Реферат

 
 
 

                 На  тему:      «Морфологические методы:

                              метод отрицания и конструирования.

                              Метод систематического покрытия поля.» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:  

      Проверил:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

Содержание 

Морфологические методы

 

  Термином  морфология определяется учение о внутренней структуре исследуемых систем  или сама внутренняя структура этих систем. Морфологический метод – это метод, основанный на морфологическом анализе рассматриваемого предмета или проблемы. Морфологический анализ — пример системного подхода в области изобретательства. Для проведения морфологического анализа необходима точная формулировка проблемы, причем независимо от того, что в исходной задаче речь идет только об одной конкретной системе, обобщаются изыскания на все возможные системы с аналогичной структурой и в итоге дается ответ на более общий вопрос. Морфологический метод имеет давнюю предысторию. Его прообразом можно считать логическую систему построения и выведения догматов религии «Великое Искусство» Раймундо Луллия. Он задумал доказать истинность христианского вероучения. Основная идея работы состояла в том, что структура любого знания определяется небольшим количеством изначальных понятий, и что, комбинируя эти понятия, можно вывести все знания о мире. В современной форме морфологический метод воссоздан швейцарским астрофизиком Ф. Цвики в 1942 г. Ему впервые удалось обобщить идеи морфологического анализа и облечь их в форму конкретного алгоритма.

  Ф. Цвики  успешно использовал метод отрицания  и конструирования для решения, в частности, следующих задач: поиск  новых материалов с необычными свойствами; изобретение термодетонаторов; открытие новых природных феноменов и закономерностей; морфологическое оценивание предпринимателей и предприятий. Не будучи специалистом в ракетостроении, Ф. Цвики использовал морфологический анализ для получения ряда интересных технических решений в этой области. Кроме того, опираясь на морфологический метод, он предсказал существование нейтронных звезд.  

  Вообще  говоря, по мнению Цвикки, морфологический  подход - это вовсе не метод и  не совокупность методов, а своеобразное мировоззрение, миропонимание. Вот как он сам писал в предисловии к одной из своих книг :

  "Цель морфологического исследования - увидеть перспективу полного "поля знаний" о предмете. Это может быть поле материальных объектов, поле явлений или поле отношений, концепций, идей или теорий. Чтобы получить желаемую общую перспективу такого поля, морфолог ("morphologist - термин Ф.Цвикки) должен иметь внутреннюю мотивацию к исследованию без предубеждений. Одни обладают такими способностями, другие - нет, и почему это так, до сих пор остается тайной природы. Сейчас мы просто должны принять за аксиому тот факт, что лишь немногим дана способность отказаться, от всех основных предубеждений. Это люди, не порабощенные догматизмом, которых не поколеблют ни групповые интересы, ни расовый, религиозный или партийный фанатизм и которые в случае необходимости могут идти и идут в одиночку на любые проблемы жизни, именно они - врожденные морфологи".

  Можно не соглашаться со столь категоричным утверждением, что если уж не дано владеть  этим подходом, то не дано, однако опыт подсказывает, что действительно, наиболее эффективен морфологический подход в руках тех, кто склонен к систематическому, последовательному и разностороннему, широкому исследованию проблем и кто неуютно себя чувствует в плохо определенных ситуациях. Тем не менее, знание арсенала Цвикки полезно любому ученому, инженеру, исследователю, конструктору.  

  Морфологический подход основан на комбинаторике. Его  основная идея – систематически находить наибольшее число, а в пределе  – все возможные варианты решения поставленной проблемы или реализации системы путем комбинирования основных (выделенных исследователем) структурных элементов системы или их признаков. При этом система или проблема может разбиваться на части разными способами и рассматриваться в различных аспектах. Сущность морфологического метода заключается в следующем. В рассматриваемом объекте выделяют несколько наиболее важных (морфологических) признаков. Каждый признак может характеризовать, например, какой-то конструктивный узел или свойство технические системы, какие-то ее параметры, от которых зависит решение проблемы. В простейшем случае морфологический метод предусматривает просмотр двумерной морфологической карты: выбирают две важнейшие характеристики технической системы, составляют по каждой из них список всевозможных видов и форм, а затем строят таблицу, осями которой являются эти списки. Клетки этой таблицы соответствуют вариантам технической системы. Глубокое рассмотрение морфологического анализа осуществлено А.А. Назаровым, который перешел от морфологического анализа как приема к методу морфологического прогнозирования и обосновал этот переход.

