Текст книги "И тут появился изобретатель"

Автор книги: Генрих Альтов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 9 страниц)

Взять хотя бы задачу о тарелках. Оператор РВС дал подсказку: хорошо бы заменить молоточек световым лучом. Для проверки тарелок это новый принцип. Но может быть, другие изделия уже проверяют просвечиванием? Может быть, уже придуманы для этого приборы? Тогда мы возьмем готовый прибор, немного переделаем, приспособим для проверки тарелок – и все, можно внедрять.

Где приходится проверять маленькие керамические детали? Каждый радиолюбитель знает: резисторы, очень распространенные радиодетали, сделаны из керамики. Конечно, резисторы проверяют. По размерам они намного меньше тарелок. Резистор не проверишь «перезвонкой», поэтому их контролируют с помощью света: в зависимости от степени обжига резисторы по-разному пропускают и отражают лучи света. Световой автомат сортирует тысячи резисторов в час. Немного переделать автомат – и он избавит работниц от ручной «перезвонки» тарелок.

Полистайте бюллетень изобретений, и вы сразу убедитесь, что мы на верном пути: мелкие предметы проверяют не по звуку, а на просвет. Скажем, зернышко риса. Его «обжигает» солнце, а контроль этого «обжига» – при определении степени созревания – ведут лучом света, есть такое авторское свидетельство.

Посмотрите, что получается. Применяя оператор РВС, мы словно нарочно усложняем задачу, но решение ее облегчается! Происходит это потому, что оператор РВС помогает нам избавиться от психологической инерции и взглянуть на задачу непредвзято.

Задача 37. Следствие ведут знатоки

– Нужно проверить это ружье, – сказал следователь и положил на стол эксперта охотничью двухстволку. – Мне надо выяснить, стреляли из этого ружья неделю назад или не стреляли?

Эксперт внимательно осмотрел ружье и покачал головой.

– Не знаю, как подойти к задаче. Ружье вычищено, нагара нет…

И тут появился изобретатель.

– А я знаю, – сказал он. – Обратимся к оператору РВС.

Предположим, выстрел произошел день назад… час назад… пять минут назад. По условиям задачи, нагара в стволе нет. Но если выстрел произошел минуту назад, ствол будет чуть-чуть теплее, чем обычно. А если стреляли десять секунд назад – еще теплее. Значит, можно даже с закрытыми глазами сказать, стреляли из ружья или нет. Правда, «температурная память» металла очень уж коротка…

Хорошо, поищем у металла какую-нибудь другую «память». Какие свойства стали меняются при выстреле? Вспомните, задачу 27 об обогреве проводов. При нагревании выше точки Кюри сталь размагничивается. Исчезают магнитные свойства и при ударе. Пороховые газы бьют не только по пуле, но и по стволу. Обычно ствол намагничен (хотя и слабо): на него действует магнитное поле Земли. Выстрел – и ствол мгновенно размагничивается. За три-четыре недели намагниченность восстанавливается. Чем больше времени прошло после выстрела, тем ближе к «норме» намагниченность ружья. Достаточно сравнить намагниченность двух ружей, чтобы определить, из какого стреляли, скажем, неделю назад.

На этот раз оператор РВС помог пройти полдороги к ответу: подсказал идею «температурной памяти», а чтобы перейти к «магнитной памяти», пришлось вспомнить физику. Так бывает часто. Оператор РВС дает намек, подсказку, а дальше надо сформулировать ИКР, найти физическое противоречие, использовать правила вепольного анализа и физику.

Попробуем теперь применить оператор РВС к задаче 35. Диаметр роликов уменьшается… Ролики в десять раз, в сто раз тоньше волоса… Построить конвейер с такими роликами невообразимо трудно. Но мы ведем мысленный эксперимент, чего же нам бояться? Пусть ролики станут еще более тонкими – как молекула. Будем растягивать молекулу. Минимальная толщина – один атом, потом молекула порвется… Стеклянная лента движется по слою шариков-атомов. Отличный был бы конвейер, идеально ровный!

Подсказка есть, воспользуемся ею. Под стеклянную ленту надо «насыпать» шарики-атомы. Это не атомы газа – те сразу разбегутся, улетучатся. И не атомы твердого тела – они не будут свободно двигаться. Остается одна возможность – использовать атомы жидкости. Раскаленная стеклянная лента свободно катится по поверхности жидкости – идеальный конвейер…

Какую жидкость взять для такого конвейера?

