Читать онлайн Воображайте-2. Полигон для мозгов бесплатно
Борис Злотин, Алла Зусман
Воображайте-2. Полигон для мозгов
© Б. Злотин, А. Зусман, 2018
© Оформление, издание, КТК «Галактика», 2018
Предисловие ко второму тому. Первые две недели
Дорогой читатель! Перед тобой второй том книги «Воображайте! Развиваем креативное мышление». Эта книга основана на дневниковых записях Летней школы развития творческого воображения, в которой участвовали все герои этой книги – Преподаватели Развития Творческого Воображения (РТВ) и их Ученики. В этой школе преподаватели учили школьников, а школьники – преподавателей самому интересному на свете делу – решению творческих задач.
Тысячелетиями считалось, что научить человека творчеству нельзя, что все зависит только от врожденного таланта. Оказалось, что это – не так. В середине прошлого века гениальный человек – учёный и изобретатель Генрих Саулович Альтшуллер (он же – прекрасный писатель-фантаст Генрих Альтов) создал Теорию Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ), и оказалось, что любого нормального человека можно вовлечь в творчество, научить решать творческие задачи в технике, науке, бизнесе, искусстве, спорте, медицине, управлении людьми, политике и вообще в любой области человеческой деятельности.
Авторы этой книги имели счастье быть учениками, сотрудниками и друзьями Генриха Альтшуллера. А РТВ, о котором здесь рассказывается – курс тренировочных упражнений, который и превращает обычного человека в творца. Добро пожаловать в Новую Творческую Жизнь!
В первом томе этой книги мы рассказали о многих важных вещах, входящих в Теорию Изобретательства или с нею тесно связанных:
• О том, что такое творчество и какова его роль в жизни человечества и каждого человека в отдельности, как стать сэлфмэйдменом – мастером Самоделкиным;
• О том, как выбрать в жизни «Большую цель» и как к ней идти;
• Об изобретательских задачах, которые возникают не только в технике, но и в любой области человеческой жизни – от бизнеса до искусства, от медицины до математики, от военного дела до детских игр и т. п.;
• О том, что учёные и изобретатели мучительно тяжело решают творческие задачи с помощью Метода Проб и Ошибок (МПиО), и как им мешает в этом психологическая инерция;
• О том, как можно с этой психологической инерцией бороться;
• О «Мозговом Штурме»;
• О решающей роли в изобретательстве противоречий и возможности их разрешения;
• О системном подходе и его творческом применении;
• О том, что такое идеальная машина и как такие машины помогают решению изобретательских задач;
• О том, какие ресурсы и как они помогают изобретателям;
• О законах развития технических систем и их применении;
• Об очень странном подходе к изобретательству – «Методе Маленьких Человечков» (ММЧ) и управлении этими «Человечками» с помощью «Вепольного Анализа»;
• О том, как физика помогает изобретателям;
• О научной фантастике – тренировочном полигоне, помогающем изобретателям «накачивать мозговые мышцы».
А ещё в первом томе рассказывается, как начались Турниры Рыцарей Творчества и чем «рыцарь творчества» отличается от обычного «пробочника».
Во втором томе мы продолжаем рассказывать о методах изобретательства и, самое главное, об их совместном, комплексном применении для решения реальных задач.
Перед каждым из наших читателей открывается дорога в Большую жизнь, в которой успех в очень многом будет зависеть от того, смогут ли они найти решения неожиданных и необычных задач, которые «подбрасывает» жизнь. Наша цель – дать ребятам инструменты и оружие для жизненного успеха!
Благодарности
Авторы благодарят за тщательную работу научного редактора книги, кандидата физико-математических наук Александра Кавтрева. А также Елену Гин, внимательно прочитавшую рукопись и сделавшую ряд полезных предложений.
Отдельное спасибо мастеру ТРИЗ Анатолию Гину за инициативу по изданию книги и постоянное возвращение авторов к обсуждению вопросов образования.
Борис Злотин и Алла ЗусманПреподаватели РТВ
День пятнадцатый. Самый главный инструмент
Плакат с текстом висит в классе уже три дня. Это одна из задач, которую мы использовали как противоядие от «звёздной» болезни наших учеников. Сегодня, наконец, пришёл черёд эту задачу решать.
Задача 1
Для резки толстых листов металла применяются плазмотроны. На рисунке показано его устройство. Мощный источник тока одним полюсом подключён к разрезаемому металлу, а другим – к катоду плазмотрона, и между ними зажигается электрическая дуга. В зону дуги через сопло под высоким давлением подаётся инертный газ (углекислый газ или аргон), который нагревается от дуги, ионизируется и превращается в горячую плазму. То есть с атомов газа высокой температурой «срывает» электроны, превращая газ в скопление электронов и положительно заряженных атомов, потерявших все свои электроны или часть их. Достигнув поверхности металла, ионы мгновенно рекомбинируют, то есть к ионизированным атомам присоединяются обратно электроны и они превращаются в молекулы газа. При этом энергия, «взятая взаймы» у электрической дуги при ионизации выделяется в месте контакта плазмы с металлом. Температура в зоне резания доходит до десятков тысяч градусов. Металл плавится и испаряется. Чем больше электрический ток, тем быстрее режется металл. Но большой ток быстро разрушает катод. Приходится часто останавливать работу для его замены. Использование наконечников катода из специального сплава продлевает время непрерывной работы в несколько раз, но эти наконечники очень дороги. Как быть?
Эта задача, важная для производства, была решена Преподавателями много лет назад.
Ребята строят вепольные схемы, рисуют маленьких человечков, но ответа не находят. Затруднения вызваны тем, что обычно мы давали решать уже достаточно четко сформулированные задачи, а сейчас перед ними даже не задача, а изобретательская ситуация. Рассказано о технической системе, в которой есть какие-то недостатки. К ситуации можно подходить по-разному: отказаться совершенствовать предложенную систему и заменить её другой, например, плазменную резку лазерной или работать над созданием нового материала для катода, который сможет выдерживать высокие температуры без малейших разрушений.
Превратить ситуацию в четко сформулированную задачу, а потом найти и разрешить противоречие, скрытое в данной задаче, – для этого и существует Алгоритм Решения Изобретательских Задач – АРИЗ.
АРИЗ – одно из главных «созданий» Генриха Альтшуллера, первый его вариант был опубликован в 1959 году, он был очень прост, занимал пол-странички, но уже позволял довольно уверенно решать некоторые типы задач. Дальнейшая разработка АРИЗ велась путем обучения людей использованию алгоритма и наблюдения – как они решают задачи, какие возникают проблемы при этом, поиск путей решения этих проблем. Сам Альтшуллер описывал историю развития АРИЗ следующим образом:
«В первых версиях АРИЗ была показана дорога для изобретательского мышления – формулирование идеального конечного результата, противоречия, разрешения противоречия и т. п. И казалось, что этого достаточно, чтобы человек шёл правильным путём. Но оказалось, что люди очень быстро теряют направление, возвращаются на привычный путь перебора вариантов.
Тогда в АРИЗ стали вводиться ограничения («заборы»), которые не давали возможности людям уклоняться от пути. Но практика показала – никакие заборы не помогают, люди «перепрыгивают» через них, нарушают правила, если их трудно выполнить или они кажутся недостаточно очевидными и т. п. Тогда в АРИЗ был встроен «мотор», чтобы превратить его в «эскалатор», который бы подхватил человека и «тащил бы его». Это достигалось введением большого количества промежуточных шагов и формулировок, дополнительных правил и рекомендаций, примеров и т. п. Кроме того, в процессе развития появлялись все новые подходы к решению изобретательских задач (например, метод моделирования маленькими человечками, выделение оперативной зоны и т. п.)
Постепенно АРИЗ становился все более эффективным и универсальным, но и более сложным и требующим все большего обучения и практики для использования. АРИЗ-59 (цифра после слова АРИЗ означает год публикации методики) помещался на одной странице, АРИЗ-71 – 5–6 страниц, АРИЗ-85 В[1] с примерами – несколько десятков страниц».
Преподаватели понимали, что полный АРИЗ-85 слишком сложен для их учеников, поэтому для них был разработан облегченный вариант алгоритма, младший брат АРИЗа – «АРИЗЕНОК».
Мы вывешиваем первый плакат.
– Кто помнит, что такое мини-задача? – Это задача, в которой решение должно быть получено путем минимальных изменений в уже существующей системе.
– А какие у мини-задачи преимущества?
– Меньше изменений – значит, получится более идеальное решение! Легче будет внедрить!
– Верно. И ещё одно преимущество: мини-задачу проще всего сформулировать. Все в системе остается как было (или почти все), а вредный эффект, недостаток должен исчезнуть. В АРИЗ мини-задача строится по строгой схеме. Необходимо отказаться от терминов. И ещё нужно уметь сформулировать техническое противоречие (ТП). Так в ТРИЗ называется ситуация, когда попытка улучшить одну характеристику системы приводит к ухудшению другой. В мини-задаче технические противоречия «ходят парой», потому что на любую проблему всегда можно взглянуть с двух противоположных сторон.
Приступаем к анализу задачи о плазмотроне
1.1. Техническая система для резки металла включает электрод, газ, разрезаемый металл и электрическую дугу.
ТП-1: если дуга очень сильная, она хорошо режет металл, но разрушает электрод.
ТП-2: если дуга слабая, она не разрушает электрод, но плохо режет металл.
Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить отсутствие разрушения электрода при хорошей резке.
Следующий шаг – выбор конфликтующей пары, включающей изделие и инструмент. Иногда в задачах бывает два изделия или два инструмента. В нашем случае:
1.2. Изделия – металл (М) и электрод (Э).
Инструмент – электрическая дуга. «Взаимоотношения» между инструментом и изделиями:
1.3. ТП-1: сильная дуга хорошо режет металл, но портит электрод.
ТП-2: слабая дуга не портит электрод, но плохо режет металл.
На схеме это выглядит так:
Следующий шаг – выбор ТП. Фактически у нас в мини-задаче две задачи. Можно «идти» от ТП-2 – слабой дуги. Но тогда придется искать новые способы повышения производительности резки, а это приведет к отказу от мини-задачи. Лучше «работать» с ТП-1: у нас уже производительность обеспечена, нужно только решить проблему разрушения электрода.
1.4. Выбираем ТП-1. Выбрав конфликт, мы сузили, сделали более четкой задачу. Теперь главное – не терять ее, не путаться, не возвращаться раньше времени к другой. Для этого следующий шаг – усиление конфликта, чтобы не «тянуло» к компромиссу, к какой-то средней по силе дуге. Обострение противоречия – шаг к его разрешению!
1.5. Усиление конфликта: очень сильная дуга прекрасно режет металл, но очень быстро разрушает электрод.
Заключительный шаг первой части как бы подводит итог анализу. Но в ней появляется и новое действующее лицо – икс-элемент – «таинственный незнакомец», который должен помочь нам решить задачу. Правда, его полномочия обычно не очень широки. Ведь у нас есть инструмент – дуга, которая с одной частью работы справляется хорошо – прекрасно режет металл. Здесь ей помогать не надо. На долю икс-элемента остается обеспечить «неразрушение» электрода. Но при этом он не должен мешать дуге, иначе «за что боролись?» Икс-элемент как в алгебре – неизвестное, которое нужно найти. Это может быть вещество или поле, или просто какое-то изменение в системе.
1.6. Модель задачи. Даны сильная дуга, металл и электрод. Очень сильная дуга прекрасно режет металл, но сразу разрушает электрод. Необходимо найти такой икс-элемент, который устранит разрушение электрода, не мешая очень сильной дуге резать металл.
Теперь можно использовать вепольный анализ. Здесь – слово ребятам.
– Это типичный вредный веполь, – рассуждает Женя. – B1 – электрод, B2 – дуга, П – вредное тепловое поле. Нужно ввести модификацию, скорее всего дугу, которая бы защищала электрод.
– Какую модификацию?
Ответа нет. Трудно придумать модификацию дуги. А противодействующее поле? Охлаждать электрод?
– До этого, конечно, давно додумались, но эффект не очень большой.
– Оттянуть каким-то веществом лишнее тепло?
Ребята хотят продолжить поиск решения с помощью вепольного анализа. Но Преподаватель против. Если решение не очевидно, нет смысла тратить много времени на перебор веществ и полей – лучше продолжить уточнение задачи по АРИЗ.
Мы вывешиваем второй плакат.
2.1. Оперативная зона – место конфликта – там, где дуга касается электрода.
2.2. Оперативное время – все время пока горит дуга.
2.3. Ресурсы. Вещественные, энергетические, из оперативной зоны и вне ее.
Вещественные – плазма, газ, воздух, металл электрода, разрезаемый металл…
Полевые – высокая температура, давление газа, движение газа и плазмы, электрический ток, магнитное поле дуги, гравитационное поле, магнитное поле Земли…
Перечисляя ресурсы, ребята тут же пытаются «пристроить их к делу». Это не страшно, но много времени терять на такие попытки не стоит. Ведь обзор ресурсов на этой стадии – предварительный. Вообще попытки найти решение, не дожидаясь конца анализа, всегда есть. Это немного странно – ведь если решаешь квадратное уравнение по формулам Виета, нет смысла где-то посередине бросать вычисления и начинать гадать. Но так уж устроен человек – при решении изобретательских задач всегда хочется побыстрее угадать ответ. Мы в таких случаях рекомендуем пришедшие в голову идеи обдумывать, записывать, а потом идти дальше по АРИЗ.