  Отправными  точками морфологического подхода  считаются:

• равный интерес ко всем объектам морфологического моделирования;
• ликвидация всех ограничений и оценок до тех пор, пока не будет получена полная структура исследуемой области;
• максимально точная формулировка поставленной проблемы.

  Кроме этих общих положений были предложены отдельные способы морфологического моделирования:

1. метод систематического покрытия поля (МСПП);
2. метод отрицания и конструирования (МОК);
3. метод морфологического ящика (ММЯ);
4. метод экстремальных ситуаций (МЭС);
5. метод сопоставления совершенного с дефектным (МССД);
6. метод обобщения (МО).

  Наибольшую  распространенность получили первые три метода.

Метод отрицания и конструирования

 

  Метод отрицания  и конструирования – метод, включающий комплексный морфологический эвристический прием, который положен в основу специального морфологического метода постановки и решения задач.

  Метод отрицания и конструирования целесообразно использовать на этапе постановки задачи на уточнения, корректировки и даже пересмотра исходных условий задачи, а на этапе решения задачи – для получения идеи решения.  

  В основу метода положен принцип: любое утверждение, сформулированное в конечных и полностью определенных терминах, не может быть абсолютно верным. Иными словами, любое правило, любой закон, любое условие можно и должно подвергать сомнению, поскольку они имеют ограниченную область действия. Названный принцип подтверждается всем ходом истории науки: даже основополагающие ее постулаты, в момент становления претендующие на абсолютную всеобщность, в конце концов переходят в ранг частного утверждения, справедливого в определенной области, уступая место очередному "всеобщему" закону.

  Наиболее  яркий пример проявления этого принципа - неэвклидовы геометрии. Две тысячи лет геометрия на плоскости зиждилась  на пяти постулатах Эвклида. Но если первые четыре постулата действительно  воспринимались как аксиомы, то пятый - постулат о параллельных прямых - вызывал у математиков всех времен чувство неудовлетворения, дискомфорта: уж очень он был похож на теорему, которую так и хотелось доказать. Пытались доказать многие, одним из них был ректор Казанского университета Н.И.Лобачевский. Он выбрал метод доказательства "от противного", т.е. предположил, что утверждение "Через точку, не лежащую на данной прямой, проходит не более чем одна прямая, лежащая с данной прямой в одной плоскости и не пересекающая ее" неверно и решил строить все следствия и выводы на основе нового комплекта постулатов - четыре старых и пятый - новый, измененный таким образом: вместо "не более чем одна прямая" он поставил "по крайней мере две прямые". Очевидно, что, если исходное утверждение неверно, то, строя на его основе новые и новые теоремы, следствия и выводы, можно на каком-то этапе прийти к бессмыслице, абсурду, что и должно свидетельствовать о неверности исходной предпосылки.

  Работа  началась. Лобачевский формулировал поочередно все теоремы, по аналогии с теоремами эвклидовой геометрии, но абсурда все не было и не было... На каком-то этапе он понял, что создал новую, внутренне непротиворечивую геометрию, и опубликовал свой труд. Это было и его трагедией, и его триумфом. Обыватели (в первую очередь обыватели от науки) до конца жизни считали его несколько "не в себе", и он не мог этого не видеть. А триумф наступил значительно позже, после того как была создана теория относительности (тоже, кстати, теория, полученная отрицанием одного из основных положений ньютоновской механики и заменой его на принципиально иной постулат) и выяснилось, что мы живем в мире, где плоскость - в действительности не плоскость, а поверхность с отрицательной кривизной.

