Творческие задачи и их решения

Методология решения  проблем строится на основе об-щих законов эволюции, общих принципов разрешения про-тиворечий и механизмов решения конкретных практичес-ких проблем.

ТРИЗ включает в себя:

- механизмы преобразования  проблемы в образ будущего  решения;

- механизмы подавления  психологической инерции, препят-ствующей поиску решений (неординарные решения трудно находить без преодоления устойчивых представлений и стереотипов);

- обширный информационный  фонд - концентрированный опыт решения  проблем.

«Приемы» - исторически  первая форма ТРИЗ. Это до-статочно конкретные рекомендации типа «сделать наобо-рот»: вместо действия, диктуемого условиями задачи, осу-ществить обратное действие; сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную - движущейся; повернуть объект «вверх ногами», вы-вернуть его. Приемов было выявлено более сорока. «Детский» прием ТРИЗ.

Мальчик лет  восьми оказался перед проблемой: как  войти в дверь, закрытую сестрой  с другой стороны? Применить силу или угрозы, поднять крик? Он сформулировал  идеальное решение: сестра САМА открывает  дверь. Мальчик придвинул к двери  стул со своей стороны и сказал сестре: «Я тебя запер». Через несколько секунд та уже распахнула дверь, освобождая себя из «плена». [2;С.144]

Следующим шагом  стала сводная таблица приемов, даю-щая представление, в каких случаях применяется тот или иной прием и какое противоречие при этом разрешается. То есть определена ситуация, при которой возникает изоб-ретательская, да и любая творческая задача. Как оказалось, в этот момент появляются противоположные требования либо к самой системе в целом, либо к ее части. Например: двигаться, оставаясь неподвижным; показать исключитель-ность стандартного товара, чистоту при работе в «несте-рильных» условиях и т.д. При разрешении противоречия система получает возможности дальнейшего развития, в отличие от компромисса, когда «здесь и сейчас» становит-ся чуть-чуть лучше, но за улучшение приходится расплачи-ваться ухудшением в каких-то других параметрах.

Более развитая форма ТРИЗ - рекомендаций - «Стандар-ты». Сейчас их известно более семидесяти. Как правило, стандарт - это конгломерат, сочетание приемов, геометри-ческих, физических, химических и иных эффектов, а также законов развития различных систем. Стандарты полнее, чем приемы, отражают логику развития (в частности, техничес-ких систем). Эффективность системы может быть повыше-на путем объединения с другой системой (или системами) в более сложную би- или полисистему. Это как при объеди-нении нескольких коротких жестких звеньев можно полу-чить цепь или браслет, обладающие новым свойством - гибкостью.

Следующий блок ТРИЗ - «Информационный фонд». Практика обучения ТРИЗ, решения изобретательских за-дач показывает, что зачастую сильные решения задачи связаны с использованием эффектов, выходящих за пределы специальности решающего. Поэтому в рамках ТРИЗ были созданы указатели различных явлений и эффектов: физи-ческих, химических, геометрических.

Алгоритм решения  изобретательских задач (АРИЗ) - комплексная  программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических  систем и предназначен-ная для анализа и решения изобретательских задач. АРИЗ возник и развивался вместе с теорией решения изобрета-тельских задач, являясь ее ядром. Первоначально АРИЗ на-зывался «методикой изобретательского творчества».

Впервые словосочетание «алгоритм решения изобрета-тельских задач» использовано в приложении «Технико-экономические знания» к еженедельнику «Экономическая га-зета» в сентябре 1965 г. В дальнейшем модификации АРИЗ включали указание на год публикации, например АРИЗ-68, АРИЗ-71.

АРИЗ основан на диалектическом подходе к процессу изобретательства, на использовании не только объективных закономерностей развития техники, но и всей наиболее ценной для изобретательства информации из различных облас-тей знаний.

Он представляет собой программу последовательных операций по выявлению и устранению противоречий, по-зволяющую шаг за шагом переходить от расплывчатой ис-ходной ситуации к четко поставленной задаче, затем к пре-дельно упрощенной модели задачи и к противоречиям, лежащим на пути решения задачи. Далее - к разрешению этих противоречий с помощью явных или скрытых ресур-сов систем, так или иначе связанных с задачей. При этом пути разрешения противоречий ищутся, в том числе, и в самих противоречиях.

Главные узловые  понятия АРИЗ - это «противоречие», «идеальный конечный результат» и «принцип разрешения противоречия».

