Текст книги "И тут появился изобретатель"
Автор книги: Генрих Альтов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 9 страниц)
И тут… Нет, к сожалению, в рассказе изобретатель не появился.
А как вы думаете: что бы он предложил?
Учтите, у космонавтов не было возможности переделывать вездеход.
Эту задачу тоже напечатали в «Пионерской правде». В большинстве писем был такой ответ: «Под днищем вездехода подвесить груз. Центр тяжести станет ниже, машина будет устойчивее». Не спешите выдвигать свою идею, давайте сначала оценим чужие предложения. У нас теперь есть критерий для оценки: преодолевается техническое противоречие или нет?
Груз, подвешенный под днищем машины, повысит ее устойчивость. Но одновременно ухудшится проходимость: груз будет цепляться за выступы в почве, за камни. Техническое противоречие!
Были и другие предложения:
выпустить воздух из шин, чтобы они просели наполовину;
снабдить вездеход дополнительной парой боковых колес;
экипажу высовываться из окон и дверей и держать равновесие, как это делают мотогонщики…
Нетрудно заметить, что в каждом из этих предложений выигрыш связан с проигрышем. Просевшие наполовину шины резко замедлят движение вездехода. Дополнительные колеса – серьезное усложнение конструкции, а мастерских на Марсе нет. Заставлять космонавтов выполнять опасные акробатические трюки – недопустимый риск… Избежать противоречий так трудно, что автор одного из писем признался: «Ничего не могу придумать. Пусть космонавты идут пешком…»
Представьте себе моряка, который не знает, что рифы и скалы надо обходить. Примерно так выглядит изобретатель, не учитывающий, что нужно обязательно устранять технические противоречия. Помните задачу об измерении давления газа внутри лампы? Идея разбивать лампы была запатентована, но изобретения фактически не получилось: противоречие не было устранено. Чем больше ламп мы разобьем, тем точнее будет проверка… и тем больше получится брака, лома!
Прежде чем сказать: «Я решил изобретательскую задачу!» – обязательно спросите себя: «Какое противоречие я устранил?» Подвесить груз к вездеходу нетрудно, но подвешивать надо как можно ниже, а чем ниже расположен груз, тем чаще он будет задевать за камни и выступы. Попытка повысить устойчивость машины, не применяя изобретательской хитрости, приводит к ухудшению проходимости машины: вездеход перестает быть вездеходом…
Используем теперь такую хитрость: пусть груз будет расположен очень низко, у самого грунта, но не снаружи, а внутри вездехода. Спрячем груз в… колеса! Поместим туда металлические шарики или круглые камни – пусть перекатываются… Такое изобретение запатентовано в Японии для повышения устойчивости автопогрузчиков, тягачей, автокранов. Запомните этот прием, он называется «матрешкой»: для экономии места можно расположить один предмет внутри другого.
Задача и ответ – два берега реки. Попытка сразу угадать ответ – всё равно, что попытка перепрыгнуть с берега на берег. Технические противоречия, приемы образуют мост.
Впрочем, противоречия и приемы правильнее сравнить с опорами моста. Перепрыгнуть с опоры на опору тоже не так просто: нужна догадка, чтобы перейти от задачи к противоречию и от противоречия к приему. Кроме опор необходимы балки, соединяющие опоры, – вот тогда получится хороший мост, по которому можно спокойно и уверенно, шаг за шагом, перейти от задачи к ответу.
О таком мосте мы еще поговорим. Пока важно одно: изобретателю необходимо находить и преодолевать технические противоречия.
Поразмышляйте сами
У нас уже есть инструмент для работы с задачами – пять сильных приемов:
1. Сделать наоборот.
2. Использовать изменение агрегатного состояния.
3. Сделать заранее.
4. Сделать чуть меньше требуемого.
5. Применить «матрешку».
Вы знаете также, что приемами могут быть физические эффекты и явления. Наконец, у вас есть надежный критерий для оценки идей: хорошая изобретательская идея обязательно преодолевает противоречие.