  Интересно, что отрицание пятого постулата  Эвклида можно провести единственным образом, а вот конструирование нового постулата взамен отброшенного - двумя способами, и это соответствует двум принципиально различным неэвклидовым геометриям:

  1) геометрия  на сфере, где эквивалентом  прямым линиям служат дуги  большого диаметра и где через точку, расположенную на сфере вне такой окружности, нельзя провести ни одной "прямой", которая бы не пересекала данную, любая окружность большого диаметра пересечет данную, причем в двух точках;

  2) геометрия  на поверхности отрицательной кривизны (например, на седловидной поверхности), где эквивалентом прямых служат гиперболы и где через каждую точку вне заданной гиперболы можно провести сколько угодно гипербол, не пересекающих заданную.

  Практически в любой другой науке солидного  возраста можно найти такую страницу ее истории (а может быть, и не одну), когда происходила смена парадигм, т.е. комплекса аксиом, принципов, на которых она строится. Это нормальный ход познания, проявление диалектического закона отрицания отрицания.

  Не менее впечатляющим примером реализации метода отрицания и конструирования является установка наших великих педагогов, работавших с беспризорниками послевоенных времен. Вместо того, чтобы искоренять в них отрицательные, плохие качества и наклонности, ставилась совершенно иная задача: убедить каждого из них, что в нем хорошего гораздо больше, чем плохого, и взрастить это хорошее. Результат вы могли увидеть, читая книги Макаренко. Кстати, ничуть не менее показательно этот метод показан в рассказе К. Паустовского "Кот-ворюга".

  В творческой деятельности метод отрицания и  конструирования очень плодотворен, причем наибольшей эвристической силой он обладает на стадии постановки задачи, целеполагания. Процедурно он сводится к трем последовательным этапам:  

  1. В исследуемом  объекте (это может быть реальная  природная, техническая или социальная  система, но может быть и процедура, и любой другой объект любой природы и элементного состава, реальный или мыслимый) выявляют и перечисляют его признаки, характеристики, свойства или иные атрибуты, существенные для выполнения его главной полезной функции. В некоторых случаях достаточно назвать всего один такой признак.  

  2. Отрицают  один из выявленных признаков,  отказываются от него и заменяют  его принципиально иным признаком,  не обязательно противоположным отброшенному. Например, при разработке нового объекта на основе настенных часов можно отрицать их свойство "показывать местное время" и заменить его, в зависимости от назначения, такими:

  1) показывать  время, оставшееся до конца  заданного интервала (например, до  конца выступления в парламенте);

  2) показывать  время с момента восхода солнца;

  3) показывать  температуру, давление или еще  какую погодную характеристику  или их комбинацию;

  4) показывать  фазу Луны, уровень солнечной  активности, радиационный фон или  иной фактор, влияющий на здоровье  и самочувствие.  

  3. Конструируют (сначала мысленно, а при удачном завершении "мысленного конструирования" - и в натуре) новый объект с этой замененной характеристикой. Остальные характеристики, не связанные с замененной, оставляют теми же, что и в исходном объекте.

Метод систематического покрытия поля

 

  Если метод  отрицания и конструирования  откровеннно ориентирован на конструирование, создание нового объекта, т.е. на изобретательскую (в широком смысле этого слова) деятельность, то метод систематического покрытия поля - это метод науки, метод исследования. 

  Рис.1.  

  Схема метода поясняется рис.1, на котором "поле знаний" об объекте исследования условно обозначено в виде некой замкнутой плоской области. В действительности, начиная изучение любого объекта, исследователь вначале имеет в своем распоряжении лишь очень небольшое количество известных положений, т.е. экспериментальных фактов или теоретических утверждений, которые можно назвать "вехами знаний". Познание объекта исследования фактически строится как продвижение от каждой из этих "вех" (обозначенных кружочками на рис.1), причем часть поля знаний "покрывается" областями, управляемыми одной-единственной "вехой" (т.е. прямыми следствиями из конкретного исходного положения), какая-то часть покрыта заштрихованными на рис.1 пересечениями таких областей (т.е. следствиями, использующими два или более исходных положений), а какая-то часть остается "непокрытой" (т.е. относительно объекта исследования существует группа вопросов или ситуаций, для которых на текущий момент нет ясных и однозначных ответов).