1.3 Рациональная тактика  решения изобретательских  задач

Создать рациональную тактику решения изобретательских задач можно лишь на основе объективных  закономерностей развития технических  систем. Но что это такое?

Рассмотрим конкретный пример. Киносъемочный комплекс - типичная техническая система, включающая ряд элементов: киносъемочный аппарат, осветительные приборы, звукозаписывающую аппаратуру и т.д. Аппарат ведет съемку с частотой 24 кадра в секунду, причем при съемке каждого кадра затвор открыт очень небольшой промежуток времени, иногда 0,001 сек. А светильники освещают съемочную площадку все время. Таким образом, полезно используется 2,4% энергии или чуть больше. Остальная энергия расходуется, в сущности, на вредную работу, утомляет артистов. Использовать для светильников переменный ток рискованно, поскольку частота промышленного переменного тока (50 герц) не совпадает с частотой съемки; в промежутках между периодами излучение ламп падает, и колебания света могут отразиться на освещенности площадки.

Итак, мы имеем  техническую систему, основные элементы которой «живут» каждый в своем  ритме. Отсюда недостатки системы. Одна из объективных закономерностей  развития технических систем состоит  в том, что системы с несогласованной  ритмикой вытесняются более совершенными системами - с согласованной ритмикой. В данном случае нужны безынерционные светильники, работающие синхронно и синфазно вращению шторки объектива.

По авторскому свидетельству № 174586 для облегчения выемки угля - пласт разрыхляют, для  этого пробуривают скважины, заполняют  их водой и передают через нее  импульсы давления. Частота импульсов  определяется характеристиками используемого  оборудования. А у пласта своя собственная  частота колебаний. Две части  системы работают каждая в своем  ритме - явное нарушение принципа согласованности ритмики. И вот  появляется авторское свидетельство  № 317797: «Способ предваритель-ного ослабления угольного пласта путем воздействия на породы массива искусственно создаваемыми импульсами, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности колебания на массив, предварительно приведенный в возбужденное состояние, воздействуют направленными им-пульсами с частотой, равной частоте собственных колеба-ний массива».

Изобретения по авторскому свидетельству № 174586 и  № 317797 разделены промежутком в  семь лет. Эти семь потерянных лет - плата за незнание объективных законов  развития технических систем.

Принцип согласования ритмики частей системы - всего лишь одна из многих закономерностей, определяющих раз-витие технических систем. Но даже знание этой одной закономерности дает изобретателю мощный эвристический инструмент. Можно рассматривать разные технические системы и сознательно их совершенствовать. Внешне АРИЗ представляет собой программу последовательной обработ-ки изобретательской задачи. Объективные закономерности развития технических систем заложены в самой структуре программы или выступают в «рабочей одежде» - в виде конкретных операторов.

Во многих случаях  решение задачи затруднено потому, что поставлена она неверно: надо решать не данную задачу, а другую. В  АРИЗе это учтено. Получив задачу, изобрета-тель, пользуясь определенными правилами, проверяет воз-можность и целесообразность ее трансформации или даже полной замены. При этом подчас обнаруживаются совершен-но новые задачи, выявляется логика развития технической системы. АРИЗ поэтому можно рассматривать и как алго-ритм прогнозирования развития технических систем.

Выбранный изобретателем  объект рассматривается, со-гласно АРИЗу, как элемент закономерно развивающейся системы. В ходе анализа сначала выявляется техническое противоречие, возникающее между частями (или свойствами) системы, а затем локализируется причина технического противоречия - определяется физическое противоречие.

Физическое противоречие представляет собой разные и несовместимые  требования к одной части объекта. Например, в двигателе внутреннего  сгорания стенки цилиндра должны быть горячими, чтобы был обеспечен  высокий КПД, и эти же стенки цилиндра должны быть холодными, чтобы был  высокий коэффициент наполнения при такте всасывания и, следовательно, достаточная мощность двига-теля. Такого рода противоречия могут быть устранены с помощью определенных типовых приемов. АРИЗ сводит обширное поисковое поле к нескольким пробам, необходи-мым для подбора нужного варианта устранения физичес-кого противоречия. [2;с.152]

Выявление физического  противоречия ведется по чет-ким правилам. Вот, например, задача: «Есть фильтр для очистки воздуха от неметаллических частиц пыли. Фильтр представляет собой конструкцию из многих слоев металли-ческой ткани. Время от времени фильтр необходимо очи-щать от забившей его пыли. Осуществляют это продувкой фильтра в обратном направлении. Очистка идет слишком долго. Как быстрее убирать пыль из фильтра?».