Я приведу несколько задач, потренируйтесь. Постарайтесь использовать инструменты – приемы, физику, знание о противоречиях.
Задача 9. Один за всех
В лаборатории собрали установку для изучения движения капель жидких минеральных удобрений, распыляемых с самолета. В трубе мчался поток воздуха, несущий множество капель. Но заказанный и установленный распылитель давал только очень мелкие капли.
Между тем в ходе опытов выяснилось, что надо изучать движение и более крупных капель.
– Закажем еще несколько распылителей, – предложил один инженер.
– Долго и дорого, – возразил другой. – Для двадцати опытов потребуется двадцать разных распылителей.
И тут, разумеется, появился изобретатель.
– Один распылитель будет работать за всех, – сказал он. – Размеры капель можно увеличить, если…
И он объяснил, что́ нужно сделать.
А что предложите вы?
Наверное, задача 9 покажется вам легкой. Следующая задача потруднее, но и с ней вы справитесь.
Задача 10. Вечная краска
Директор мебельной фабрики сказал главному инженеру:
– В прошлом году мы выпустили сто комплектов мебели для детских садив. Жалуются потребители: ребята сдирают краску, царапают…
– А мы тут при чем? – обиделся главный инженер. – Самую прочную краску можно содрать или поцарапать. Это от нас не зависит. Может быть, им нужна некрашеная мебель?
– Нет, – вздохнул директор. – Для детских садов обязательно нужна разноцветная мебель. Вот если бы краска была не на поверхности, а пропитывала всю древесину…
– Фантазия! – рассмеялся главный инженер. – Тысячи раз пробовали пропитывать древесину краской. Ничего не получалось, вы же знаете.
И тут появился изобретатель.
– Нет, это не фантазия! – воскликнул он. – Хотя, конечно, нужны выдумки и смелость, чтобы решить эту задачу. Хитрость в том, чтобы…
А вы как думаете, в чем здесь хитрость?
Совместить несовместимое
Если верить Мюнхаузену, пойманная им лисица ухитрилась выскочить из собственной шкуры. Оставим эту охотничью историю на совести барона: с лисицей этого произойти не могло. Зато с изобретательскими задачами нечто подобное происходит! Вот началась охота за ответом, поймано техническое противоречие, и, казалось бы, ответ уже в руках… Но тут события начинают идти по Мюнхаузену: ответ неожиданно ускользает, в руках охотника остается пустая шкура – оболочка задачи.
Даже прочно вцепившись в техническое противоречие, нельзя быть уверенным, что ответ пойман. Одно и то же техническое противоречие в принципе может быть преодолено множеством разных приемов. В принципе! А в каждом конкретном случае приходится искать один – единственный «ключ», перебирая десятки приемов и их сочетаний. Поэтому анализ задачи невыгодно заканчивать на выявлении технического противоречия. Надо копать глубже.
Технические противоречия вызваны теми или иными физическими причинами: в глубине технического противоречия спрятано противоречие физическое. Выглядит оно так: «Данная часть технической системы должна обладать свойством А, чтобы выполнить одно действие, и должна обладать противоположным свойством анти-А, чтобы выполнить другое действие». Обратите внимание: техническое противоречие относится ко всей системе или к нескольким ее частям, а физическое – только к одной части. Это существенно облегчает путь к ответу.
Возьмем, например, задачу 5 об удалении песка из деталей. Физическое противоречие в этой задаче такое: «Песчинки должны быть твердыми, чтобы очищать детали, и песчинки должны быть нетвердыми (жидкими или газообразными), чтобы их легко было удалять из очищенной детали». Как только такое противоречие сформулировано, ответ становится очевидным: нужен прием «изменить агрегатное состояние», именно этот прием и никакой другой! Пусть «песчинки» будут из сухого льда: твердые при очистке деталей, эти «песчинки» потом сами превратятся в газ.