Ребятам очень не нравится записывать идеи – отвлекает от увлекательной генерации. Кстати, та же проблема часто и с взрослыми. Приходится «прочищать мозги»:
• Не записал – потерял. Новая идея вытеснит эту, потом будете затылок чесать – что же там было такое интересное?
• Не записал – идея давит на подсознание «изнутри» – и начинается «подгонка» шагов АРИЗ под свою идею. Трещит и ломается вся логика, поиск уходит в сторону…
Итак, третий плакат.
Плакат требует пояснений. Сама идея идеального конечного результата (ИКР) понятна – ребята хорошо усвоили понятие идеальности. Но раньше эту идеальность формулировали как кто захочет. В АРИЗ же ИКР строится по определенной схеме (шаг 3.1). А на шаге 3.2 нужно постараться ещё раз пересмотреть ресурсы и выбрать из них наиболее подходящий на роль икс-элемента. Далеко не всегда можно сделать этот выбор. Тогда нужно идти дальше, не выпуская из виду наиболее реальных «кандидатов»:
• Физическим противоречием (ФП) называется ситуация, когда к физическому состоянию объекта в оперативной зоне и в оперативное время предъявляются противоречивые, противоположные требования. ФП как бы прячется внутри технического противоречия и является его причиной. Противоположные требования могут предъявляться ко всей оперативной зоне (ФП на макроуровне) или к её частицам (ФП на микроуровне).
• ИКР-2 – фактически новая формулировка задачи. Иногда сам поражаешься, как этот анализ меняет видение проблемы. Вообще-то часто (особенно у профессионалов) решение приходит уже на этом этапе.
Продолжаем работу по алгоритму, формулируем ИКР-1
3.1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет разрушение электрода в зоне его контакта с дугой во время её горения, не мешая дуге резать металл.
– А зачем нужно писать каждый раз «абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений»? И так понятно, только лишняя писанина!
– Я знаю! – кричит Саша. – Это для преодоления психологической инерции лучше лишний раз напомнить об идеальности! Совершенно верное рассуждение. Но в своей тетради он неразборчиво написал: Х – Э, а.н.у.с. и н.в.в. я… Это безобразие. Нельзя экономить на формулировках!
3.2. Пересмотрев ещё раз имеющиеся в оперативной зоне и вокруг неё ресурсы, мы не нашли ничего подходящего.
3.3. Формулируем физическое противоречие. Оперативная зона должна быть электропроводной, чтобы загоралась дуга, и не должна быть электропроводной, чтобы…
– Женя остановился. Почему же ей, собственно, не быть электропроводной? Ведь не в этом причина разрушения электрода.
– Оперативная зона должна быть холодной, чтобы электрод не разрушался, и должна быть горячей…
– Тоже затруднение – нет причин, чтобы оперативная зона была горячей – не получается противоречие. Нелегко найти ту именно характеристику, то состояние оперативной зоны, к которой предъявляются противоречивые требования! Но найти обязательно нужно. И если все-таки не удается, в АРИЗ есть запасной вариант – краткое ФП: в оперативной зоне должно быть нечто, чтобы…, и не должно этого быть, чтобы…
С немалым трудом ребята выходят на удовлетворяющую всех формулировку ФП на макроуровне: В оперативной зоне во время работы дуги должен быть контакт между дугой и электродом, чтобы горела дуга, и его не должно быть, чтобы электрод не разрушался.
3.4. Переход к ФП на микроуровне уже не так труден. Частицы дуги в зоне контакта должны соприкасаться с частицами электрода, чтобы контакт был, и не должны соприкасаться, чтобы контакта не было.
3.5. Поверхность электрода сама обеспечивает во время горения дуги наличие и отсутствие контакта дуги с частицами электрода.
Вот такая получилась новая формулировка нашей задачи. Она кажется странной, «дикой», не похожей на первоначальную! Но опыт решения многих изобретательских задач говорит, что нарастание «дикости» – признак верного пути к решению.
3.6. – Снова вепольный анализ? – удивляются ребята. Мы же уже использовали веполи, когда работали с моделью задачи.
– Да, снова. Ведь вы уже видели, что по мере продвижения по шагам алгоритма задача все время меняется. Значит, могут срабатывать и разные правила вепольного анализа. Правда, в АРИЗ для взрослых используется не вепольный анализ, а другой инструмент – «Стандарты на решение изобретательских задач». Каждый стандарт – это комплекс, включающий один или несколько изобретательских приёмов в сочетании с физическим эффектом и предназначенный для решения определенного типа задач. Вепольный анализ – это язык, с помощью которого легко находить и применять нужные стандарты. Некоторые стандарты совпадают с уже известными вам вепольными правилами, например, правила достройки, правила разрушения. Стандартов много – сегодня используется система из 77 стандартов.
Система стандартов – это целая книга, с множеством примеров. У нас, к сожалению, нет возможности изучить стандарты подробно, поэтому мы будем продолжать пользоваться вепольным анализом. Но если у вас возникнет необходимость решать сложные изобретательские задачи – эти стандарты легко найти в Интернете.
Итак снова пробуем вепольные преобразования. B1 – поверхность электрода, B2 – частица дуги. Нет поля, обеспечивающего наличие и отсутствие контакта между ними. Задача, которая раньше требовала для решения разрушения веполя, превратилась в задачу на его достройку. Что же это за поле? Магическое слово МАТХЭМ не помогло…
В трудной работе прошли обычные четыре часа занятий. Но после обеда ребята снова вернулись в класс. Очень уж им хотелось узнать, что дальше будет с нашей задачей. И мы продолжаем. Четвертый плакат:
4.1. Маленьких человечков все рисуют с удовольствием. Получается у ребят примерно одно и то же: ряд человечков электрода. За одного человечка этой шеренги зацепились красные «горячие» человечки дуги и сжигают его. Когда сожгли одного, хватаются за следующего. Это картинка – «было».
А теперь по правилам шага 4.1 нужно эту картинку переделать: так перестроить человечков, чтобы их вредное действие исчезло. Как это сделать? Все в затруднении.
Преподаватель вызывает к доске добровольцев для изображения человечков в живую. Все желают участвовать в эксперименте, но Преподаватель оставляет только шестерых. Четверо изображают человечков электрода, а двое – человечков дуги. «Человечки катода» перед проблемой – противоречием: они должны держать «человечков дуги», но у тех очень горячие руки, они обжигают.
– Нужно передавать человечков дуги из рук в руки, как печёную картошку у костра!
Воспоминания о наших вечерних огоньках, когда на костре по традиции печётся картошка, самые приятные, и идея сразу всем понятна:
– Нужно, чтобы точка контакта непрерывно перемещалась по электроду! И можно сразу представить, как эту идею реализовать.
• Электрод должен перемещаться, например, вращаться!
• Лучше, чтобы двигался не электрод, а дуга – она ведь легче! – говорит Миша.
Он прав – двигать дугу с позиций ТРИЗ предпочтительнее. Но как?
4.2. Шаг назад от ИКР делают следующим образом. Часто, хотя и не всегда, из анализа задачи бывает ясно, как должна выглядеть «идеальная система», а вопрос только в том, как её получить. В таких случаях рисуют такой идеал, а потом вносят минимальное отклонение от результата. Например, если две детали в конечном итоге соприкасаются, надо на этом шаге ввести между ними маленький зазор. Возникает новая микрозадача – как ликвидировать этот «зазорчик»? Иногда она легко решается и подсказывает решение общей задачи. А как изобразить ИКР у нас?
– На электроде горит дуга, а он не разрушается.
– А теперь внесем маленькое разрушение. Дуга все-таки «съела» одну частицу, одного человечка электрода. Что нужно сделать, чтобы вернуть его на место?
– Пусть на его место встанет какой-то другой человечек, из запасных или из…
– Из ресурсов! Тогда все будет как было.
– А как обеспечить такую возможность взаимного замещения человечков?
– Человечки могут менять места только в жидкости. А электрод нельзя сделать жидким, он тогда сразу вытечет.
Преподаватель: – Вообще-то можно. Есть специальный материал для электродов, который при нагреве покрывается на поверхности тонким слоем электропроводного жидкого окисла. И это отлично «работает». Вот только материал этот очень дорог и имеет много других недостатков.
– Нужно просто сделать электрод в виде чашки с жидкостью и перевернуть электрод вверх ногами, – медленно тянет Игорь. – Пусть электрод будет внизу, а разрезаемый металл вверху!
Эту идею стоит записать и продумать отдельно. Она новая, не совпадает с имеющимся у Преподавателя контрольным ответом. Вполне возможно, что это изобретение[2]!
Вообще, в четвертой части АРИЗЕНКА от каждого шага можно ждать новой идеи. Если в первых трёх частях идёт анализ и прояснение задачи, то в четвёртой части – собственно поиск решений. Но в отличие от аналитической части, где выполнение каждого шага даёт гарантированное сужение поля поиска, в «решательной» части далеко не все шаги и не всегда могут дать результат.
Ребята долго обсуждали возможность использования пустоты или смеси ресурсных веществ с пустотой. Вообще пустота – идеальный ресурс для изготовления икс-элемента. Её всегда достаточно, платить за неё не надо. Пустота – это не обязательно вакуум, это просто незанятое место, пространственный ресурс. Но пустота может быть и пузырьками газа в жидкости, и порами в твердом теле.
– А пена? Это смесь пустоты с водой!
– Правильно, только не обязательно с водой, с любой жидкостью. Для пустоты есть даже свои маленькие человечки – «пустячки». А есть ли «пустота» в нашей задаче? Электрод плазмотрона – массивная деталь, она сделана из сплошного материала. А если…
И вот на рисунке новый электрод с пустотой – стакан, охлаждаемый снаружи. Дуга опирается на внутреннюю поверхность стакана. Если привлечь ресурс – поток воздуха или газа, который будет вращаться и непрерывно подгонять дугу, не давая ей задерживаться ни на миг, дуга не успеет «сжечь» человечков электрода. Правда, поток воздуха или газа может и «сдуть» дугу.
4.6. Нельзя ли использовать электрические или магнитные поля или их взаимодействие? Эти поля выглядят очень перспективными. Все вещества содержат электроны, ионы, то есть человечков, «послушных» электрическому и магнитному полю. Правда, в обычном состоянии они «замкнуты» друг на друга и электрического поля не очень-то слушаются, но их в принципе несложно «освободить». Как раз такой случай в нашей задаче – у нас поток плазмы, то есть ионов, подвластных электрическому и магнитному полю. Что из этого следует?
– Наверное можно перемещать дугу не воздухом, а с помощью электрического поля – как луч в телевизоре.
Большинство сначала скептически относятся к этим идеям, но сторонники использования поля не сдаются. Очень интересно – у ребят появилась уверенность, что раз ТРИЗ подсказывает идею, стоит за неё побороться!
– Можно использовать не только электрическое поле, но и магнитное. Может быть сверху стакана поместить магнит? Тогда силовые линии его будут действовать на плазму дуги, как на проводник с током. Правда? Это по правилу левой… или правой руки, – вспоминает неуверенно Света. На помощь ей приходит отличник (но совсем не зубрила) Женя:
– Если магнитные линии входят в ладонь, а вытянутые четыре пальца показывают направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление движения проводника. И ещё – продолжает он, можно обойтись без магнита. Нужно вокруг электрода намотать провод и пустить по нему ток, он и создаст магнитное поле!
Вот теперь решение получено, и именно то, которое Преподаватель запатентовал и проверил на практике.
Общая радость – ведь решена задача высокого уровня – на практике её решали десятилетиями, изобретатели медленно шли от одного небольшого улучшения к другому. Конечно, всё получилось не без помощи Преподавателей. Но помощь эта была методической, мы не подсказывали ребятам идеи, а только объясняли, как сделать тот или иной шаг, не позволяли уклоняться в сторону или раньше времени бросить решение. Но со временем эта помощь станет ненужной, ребята сами смогут пользоваться сложным, но могущественным инструментом решения задач, инструментом мышления.
Сегодня мы решали задачу почти семь часов. Много? Но задачи такого уровня, как мы уже говорили, решаются десятилетиями. Поэтому сколько бы ни было потрачено времени на анализ задачи по АРИЗ – час, два, три, неделя даже – всё равно это немного. И решать задачу нужно спокойно, не торопясь, всё равно выигрыш во времени огромный.
Вечерние размышления
Изучение АРИЗ – кульминационный момент в обучении. И очень парадоксальный. Он направлен на решение сложных задач – ребята с такими задачами, скорее всего, в своей практике встретятся ещё очень нескоро, когда успеют забыть про шаги АРИЗ. Более того, мы, авторы этой книги, в своей работе профессиональных изобретателей АРИЗ почти не используем. Зачем же мы мучаем детей такой сложной методикой?