Не будем искать наугад. Шерлок Холмс, великолепно понимавший значение организованного, направленного мышления, сказал как-то: «Я никогда не гадаю. Очень дурная привычка: действует гибельно на способность логически мыслить». Учтем это и поищем нужную жидкость строго логически.

Прежде всего, нам нужна жидкость легкоплавкая. Далее, у жидкости должна быть высокая температура кипения, иначе она закипит и поверхность ленты станет волнистой. Удельный вес жидкости должен значительно превышать удельный вес стекла (2,5 г/см³), иначе стеклянная лента не будет держаться на ее поверхности.

Итак, искомое вещество имеет:

_{температуру плавления не выше 200―300°;}

_{температуру кипения не ниже 1500°}

_{удельный вес не меньше 5―6 г/см³}

Таким сочетанием свойств обладают только металлы. Если не брать во внимание редкие металлы, претендентов совсем мало: висмут, олово, свинец… Висмут дорог, пары свинца ядовиты, остается олово. Итак, вместо конвейера – длинная ванна с расплавленным оловом. Вместо роликов и шариков – атомы. Система перешла на микроуровень, появилась возможность дальнейшего развития. И действительно: сразу после этого изобретения потоком пошли патенты на различные усовершенствования.

Например, если через олово пропустить ток, то с помощью магнитов можно перемещать олово, придавать его поверхности любую форму – только на эту тему сделано несколько сот изобретений…

А теперь попробуйте самостоятельно применить оператор РВС.

Задача 38. Нужна свежая идея

В одном институте разрабатывали проект не совсем обычного нефтепровода: по одним и тем же трубам должны были поочередно идти разные жидкости.

Чтобы жидкости не смешивались, их надо было разделить специальным устройством: течет первая жидкость, за ней шар, словно поршень, а за шаром другая жидкость.

– Ненадежно, – сказал руководитель проекта. – Давление в трубопроводе большое, десятки атмосфер. Жидкости будут просачиваться, смешиваться.

– Может быть, взять другие разделители? – спросил инженер и показал каталог завода, выпускающего дисковые разделители. В каталоге была картинка: по трубопроводу движется «пробка» из трех резиновых дисков.

– Они часто застревают, – возразил руководитель проекта. – А главная беда в том, что через каждые двести километров стоят насосные станции; подойдет разделитель к станции, надо его вытаскивать: через насос он не пройдет. Так что и шары и диски одинаково плохи. Нужен разделитель, способный проходить через насосы и гарантирующий, что жидкости не смешаются.

И тут появился изобретатель.

– Используем оператор РВС, – предложил он. – Нам ведь нужна свежая идея…

И свежая идея появилась. Как вы думаете – какая?

Примените первую же из шести операций – мысленное уменьшение размеров трубопровода.

Учтите, что идея разделить трубопровод продольной перегородкой не годится.

Нужно, чтобы по трубопроводу поочередно шли разные жидкости – и не смешивались…

Толпа маленьких-маленьких человечков

Оператор РВС сильный, но не единственный инструмент для преодоления психологической инерции. «Носителями» психологической инерции могут быть слова, в особенности специальные термины. Ведь термины существуют, чтобы точнее отражать то, что уже известно. А изобретатель должен выйти за пределы известного и тем самым сломать устоявшиеся представления, «охраняемые» терминами. Поэтому задачу – даже самую сложную! – надо пересказать «простыми словами».

Был такой случай. Моряк предложил задачу об увеличении скорости продвижения ледокола сквозь лед. Задачу решал у доски инженер, не имевший никакого отношения к морю. И на доске появилась такая запись: «Штуковина должна свободно проходить сквозь лед, словно его не существует». Я сидел рядом с моряком и слышал, как он возмущался: «Хулиганство какое-то… Почему ледокол – это штуковина?!» Но инженер поступил совершенно правильно. Ведь слово «ледокол» навязывает определенный путь решения: надо колоть, разрушать лед… А если научиться проходить сквозь лед, не ломая его? Поэтому «штуковина» – термин вполне уместный. Как «икс» в математике.

Кстати, «штуковина» и в самом деле оказалась непохожей на ледокол. Представьте себе корпус корабля, у которого вырезан средний слой, – тот слой, который находится на уровне льда. Или, скажем, десятиэтажный дом, у которого нет седьмого этажа. Корпус крупного ледокола как раз имеет высоту с десятиэтажный дом. Если одного этажа нет, лед (его толщина два-три метра) свободно пройдет сквозь отсутствующий этаж. И корабль сможет двигаться, не ломая лед.

