение» с самого начала понимались в эвристике весьма широко; в качестве открывателей и изобретателей рассматривались художники, поэты, политики, военные деятели, философы и др. Исследуя технологию математического творчества, математики обращались к фактическому материалу: рассматривали ход решения математических задач, анализировали опыт обучения, экспериментировали с учащимися. Но как только предпринимались попытки сформулировать общие законы творчества, исследователи отрывались от научного подхода, начинали оперировать разрозненными фактами, историческими анекдотами и т. п. Типичны в этом отношении книги Д.Пойа [2] и Ж. Адамара [3]: анализ, конкретный и глубокий там, где идет речь о математике, становится поверхностным, когда дело касается творчества вообще или творчества в технике.

В России эвристикой много занимался инженер П. К. Энгельмейер, автор ряда книг по теории творчества. Он был твердо убежден в необходимости создания универсальной науки о творчестве. «Я называю эворологией,- писал он, - всеобщую теорию творчества, т. е. такую теорию, которая охватывает все явления творчества, как то художественное созидание, техническое изобретение, научное открытие, а также и практическую деятельность, направленную на пользу или на добро, или на что угодно. Таким образом, эврология является также теорией воли» [4, с. 132]. В книгах Энгельмейера собраны интересные материалы, высказано много ценных идей, в частности о возможности создания бионики. Энгельмейер писал «...оказывается, что гениальность вовсе не такой божественно редкий дар, что она... составляет удел всякого, кто не рождена совсем идиотом» [4, с. 135]. Через полвека эту мысль дословно повторил Цвикки, автор морфологического анализа.

Со второй половины XIX века стали появляться исследования по психологии научного и технического творчества. В сущности это была та же эвристика, но только с акцентом на психологию мышления.

Чем труднее изобретательская задача, тем больше вариантов приходится перебрать, чтобы найти решение. А раз так, то прежде всего надо повысить количество вариантов, выдвигаемых в единицу времени. Понятно также, что для обнаружения сильного решения нужно иметь среди рассматриваемых идей побольше оригинальных, смелых, неожиданных. Цель

методов активизации поиска

и состоит в том, чтобы 1) сделать процесс генерирования идей интенсивнее и 2) повысить «концентрацию» оригинальных идей в общем их потоке.

Решая задачу, изобретатель сначала долго перебирает привычные, традиционные варианты, близкие ему по специальности. Иногда ему вообще не удается уйти от таких вариантов. Идеи направлены по «вектору психологической инерции» - в сторону, где меньше всего можно ожидать сильных решений. Психологическая инерция обусловлена самыми различными факторами: тут и боязнь вторгнуться в чужую область, и опасение выдвинуть идею, которая может показаться смешной, и незнание элементарных приемов генерирования «диких» идей. Методы активизации поиска помогают преодолевать эти барьеры.

Наибольшей известностью среди этих методов пользуется

мозговой штурм,

предложенный А. Осборном (США) в 40-х годах. Он заметил, что одни люди больше склонны к генерированию идей, другие - к их критическому анализу. При обычных обсуждениях «фантазеры» и «критики» оказываются вместе и мешают друг другу. Осборн предложил разделить этапы генерирования и анализа идей. За 20-30 минут группа «генераторов идей» выдвигает несколько десятков идей. Главное правило - запрещена критика. Можно высказывать любые идеи, в том числе и заведомо нереальные (они играют роль своеобразного катализатора, стимулируя появление новых идей). Желательно, чтобы участники штурма подхватывали и развивали выдвинутые идеи.

Если штурм хорошо организован, удается быстро уйти от идей, навязываемых психологической инерцией. Никто не боится предложить смелую идею, возникает доброжелательная творческая атмосфера, и это открывает путь всевозможным смутным идеям и догадкам. В штурме обычно участвуют люди разных профессий; идеи из разных областей техники сталкиваются, иногда это дает интересные комбинации.

Основная концепция мозгового штурма (дать новым идеям выход из подсознания) основана на теории Фрейда, очень популярной на родине Осборна. По этой теории

Сравним два изобретения. Первое: «Способ определения параметров, недоступных прямому наблюдению (например, износостойкости), основанный на косвенном контроле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности определения искомых параметров по результатам косвенного контроля подбирают изделия в пары (серии) по принципу близости измеренных параметров в одном образце от каждой пары (серии), определяют искомый параметр, разрушая изделие, и распространяют полученный результат на оставшиеся изделия этой пары (серии)» (а. с. № 188 097). Чтобы проверить изделия, предлагается весьма простое решение: сломать половину изделий и посмотреть... Правда, тут возникает противоречие: чем большую часть изделий мы сломаем, тем надежнее сможем судить об оставшихся.