В 1977 году Преподаватель стал первым в мире профессиональным «ТРИЗ-специалистом» – решателем проблем[3]. И через некоторое время обнаружил три интересных факта:
1. АРИЗ при решении практических задач не слишком эффективен, потому что:
• При преподавании АРИЗ на семинарах слушателям даются уже более или менее «прилично» сформулированные задачи, а при практической работе обычно таких задач нет. А есть обычно задание – улучшить такой-то технологический процесс или характеристику изделия.
• Работа по АРИЗ начинается с формулирования мини-задачи, а в реальных производственных процессах такую задачу часто очень трудно выявить, в одном технологическом процессе могут быть найдены десятки разных задач.
• АРИЗ нацелен на получение решений высокого изобретательского уровня, но такие решения в большинстве случаев очень тяжело внедряются в производство.
2. Тем не менее, люди, прошедшие обучение по АРИЗ, решали задачи во много раз лучше, чем не проходившие такого обучения, хотя сам АРИЗ и не использовали или использовали только некоторые отдельные разрозненные шаги АРИЗ, такие как формулирование идеальности, анализ ресурсов, моделирование маленькими человечками, использование приёмов разрешения физических противоречий и т. п.
Это объясняется важным психологическим эффектом, описанным Л. С. Выгодским, который называется интериоризация (от лат. interior – внутренний). Знания и навыки после их освоения, соответствующей тренировки и практического использования могут переходить с сознательного уровня на подсознательный, инстинктивный. Начинающий шофёр тщательно обдумывает, как выполнить сложный поворот или как объехать колдобину. При этом очень устает и водит плохо. А опытный водила об этом вообще не думает, делает всё автоматически и получается у него куда лучше. У него вся техника вождения «провалилась» в подсознание. Так же и элементы ТРИЗ «проваливаясь» в подсознание становятся неотъемлемой частью человеческого интеллекта, начинают «работать» в любых обстоятельствах, а не только при решении конкретных технических задач. Оказалось, что само изучение АРИЗ резко повышает общий творческий уровень человека, формирует у него диалектическое, алгоритмическое и системное мышление.
3. Ещё сильнее повышается творческий уровень у тех, кто преподаёт ТРИЗ и решает много практических задач. Типичная ситуация – «так старался объяснить другим, что и сам понял…». Это объясняет любопытный факт – лучшими исследователями и разработчиками в ТРИЗ всегда были люди, которые активно и много преподавали и практики – решатели задач.
С момента создания АРИЗ в нём совместились разные функции:
• АРИЗ как метод воспитания творческого мышления.
• АРИЗ как метод решения задач высших творческих уровней, направленных на создание принципиально новых технических систем.
Каждая из этих функций предъявляет свои специфические требования к системе, и именно попытки удовлетворить всем требованиям приводили к раздуванию объема АРИЗ, росту сложности работы с ним и времени, необходимого для обучения.
Готовясь к обучению детей, мы пошли по пути изменения АРИЗ в направлении улучшения функции воспитания творческого мышления. Так появился АРИЗЕНОК.
* * *
В девяностых годах авторы этой книги начали проводить обучение по ТРИЗ в Америке и других западных странах и сразу столкнулись с острой проблемой – если в России нормальный семинар по ТРИЗ длился от двух до четырех недель, то на Западе все обучение должно было быть проведено максимум за 3 дня. За такой срок изучить АРИЗ просто невозможно.
Для решения этой проблемы авторами вместе с коллегами – ТРИЗовцами и программистами, на базе АРИЗ был разработан программный продукт «Innovation WorkBench» (IWB). В переводе с английского «workbench» означает «рабочее место». Программный продукт сделал возможным обучение решению большинства практических задач всего за 2–3 дня. А со временем выявились три новые, довольно неожиданные возможности, создаваемые IWB:
• Высокая эффективность при решении задач разных уровней, от первого до третьего включительно. Оказалось возможным даже решение некоторых задач 4 уровня, за счёт того, что в программу были дополнительно включены законы развития технических систем, которых не было в АРИЗ.
• Когда программа создавалась, мы считали, что она будет нужна только «новичкам» для быстрого овладения методом решения задач. Но оказалось, что она очень сильно повысила эффективность работы и опытных ТРИЗовцев, в том числе и самих разработчиков.
• 95 % инженеров, менеджеров, учёных и т. п., прошедших обучение по IWB, вполне удовлетворены тем, что могут решать практические задачи, получать патенты. Но примерно 5 % обученных не желают на этом останавливаться, хотят глубже понять ТРИЗ, стать в этой области профессионалами. Так обучение IWB оказалось прекрасным средством профессионального отбора.
Школьникам мы даём только общее представление об алгоритме. Для того, чтобы преподавать АРИЗ, необходимо пройти полный курс обучения (объёмом не менее 140 часов).
День шестнадцатый. По шагам алгоритма
Сегодня мы продолжаем изучение АРИЗ. Знакомимся с пятым плакатом.
5.1. Поговорим о задачах-аналогах
Человек, проходящий обучение по ТРИЗ, знакомится с несколькими сотнями изобретательских примеров и решенных задач. Примеры эти далеко не случайны, они специально отобраны так, чтобы ученики получили некоторый начальный фонд «задач – аналогов», помогающих при решении. Те, кто продолжают осваивать ТРИЗ: читают ТРИЗовскую литературу, материалы по ТРИЗ в Интернете и т. п., постоянно пополняют этот фонд, повышая свою «решательную мощность».
Задача 2
Каждый знает, как непросто чистить сладкий перец. Нужно аккуратно отрезать и вынуть шляпку с семенами. Но это ещё приемлемо в домашнем хозяйстве, когда перцев немного. А как быть на консервном заводе, где их тонны?
– Вам эта задача ничего не напоминает? Ребята думают. Количество решенных здесь, в летней школе, задач уже приближается к сотне, не так просто перебрать их в памяти. Наконец, вспомнили.
– Была похожая задача. Как раскалывать орехи, её ещё синекторы[4] решали!
– Действительно, была. Помните решение?
– Там предлагали прокалывать орехи шприцом и подавать внутрь высокое давление, которое разорвёт скорлупу.
– Подходит нам такое решение в случае с перцами?
– В принципе подходит… Только…
– Что вас смущает?
– Да решение какое-то не очень идеальное. В каждый перец шприц вводить.
– Вот и сформулируйте ИКР.
К доске выходит Саша и пишет:
«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, проталкивает воздух внутрь перца…»
– Икс-элемент должен быть из ресурсов, чтобы решение получилось идеальнее, чем со шприцем. А какие у нас ресурсы?
– У перца есть поры! Сквозь них может проникать воздух!
– Но просто так давление внутри перца не станет больше, чем снаружи!
Саша записывает формулировку ФП:
«Давление воздуха внутри перца должно быть больше, чем снаружи, чтобы перец лопнул, и не должно быть больше, потому что воздух не пойдёт внутрь перца».
– Это противоречие разрешается во времени! – кричит Алёша. – Сначала снаружи давление должно быть большим, чтобы воздух зашёл внутрь перца, а потом – стать маленьким, и воздух разорвёт перец.
Теперь смело можно приниматься за проектирование новой несложной установки. В большой бак засыпают сразу несколько сот килограммов перца. Плотно завинчивается крышка, и медленно поднимается давление. Сквозь поры перца воздух постепенно проникает внутрь. За 5–10 минут давление в баке (а значит, и внутри перца) достигает нескольких атмосфер. А потом открывается клапан, и воздух в доли секунды вырывается из бака наружу. Давление в баке сразу падает до атмосферного. А вот воздух, «пленённый» внутри перца, не может так быстро уйти через мельчайшие поры, и на какое-то мгновение внутри перца давление становится намного выше, чем снаружи. Воздух ищет выхода и находит его в самом слабом месте – у шляпки. Она вылетает вместе с семенами – перец очищен! Все сотни килограммов сразу.
– С чего мы начали решение?
– С того, что вспомнили похожую задачу.
– Верно. Такие «похожие» задачи в ТРИЗ называются задачами-аналогами. Нашли приём решения одной задачи, а потом оказывается, что его можно применить и для решения других задач. Не всегда внешне задачи-аналоги похожи. Иногда сходство «прячется» довольно глубоко и становится явным только после того, как сформулированы ИКР или ФП, или нарисованы маленькие человечки. Какой приём мы использовали для решения?
– Мы сначала постепенно поднимали давление, а потом резко сбросили.
– Правильно. Вот ещё задача.
Задача 3
При изготовлении искусственных алмазов иногда получаются кристаллы с мелкими трещинками. Эти трещинки опасны – может преждевременно выйти из строя инструмент, в котором будут использованы такие алмазы. Лучше уж заранее расколоть алмаз по трещинам, пусть будут помельче – это ничего, всем работа найдётся – но зато целые. Но как это сделать? Алмаз хрупок, и, если по нему ударить, он расколется, но при этом могут возникнуть и новые трещины. То же самое может получиться, если использовать термоудар – быстрое нагревание и охлаждение. Как быть?
– Очень просто! Как с перцем, – не задумываясь отвечают ребята.
– Смотрите, что, казалось бы, общего между перцем и алмазом? А проблема была решена точно так же, только давление пришлось поднимать до нескольких тысяч атмосфер! А если нужно чистить картошку в столовой? Или семечки на кондитерской фабрике? Очищать от панцирей мельчайших морских рачков – криль? Снимать с деревьев кору? Ведь это же всё – одна задача! А решения её получены в разное время, разными изобретателями, в разных концах света!
Для будущих изобретателей очень важно знать, что многие идеи, решения могут быть использованы многократно. Именно на этом основаны стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги.
5.2. Разрешение физических противоречий
С приёмами разрешения физических противоречий мы в основном знакомы. Ребята уже умело пользуются разделением противоречивых требований в пространстве, во времени, получили понятие о системном переходе. Есть ещё фазовый переход, то есть использование фазовых превращений. Впрочем, их мы тоже применяли. Где?
– Мы решали задачу, как увеличить диаметр трубы. Там вода превращалась в лёд.
– Верно. А ещё?
– А ещё задачу про вулканизатор – поддержание температуры во время плавления.
5.3. Применение эффектов
– Хорошо. Следующий шаг – применение «Указателя физических эффектов». Мы уже говорили, что физических эффектов, используемых для решения изобретательских задач, – тысячи. Как среди них найти нужный?
– Сначала «сконструировать» с помощью маленьких человечков, а потом найти.
– В принципе верно. Но даже зная, что нужно, не всегда легко найти это нужное среди множества эффектов. Поэтому в начале 70-х годов был создан первый Указатель. Он представлял собой справочник, в котором кратко рассказывалось о каждом физэффекте, о том, как он может быть использован, приводились ссылки на литературу, где об этом эффекте рассказано подробнее. Поиск нужного эффекта облегчала таблица, состоящая из двух граф: в первой указывалось нужное действие, а во второй приведены эффекты, способные осуществить это действие. Например:
Сегодня несложно найти как сами указатели эффектов, так и описания нужных эффектов в Интернете. В процессе развития ТРИЗ развивалось и применение разных эффектов. Сегодня наряду с указателем физических эффектов существуют также указатели применения химических, геометрических и биологических эффектов, их легко можно найти в Интернете, как и описание самих эффектов.
В АРИЗ есть ещё шестая, седьмая, восьмая и девятая части, о которых мы расскажем лишь в общих чертах. Шестая часть предназначена для изменения или замены мини-задачи на другую, если решение первоначальной задачи не удалось найти. В седьмой части идет проверка, разрешено ли физическое противоречие, достигнут ли ИКР, содержит ли новая система хорошо управляемые элементы – словом оценивается качество найденной идеи. И если оно не удовлетворяет приведенным в тексте алгоритма требованиям, рекомендуется повторить решение. Здесь же выявляются дополнительные задачи и подзадачи, которые необходимо решить для того, чтобы внедрить найденную идею. Ведь для внедрения одного изобретения высокого уровня иногда приходится решить немало задач более низкого уровня.
Задача 4
Знаменитый учёный-изобретатель первой половины 20 века Огюст Пикар прославился изобретением стратостата и батискафа. При их создании ему пришлось решить немало задач, в частности об управлении клапаном гондолы стратостата. Управление производилось с помощью веревки, пропущенной через металлическую оболочку герметичной гондолы внутрь неё. (Электронике Пикар не доверял, считая её ненадёжной.) При этом возникла проблема: через узкое отверстие воздух из гондолы не выходил, но тяжело проходила верёвка. А через широкое – верёвка проходила легко, но также легко уходил и воздух. Как быть?
Решим задачу по АРИЗ, но запишем только узловые шаги.
1.1. Мини-задача. Техническая система для полёта и управления стратостатом включает гондолу, верёвку, отверстие и воздух.
ТП-1: если отверстие большое, то верёвка свободно ходит через него, но выходит воздух.
ТП-2: если отверстие маленькое, воздух не выходит, но верёвка ходит с трудом. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить свободное продвижение верёвки без потери воздуха.