Идеально было бы никак не соединять верхнюю и нижнюю части корпуса. Но практическое решение только приближается к ИКР. Приходится немного отступить от идеала – соединить обе части корпуса двумя прочными, узкими и острыми стойками-лезвиями. Они прорежут узкие щели во льду – это намного легче, чем взламывать лед на всю ширину ледокола…

Задача была красиво решена, но моряк, предложивший задачу, остался недоволен. В ту пору шли эксперименты по разрушению льда гидропушками, было много изобретений на тему «давайте сильнее разрушать лед», а тут «штуковина», которая проходит сквозь лед, почти не разрушая его. Непривычно!

Шесть лет спустя был опубликован патент на полупогруженное судно (вот и возник новый термин!), потом появились другие патенты и авторские свидетельства. На верфях уже заложены первые «сквозьледоходы». Как видите, для правильной оценки идеи изобретения тоже нужны воображение и знание законов развития технических систем.

Приемы преодоления психологической инерции кажутся чисто психологическими. На самом деле суть этих приемов в том, что они указывают направление, в котором закономерно развиваются технические системы.

Лет тридцать назад американский исследователь Уильям Гордон предложил использовать при решении изобретательских задач особый прием – эмпатию. Суть этого приема в том, что человек представляет себя машиной, о которой идет речь в задаче, вживается в образ этой машины и пытается искать решение, так сказать, играя за машину. Это чисто психологический прием, расчет на то, что неожиданный взгляд на задачу позволит увидеть нечто новое.

Мы решили проверить идею Гордона, поставили эксперименты. Оказалось, что эмпатия иногда помогает найти решение, но значительно чаще приводит в тупик. Вообразив себя машиной, изобретатель начинает избегать идей, связанных с ее разрушением, разделением, измельчением, плавлением, замораживанием… Для живого организма такие действия неприемлемы, запретны. И человек невольно переносит этот запрет на машины. А ведь машины и их части вполне можно разделять, измельчать и т. д.

Взять хотя бы задачу о роликовом конвейере. В поисках решения нам пришлось мысленно раздробить ролики, измельчить их до атомов. Измельчение частиц – одна из главных тенденций в развитии рабочих органов машин. Чем меньше частицы, тем легче ими управлять и тем больше открывается возможностей перед машиной. Вспомните машины на воздушной подушке: колеса были «измельчены», заменены молекулами газа, и машина приобрела способность двигаться по бездорожью, по воде.

А что если вместо эмпатий использовать… маленьких человечков? Прием очень прост: надо представить себе, что объект (машина, прибор и т. д.) – это скопление множества маленьких-маленьких человечков. Отчасти это похоже на эмпатию: можно взглянуть на задачу «изнутри», глазами одного из маленьких человечков. Но это «эмпатия без эмпатии» – нет присущих эмпатии недостатков. Идеи деления, дробления, измельчения легко воспринимаются: толпу маленьких человечков можно разделить, перестроить.

Однажды в порядке эксперимента группу инженеров попросили применить эмпатию к задаче о ледоколе. Инженеры охотно предлагали разные идеи о том, как ломать лед, но не высказали ни одной идеи о том, как ломать сам ледокол… Тогда ту же задачу дали другой группе и предложили использовать ММЧ – «моделирование маленькими человечками». У нескольких инженеров сразу появилась одна и та же идея: пусть толпа человечков (то есть корпус корабля) расступится и с двух сторон обойдет препятствие (лед).

Смелую идею никто всерьез не принял. «Это мы предлагаем, так сказать, в порядке бреда», – извиняющимся тоном сказал один из инженеров.

ММЧ требует сильного воображения. Надо представить себе, что объект состоит из коллектива маленьких человечков. Не молекул или атомов, а живых и мыслящих существ. Что они чувствуют? Как действуют? Как должны действовать? Как должен действовать коллектив?.. Очень удобная модель для размышлений! Если, конечно, есть навыки работы с такой моделью.