В задаче 6 (об отверстиях в резиновой трубке) физическое противоречие почти такое же: «Трубка должна быть твердой, чтобы легко было сверлить в ней отверстия, и трубка должна быть нетвердой, чтобы сохранить эластичность». Прием тот же: заморозим трубку (или, заполнив ее водой, заморозим воду), а после того, как отверстия сделаны, нагреем.
Существуют специальные правила, позволяющие при анализе задачи шаг за шагом перейти от технического противоречия к физическому. Но нередко физическое противоречие можно сформулировать сразу, непосредственно из условий задачи.
Задача 11. Капли на экране
В лаборатории исследовали процесс электросварки. Ученых интересовало, как плавится металлический стержень, внесенный в дугу, и как при этом меняется сама дуга. Включили дугу, сняли кинофильм, чтобы потом все спокойно рассмотреть. И тут оказалось, что на экране видна только дуга. Она ярче капель металла, поэтому их не видно. Решили повторить опыт. Включили вторую дугу, более яркую, направили ее свет на капли металла и снова сняли фильм. Теперь на кинопленке видны были только капли металла (их высвечивала яркая вторая дуга), а первой дуги, менее яркой, на экране не было. Исследователи задумались: что же делать?..
И тут появился изобретатель.
– Типичное физическое противоречие, – сказал он. – Состоит оно в том, что…
Как вы считаете, какое здесь физическое противоречие? И как его преодолеть?
Внимательно прочитав условия, можно без особого труда сформулировать физическое противоречие. Вторая дуга должна быть, иначе не видны капли металла, и второй дуги не должно быть, иначе мы не увидим первую дугу.
Техническое противоречие обычно формулируется мягко, например, так: чтобы увеличить скорость грузовика, надо уменьшить вес перевозимого груза. Скорость конфликтует с грузоподъемностью, но не исключено, что возможен какой-то компромисс, какое-то среднее решение. В физическом противоречии конфликт предельно обострен. Однако в парадоксальном мире изобретательства свои законы: чем острее, чем жестче сформулирован конфликт, тем легче его преодолеть… Дуга, освещающая капли металла, не может одновременно быть и не быть. Значит, она должна то быть, то не быть – вспыхивать и гаснуть. Тогда на одних кадрах фильма будут только капли металла, а на других – только дуга. При демонстрации фильма оба «сюжета» соединятся: мы увидим и дугу, и капли.
Противоречивые требования разделены здесь во времени. Можно разделить их и в пространстве. Вспомним решение задачи о трубе: стальной лист разрезан частично, то есть в одних местах разрез есть, а в других нет. Существует и более хитрый путь совмещения несовместимого: придадим объекту одно свойство, а его частям – другое, противоположное. На первый взгляд это кажется невероятным – как из черных кубиков построить белую пирамиду?! Но вот велосипедная цепь: каждое ее звено жесткое, негнущееся, а в целом цепь гибкая, податливая… Словом, физические противоречия, требуя совместить несовместимое, отнюдь не заводят в тупик, напротив, они облегчают путь к решению задачи.
А теперь тренировочные задачи, попробуйте их решить.
Задача 12. Тонкие и толстые
Завод получил заказ на изготовление большой партии овальных стеклянных пластин толщиной в 1 миллиметр. Нарезали прямоугольные заготовки, оставалось сгладить их края так, чтобы получились овалы. Но при обработке на шлифовальном станке тонкие пластины часто ломались.
– Много брака, – пожаловался рабочий мастеру. – Нельзя ли сделать пластины потолще?
– Ни в коем случае! – ответил мастер. – Нам заказали тонкие пластины…
И тут появился изобретатель.
– Ага, физическое противоречие! – воскликнул он. – Заготовки должны быть толстые и тонкие. Это противоречие можно разделить во времени: пусть заготовки на время обработки станут толще…
Как это сделать?