1.2. Изделие – верёвка (B1), воздух (B2). Инструмент – отверстие (О) (большое, маленькое).
1.3.
1.4. Главный производственный процесс – управление гондолой. Выбираем ТП-1.
1.5. Отверстие очень большое, огромное.
3.1. ИКР-1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет выход воздуха, не мешая проходить веревке.
3.2. Икс-элемент должен быть из имеющихся ресурсов.
3.3. ФП на макроуровне. Оперативная зона (03) должна быть проницаемой, чтобы пропускать веревку, и должна быть непроницаемой, чтобы не пропускать воздух.
3.4. ФП на микроуровне. Частицы оперативной зоны должны быть связаны, чтобы 03 была непроницаемой, и не должны быть связаны, чтобы 03 была проницаемой. Проницаема для веревки (твердого тела) и непроницаема для воздуха… Да это же жидкость! Действительно, если ввести в отверстие жидкость, например воду, то веревка свободно будет проходить, а воздух – нет. Но возникает новая подзадача: как удержать жидкость? Во-первых, она растечется, во-вторых, перепад давления вытолкнет её из гондолы.
– Перепад давления можно уравновесить столбом жидкости.
– Ого! Для этого нужен столб в десять метров воды!
– Почему обязательно воды? Если жидкость тяжёлая, можно и поменьше.
– Ртуть?
– Нет, ртуть нельзя, все в гондоле отравятся.
– Вы решаете сразу две задачи, – замечает Преподаватель. – Сначала решите задачу, как сделать, чтобы вода или ртуть удерживалась в отверстии, а потом – как бороться с отравлением.
– Я знаю, как удержать. Как в школьном манометре – там трубка V-образной формы, заполненная ртутью, через неё можно пропустить верёвку.
– Хорошо. Но как быть с ртутью? Отчего происходит отравление?
– Из-за испарения ртути.
– А можно сделать, чтобы она не испарялась? Вспомните вепольный анализ!
– B1 – ртуть, B2 – воздух, вредное поле П – испарение.
– Вредный веполь можно разрушить введением B3 – прослойки.
– Можно ввести ту же воду или масло. Вот теперь решение готово для использования.
Пришлось решить не одну задачу, а три. И так всегда, задачи «обрастают» более мелкими задачами, нужно только решать их не все сразу, а по очереди.
В восьмой части АРИЗ рассматриваются вопросы применения полученного решения. В первую очередь необходимо выяснить, как должна быть преобразована надсистема, в одной из систем которой произошли существенные (или не очень) изменения. Делать это необходимо, потому что случаются курьёзные случаи.
Задача 5
На одном заводе в цехе, где происходило покрытие деталей электролитическим способом, придумали ценное усовершенствование, позволившее загружать в электролитическую ванну вдвое больше деталей, чем раньше. Производительность возросла в два раза, все радовались. А потом обнаружилась неприятность. Когда детали пошли в дело, оказалось, что половина из них – брак.
Ребята неуверенно пытаются решить задачу, используя то, чему успели научиться, но даже близко не подходят к решению. Во-первых, мы ещё не изучали, как решать задачи такого типа. А во-вторых, им трудно представить, какие дурацкие ошибки порой могут допускать совсем не глупые и квалифицированные взрослые в спешке реального производства… Ну, это тоже полезный урок.
Причина брака была проста – деталей в ванну стали загружать в два раза больше, а электролит по-прежнему меняли раз в смену.
– Не согласовали!
– Вот именно. Не посмотрели, как внесенное изменение отразится на всем процессе.
Очень важный шаг восьмой части предусматривает ответ на вопрос, нельзя ли полученный в результате решения принцип применить для других задач.
Задача 6
Во время блокады Ленинграда единственной связующей нитью осажденного города со страной была Дорога Жизни через замерзшее Ладожское озеро. От состояния льда на нём зависела жизнь многих людей. За льдом вели постоянные наблюдения. Для этого во льду делали проруби, в которые на тросиках опускали приборы. Но проруби быстро замерзали и тросики вмерзали в лёд. Нужны были незамерзающие проруби. Как быть?
– Эта задача похожа на задачу о гондоле, – замечает Света.
– Здесь тоже нужно ввести что-то в прорубь, чтобы она не замерзала! – поддержал её Дима.
– Какую-то незамерзающую жидкость, например, масло.
– Но масло унесет течением.
– Нужно масло удержать. Для этого даже сифон не нужен. Можно взять обыкновенную трубу и налить в неё масло. Оно легче воды, будет держаться сверху и предохранит воду от замерзания.
Именно так и решили задачу во время войны, а недавно выяснилось, что проблема не потеряла актуальности. Незамерзающие проруби требуются пожарным в сельской местности.
Вечерние размышления
Работа над АРИЗ идёт медленно. Сегодня мы столкнулись с проблемой, которая всегда возникает при изучении АРИЗ взрослыми, но мы почему-то не думали, что она возникнет и при обучении детей. В начале обучения люди с трудом «соглашаются» работать по строгому алгоритму, им кажется, что это нарушает их творческую свободу. А через некоторое время возникают обратные претензии – почему здесь не сказано точно – что делать? Почему здесь приходится перебирать разные модели, варианты разрешения противоречия, ресурсы и т. п.? Неужели нельзя сделать более чёткий алгоритм, чтобы всё было однозначно, как при делении уголком? Ситуация как в старом анекдоте: у клиента две претензии к официанту:
1. Это блюдо совершенно несъедобно.
2. Почему так мало?
В самом деле, предложить очень подробную, глубоко алгоритмизированную методику вполне можно. В конце восьмидесятых годов прошлого века Преподаватели разработали методику АРИЗ – СМВА, которая очень тщательно контролировала, поясняла, поддерживала каждый мельчайший шаг работы и давала очень хорошие результаты при решении. Проблема только в том, что никто (включая нас самих) этим «монстром», включавшим более 100 страниц правил, замечаний, пояснений, дополнений и т. п. не желал пользоваться… И не случайно! Само название СМВА означало «Сценарий Машинной Версии, Адаптированный для ручной работы». Он был предназначен для разработки программного продукта, который позже получил название Innovation WorkBench или проще IWB (набор рабочих инструментов для инноваций). IWB – инструмент профессионала – решателя проблем или инженера, решающего свои сложные и специфические проблемы. Он позволяет эффективно решать проблемы, но почти не учит творчески думать. Как электронный калькулятор – позволяет получить решение задачи, но не делает человека математиком. Обучать ему детей не имеет смысла, у них пока таких проблем нет, наша задача – научить их «АРИЗному мышлению», сделать более творческими.
Ребята должны понять, что изобретательская работа отличается от бездумного деления уголком. Не даёт успеха формальное, без размышлений, выполнение шагов, но не эффективно также и неорганизованное фантазирование без всяких правил. Главная особенность АРИЗ – сочетание четкости, строгости в формулировке шагов и управляемой фантазии. Не случайно Г. С. Альтшуллер всегда предупреждает:
«АРИЗ – средство для мышления, а не вместо него!»
Еще об одном противоречии в изучении АРИЗ. Для успешного освоения АРИЗ нужно решать побольше задач, то есть работать быстро. Но суета противопоказана творческой работе. При решении незнакомой задачи нужно работать не торопясь, в спокойном, даже несколько замедленном, сонном темпе. При решении мы подгоняем слушателей, а потом требуем от них углубленных размышлений. После первых учебных разборов по АРИЗ взрослые слушатели нередко начинают бунтовать: «Вы тянете нас к решению за уши!» В чем-то они правы. Мы действительно оказываем на них «давление», отсекаем кажущиеся заманчивыми направления поиска, ведущие в тупик психологической инерции.
Как-то Преподавателю пришлось наблюдать виртуозную работу коллеги, преподававшей АРИЗ. Она была математиком по профессии и совершенно не понимала довольно хитрую суть решавшейся практической задачи. Группа довольно уверенно вышла на прекрасное решение – и они обвинили учительницу в том что она знала ответ и тянула к нему. А я видел, что математичка так до конца и не поняла – что же решили и как… Она просто задавала им стандартные вопросы и заставляла строго следовать правилам анализа!
Мы не даём ученикам «думать приблизительно», так, как подсказывает «здравый смысл», нарушать правила и пренебрегать указаниями АРИЗ. Мы помогаем им преодолевать психологическую инерцию, идти в сторону нарастания «дикости», к решениям высокого уровня. Пройдёт время и трудная логика АРИЗ сама станет здравым смыслом, а повышение «дикости» будет восприниматься как свидетельство правильности рассуждений и признак близости решения. АРИЗ погрузится в подсознание, став основой нового талантливого мышления.
День семнадцатый. Занятия ведут дублеры
Сегодня в лагере день самоуправления. Рапорты на линейке принимает Председатель совета летней школы Гена. А преподаватели и начальник скромно заняли места возле отрядов. Ребята из разных отрядов идут друг к другу «в гости». К нам пришло много «новичков». Занятия в секциях тоже проводят сами ребята. Наши «РТВэшики» расскажут о применении физики в изобретательстве.
Начинают с магического слова МАТХЭМ, заставляют новичков запомнить:
Механика, Акустика, Тепло,
Творят изобретателям добро
Химия, Электро и Магнит
На подвиги героев вдохновит…
Стишки, честно говоря поганые, но полезные, застревают в голове как гвоздь.
Механика и Акустика
Какие изобретения самые главные? Наши ребята молчат – мы с ними договорились чтобы они давали гостям возможность говорить.
– Компьютер! Умный телефон! Игра с покемонами! Нет, стрелялки лучше! Генетическая инженерия! Антибиотики! Радиотелескопы! Полёт на Марс! Пластмассы! Графен! Электронные книжки! Роботы! Беспилотные самолеты! Лазеры! Искусственный интеллект! Автомобили… Все перекрикивают друг друга, никто никого не слушает. Ну, сытный был завтрак, энергии избыток, разрядка нужна.
Ведущий некоторое время слушает, потом резко обрывает вопли, обращаясь к Преподавателю.
– Вы 40 лет решаете задачи, каких задач было больше всего?
– Я бы сказал, что больше всего было в основном механических изобретений, наверное процентов 70, за ними химия и электротехника…
– Ведущий Володя не очень вежливо перебивает: – Что значит «в основном»?
– Ну, редко бывает, чтобы решение сложной задачи было «чисто механическим» или «чисто электрическим», чаще всего что-то типа «механика + электричество», «тепло + механика», «электричество + тепло» и т. п. И в большинстве сочетаний так или иначе присутствует механика.
Преподаватель настроился поговорить, но Володя его останавливает: – Спасибо, пока достаточно… – Вот это сюрприз! Тихий, неразговорчивый, кажется всегда погруженный в себя Володя мощно «держит» аудиторию и демонстрирует прекрасные «бойцовские качества». А мы-то сомневались – стоит ли ему давать такую сложную тему…
Задача 7
Володя достал из сумки какой-то завернутый в бумагу пакет и постучал по столу. Звук был как от ударов камнем. Потом он вынул длинный гвоздик, сквозь бумагу ткнул в пакет и снова постучал по столу – а звук исчез. Что внутри пакета?
РТВэшики вместе с гостями обсуждают проблему и формулируют противоречие:
• В пакете должно быть что-то твердое, чтобы создавать стук.
• В пакете должно быть что-то мягкое, чтобы не создавать стук.
Это противоречие разрешено во времени при помощи гвоздя…
Ребята строят причинно-следственную связь, постепенно углубляясь в задачу:
– Твердое тело состоит из тесно связанных частиц, а укол гвоздем эти связи разорвал… Ну, как дрова для костра когда ремень снимаем… (Вечерами отряды часто жгут костры, но в лесу просто нет нужного количества сушняка, а живые деревья ломать запрещено. Поэтому ещё в начале смены в лагерь завезли машину наколотых дров и ребята их тащат к костру стянув связку ремнем).
– Получается, что что-то в пакете должно быть связано, сжато со всех сторон, а потом один укол гвоздя…
– А я знаю! – Ликует один из гостей. – Колбаса в вакуумной упаковке! Она в пластиковом мешке, из которого откачан воздух и атмосферное давление её сжимает, она кажется очень твердой, а как надрежешь пакет – сразу мягкая!
Володя снимает бумагу с пакета – это кофе, которое было именно так, под вакуумом упаковано. Смеется: – Мне папа специально для этого доклада привёз, сейчас все попьём. – Оказывается наши девочки всё подготовили для «кофейной церемонии».
После весёлого «перерыва на кофе и поболтать» новая задача:
Задача 8
Эта задача возникла во время войны – для передвижной радиостанции нужна была высокая (пара метров) антенна, но такая антенна не позволяет проехать под мостом, на лесных дорогах задевает за ветви, может сломаться… Как быть?
Гости, почти без помощи «старичков», формулируют противоречие:
• Антенна должна быть твёрдой, чтобы стоять вертикально… «Старички» уже знают, что точность выражений имеет большое значение и немного подправляют – вместо «твёрдой» – «жёсткой».
• Антенна должна быть не твёрдой, чтобы при проезде под мостом или ветками не сломаться.