Задача 39. Капризная качалка

Дозатор жидкости сделан в виде качалки (рис. 1). В левой части дозатора емкость для жидкости. Когда емкость наполнена, дозатор наклоняется влево и жидкость выливается. При этом левая часть становится легче, дозатор возвращается в исходное положение. К сожалению, дозатор работает неточно: выливается не вся жидкость. Как только часть жидкости выльется, облегченная емкость уходит вверх – получается «недолив». Сделать емкость побольше и смириться с тем, что в ней остается часть жидкости? Но качалка капризна: «недолив» зависит от многих причин (вязкость жидкости, трение в опорах дозатора и т. д.). Нужно устранить «недолив» как-то иначе.

Используем метод моделирования маленькими человечками. На качелях девочки (жидкость) и мальчики (противовес в правой части дозатора). Вот принят «груз» (рис. 2), и левая часть качелей пошла вниз (рис. 3). Но как только спрыгнули одна-две девочки, левая часть качелей уходит вверх (рис. 4). Как сделать, чтобы все девочки успевали спокойно сойти с качелей? Ответ очевиден: пока девочки будут сходить, мальчики должны подвинуться к центру качелей (рис. 5), а потом вернуться в исходное положение (рис. 6).

Теперь перейдем от модели к реальной конструкции. Грузик в правой части дозатора должен легко перемещаться туда-сюда. Ясно, что лучше всего сделать грузик в виде шарика (рис. 7).

Задача решена. Мы вышли на ответ, используя метод ММЧ. Но нетрудно заметить, что при этом выявлено и устранено физическое противоречие («Момент силы, действующий на правую часть дозатора, должен быть малым, чтобы вся жидкость сливалась, и момент силы должен быть большим, чтобы емкость доверху наполнялась жидкостью»). Можно отметить и другое: дозатор, не имевший подвижных частей, теперь стал «динамичным», то есть техническая система вступила в третий этап развития. Следовательно, все идет как надо, решение найдено хорошее.

Задача 40. Вопреки физике?

Если вращать сосуд с жидкостью, центробежная сила заставит жидкость давить на стенки сосуда. Этим иногда пользуются в технике для обработки изделий давлением. Предположим теперь, что изделие расположили не у стенок, а в центре сосуда (рис. 8). Как заставить жидкость во вращающемся сосуде – вопреки законам физики! – давить не на стенки, а на изделие?

Применим метод ММЧ. Физическое противоречие: по условиям задачи «человечки-жидкость» должны давить на изделие (рис. 9), а по законам физики они обязаны давить в противоположную сторону (рис. 10). Будем действовать по обычной нашей логике: совместим несовместимое. Пусть одновременно происходят два противоположных действия (рис. 11). К сожалению, человечки давят только на стенки; давления на изделие нет. Значит, давление на стенки надо «перевернуть» (рис. 12). Но как это сделать? Если мы столкнем одну шеренгу человечков с другой, давление просто нейтрализуется (рис. 13). Как при соревнованиях по перетягиванию каната, когда силы команд равны… Впрочем, ничто не мешает нам поставить в нижнюю шеренгу более сильных (более массивных) человечков (рис. 14). Вот и ответ! Пусть в сосуде будут две разные жидкости, например ртуть и масло (рис. 15). При вращении сосуда давление ртути пересилит давление масла и заставит масло давить на изделие. Красивое решение казалось бы совершенно нерешимой задачи…

Попробуйте теперь самостоятельно применить метод ММЧ для решения задачи 38 о разделителе для нефтепровода. Представьте себе разделитель: группа «синих» человечков делит поток «красных» человечков на две части. Как должны действовать «синие» при движении по трубопроводу? Какой должна быть группа «синих», чтобы свободно проходить через насосы? И как надо вести себя «синим», когда транспортировка окончена и «синие» вместе с «красными» оказались в одном резервуаре?

Идеальная машина – когда машины нет…

Массивные, жесткие, неменяющиеся технические системы вытесняются системами легкими, воздушными, даже эфемерными, построенными из мелких частиц, молекул, атомов, ионов, электронов, управляемых полями. У идеальной машины вообще не должно быть веса, объема. Идеал – когда действие осуществлено, а машины нет. Поэтому определение ИКР, то есть идеального конечного результата, – это прием, основанный на использовании одной из главных закономерностей развития технических систем. И вместе с тем это – психологический прием: ориентируясь на ИКР, человек перестает думать о старой, привычной форме машины. Переход к ИКР – очень сильный прием, и существует множество правил, позволяющих точно сформулировать ИКР. Не будем вдаваться в тонкости. Важно главное: надо требовать, чтобы все происходило само собой, словно в сказке.

Задача 41. Как в сказке

В совхозе обсуждали проект новых парников.