Люди, не знающие  АРИЗа, начинают перебирать бесчисленные варианты: а если вымывать пыль? А если выбивать ее вибрацией? А если что-то растворять? С позиций АРИЗа задача проста. Существует правило, по которому целесообразно рассматривать изменение не при-родных, а технических элементов. Пыль - природный эле-мент. Металлическая ткань -элемент технический. Следо-вательно, удалять, вымывать, растворять, разрушать надо не пыль, а сам фильтр. Поры фильтра должны быть маленькими при работе и должны быть большими при очистке. Решение: заменим металлическую ткань ферро-магнитными крупинками, удерживаемыми магнитом или электромагнитом.

Такие задачи с  помощью АРИЗа решают восьмиклассники.

После выявления  физического противоречия изобрета-тель обращается к информационному аппарату АРИЗа: к системе типовых приемов устранения противоречий, к таб-лицам применения типовых приемов, к указателю исполь-зования физических эффектов и явлений.

Уже давно известно, что изобретатели используют ка-кие-то приемы преобразования исходного технического объекта: разделение, объединение, инверсию («сделать на-оборот») и т. д. Разные авторы приводили списки приемов, но списки эти были неполными, наряду с сильными приемами в них фигурировали приемы слабые и устарев-шие. А главное - оставалось неизвестным: когда какой прием применять.

При разработке АРИЗа велся систематический анализ патентного фонда: выделялись и исследовались изобретения третьего и более высоких уровней, определялись содержащи-еся в них технические противоречия и способы их устране-ния. На этой основе составлены таблицы наиболее типичных противоречий и списки основных приемов их устранения.

В сущности, АРИЗ организует мышление изобретателя так, будто в распоряжении одного человека имеется опыт всех (или очень многих) изобретателей. И, что очень важно, опыт этот применяется талантливо. Обычно даже маститый изобретатель черпает  из опыта решения, осно-ванные на внешней аналогии: вот эта новая задача похо-жа на такую-то старую задачу, значит, и решения должны быть похожими. «Аризный» изобретатель видит глубже: вот в этой новой задаче такое-то физическое противоре-чие, значит, можно использовать решение из старой зада-чи, которая внешне совсем не похожа на новую задачу, но содержит аналогичное физическое противоречие. Стороннему наблюдателю это кажется проявлением мощ-ной интуиции...

На двадцатом  этаже живет карлик. Утром, направляясь  на работу, он входит в лифт, нажимает кнопку и опуска-ется на первый этаж. Вечером, возвращаясь с работы, он заходит в лифт, нажимает кнопку и поднимается на деся-тый этаж, а дальше идет пешком. Почему он не поднима-ется в лифте на двадцатый этаж?

Эту задачу, приведенную  английским ученым Г. Айзенком во введении к книге «Проверьте свои способности» (русский перевод изд. «Мир», 1972), не раз предлагали слушателям, приступающим к изучению теории решения изобретательских задач. Редко ответ был правильным: «Карлик может дотянуться только до десятой кнопки». Через восемь-десять занятий, снова предлагали эту зада-чу. К этому времени слушатели уже знали, что решению творческих задач мешает психологическая инерция, обус-ловленная, прежде всего, косностью, инертностью тер-минов, в которых ставится задача. Таких терминов в задаче Айзенка два - «карлик» и «лифт». Решая задачу, слушатели на этот раз заменяли термин «карлик» словами «человек очень маленького роста». Результат: более поло-вины слушателей сразу давали правильный ответ.

В АРИЗе широко используются конкретные операторы преодоления психологической инерции. Устранение спе-циальных терминов - простейший из таких операторов. Другой оператор (он называется оператором РВС) представляет собой шесть мысленных операций: начнем мыс-ленно уменьшать размеры объекта - и посмотрим, что изменится в задаче, какие новые стороны в ней откроют-ся, затем мысленно увеличим размеры объекта - и снова проследим, как меняется задача; потом будем увеличи-вать -уменьшать скорость объекта и его стоимость.

Опыт обучения АРИЗу свидетельствует: освоение опе-раций описанного типа ощутимо поднимает эффективность решения творческих задач. Но дело в том, что подобных операций не две - их десятки. А главное - они образуют систему мышления.