«Старички» объясняют, что значит что антенна должна быть динамичной, меняющей свою жёсткость, но как это сделать не могут придумать – не хватает ещё у них «изобретательского фонда знаний». Немного помучив ребят, Володя с торжеством достаёт ещё одну «домашнюю заготовку» – антенна Куликова! Набор из небольших металлических катушек с отверстиями через которые протянут тросик. Тросик натягивают – антенна становится жесткой, тросик не натягивают – катушки лежат на столе…
Ребята с интересом играют – натягивают и расслабляют тросик… А Преподаватель не удержался и попросил дать ему слово. Володя милостиво разрешил.
– Как-то я делал проект по конструкции манипуляторов робота. Нужно было обеспечить подвижность этих манипуляторов в широком пространстве, и способность их брать хрупкие предметы разной формы. Я сформулировал точно такое противоречие и придумал новый манипулятор на основе антенны Куликова… Только вместо катушек я использовал довольно жесткие резиновые эллипсоиды, которые назвал «линзы». И использовал не один тросик, а три. Натягивая эти тросики по-разному, можно заставить конец манипулятора перемещаться как угодно, можно даже свернуть его в колечко как хобот слона. Поэтому мы назвали этот манипулятор «хоботом».
– А как вы узнали про антенну Куликова? Вы же не радист?
– Когда я учился в институте у нас была военная кафедра, так что при выпуске я кроме диплома инженера получил звание лейтенанта. А моя военная профессия – командир КИПС – контрольно-испытательной передвижной станции. Это такой здоровенный грузовик, набитый разной электроникой. И с антенной Куликова наверху.
– Но раз антенна Куликова была известна, вы не могли получить патент?
– «Хобот» сильно отличается по конструкции, у него другие функции – патент на него получить можно. Но я не получил. Просто оказалось, что буквально за несколько месяцев до меня такое изобретение сделал и запатентовал кто-то в Японии.
– И поэтому ваши клиенты вам за изобретение не заплатили?
– Да заплатили, конечно! Ведь наша компания не только изобретает, но и помогает своим клиентам обходить неудобные им, так называемые «блокирующие» патенты. ТРИЗ позволяет делать это очень изящно.
Володя поглядывает на часы и прерывает «трёп»:
– В МАТХЭМ буква «А» обозначает акустику, это вообще-то неправильно, акустика – это тоже механика. Володя укоризненно смотрит на Преподавателей, которые с ним вынуждены согласиться – букву «А» они добавили в список полей в основном для благозвучия, ну ведь трудно произносить МТХЭМ. А он продолжает:
– Маэстро, попрошу… Алле Оп!
На стол поставлена заимствованная из столовой керамическая ваза, на нее водружён лист стекла, на стекло насыпан тонкий речной песок… Вышел мальчик из секции «искусствоведение» со скрипкой и смычком. Он сыграл какую-то незамысловатую мелодию, а потом провёл смычком по краю стекла… На стекле песок образовал странные фигуры. Звуковые волны распространяются по пластине, песок отбрасывается колебаниями от максимумов волн (пучностей) и собирается в их минимумах (узлах). Форма этих фигур зависит от частоты колебаний, места приложения смычка, она меняется при прикосновении рукой к тому или иному месту…
А потом скрипач вдруг обратился к Преподавателю:
– А как вы относитесь к музыке? Вот ваши ребята говорят, что искусство к изобретательству отношения не имеет…
– Ещё как имеет! У нас запланировано специальное занятие на тему «изобретательство и ТРИЗ», было бы здорово провести его вместе с вашей секцией. А что касается моего отношения… Наверное, самое моё идиотское изобретение связано с музыкой.
– Мне было 10 лет когда родители купили пианино и решили, что мне надо учиться музыке. Но через месяц пианино совершенно расстроилось и преподаватель попросил пригласить настройщика. Через 2 недели оно снова расстроилось. А в третий раз настройщик сказал – а что это за царапины на колках, которые натягивают струны? И почему эти плоскогубцы лежат на пианино… Ну, они лежали там потому что мне было лень отнести их обратно после того, как я подкручивал ими колки чтобы расстроить струны…
– Неделю мне было больно сидеть, но зато я избавился от уроков музыки! Если бы вы ребята знали, как часто я потом об этом жалел! Прошли годы, я полюбил серьезную музыку, но учиться было уже поздно…
Тепло
После перерыва ребят ждала новая задача:
Задача 9
Как осуществить очень точное микро-дозирование, то есть точно и аккуратно отмерить очень малые количества жидкости?
Ребята решают предложенную Борей задачу. Строят веполь:
– B1 – жидкость, B2 – емкость, в которой жидкость находится. Нет поля. Значит, нужно ввести. Какое поле?
– Тепловое? Конечно, если нагреть сосуд с жидкостью до температуры, при которой жидкость расширится на нужную дозу, то задача решена. А если нужно ещё точнее дозировать?
– А чем определяется точность?
– Наверное, коэффициентом теплового расширения. Чем сильнее расширяется жидкость, тем лучше.
– А если всё равно недостаточно?
– Нагревать сильнее.
– Нагревать, пока жидкость не превратится в пар, тогда её объём резко возрастёт и можно ещё точнее отделить нужную дозу.
С тепловым полем связаны такие физические превращения веществ, как фазовые переходы и в первую очередь изменение агрегатного состояния. Это мы использовали только что при решении. Но особенно велико количество задач, решаемых с превращением воды в лёд. Помните их? – спрашивает строго Боря.
– Задача с увеличением диаметра трубы.
– Правильно. Вода, превратившись в лёд в замкнутом объёме, развивает огромные усилия. На этом принципе устроен ледяной пресс. А изобретатель П. А. Радченко придумал очень простое устройство для развальцовки трубок. Демонстрируя своё устройство инженерам он сказал: «Нам удалось найти вещество, которое, когда нужно, расширяется и раздаёт трубку, а потом само превращается в жидкость и вытекает». Специалисты завздыхали: «Наверное, это очень дорогое, редкое вещество, оно очень нужно заводу, да разве достанешь…» Но, конечно, это была обыкновенная вода!
– А ещё были задачи со льдом?
– Были! Уборка влажного зерна, ягод облепихи!
– Лента для конькобежца!
– Сверление слюды!
– Во всех этих задачах использовалось свойство льда придавать прочность тем веществам, с которыми он соединяется. Мы много решали задач с тепловыми полями. Такие веполи, в которых поле – тепло, даже получили особое название – «теполи», от слов «тепло» и «поле». Но о чудесных свойствах льда ещё не всё рассказано. Например, лёд можно использовать как клей (приморозить небольшие предметы) или, наоборот, для уменьшения трения при перевозке тяжелых грузов, чтобы они скользили как санки. Сначала кажется, что возможности теплового поля не такие уж и большие. Нагрели – охладили. При нагревании тела расширяются, при охлаждении – сжимаются, причём ненамного. Но лёд ведет себя иначе. Есть и другие вещества, например висмут, которые при нагревании уменьшаются в размерах. Этому странному веществу, конечно, тут же нашли «работу» – в качестве очень чувствительного предохранителя электрической цепи. В тонкой стеклянной трубке запаян висмут, трубка включена в электрическую цепь. Когда ток в цепи превышает определённую величину, висмут плавится и при этом уменьшается в объёме настолько, что столбик разрывается на отдельные части. Что при этом происходит?
– Ток прекращается.
– Правильно! – важно замечает Боря. – А когда висмут остынет, и снова займет положенное место, ток потечёт снова.
Вообще, необычные вещества резко расширяют возможности теплового поля. Например, использование биметаллов. Совершенно удивительны возможности сплавов, обладающих «эффектом памяти формы» (ЭПФ). Сделали из такого вещества трубку и обработали при определенной температуре. Затем изменили её, например расширили или согнули, сплющили и т. п. Теперь если эту трубку снова нагреть до определенной температуры, она сама по себе вернётся к старой форме. Получилась идеальная муфта – устройство для соединения труб, стержней. И ничего загадочного в химическом составе вещества с ЭПФ нет, это сплавы на основе меди, железа, никеля, марганца. В настоящее время наиболее известен нитинол – никелид титана.
Материалы с ЭПФ могут запоминать не одну форму, а две – «холодную» и «горячую», и если их, то нагревать, то охлаждать, они будут попеременно «вспоминать» то одну, то другую форму, причём делать это многократно. Трудно даже перечислить возможности применения этих материалов. Интересно, что свойство запоминать форму сегодня известно не только у металлов, но и у некоторых полимеров. Например, выпускают пластмассовые трубки, способные от тепла резко уменьшать свой диаметр. Они могут применяться для многих целей, например для соединения разных деталей.
Химия
Задача 10
Проводились испытания электрической торпеды, которая в отличие от старых, работающих на сжатом воздухе, не оставляет следов на поверхности, и от которой поэтому труднее защищаться. Эсминец выпустил торпеду по плавающий цели, в ней не было боевого заряда, но сам удар, весящей больше тонны махины, идущей под водой со скоростью автомобиля, должен был быть заметным. Но удара всё не было и не было… пока не содрогнулся от удара сам эсминец. Из-за неисправности рулевого устройства торпеда сделала под водой круг… Очень злой адмирал вызвал начальника отдела изобретений и приказал «что-нибудь придумать». Начальник вызвал лейтенанта Альтшуллера и приказал…
– Да, да тот самый, Генрих Альтшуллер, который впоследствии создал ТРИЗ. А тогда служил в отделе изобретательства Каспийской военно-морской флотилии…
В присутствии гостей ребята не пытаются использовать ещё не очень четко усвоенный «АРИЗенок», но хорошо применяют некоторые его элементы. Вот они формулируют и сразу усиливают Идеальный Конечный Результат:
«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет невидимость торпеды во время её движения под водой, не мешая ей двигаться. При этом икс-элемент должен быть получен из самой торпеды (чего-то в ней находящегося) и/или воды её окружающей».
И начинается мозговой штурм – без особых правил, но дружественный. В начале обучения ребята часто ругались – чья идея лучше, быстро переходя на личности. Но уже чётко усвоили, что чужие идеи лучше не отвергать, а развивать, продолжать, объединять со своими.
– Надо торпеду обмазать краской, растворяющейся в воде!
– Или налить внутрь, там должно быть место в котором обычно взрывчатка… Боевое отделение называется!
– Не-а, не получится – торпеда под водой идет, на глубине 3–4 метра, пока краска ещё на поверхность всплывет…
– Нужно чтобы это была не краска, а пузырьки воздуха, как у обычных торпед, у которых след виден! Только там это из-за работы двигателя, а здесь просто поместить баллон с воздухом в это самое боевое отделение!
– А можно, чтобы пузырьки сами образовались из воды! Вскипятить её!
– Очень много энергии потребуется… А может добавить что-то химическое, чтобы пузырьки образовывались? Вот как таблетки «Алко Зельцер», папа их иногда пьёт… Народ рассмеялся, все знают, что эту «Алку» используют после выпивки. Но Гена жутко обиделся – да не пьёт мой папа, просто иногда желудок у него болит…
– Молодцы, хорошо решили задачу, вмешался Преподаватель.
– Да разве мы решили, мы же не знаем – какое вещество добавлять…
– Решили. Главное – нашли идею. А какое вещество добавлять – это дело специалиста, нужно посмотреть в Интернете, может быть в учебниках… Обязательно найдется.
– Нет, не решили – внезапно вмешалась Таня. – Идея с пузырьками – то, к чему пришёл Альтшуллер, но он ещё заглянул вперёд. Ну, а если торпеды пускают ночью? Или на море сильное волнение и пузырьки не будут видны? Как тогда быть?
Ребята уже привычно формулируют новый ИКР:
«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, делает пузырьки видимыми в ночное время и при сильном волнении воды».
Сначала они пытаются вспомнить – как может светиться газ, обсуждают газосветные трубки, которые применяют при рекламе, но потом отказываются от таких идей – как-то слишком сложно. Все замолкли, а один из гостей неожиданно спросил:
– А нельзя, чтобы газ горел? Тогда будет прекрасно видно и ночью и при волнении – такая огненная дорожка…
Молодцы! Не выдержали Преподаватели. Именно так Альтшуллер и решил! И нашёл вещество, которое при контакте с водой выделяет горючий газ – ацетилен.
– Так это же просто карбид! Только он не будет сам загораться, его нужно поджигать, я знаю, папа использовал ацетиленовую горелку когда трактор чинил!
– Значит нужен ещё один ИКР:
«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, поджигает газ в пузырьках, когда они «выныривают» из воды».
– А разве такое вещество есть?
– Да, есть! Альтшуллер предложил использовать фосфор, его нужно совсем чуть-чуть добавить к карбиду и ацетилен будет сам загораться. – Таня счастлива так, как будто бы сама это вещество открыла! А Преподаватель добавил:
– Самое забавное, что при производстве карбида оно часто само появляется и обычный карбид от него тщательно очищают, чтобы не было самовоспламенения. Так что нужно просто взять неочищенный продукт…
– А откуда Альтшуллер знал про всю эту химию?