Задача 13. Упрямая пружина
Представьте себе, что нужно сжать спиральную пружину (длина ее 10 сантиметров, диаметр 2 сантиметра), положить плашмя между страницами книги и закрыть книгу так, чтобы пружина не разжалась.
Сжать пружину можно двумя пальцами. Но потом придется разжать пальцы, иначе не закроешь книгу. И пружина разожмется… С такой ситуацией столкнулись инженеры, собирая один прибор. Нужно было сжать пружину, уложить и закрыть крышкой. Как это сделать, чтобы пружина не разжалась?
– Связать, – сказал один инженер. – Иначе эту пружину не переупрямишь.
– Нельзя, – возразил другой. – Внутри прибора пружина должна быть свободной.
И тут появился изобретатель.
– Прекрасно! – воскликнул он. – Пружина должна быть свободной и несвободной, сжатой и несжатой. Раз есть противоречие, значит, перед нами изобретательская задача. Чтобы ее решить, надо…
Как бы вы решили эту задачу?
Эра технических систем
Лодка + лодка =?
В книгах по истории техники XIX век называют «веком пара», первую половину XX века – «веком электричества». А к какому веку относится наше время? Тут нет единого мнения. Одни говорят – «век атома». Другие – «космический век». Может быть, «век химии»? Или – «век электроники»?
Если бы инженер, живший в начале XX века, увидел технику наших дней, его, пожалуй, прежде всего поразило бы резкое увеличение размеров уже знакомых ему машин. Автомобили вместимостью меньше повозки превратились в мощные самосвалы, легко перевозящие 150―200 тонн, в сверхгиганты, несущие на себе целую буровую установку. Самолеты, с трудом поднимавшие двух-трех пассажиров, выросли в гигантские аэробусы. Появились колоссальные танкеры водоизмещением около миллиона тонн. Турбины, подъемные краны, локомотивы, здания, экскаваторы, различные исследовательские установки – все стало в десятки раз крупнее.
Казалось бы, не все ли равно – сто грузовиков вместимостью по полторы тонны каждый или один грузовик, везущий полторы сотни тонн? Грузоподъемность одна и та же, но для обслуживания сверхгрузовика нужно в двадцать раз меньше людей, да и погрузка и разгрузка идут раз в десять быстрее. Многие изобретательские задачи возникают именно из-за стремительного увеличения размеров машин. Вот одна из таких задач.
Задача 14. После аварии
Тяжелый транспортный самолет совершил аварийную посадку на вспаханное поле в двухстах километрах от аэродрома. Самолет разгрузили, осмотрели повреждения: трещины, вмятины, местами сорвана обшивка. Необходимо доставить самолет на аэродром, в ремонтную мастерскую. Но самолет весит свыше ста тонн. Транспортировать такую махину надо очень осторожно, чтобы не было дополнительных повреждений. Специалисты собрались на совещание. Будь самолет поменьше, все было бы просто…
– Что тут думать! – воскликнул студент-стажер. На совещание его никто не приглашал, но у него была идея, которую ему очень хотелось высказать. – Тут без дирижабля не обойдешься. Подцепим самолет и…
– Молодой человек, – грустно сказал один из специалистов, – нет дирижаблей с такой грузоподъемностью. Да и нельзя аварийный самолет поднимать в воздух. Так что – никаких дирижаблей!
И тут появился изобретатель.
– Не согласен, – сказал он. – Дирижабль нужен и не нужен. Самолет надо поднимать и не надо поднимать…
И он объяснил, как выполнить противоречивые требования. Попробуйте догадаться, что предложил изобретатель?
Машины растут быстро, но не безгранично. Они увеличиваются в десять, двадцать, сто раз… Однако наступает момент, когда дальнейший рост становится невыгодным. Тогда одна машина объединяется с другой – возникает новая техническая система, небольшая, но имеющая резервы для роста.