– Вообще-то неплохо, – сказал директор, – но механизации нет. Смотрите, вот крыша парника: легкая металлическая рама со стеклом или пленкой, закрепленная с одной стороны. Если температура внутри выше 20°, надо приподнять раму, а если ниже – опустить. За день температура в парнике может измениться десятки раз. Что ж, все время вручную открывать и закрывать раму?

– Почему вручную? – сказал механик. – Можно поставить приборы – температурные реле. Изменится температура – они включат электромоторы. К моторам пристроим шестерни, рычаги, тросы, чтобы поднимать и опускать раму.

– Не пойдет, – решительно возразил бухгалтер. – У нас сотни парников, и на каждом вы установите машину. Слишком сложно и дорого.

– Возникает техническое противоречие, – подытожил директор. – Выиграем в механизации, проиграем в усложнении и удорожании парников.

И тут появился изобретатель.

– Сформулируем ИКР, – сказал он. – Чтобы было как в сказке. Хорошая формулировка ИКР плюс физика девятого класса – и задача решена.

Как сформулировать ИКР для этой задачи? Что имел в виду изобретатель, упомянув о физике девятого класса?

Разберем эту задачу вместе. Прежде всего, отметим, что перед нами не задача, а ситуация, из которой нужно извлечь задачу. Система «Парник» – молодая, она еще даже не стала динамичной, меняющейся. Поэтому задача здесь такая: сохраним парник, постараемся его не перестраивать, но уберем недостаток (крыша неподвижна, растения перегреваются). О механизации парника не может быть и речи. Ведь электромотор и передача от него к крыше – это уже новая система. ИКР должен звучать так: «Крыша сама поднимается при повышении температуры и сама опускается при ее понижении».

Несведущий человек воскликнет: «Невероятно!» Но мы с вами знаем, что такие «чудеса» вполне возможны. В задаче 27 о защите проводов ферритовые колечки сами становились магнитными и сами же теряли магнитные свойства. Почему же нельзя «договориться» с крышей, чтобы она сама поднималась и опускалась? Колечками командовало тепловое поле. Пусть оно командует и крышей. Значит, надо использовать тепловое расширение. Возьмем стержень и… Нет, так ничего не получится. Даже при большом увеличении температуры стержень удлинится всего на доли процента. Именно поэтому мы использовали тепловое расширение для микроперемещения. А в этой задаче крышу нужно приподнять на 20―30 сантиметров.

Заглянем в учебник физики для девятого класса. В главе о тепловом расширении есть рисунок биметаллической пластинки – двух соединенных полосок из меди и железа. Медь при повышении температуры удлиняется сильнее, чем железо. Но в биметаллической пластинке медь и железо соединены, поэтому пластинка при нагреве изгибается и очень сильно. Крышка парника, сделанная из таких пластин, при повышении температуры сама поднимется, а при понижении – сама опустится.

Задача 42. Корабли XXI века

В одном конструкторском бюро группа инженеров разрабатывала проект самоходной баржи. Работа скучноватая: баржа как баржа, ничего нового. Чуть мощнее двигатель, чуть больше скорость, вот и все.

– Эх, спроектировать бы корабль XXI века, – сказал однажды самый молодой инженер. – В нем все должно быть принципиально новым.

– Даже корпус? – спросил его товарищ.

– И корпус, – ответил инженер. – В первую очередь – корпус. Ведь он уже тысячу лет не менялся. Был деревянный, потом стальной. Все равно – обычная коробка.

– Корпус всегда будет коробкой…

И тут появился изобретатель.

– Не спорьте! – сказал он. – Надо применить теорию решения изобретательских задач. Сейчас корпус корабля – жесткая коробка обтекаемой формы. Техническая система на втором этапе развития. Значит, нужно перейти к подвижному, гибкому корпусу. Может быть, для этого придется перейти с макроуровня на микроуровень и построить корабль из атомов или молекул, управляемых полем… Можно поставить и более смелую задачу. Идеальная машина – когда машины нет, а действие осуществляется. Значит, идеальный корпус – это когда корпуса нет, а корабль существует, работает. Давайте используем моделирование маленькими человечками и оператор РВС…

Итак, представьте себе стенку корабельного корпуса. Толстый стальной лист. А теперь замените его толпой маленьких-маленьких человечков. Как сделать, чтобы человечки не разбежались под ударами волн? Как должны действовать человечки, чтобы корабль двигался быстрее? Обычная стенка трется о воду и тормозит движение корабля. Но у вас – стенка из человечков. Только прикажите – и человечки сделают все, что вам угодно…

Поиграйте с человечками (постройте мысленную модель новой стенки), а потом вернитесь к технике: как технически осуществить то, что делают человечки?