– Он очень любил химию с детства, во Дворце пионеров занимался в кружках юных моряков и юных химиков, в 14 лет построил реактивный катер, в котором вода смачивала карбид, а горение карбида должно было катер двигать. При первом же испытании этот катер с большим грохотом взорвался… А когда он служил в Каспийской флотилии, он учился на вечернем отделении в Азербайджанском институте нефти и химии…
Электричество и Магниты
О применении электрического поля рассказывает Андрей:
– Ещё в 1733 году Шарль Франсуа Дюфе, директор Парижского ботанического сада, показал несложные опыты по притягиванию и отталкиванию электрических зарядов. Казалось бы, более чем за 250 лет можно было узнать всё об электричестве, но и сегодня люди продолжают изучать его свойства и находят всё новые применения этой необыкновенной силе.
С задачами на использование электрических полей мы тоже встречались. Например, для улучшения распыления ядохимикатов ввели электростатические заряды. Их способность притягивать к себе малые, даже незаряженные частицы и таким образом служить центрами сбора конденсации, используется в технике очень широко – от туманной камеры Вильсона для наблюдения за элементарными частицами до коагуляции пыли в электрических фильтрах. Электростатическое поле – весьма эффективный клей для малых частиц, тонких плёнок. Ещё одна особенность электростатического поля – умение превращать нейтральные частицы в заряженные, то есть порождать «своих», хорошо управляемых человечков. Так, сильное неоднородное электрическое поле вызывает «коронный разряд». Ионизированный газ светится вокруг источника этого поля, и светящееся облако напоминает корону. Этот эффект можно использовать для проверки состава или плотности газа, либо для измерения размеров, качества обработки поверхности, остроты заточки, величины заряда и некоторых других специальных характеристик электродов.
Задача 11
Бумагоделательная машина имеет длину в несколько сот метров. На входе её – сырьё, а на выходе – рулон, в который сворачивается бумажная лента. Как узнать, не произошёл ли где-то на линии обрыв?
– Строим веполь. Есть B1 – лента бумаги. Нужно ввести B2, которое вместе с B1 даёт легко обнаружимое поле. И хорошо бы B2 и поле П получить из ресурсов. – Какие у нас ресурсы?
– Лента движется, значит есть энергия движения ленты.
– Можно ли эту энергию использовать или преобразовать в другой, более удобный вид?
– Бумага обычно электризуется от трения. Это можно использовать?
– Конечно, можно. Бумага несёт на себе заряд, с ним борются, а его можно «пристроить к делу». При разрыве между кусками ленты появляется пустое пространство на котором нет заряда, это легко зафиксировать и таким образом получить информацию о неполадке.
Электростатика может быть не только полезной, но и вредной. С электризацией кузова автомобиля борются, цепляя антистатические «хвостики» из металлизированной резины, отводящей заряд на землю. Приносит огромные убытки коронный разряд на линиях электропередач. Статическое электричество вызывает взрывы на мельницах, сахарных заводах, портит точную аппаратуру. Интересно, что борются с ним тоже с помощью электричества или ионизируя воздух с помощью радиоактивного излучения.
Но с электростатики только начинается электричество. Изобретатели заставили работать и электрический ток, и искру. Мы решали задачу о введении микроэлементов в почву. Электрический ток переносил ионы меди в воду. Кто-нибудь слышал о такой медицинской процедуре – электрофорез?
– Я знаю, – говорит Дима. – Салфетку смачивают лекарством и кладут на места, куда нужно ввести лекарство. К этому месту подводят один электрод, а к салфетке другой и пропускают небольшой ток.
– Правильно. При пропускании через жидкость электрического тока твердые частицы переходят от катода к аноду. Но электрофорез – не только медицинская процедура. Например, выяснили, что можно повысить выводимость цыплят, если ввести в яйцо некоторые химические вещества. Но как их ввести, не повредив скорлупу? Конечно, электрофорезом! В растворах, через которые пропускают ток, наблюдается явление, обратное электрофорезу, – электроосмос. Это перенос жидких частиц в направлении, обратном переносу твердых. Электроосмос можно использовать для сбора, концентрации влаги.
Задача 12
Подъём затонувших кораблей иногда осложняется тем, что корабль засасывается илом. Для того, чтобы вытащить такой корабль, приходится использовать дополнительные понтоны, что сложно и опасно: как только корабль удается оторвать от илистого дна, избыточные понтоны могут со страшной силой выбросить его из воды, после чего он может просто разломаться. Такие случаи были. Как быть?
– Это задача на разрушение вредного веполя, – говорят ребята. – B1 – корабль, B2 – ил, П – вредное поле сцепления. По правилу разрушения веполей, необходимо ввести модификацию имеющихся ресурсов. У нас много воды и ила, то есть смеси той же воды с песком и органическими остатками. Можно сделать водяную прослойку с помощью электрофореза и электроосмоса. Нужно один электрод подключить к корпусу корабля, а другой опустить в воду. Тогда твёрдые частицы «уйдут» от корпуса, а жидкие создадут около него тончайший слой воды.
– А может возникнуть газовая прослойка. Ведь при электролизе вода разлагается на водород и кислород. Пузырьки газа облепят корпус и тоже ослабят его сцепление с илом.
– Да, именно так и была решена задача. Газовые пузырьки, образующиеся при электролизе, часто используются. Например, нужно обнаружить в жидкости мельчайшие частицы твердого вещества. Разглядеть их невооруженным глазом трудно. Хорошо бы увеличить, но как?
– Очень просто! Облепить пузырьками, как в пузырьковой камере для обнаружения элементарных частиц! А пузырьки создать электролизом!
– Так и делают. Или, например, нужно увидеть завихрения, струи в потоке воды. Пузырьки их покажут. – Андрей садится на место.
Поднимает руку Женя:
– А можно, я расскажу об использовании электрической искры?
– Ты знаком с работами Лазаренко? – спрашивает Преподаватель.
– Да, мой отец работает в Институте прикладной физики, который создал Лазаренко. Я там был много раз.
…При размыкании электрической цепи между контактами возникает искра, которая постепенно разрушает самые твёрдые материалы и приводит к преждевременному выходу из строя сложного оборудования. Это явление называется эрозией контактов. Пути борьбы с ней безуспешно искали во многих странах. Велись такие работы и у нас.
В военные годы два молодых инженера Борис Романович и Наталия Иоасафовна Лазаренко искали более стойкий к разрушению материал для электрических контактов. Но не нашли. Тогда попробовали найти подходящую внешнюю среду, в которой бы контакты меньше разрушались. Они помещали контакты в жидкости, газы, разреженный воздух. Однажды поместили контакты в бак с трансформаторным маслом. Эрозия несколько уменьшилась, а масло вскоре стало мутным. Несколько раз они меняли масло, а потом заинтересовались, отчего оно мутнеет. И выяснили, что на дне бака накапливается мелкий порошок. Они испытывали вольфрамовые контакты. Значит, это порошок вольфрама – исключительно ценный продукт, который, учитывая его твердость и тугоплавкость, очень сложно получать. Исследователи поняли, что нашли способ получения любых металлических порошков. Сделали специальную установку для этого. Она была очень просто устроена: медный стержень, к которому было подведено напряжение, мелко дрожал, то касаясь вольфрамовой пластины, то отходя от нее. Возникали разряды, получался порошок.
Однажды они увидели, что в вольфраме образовалось отверстие, точно повторяющее форму стержня. Случилось невероятное – мягкий медный стержень «проткнул» твердый вольфрам!
Так родилась электроискровая обработка металлов. Время было военное. На заводе, производившем двигатели, в блоках цилиндров нужно было сверлить отверстия и нарезать резьбу. Иногда при этом ломался метчик – инструмент для нарезки резьбы. Чтобы спасти почти готовый блок, приходилось нагревать его весь до высокой температуры, при которой сталь метчика потеряет свою твердость, после чего осторожно высверлить сломавшийся инструмент. Это была трудная и длительная операция, и на заводе скопилась гора испорченных блоков. Применение электроискрового метода сняло проблему; достаточно было залить отверстие маслом, опустить туда электрод, и через несколько минут в обломке метчика выжигалось квадратное отверстие, засунув в которое специальный стержень, метчик выворачивали. Если это не удавалось, метчик полностью выжигали.
Когда наши войска вступили на территорию Германии, на одном из заводов они увидели целые горы испорченных блоков. Фашисты до электроискровой обработки не додумались.
Создатели электроискровой обработки были удостоены Государственной премии СССР. Институт прикладной физики, который возглавляет Б. Р. Лазаренко, широко известен во всем мире своими работами в области электроискровой обработки. И всё время появляются новые области её примения. Например, электроплазмолиз для производства фруктовых соков. Под действием электрических искр разрушаются межклеточные оболочки, что резко увеличивает выход сока.
– Можно и мне добавить? – поднимает руку Преподаватель. Ведущий занятие Боря разрешает. Преподаватель рассказывает о возможностях применения электрических искр в сельском хозяйстве.
– Медленно движется по полю культиватор – враг сорняка, с виду совсем обычный. Но он снабжен двумя электродами. Один из них перемещается под землей, другой – на некотором расстоянии от поверхности. Вот верхний электрод коснулся сорняка. Вспышка, электрический разряд – и сорняк испепелен. А для обеззараживания полезных растений их нужно только прогреть, и тогда не страшен вилт – грибок-вредитель, уничтожающий урожай.
Необычным стал и плуг: вместо тяжёлых лемехов ползут под землёй маленькие «утюжки» – электроды. Между ними ежесекундно проскакивают электрические разряды – маленькие молнии, создающие микровзрывы испаряющейся воды, и почва разрыхляется на мелкие комочки, очень удобные для растении. При этом она ещё и обогащается азотом.
Электроискровая обработка была изобретена в сороковых годах прошлого века, в 1958 году была издана книга супругов Лазаренко «Электроискровая обработка токопроводящих материалов», а в Америке первое применение этой русской технологии было в середине шестидесятых годов. А всего несколько лет назад оказался очень успешным стартап, который с запозданием всего только на 70 лет вывел на рынок электроискровые системы для извлечения сломанных метчиков…
Сегодня электрические веполи – «эполи», от слов «электричество» и «поле» используются очень широко. И это неудивительно. Очень простые устройства позволяют получать впечатляющие результаты. Особенно выгодна электростатика, ведь она даёт решения практически без введения дополнительных веществ! Носителями поля легко становятся уже имеющиеся в системе вещества!
На рассказ о магнитном поле времени осталось маловато, но Игорь обещает уложиться. Он напоминает о задачах, которые мы уже решали – о креплении автомобильной переносной лампы, сборе гранул с впитавшейся нефтью, очистке яиц. Но это лишь тысячная доля изобретений, в которых используется магнитное поле, особенно в сочетании с ферромагнитным порошком, так называемые феполи.
Например, к волоке – детали с калиброванным отверстием, через которую протягивается проволока при изготовлении – очень много претензий. Для того чтобы проволока вытягивалась, волока должна крепко держать поверхностные слои протягиваемой проволоки. Но при этом истираются стенки волоки, отверстие становится больше, точность изготовления проволоки сразу падает. Изобретатели придумали выход: протягивать проволоку через емкость с ферромагнитным порошком, сжимаемым магнитным полем.
Задача 13
На заводе изготавливались бетонные трубы большого диаметра. Бетон заливали в формы и уплотняли вибраторами. Из-за вибраторов и возникла проблема. Жить вблизи завода стало практически невозможно – очень сильный шум. Попробовали бороться с ним, закрывая формы крышками, но это не дало эффекта. Как быть?
– Снова строим исходную вепольную модель: B1 – бетон, B2 – вибратор, П – механическое поле. Получается вредный веполь, попробуем его разрушить.
Ребята пробуют ввести модификацию – не получается. Противополе – тоже. Может быть, рассмотреть исходный веполь не как вредный, а как не эффективный? Ведь все неприятности происходят из-за механического поля, которое по законам развития техники и вепольных систем нужно заменить на более эффективное.
Отказываемся от вибратора и механического поля. Теперь у нас задача на достройку веполя: есть только B1 – бетон, который нужно уплотнить. Для этого нужно ввести B2 и новое поле, воздействующее через B2 на бетон. Какое поле? – Можно ввести ферромагнитный порошок и электромагнитное поле. Вместо механического вибратора уплотнять бетон с ферропорошком электромагнитным вибратором, который не создает шума.
Именно такое решение и предложил специалист по ТРИЗ. Правда, сразу возникла новая проблема – где взять столько ферропорошка? Но все оказалось просто. В городе, где был этот бетонный завод находился ещё и крупный металлургический комбинат, где в отвалах лежали горы окалины – отходов производства. Когда у администрации завода спросили, за какую сумму они согласны продать окалину, те обещали ещё доплатить, если её увезут с территории завода. Но на этом история не окончилась. Оказалось, что бетонные трубы с порошком в качестве наполнителя получились намного лучше, чем были, и производство упростилось. Новая технология была запатентована во многих странах.