Вспомним историю корабля. Первые корабли приводились в движение веслами. Сначала строили корабли с одним рядом весел, потом покрупнее – с веслами в два, три, четыре ряда… В Древнем Риме однажды соорудили корабль с тридцатью рядами весел! Гребцам было трудно согласованно работать веслами. Да и сами весла стали очень тяжелыми: расстояние от верхних рядов до воды превышало двадцать метров.
А потом появились корабли весельно-парусные. Их размеры тоже увеличивались, но уже не за счет нагромождения весел. Теперь совершенствовались паруса, и постепенно весельно-парусные корабли стали парусно-весельными, а затем и чисто парусными. Начался быстрый рост парусного оснащения: увеличивали число мачт, их высоту, делали паруса шире, устанавливали дополнительные паруса между мачтами… Потом был создан парусно-паровой корабль, и все повторилось: парусно-паровые корабли постепенно уступили место паро-парусным, а затем и чисто паровым.
Каждый раз, когда происходит объединение А и Б в систему АБ, возникает нечто принципиально новое, обладающее качествами, которых нет порознь у А и Б. Даже если система образуется по схеме А+А, все равно сумма равна не 2А, а чему-то большему. Одна лодка плюс одна лодка, объединенные в систему, это уже не две лодки, а катамаран с более высокой устойчивостью, «непереворачиваемостью».
Это важнейшая особенность систем хорошо видна на задаче о жуке-долгоносике.
Задача 15. Термометр для долгоносиков
Однажды собрались ученые, чтобы обсудить, как бороться с жуком-долгоносиком. И тут выяснилось, что условия существования жука изучены еще очень слабо. Никто не знал, например, какова температура тела долгоносика.
– Жучок маленький, – сказал один ученый, – обычным термометром не измеришь.
– Придется разрабатывать специальный прибор, – согласился другой. – Потеряем много времени…
И тут появился изобретатель.
– Не надо никаких новых приборов, – сказал он. – Возьмите обыкновенный…
Как вы думаете, что предложил изобретатель?
Эта задача была напечатана в «Пионерской правде», причем в текст добавили слово «стакан». Изобретатель говорил: «Возьмите обыкновенный стакан…» Половина ответов, присланных читателями, гласила: «Надо взять стакан, наполнить его водой, бросить туда долгоносика и измерить температуру обычным термометром». Разумеется, это неправильный ответ: маленький долгоносик практически не изменит температуру воды. Подвела психологическая инерция: раз есть стакан – наполним его водой, он для того и существует…
В задачах часто встречаются слова-ловушки, наталкивающие на неверные идеи. Поэтому следует придерживаться правила: из условий задачи надо обязательно убрать все специальные термины, заменив их простыми словами. Если, например, в задаче упоминается «микрометрический винт», можно заменить эти слова более простыми – «стержень, который очень точно перемещается». Исчезло слово «винт» – и сразу стало ясно, что решение не обязательно связано с «ввинчиванием».
Впрочем, об этом мы еще поговорим. Сейчас вернемся к задаче. Нужно наполнить стакан, коробку или мешочек долгоносиками и измерить температуру обыкновенным термометром. Сто долгоносиков, собранных вместе, образуют систему, обладающую новыми свойствами. Размеры этой системы намного больше размеров отдельных ее частей, поэтому измерение температуры не представляет никаких трудностей.
В каждом выпуске «бюллетеня изобретений» можно встретить технические новшества, заключающиеся в том, что одинаковые или неодинаковые объекты соединяют в одну систему (запомните: это уже шестой прием в вашей коллекции). Вот, например, авторское свидетельство № 408 586: котельные агрегаты, которые раньше располагались в линию, предложено собрать в «кучу» – в один блок. Упрощается строительство, сокращается длина водоводов и пароводов, достаточно одной дымовой трубы на весь блок.
В кормохранилищах постоянно выделяется тепло, помещения приходится охлаждать. А помещения для животных, наоборот, необходимо обогревать. В авторском свидетельстве № 251 801 предложено объединить эти здания: тепло кормохранилищ будет обогревать помещения для скота.