Когда справитесь с этим, возьмитесь за вторую задачу: каким должен быть корабль с идеальным корпусом? Здесь надо использовать оператор РВС. Допустим, корабль стал размерами с молекулу. Собственно, корабля нет. Есть молекула и груз – отдельные атомы. Как молекуле перевозить груз? Представьте себе эту картину и перенесите найденный принцип на корабль, имеющий обычные размеры. Надо добиться, чтобы корпуса не было и чтобы он как бы был…

Алгоритм таланта

Костюм для Портоса

Когда впервые осматриваешь незнакомый город, что-то сразу бросается в глаза, а чего-то и не заметишь, пройдешь стороной. Примерно так получилось и у меня. Перечитав написанное, я вдруг обнаружил, что ничего не сказал о многих очень интересных приемах. Вот один из них; чтобы вы лучше ощутили его прелесть, начнем с задачи.

Задача 43. Поезд уйдет через пять минут

В открытые железнодорожные вагоны грузили сосновые бревна. Контролеры измеряли диаметр каждого ствола, чтобы потом вычислить объем всех бревен. Работа у замерщиков шла медленно.

– Придется задержать поезд, – сказал старший контролер. – Сегодня мы никак не управимся.

И тут, конечно, появился изобретатель.

– Есть идея! – воскликнул он. – Поезд уйдет через пять минут. Возьмите…

И он объяснил, что надо взять и что надо сделать. А что предложите вы?

Когда эту задачу напечатала «Пионерская правда», правильные ответы прислали только те ребята, которые твердо запомнили: чтобы решить изобретательскую задачу, надо преодолеть противоречие.

Вот несколько неудачных предложений:

пусть замеры ведет бригада в 300―500 человек;

определить на глаз средний диаметр бревна и подсчитать, сколько бревен;

сделать срезы всех бревен и без спешки измерить их диаметр, когда поезд уйдет…

За выигрыш в точности приходится платить проигрышем в стоимости, сложности. И наоборот: если предпочтешь простоту (измеришь на глаз), придется поступиться точностью. За этим техническим противоречием спрятано противоречие физическое: поезд должен уйти и поезд должен остаться.

Нужно сделать так, чтобы поезд ушел и в то же время как бы остался…

Вот мы и подошли к изобретательскому приему: если трудно измерить какой-то предмет, надо получить копию этого предмета и измерить копию. За несколько минут можно сфотографировать бревна с открытой стороны вагона. К бревнам надо приложить линейку – для определения масштаба. И поезд можно отправлять: все измерения будут сделаны по снимкам.

Интересно, что первым идею этого приема высказал Александр Дюма, автор «Трех мушкетеров». В романе «Десять лет спустя» есть глава о том, как Портос заказывал новый костюм. Портос не соглашался, чтобы к нему прикасались, снимая мерку. Выход нашел драматург Мольер, оказавшийся в приемной портного. Мольер подвел Портоса к зеркалу и снял мерку с изображения мушкетера…

Остроумных приемов много, о них можно рассказывать и рассказывать. Но для первого знакомства с городом достаточно осмотреть несколько типичных зданий, пройти по нескольким типичным улицам, а потом взглянуть на общий план. Вы теперь знаете некоторые законы развития технических систем, знаете почти два десятка приемов и, надеюсь, даже знаете, как применять кое-какие физические явления. Конечно, это всего лишь один квартал в нашем «городе». Но – типичный квартал. Так перейдем же к общему плану и посмотрим, как все выглядит в единой системе.

Построим модель задачи

Тридцать лет назад был разработан первый алгоритм решения изобретательских задач (сокращенно – АРИЗ). Это – одна из методик активизации творческого мышления. Слово «алгоритм» означает программу, последовательность действий. На уроках математики вы часто встречаетесь с алгоритмами. Например, правила извлечения квадратного корня – это алгоритм, последовательность определенных операций: нужно записать данное число, разбить цифры на пары, извлечь корень из первой пары цифр (или из одного числа), записать этот корень и т. д. Алгоритмы встречаются не только в математике. Вот правило перехода улицы: «Сначала посмотри налево – нет ли машин; иди; дойдя до середины улицы, посмотри направо; иди», – это тоже алгоритм.