Ещё только-только вырисовываются огромные перспективы использования в технике обычных ферромагнитных порошков, а их уже теснит совершенно новое вещество – магнитная жидкость. Это тот же ферромагнитный порошок, но образующий эмульсию в жидкости – керосине, масле, воде… Полезных свойств у магнитной жидкости больше – ведь к возможностям порошка прибавляются и возможности жидкости. Например, плотностью этой жидкости удобно управлять с помощью магнитного поля.
Посетителям лаборатории феррогидродинамики часто показывают фокус. В стакан с жидкостью тёмного цвета опускают пятикопеечную монету. Она, естественно, тонет. Затем щёлкают тумблером какого-то прибора, и монета медленно всплывает на поверхность. Секрет прост: включили электромагнит под сосудом, жидкость стала «тяжелее» – и немагнитная монета всплыла.
Все новые и новые свойства открывают у магнитных полей. В 1945 году обнаружили, что после пропускания воды через магнитное поле растворенные соли не откладываются на стенках котлов, как обычно, а остаются в массе воды и выпадают из неё потом в виде легко удаляемого осадка. «Омагниченная вода» оказалась прекрасным средством от накипи.
Омагниченная смазочно-охлаждающая жидкость повышает скорость алмазного шлифования в полтора раза. Использование для замеса бетона омагниченной воды повышает прочность бетона и экономит цемент. Даже морская вода, которой нельзя поливать растения, если ею поливать после омагничивания, стимулирует их рост. В текстильном производстве применение омагниченной воды позволяет повысить яркость окрашенных тканей, экономить краситель и воду, ускорить процесс окрашивания.
Задача 14
В ящике для отходов находится стружка разных марок стали. Как разделить её по маркам?
В АРИЗ есть правило: если в задаче много однотипных элементов, то нужно сначала взять одну конфликтующую пару и решить задачу для неё, а потом «распространить» решение на остальные элементы. Поэтому мы не будем пытаться разделить все виды стружек сразу, а возьмём только стружку двух марок. Если сумеем их разделить, то сумеем и остальные. Исходная вепольная ситуация: B1 – одна марка стали, B2 – другая. Нужно достроить веполь – ввести поле П, которое их разделит. Какое поле выбрать?
– У нас вещества уже заданы, поэтому нужно взять поле, которое может действовать на эти вещества. Сталь – вещество магнитное. Значит, можно использовать магнитное поле, – но обе марки стали магнитные. Если поднести магнитное поле, обе стружки притянутся и не разделятся.
– А может быть, одна стружка сильнее притянется, чем другая? Ребята вопросительно смотрят на Преподавателя, но он объясняет, что так не получится. Как же заставить стружку по-разному реагировать на магнитное поле? Вот если бы одна была магнитная, а другая – нет. А ведь мы знаем, что тепловое поле может «отключить» магнитное!
– А можно сделать так! Если нагреть стружку до точки Кюри, то она станет немагнитной, тогда другую можно притянуть магнитным полем. Нужно только, чтобы точки эти были разные.
– А они и есть разные, – говорит Преподаватель. – Температура Кюри зависит от марки стали.
– Тогда все ясно! Берем хоть десять видов стружки, нагреваем их до самой высокой температуры Кюри, чтобы они все стали немагнитными, а потом потихоньку охлаждаем. Вот стала магнитной первая стружка, мы её отобрали. Вот вторая – и её тоже. И так до последнего кусочка.
Занятие заканчивается. Наши старички хорошо поработали. Можно доверять им ведение занятий и по другим темам.
Вечерние размышления
О дне самоуправления ребята мечтали с начала смены. И сегодня с утра они очень старались – подчеркнуто дружно организовали подъём, без опозданий вышли на зарядку. Но после завтрака всё стало понемногу разлаживаться. Не все понимают, что самоуправление и самоуправство – вещи разные. Сознательная дисциплина – дело нелёгкое. Выбранные ребятами командиры, комиссары, преподаватели и сегодняшний «начальник лагеря» – восьмиклассник из отряда математиков – несколько дней проходили стажировку, и всё равно не могли представить, сколько разных неотложных дел навалится на них. Но все постарались, и день закончился благополучно. Правда, когда на вечернем сборе ребятам предложили ещё денёк «поцарствовать», они отказались. Оказывается, быть взрослым – это не так просто.
В этот вечер зашёл разговор о том, что же означает «быть взрослым»? Мы убедились, что «взрослость» не определяется однозначно ни знаниями, ни ростом и даже ни возрастом. А чем? Завтра у эстрады появится новый плакат: «Что такое «быть взрослым»? Подумай и ответь!» Ответы ребят мы обсудим в последнее воскресенье.
Мы старательно готовили ребят к роли преподавателей, хотя опасений было много. Всё прошло неплохо, нужно почаще давать ребятам такую возможность, снабдив, разумеется, всеми необходимыми материалами. Интересно, что к «своим» преподавателям они прислушиваются внимательнее, никаких неточностей не прощают, порой придираются к мелочам. Такие занятия полезны всем. У слушателей появляется ощущение: «он смог и я смогу». Но особенно они полезны нашим «временным» преподавателям, ведь чему учишь других, сам никогда не забудешь! Не случайно все лучшие специалисты по ТРИЗ обязательно проходили период увлечения преподаванием как взрослым, так и детям – просто нет лучшего способа стать профессионалом!
День восемнадцатый. Развитие техники – взгляд с птичьего полёта
На экране хроноскопа кривая, похожая на большую латинскую букву S. Её так и называют – S-образная кривая. На вертикальной оси координат – главная характеристика системы, на горизонтальной – её возраст. Это – «линия жизни» технической системы.
Каждый этап развития имеет свои специальные особенности, свои типичные, цели, задачи и даже типичные ошибки.
Этап 0 – Система ещё не существует, но есть большинство необходимых условий для её возникновения;
Этап 1 – Новая система появилась в результате «прорывного» изобретения и начинает постепенно развиваться;
Этап 2 – Общество осознает необходимость и полезность новой системы;
Этап 3 – Система почти исчерпывает основные ресурсы для своего развития, в том числе возможность роста эффективности, спроса, маркета и т. п.;
Этап 4 – Развивается система нового поколения, основанная на других принципах, вытесняющая прежнего «чемпиона»;
Этап 5 – Старая система почти полностью вытеснена, сохраняется в некоторых специальных нишах или находит себе совершенно новое применение.
Вот первый участок – начало развития. Старинный автомобиль – коляска на высоких колесах с мотором, похожий на воздушного змея самолет братьев Райт, первый пароход с кирпичной трубой, компьютер на вакуумных лампах, занимающий целое здание и т. п. Новая система рождается очень слабой, несовершенной, в нее никто не верит. Над энтузиастами – её создателями – смеются, им мешают, но они медленно (этот участок кривой очень пологий), но верно совершенствуют свое создание.
Вот начинается новый этап – оказывается, этот забавный уродец – новая машина – может быть полезна. Даже необходима! И уже не отдельные энтузиасты, а множество специалистов принимаются за нее. Решаются сотни технических проблем, казавшаяся игрушкой или ненужной роскошью машина находит себе применение в других областях, быстро улучшается. В начале 19 века появился велосипед. Два тяжелых тележных колеса с седлом между ними. При езде нужно было ногами отталкиваться от земли. Потом догадались приделать к колесу педали, изобрели тормоз, заменили тележные колеса на тонкие металлические, укрепили оси на подшипниках и, наконец «обули» его в надувные резиновые шины. Только теперь он расстался с обидной кличкой «костотряс» и вошёл в моду. В 1886 году в Англии из 30 тысяч выданных патентов 5 тысяч были посвящены велосипеду! Сколько появилось его разновидностей!
Спортивные, дорожные, грузовые, двух- и трехколесные, мопеды, неподвижные велотренажеры. Есть даже велосипеды, с помощью которых электромонтеры «залезают» на гладкие железобетонные столбы и ездят по проводам высоковольтных линий электропередач! Кажется, нет предела развитию, но вот оно почему-то начинает замедляться. И это несмотря на то, что всё больше и больше специалистов пытаются систему улучшить, тратится всё больше средств. Но закон развития неумолим: система вступила в третий этап, когда возможности, заложенные в исходной идее, исчерпаны. Как быстро росла скорость велосипеда в начале века! А сегодня малейшее прибавление в скорости требует массы труда и усилий, бессонных ночей изобретателей, спортсменов и тренеров. Что же дальше? Может ли остановиться прогресс?
Прогресс, понятно, не останавливается. Вместо устаревшей системы, исчерпавшей свои ресурсы развития, появляется другая, основанная на совсем ином принципе.
– На смену паровозу пришёл тепловоз!
– А вместо поршневого самолета появился реактивный!
– Я читал об S-образной кривой развития, но никогда не видел этой странной закорючки в конце третьего этапа… Что это такое? Вопрос задал наш сегодняшний гость – Преподаватель физики.
– Пишущие машинки появились ещё в 19 столетии, во второй половине 20 столетия они практически «застыли» в своем развитии. Но в начале восьмидесятых годов их начали вытеснять персональные компьютеры и принтеры – и, естественно, производители машинок попытались сопротивляться. Появилось множество машинок с электронным управлением, новыми функциями редактирования и т. п. Но выиграть бой или даже сильно задержать распространение компьютеров они не смогли.
– Но вы говорили, что на третьем этапе ресурсы развития исчерпаны, как же они могли сопротивляться, не имея ресурсов?
– В самом деле, третий этап начинается не тогда, когда ресурсы полностью исчерпаны, а тогда, когда дальнейшее развитие становятся экономически не выгодным. Машинки можно было улучшать, но это не могло дать прибылей и потому развитие затормозилось. А перед исчезновением система дает свой «последний бой». Не случайно лучшие парусники (клиперы) появились когда моря начали покоряться пароходам; лучшие поршневые самолеты – в начале эры реактивной авиации; наиболее совершенные музыкальное пластинки – когда появились первые СД-диски… Мы назвали это «предсмертной активностью».
Далеко, не каждая вытесненная система исчезает навсегда. Иногда она «затаится», «выжидает», пока возросшие технические возможности не предоставят ей новый шанс, и тогда она вновь «даёт бой». Так возрождаются сегодня парусные корабли, приобретая новые конструкции, автоматическое, с помощью ЭВМ, управление парусами. Новые синтетические материалы и развитие производств гелия дают новую жизнь дирижаблям. Снова становится опасным конкурентом автомобилю с двигателем внутреннего сгорания электромобиль, экологически более чистый.
– А как же с велосипедом? Его вроде бы частично сменил мотоцикл, но ведь и велосипед остался?
Действительно, многие системы, достигнув последней, третьей стадии, не исчезают, хотя на смену им и появляются новые, высокоэффективные. Не исчезли обычные пилы, лопаты с появлением электропил и экскаваторов. Просто они перестали быть «главными персонами» в своей области и ушли на её «окраины», где простота важнее высокой эффективности, например в дачном хозяйстве.
– По S-образной кривой развиваются только самостоятельные системы, такие как велосипед, автомобиль, самолет, или их подсистемы тоже?
– Как правило, подсистемы сначала возникают самостоятельно. Например, отдельно появился планер, предком которого был воздушный змей. А двигатель, созданный первоначально для судов и потом перекочевавший в автомобили, лишь позднее был «позаимствован» авиацией. У каждой из подсистем была своя кривая развития. Когда они соединились в самолёт – в новую систему, их кривые слились, превратившись в общую кривую развития самолёта. Но если внимательно приглядеться, их можно увидеть. Теперь в развитии подсистем уже нет прежней независимости. Они скорее напоминают группу бегунов, связанных верёвкой – общим делом. В этом много преимуществ – вместе работать легче, но есть и недостатки: ведь теперь скорость бега определяет самый слабый бегун. Вот достигли предельной для него скорости, и быстрее никто двигаться уже не может. Что делать?
– Да заменить этого бегуна, который всех тормозит!
– Да, на примере с бегунами это очевидно. А в технике, к сожалению, это не всегда так.
Первый самолет взлетел в 1903 году. И развитие его сначала шло весьма неторопливо. До 1912–1914 года, по сути дела, пробы и прикидки. Где лучше поставить мотор? Спереди или сзади? Толкающий винт или тянущий? Одна пара крыльев, две или восемь, как было в одном из проектов? Где расположить рулевые плоскости – впереди, как в самолете братьев Райт, или позади? Какова должна быть форма крыла – в виде простого прямоугольника или более сложная, напоминающая птичью? Вопросы, вопросы… И скорость, одна из главных характеристик самолета, ещё низка – десятки километров в час.
Но вот конструкция более-менее определилась. И тут началась Первая Мировая война, появилась огромная потребность в самолётах. Развитие стало бурным, скорости возросли до сотен километров – появился первый перегиб на кривой развития. К началу двадцатых годов первоначальная конструкция самолёта отработана: это преимущественно высокоманевренный биплан или моноплан с толстым крылом, открытой кабиной, неубирающимся шасси, довольно примитивной аэродинамикой. Из этой конструкции практически было выжато всё, что возможно. И за следующие десять лет почти никакого прироста скорости. Теперь-то ясно, что нужно было менять общую конструкцию, искать новую компоновку, а делали совсем не то – наращивали и наращивали мощность мотора. Все равно что в нашей компании бегунов назначить усиленное питание самому сильному – авось он потянет на себе других, более слабых!