Обратите внимание: чтобы возникла система, надо так соединить объекты, чтобы появилось новое свойство. Например, если на моторную лодку просто установить снегоход (или мотоцикл), никакого изобретения не будет. Но изобретатель, получивший в США патент № 3 935 832, сумел сэкономить один двигатель: лодка приводится в движение мотором снегохода. Это уже система.
Еще один (очень красивый!) пример. На металлургических комбинатах отходы – золу и шлак – транспортируют водой по трубам. На внутренних стенках труб быстро образуется плотная корка, ее приходится удалять вручную. Над этим размышляли многие инженеры, но ничего не могли придумать. А другие инженеры в это время бились над задачей о сохранении труб, по которым «сплавляют» угольные отходы. Острые кусочки угля царапают металл, никак не удавалось предотвратить износ труб. Изобретатель Михаил Иванович Шарапов предложил образовать из этих труб единую систему. Сначала по трубам идут зола и шлак. На стенках образуется корка. Тогда по тем же трубам пропускают угольные отходы – они сдирают эту корку. И снова идут зола и шлак…
А теперь задача для тренировки:
Задача 16. Шиворот-навыворот
Завод получил заказ на изготовление больших стеклянных фильтров в виде цилиндров диаметром в один и высотой в два метра. Вдоль фильтра должны были идти ровные сквозные отверстия. Посмотрели инженеры на чертеж и ахнули: в каждом фильтре нужно сделать тысячи тонких отверстий.
– Как же делать эти отверстия? – спросил главный инженер своих подчиненных. – Неужели сверлить?
– Может, раскалить длинную иглу?.. – неуверенно произнес молодой инженер.
И тут появился изобретатель.
– Не нужно ни сверл, ни игл. Все надо сделать шиворот-навыворот, – сказал он. – Возьмите…
Что предложил изобретатель, как вы думаете?
В задаче есть подсказка: нужно поступить наоборот. Не будем делать дырки в цилиндре, а сделаем цилиндр… из дырок. Возьмем стеклянные трубки, сложим их вместе – и готов цилиндр с отверстиями. Можно взять не трубки, а стеклянные стержни; сложенные вместе, они тоже образуют цилиндр с отверстиями. Сожмите рукой десяток карандашей – вот и модель фильтра. Такой фильтр не только легко изготовить, его можно быстро разобрать и собрать.
Кстати, обратите внимание: в этом изобретении сочетаются два приема. Сплошной цилиндр заменен множеством тонких трубок – этот прием называют дроблением. А потом из трубок собрана система – прием объединения. Такие сочетания (прием и антиприем) часто используют при решении изобретательских задач. Ведь противоречие «двойное» (должно быть – не должно быть, нужно – не нужно), поэтому и ключ к такому противоречию должен быть «двойным».
Кое-что о системах
Если бы амеба обладала даром речи, она могла бы сказать: «Мои предки, одноклеточные, жили на Земле еще миллиарды лет назад. И сейчас все состоит из клеток. Дерево – это объединение клеток. Человек – тоже. Значит, продолжается эра клеток!» При всем уважении к одноклеточному собеседнику мы должны были бы возразить: «У дерева и человека есть свойства, которыми не обладают клетки. Дерево и человек – это система клеток. Так что на Земле не эра клеток, а эра систем…»
Развитие путем образования и усложнения систем – универсальный закон. В технике развитие тоже идет от «клеток» к системам. Локомотив – «клетка», железнодорожный транспорт – система. Телефонный аппарат – «клетка», телефонная сеть – система.
Войдя в систему, «клетка» работает более эффективно и быстро развивается. Но зато она зависит от системы, не может существовать без нее.
Современная техника – это техника систем. Ее «клетки» – различные устройства, приборы, машины – работают не сами по себе, а в комплексе. Поэтому вторую половину XX века все чаще называют «веком технических систем».