В первой главе говорилось: нужен мост от задачи к ответу. Таким мостом и служит АРИЗ. В АРИЗ семь частей, каждая часть состоит из ряда шагов, всего их около пятидесяти, причем большинство шагов включают в себя несколько операций. Есть правила, помогающие избежать ошибок при «шагании». Есть списки главных приемов и таблицы их применения, списки основных вепольных «реакций», таблицы использования физических эффектов… Сложное сооружение – вместо простого «а если сделать так?».

Первая часть АРИЗ – постановка задачи. Кое-что об этом вы уже знаете: мы разбирали вопрос о том, когда надо решать данную задачу (то есть совершенствовать техническую систему), а когда необходимо ее заменять (искать нечто принципиально новое). Входит в первую часть АРИЗ и оператор РВС. Но мы еще не говорили об одном очень важном шаге – об использовании так называемых стандартов.

Наряду с простыми приемами существуют и комплексные, включающие несколько простых. Простые приемы универсальны, их можно использовать при решении самых разных задач. Чем сложнее комплексы приемов, тем крепче привязаны они к определенному классу задач. Зато сила специализированных комплексов очень велика: для задач, принадлежащих к своим классам, комплексные приемы дают оригинальные решения, близкие к ИКР. Такие комплексы (точнее – самые сильные из них) получили название стандартов.

С одним из них мы, кстати, познакомились: если нужно перемещать вещество, сжимать его, растягивать, дробить, словом, если нужно управлять веществом и если это вещество не портится от добавок, задачу решают введением в вещество ферромагнитных частиц, управляемых магнитным полем.

Первая часть АРИЗ предусматривает проверку задачи – нельзя ли ее сразу решить по стандартам? Если задача стандартна, нет смысла идти дальше по АРИЗ. Проще применить стандарты и получить готовый ответ. Стандартов разработано более шестидесяти. «Свод стандартов» – сильное оружие. Что-то вроде дальнобойной артиллерии, которая расправляется с врагом задолго до его приближения.

Первая часть АРИЗ отсеивает стандартные задачи, а нестандартные меняет и уточняет. Расплывчатая и туманная ситуация превращается в четкую и правильно поставленную задачу. Во второй части АРИЗ совершается еще один переход: от задачи к модели задачи. В задаче много «действующих лиц» – частей системы. А в модели только два «действующих лица»; конфликт между ними и есть техническое противоречие. Очень часто модель задачи включает в себя объект и внешнюю среду, окружающую объект. Вспомните, например, задачу о шлаке. Объект – горячий шлак. Внешняя среда – холодный воздух, соприкасающийся с поверхностью шлака.

В ситуации и задаче речь идет о реальных технических системах, а в модели задачи мысленно выделяются две части системы. В воздухе висит расплавленный шлак, а над ним – столб холодного воздуха. Вот и вся модель! Домны, железнодорожные платформы, даже ковши – все это не попадает в модель. Остаются только две конфликтующие части, и это уже огромный шаг вперед. Ведь вместе с другими частями мы отбрасываем множество «пустых» вариантов, которые пришлось бы рассмотреть.

В АРИЗ есть правила – как строить модель задачи. В модель всегда должно входить изделие. Второй элемент модели – то, что обрабатывает, меняет изделие, – инструмент или часть его, непосредственно воздействующая на изделие.

Правильный выбор конфликтующей пары иногда сразу приводит к решению. Посмотрим это на простой задаче.

Задача 44. Пуд золота

В небольшой лаборатории исследовали действие горячей кислоты на сплавы. В камеру с толстыми стальными стенками помещали 15―20 кубиков разных сплавов и заливали кислоту. Затем камеру закрывали и включали электрическую печь. Опыт продолжался одну-две недели, потом кубики доставали и исследовали их поверхность под микроскопом.

– Плохи наши дела, – сказал однажды заведующий лабораторией. – Кислота разъедает стенки камеры.

– Облицевать бы их чем-нибудь, – предложил один сотрудник. – Может быть, золотом…

– Или платиной, – сказал другой.

– Не пойдет, – возразил заведующий. – Выиграем в устойчивости, проиграем в стоимости. Я уж подсчитывал: нужен пуд золота…

И тут появился изобретатель.

– Зачем тратить золото? – сказал он. – Построим модель задачи и автоматически получим другое решение…