Второе изобретение: «Способ контроля и дефектоскопии однотипных изделий, имеющих скрытые дефекты, например, в виде пустот или инородных включений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью упрощения процесса контроля изделие помещают в ванну с электропроводной жидкостью, пропускают через нее электрический ток, а затем воздействуют на жидкость магнитным полем для изменения ее кажущейся плотности до достижения безразличного положения в ней исправных изделий, и наличие дефектов определяют по изменению положения относительно дна ванны» (а. с. № 286 318). Очень похожая задача, но в решении нет противоречия - испытания проводят, не ломая изделий. Использован оригинальный прием: с помощью взаимодействия электрического и магнитного полей жидкость заставляют как бы менять свою плотность, отчего помещенное в жидкость изделие тонет или всплывает (в зависимости от наличия или отсутствия дефектов).

Изобретательские задачи часто путают с задачами техническими, инженерными, конструкторскими. Построить обычный дом, имея готовые чертежи и расчеты, - задача техническая. Рассчитать обычный мост, пользуясь готовыми формулами, - задача инженерная. Спроектировать удобный и дешевый автобус, найдя компромисс между «удобно» и «дешево», - задача конструкторская. При решении этих задач не приходится преодолевать противоречия.

Не сталкиваемся мы с противоречиями и при решении задач первого уровня. Строго говоря, это задачи конструкторские, а не изобретательские. Юридическое понимание термина «изобретение» не совпадает с пониманием так сказать, техническим, творческим. По-видимому, со временем юридический статус изобретения будет несколько изменен, и простые конструкторские решения наподобие того, которое описано в а. с. № 317707 (введение теплоизоляции), перестанут считаться изобретениями. Во избежание путаницы будем пока пользоваться словосочетанием «изобретательская задача первого уровня», помня однако, что подлинные изобретательские задачи второго и более высоких уровней обязательно связаны с преодолением противоречий.

В самом факте возникновения изобретательской задачи уже присутствует противоречие: нужно что-то сделать, а как это сделать - неизвестно. Такие противоречия принято называть

Итак, нужны приемы, позволяющие выявлять и устранять физические противоречия, содержащиеся в изобретательских задачах. Эти приемы позволяют резко сократить поисковое поле и без «поштучной» проверки отбросить множество «пустых» вариантов.

Несколько приемов мы уже назвали: разделение противоречивых свойств в пространстве или во времени, использование переходных состояний веществ. А еще? Где взять набор приемов, достаточно богатый, чтобы решать самые различные изобретательские задачи? Ответ очевиден: ФП присущи только изобретательским задачам высших уровней, поэтому приемы устранения ФП надо искать в решениях этих задач. Практически это означает, что необходимо отобрать изобретения высших уровней и исследовать их описания. В таких описаниях обычно указаны исходная техническая система, ее недостатки и предлагаемая техническая система. Сопоставляя эти данные, можно выявить суть ФП и прием, использованный для его устранения.

Фонд описаний изобретений весьма велик: ежегодно в разных странах выдается около 300 тыс. патентов и авторских свидетельств. Для выявления современных приемов устранения ФП достаточно исследовать самый свежий «патентный слой» глубиной, скажем, в пять лет - это около 1,5 млн. изобретений. Цифра устрашающая. Однако первая же операция - отбор изобретений высших уровней - резко сокращает число описаний, подлежащих детальному исследованию. Изобретений пятого уровня очень мало - доли процента; четвертого уровня тоже немного - три-четыре процента. Если даже прихватить наиболее интересные изобретения третьего уровня, исследовать надо не более 10% изобретений в выделенном «патентном слое»: 150 тыс. описаний. Это - в идеальном случае. Для составления списка наиболее сильных приемов достаточен массив в 20-30 тыс. патентных описаний.

Хороший список приемов устранения ФП - уже немало. Но нужно уметь правильно выявлять противоречия, а также задать, когда и какой прием использовать, нужно располагать критериями для оценки полученных результатов. А для этого необходимо знать

Развитие технических систем, как и любых других систем, подчиняется общим законам диалектики. Чтобы конкретизировать эти законы применительно именно к техническим системам, приходится опять-таки исследовать патентный фонд, но уже на значительно большую глубину. Нужно брать не «патентный слой», а, так сказать, «патентную скважину»: патентные и историко-технические материалы, отражающие развитие какой-то одной системы за 100-150 лет. Разумеется, для выявления универсальных законов нужна не одна, а многие «патентные скважины», - работа весьма и весьма сложная. Но, зная законы развития технических систем, можно уверенно отобрать наиболее эффективные приемы устранения противоречий и построить программу решения изобретательских задач.