Порядки в «веке технических систем» феодальные. Помните, как было в средние века? Вассал подчинялся сеньору, который в свою очередь был вассалом по отношению к более крупному сеньору, и т. д.
Такая же иерархия царит в мире технических систем. Электрическая лампа – «вассал» системы освещения в автомобиле. Но у системы освещения свой «сеньор» – система электрооборудования, которая тоже входит в «вышестоящую» систему под названием «автомобиль». А сеньор Автомобиль – «вассал» большой системы Автотранспорт, включающей миллионы автомашин, гигантскую сеть дорог, станции заправки, ремонтные мастерские.
Каждая техническая система имеет «сеньора» – надсистему. И своих «вассалов» – подсистемы. Любое изменение системы отражается на подсистемах и надсистемах. Технические противоречия и возникают из-за того, что кто-то забывает об этом: один из «вассалов» вдруг получает преимущества за счет другого или за счет «сеньора». Поэтому необходимо учитывать не только «интересы» системы, данной в условиях задачи, но и «интересы» надсистемы и подсистемы. Возьмем, однако, конкретную задачу и разберем ее.
Задача 17. Обойдемся без телепатии
Однажды на шоссе остановилась новенькая «Волга». Шофер сконфуженно объяснил пассажиру:
– Вот беда, бензин кончился. Забыл, понимаете, посмотреть на прибор.
– Бывает, – сочувственно отозвался пассажир. – Да и ненадежны эти приборы. Иногда стрелка еще далеко от нуля, а в баке пусто. Вот если бы бак телепатически передавал водителю, что бензин на исходе…
И тут появился изобретатель.
– Обойдемся без телепатии, – сказал он. – Есть идея…
Что же предложил изобретатель?
Приступим к анализу. Надсистема – автомобиль. Наше предложение не должно затронуть «интересы» автомобиля. А «интерес» у автомобиля простой: чтобы не было никаких переделок. Это типичный «интерес» для всех надсистем, если задача не связана с коренной их перестройкой или заменой. Учтем этот «интерес».
Есть «интересы» и у подсистем. В систему сигнализации входят четыре подсистемы: бензин, бензобак, то, что «сигналит» («икс», который надо найти), и голова водителя. Ну, голову сразу оставим в покое: любая идея, требующая хотя бы минимальной «переделки» головы, заведомо не пойдет. Бензин тоже можно не рассматривать. Рассмотрим предельный случай: бензина нет (или почти нет) – и тут возникает сигнал. Остаются две подсистемы: «икс» и бензобак. У бензобака простой «интерес»: чтобы его не меняли, не перестраивали, не переделывали. Выходит, «икс» должен быть почти равен нулю. В противном случае придется переделывать либо бензин, либо автомобиль. Например, «икс» никак не может быть рентгеновской установкой; это означало бы недопустимое усложнение автомобиля.
Сейчас требования к подсистемам, системе и надсистеме настолько прояснились, что можно определить «икс» с математической точностью. Чуть позже я покажу, как это делается. А пока подумайте сами. Пустой бак (или почти пустой) должен создавать сигнал в голове водителя. Когда в баке есть бензин, сигнала не должно быть. И помочь в этом должен некий «икс», настолько небольшой, что ни автомобиль (надсистема), ни бензин (подсистема) практически не изменятся от введения этого «икса».
Четыре возраста систем
Каждая новая техническая система сдает экзамен. Принимает экзамен очень строгая «комиссия» – жизнь, практика. «Комиссия» придирчиво расспрашивает: «Что это такое? Ах, двигатель! Посмотрим, как он работает в этой системе… Что ж, удовлетворительно, ставим тройку. А это что такое? Передача от двигателя к рабочему органу? Прекрасная передача, запишем пятерку. А где органы управления? Как, всего две кнопки?! А если изменились условия работы? А если авария? Придется поставить двойку…»
Правило у «комиссии» такое: проходят только те системы, у которых нет двоек. Есть ли пятерки и четверки, много ли набрано баллов – все это не имеет значения. Нужно только, чтобы подсистемы умели работать коллективно, пусть даже на тройку. Как ни странно, почти все современные технические системы были вначале троечниками. У первого парохода была очень слабая и невероятно прожорливая паровая машина, передача от двигателя к гребным колесам съедала значительную часть энергии, да и сами колеса работали неважно. Но и в таком виде система подавала великие надежды, потому что сочетание было удачным, все части работали пусть неумело, но дружно.
Техническая система – как ансамбль музыкантов, как спортивная команда – хороша только тогда, когда все части играют согласованно, слаженно, подыгрывая друг другу. Поэтому усилия изобретателей сначала направлены на то, чтобы найти «формулу системы» – удачное сочетание частей. Это первый этап в жизни системы.
А всего этапов четыре, и на каждом этапе свои задачи и свои приемы решения задач.
Рассмотрим эти этапы на истории самолета.
Лет сто назад, на первом этапе, изобретателей волновал вопрос: что такое летательный аппарат? Из каких частей он должен состоять? Крылья плюс двигатель или крылья без двигателей (планер)? Какие крылья – неподвижные или машущие? Какой двигатель – мускульный, паровой, электрический или внутреннего сгорания?
Наконец «формула самолета» была найдена: неподвижные крылья плюс двигатель внутреннего сгорания.
Начался второй этап развития системы – «исправление троек». Изобретатели совершенствовали отдельные части, искали наилучшую форму и наиболее выгодное их расположение, подбирали лучшие материалы, размеры и т. д. Сколько должно быть крыльев: триплан, биплан, полутораплан или моноплан? Где поместить рули – спереди или сзади? Где расположить моторы? Какие взять винты – тянущие или толкающие? Сколько колес должно быть у шасси?.. В конце второго этапа самолет приобрел знакомый нам вид.
И тут же начал терять его, потому что третий этап – это динамизация системы: части, которые были жестко соединены между собой, стали соединяться гибко, подвижно. Изобрели убирающееся шасси и крылья, меняющие свои форму и площадь. У самолета появился подвижный нос (вспомните Ту-144). Испытатели подняли в воздух машины вертикального взлета с поворотными моторами. Были запатентованы «разрезные» самолеты: корпус делится на части, каждую из которых можно быстро разгрузить и загрузить…
Четвертый этап – переход к саморазвивающимся системам – еще не наступил, но о нем можно судить по ракетно-космическим аппаратам, умеющим перестраиваться в процессе работы: сбрасывать отработанные ступени, на орбите раскрывать «крылья» с солнечными батареями, отделять спускаемый аппарат… Конечно, это только первые шаги в создании систем, способных развиваться на ходу, в процессе работы. Совершенные саморазвивающиеся корабли, меняющиеся в зависимости от внешних условий, существуют пока только в фантастических романах.
Итак, запомним четыре этапа:
1. Подбор частей для образования системы.
2. Совершенствование этих частей.
3. Динамизация.
4. Переход к саморазвивающимся системам.
Вы вправе спросить: а что нам дает знание этих четырех этапов? Давайте посмотрим на конкретном примере.
Давным-давно были придуманы дозаторы для мелких предметов – стальных шариков и роликов, гвоздей, винтиков и т. д. Устроены дозаторы просто: воронка и трубка с двумя заслонками. В воронку насыпают шарики. Открывают верхнюю заслонку, шарики проходят в трубку – до закрытой нижней заслонки. Потом закрывают верхнюю заслонку и открывают нижнюю. Из дозатора высыпается порция шариков. Объем порции равен объему трубки между заслонками.
Простенькая система, но все-таки система. В 1967 году ее усовершенствовали. Три изобретателя получили авторское свидетельство на дозатор, в котором механические заслонки были заменены электромагнитными. Выключим верхний магнит – шарики пойдут вниз по трубке до нижнего включенного магнита. Включим верхний магнит и выключим нижний: из дозатора выпадет порция шариков.