И вот после длительного поиска и борьбы пришли в самолёт новые подсистемы: убирающиеся шасси, закрытая кабина, хорошая аэродинамика, мощное вооружение. Все это есть у самолётов, сыгравших выдающуюся роль во время Второй Мировой войны: наших «Яков», «Лавочкиных», «Петляковых», немецких «Мессершмидтов» и «Фоке-Вульфов», американских «Аэрокобр», английский «Спитфайров»… Но прошло время – и они тоже достигли предела в своем развитии. Когда скорость достигает 700 километров в час, воздушный винт не справляется с работой и…
– Появились реактивные самолеты!
– Да, но не сразу. Сколько опять было затрачено сил, чтобы «перекормить» первого бегуна! Мощность мотора истребителя от 1000 лошадиных сил, с которых начинали войну, возросла до 1800! А прирост скорости опять был очень невелик.
При подходе к звуковому барьеру перестали справляться крылья. И опять пытались преодолеть звуковой барьер за счет увеличения мощности двигателя. Одна из самых частых и дорогостоящих ошибок в развитии техники – попытка совершенствовать не достигшую насыщения в развитии подсистему, а ту, которая лучше совершенствованию поддается!
– Совсем как в анекдоте! – неожиданно заметил Саша.
– В каком? – раздались дружные крики.
– Человек озабоченно разглядывает землю под фонарем. «Что ты ищешь? – спрашивают его. – Ключи. – Ты их здесь уронил? – Нет, уронил я их вон там, но зато здесь, у фонаря светло, искать легче».
Ребята смеются, а нам грустно. Слишком часто так бывает. Характерным признаком последнего, третьего этапа в развитии системы является гигантизм – слепое наращивание мощностей, размеров, массы вместо того, чтобы перейти к новым принципам создания машин. Динозавровой болезнью болели не только вымершие динозавры, но и вымершие паровозы. Гигантизм – последний шаг системы перед полным исчезновением.
– Системы борются, вытесняя друг друга. А кого вытеснила самая первая система, только появившаяся, подобно которой раньше не было? Вопрос Преподавателя кажется странным – не было, значит, никого не вытесняла.
– Но ведь система создается для выполнения каких-то функций, которая, как правило, как-то раньше выполнялась. Кем?
– Конечно, человеком! Человека вытесняет техника. Вот с чего она начиналась. – Преподаватель показал примитивно обработанный камень, одолженный у историков. – Это первое из каменных орудий, оно почти ничем не отличается от природных камней, несколько сот тысяч лет назад такие орудия использовались везде. Оно заменило когти и зубы.
Прошли тысячелетия, и простые инструменты типа ножа, скребка, копалки перестали удовлетворять человека. Мы ведь можем развивать сравнительно небольшие усилия в течение длительного времени, но не можем поднять тяжеленное бревно или далеко бросить камень – эти действия требуют большой мощности в короткий временной промежуток. Как быть?
– Нужен рычаг! Праща! Метательные приспособления!
– Конечно, это все преобразователи энергии, резко расширяющие возможности человека. Но на следующем этапе человек вытесняется и как источник энергии – появляются ветряные и водяные мельницы, наконец, паровые машины.
– Человек перестал быть источником энергии – значит, он полностью вытеснен?
– Нет. Это только первый этап. Теперь начинается вытеснение из систем управления. На первых планерах человек управлял полётом, просто меняя положения тела. Потом появились специальные устройства – рули высоты, направления. Как вы думаете, почему знаменитые в тридцатых годах летчики – Валерий Чкалов, Михаил Громов, Михаил Водопьянов – все как на подбор были очень сильными людьми? Громов, например, бывший чемпион СССР по штанге.
– Очень большим было усилие поворота рулей. На самолете, на котором Чкалов летел в Америку, – почти 60 килограммов.
– Да. Десятки часов ворочать такие рычаги! А у современного самолета усилия эти измеряются уже в тоннах! Какие здесь нужны мышцы?
Смех. Ясно, что никакой силач не справится. За него работают специальные гидравлические или электрические преобразователи команд.
– А команды подаёт человек?
– Пока он не будет вытеснен и как источник команд, впрочем, уже появились автопилоты.
– Что же остаётся человеку?
– Человек получает и анализирует информацию, принимает решения.
– Но и здесь его вытесняет техника! Есть датчики, заменяющие органы чувств человека: термометры, микрофоны, фотоэлементы.
– Верно. Есть и машины – преобразователи информации.
– ЭВМ!
– Да, когда в систему включается ЭВМ, она становится полностью самостоятельной. Человек принимает решение один раз, когда проектирует и программирует систему. Всё, о чем мы только что говорили, можно увидеть на плакате. Три уровня вытеснения: рабочий уровень, уровень управления, уровень принятия решений. И на каждом уровне – источник, преобразователь, исполнитель. Все это увязано в единую систему.
– Но ведь не всегда же происходит полное вытеснение? Мы пользуемся ножами, велосипедами, парусными яхтами…
– Да, далеко не всегда. Но обратите внимание, что все эти системы – не на основной линии развития технологий, они в основном остаются в обслуживании человека, его развлечениях, превращаются в хобби… Более того, в этих областях наряду с вытеснением, часто происходит обратный процесс – втягивание человека в техническую систему!
Вот, например, в развитии музыки – сперва чёткое вытеснение, появление разнообразных музыкальных инструментов, от старинного органа или скрипки до современных музыкальных синтезаторов. Но вот появляются граммофонные пластинки и с ними первые возможности «вторжения» в музыку слушателя – регулировка громкости, потом тембра. Появляются специальные системы для «диск-жокеев», позволяющие регулировать звучание музыки, накладывать друг на друга разные композиции и т. п. Появляется караоке… Слушатель становится в какой-то мере соавтором композитора и исполнителя!
* * *
Вспомните законы развития техники, которые мы изучали раньше. На что похож процесс вытеснения человека из технических систем?
– На развёртывание системы.
– Да, происходит её усложнение, появляются новые узлы и связи, в том числе и обратные – на плакате они не показаны, чтобы не затемнять рисунок. А какой следующий этап?
– Свёртывание.
– Безусловно. У обычного автомобиля велика цепочка превращений энергии: возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре с помощью коленчатого вала превращается во вращательное, которое и передается на колеса. А у автомобиля с двигателем Ванкеля движение с самого начала вращательное, преобразователь не нужен. Растет идеальность. А как интересно проявляется закон согласования-рассогласования! Первый каменный нож – «согласователь» между человеком и объектом труда – деревом, корнем, хищником. С объектом согласуется лезвие – выбирается форма, материал, а с человеком – рукоятка, её форма, способы крепления. Любой преобразователь – по сути согласующее устройство между источником (энергии, команд, информации) и исполнителем – инструментом.
– А техника вообще – согласующее устройство между природой и человеком!
– Похоже, что так. Развитие её напоминает наступление армии. Она движется вперед широким фронтом. В единой линии идут разные отрасли науки и техники и каждая необходима для успешного продвижения. Казалось бы, где-то появится препятствие – и весь фронт остановится. Но так не бывает. Трудно представить себе, что развитие авиации вдруг остановилось бы, например, из-за отсутствия стёкол, способных выдерживать сверхзвуковой напор воздуха. А если бы таких стёкол действительно не оказалось бы?
– Кинули бы в эту область людей и деньги, сделали бы эти упрямые стекла!
– Или нашли бы способ, как от них отказаться!
– Конечно. Если вся армия пошла вперед, а один батальон застрял перед мощным укреплением, ему обязательно помогут. Бывает, конечно, что фронт ушёл вперед, а в тылу остались «белые пятна». Или какая-то техническая система резко вырвалась в своём развитии вперед. Но рано или поздно «пятна» сдадутся, а вырвавшемуся вперед отряду инженеров и учёных придется притормозить – скажется отставание основных сил.
– И внутри этой технической «армии» отношения непростые. Часто они напоминают биологическое взаимодействие типа «волк – заяц». Естественный отбор заставляет и тех и других бегать всё быстрее – зайцев – чтобы спастись, волков – чтобы не остаться без обеда. Это называется «совместной эволюцией» или «коэволюцией». Так же, взаимно подстегивая друг друга, совершенствуются броня и снаряд, самолет и зенитное орудие. И конкуренция идёт, как в живых системах, между различными видами транспорта, например железными дорогами и автомобилями, самолетами, кораблями. Есть и более сложные взаимные зависимости между машинами, их продукцией, технологией изготовления.
– Получается, что законы развития технических систем – очень важные для человека, их нельзя нарушать?
– К сожалению, их часто нарушают.
– Но ведь за эти нарушения не наказывают?
– Ещё как наказывают! Но о нарушениях и наказаниях за них мы поговорим в День Памяти.
– А какое отношение имеют нарушения законов развития к Дню Памяти?
– Гитлеровская Германия нарушала не только человеческие законы, но и законы развития техники. И жестоко за это поплатилась. Об этом и будет разговор.
* * *
Занятие закончилось, но ребята не уходят.
– Послезавтра конкурс отрядных газет, давайте придумаем самую оригинальную газету!
– Давайте, – согласились Преподаватели. – Какой метод выбираете?
– Может быть, мозговой штурм? – предложил Дима.
– Можно, – ответил Преподаватель, – но, пожалуй, больше подойдёт другой метод психологической активизации – метод фокальных объектов. Впрочем, пусть о нём расскажет и, главное, покажет, как он работает, кто-нибудь из старичков. Игорь, справишься?
Несколько обиженный недоверием Игорь тут же взялся за работу.
– Пусть выйдут три человека, – сказал он. – Разделите доску на три части. А теперь по очереди ткните пальцем в эту книгу и выберите наугад первое попавшееся существительное. Диме досталось слово «политика», Саше – «стол», Тане – «сорняк». По указанию Игоря они стали записывать каждый на своем участке доски прилагательные – признаки случайных объектов.
«Политика» – внешняя, агрессивная, миролюбивая, подлая, последовательная, кнута и пряника…
«Стол» – дубовый, научный, диетический, антикварный, вычурный, изящный, тяжелый, пластмассовый, складной…
«Сорняк» – вредный, живучий, колючий, корявый, несъедобный…
Ребята помогали стоящим у доски. Потом стали переносить эти случайные признаки на совершенствуемый объект – нашу газету, которая теперь должна была быть в фокусе внимания, стать фокальным объектом – отсюда название метода.
– Агрессивная газета – не даёт себя сорвать.
– Складная!
– Диетическая!
Сначала признаки переносятся напрямую. Но нужно создавать цепочки ассоциаций, расширяя область поиска. Первые предложения, как обычно, были малооригинальными. Но работа продолжалась, и кое-что интересное получилось. Посмотрим, удастся ли ребятам реализовать найденные идеи?
Вечерние размышления
Прошло восемнадцать дней занятий. Интересно наблюдать за ребятами. Даже те, кто раньше ничего не слышали о ТРИЗ, уверенно формулируют противоречия, грамотно пользуются понятием идеальности, ориентируются в законах развития технических систем. Все то, что усваивалось с немалым трудом, постепенно превращается в контуры нового метода мышления.
Почти исчезла разница между старичками и новичками. Все-таки ежедневные занятия – большая сила! Но достигнутый успех нужно развить и закрепить. Поэтому со второй половины занятий постепенно объединяем разрозненные знания в единую систему, в слитное представление о развитии как едином процессе, в котором все законы действуют вместе.
Рассказывая об общих законах, мы всё время повторяли пройденный материал, чтобы ребята почувствовали единство техники, общность и взаимосвязь её разных отраслей. Понимание этого единства – гарантия от «профессионального кретинизма» – узости и ограниченности, мешающей поиску нового. А на следующих занятиях мы охватим связями общности науку, искусство, самые разные стороны человеческой деятельности!
День девятнадцатый. Как делаются научные открытия!
– Можно ли научиться делать открытия? В ответ – молчание, правда, недолгое. Вот первые соображения:
– Наверное, можно, вы как-то говорили, что открытие – это тоже изобретение!
– Нет, изобретение и открытие – разные вещи.
– Ну и что? А если у них много общего?
– Чем отличается открытие от изобретения? Если изобретатель придумывает и создает то, чего никогда не было, то учёный открывает природные явления и закономерности, существующие в природе, но до сих пор человечеству не известные. Различие существенное, но нет ли сходства?
Разработка ТРИЗ началась с открытия того, что существуют объективные закономерности в развитии технических систем, которые можно выявить и сознательно использовать для целенаправленного совершенствования техники. А есть ли подобные закономерности в развитии научных теорий?
– Наверное, есть! Ведь в науке тоже есть случаи одновременного открытия одних и тех же законов, как одновременные изобретения в технике, например закон Бойля – Мариотта! – Как всегда обстоятельно излагает Женя. – Бойль и Мариотт открыли его независимо!
Таких примеров немало. Есть и другие моменты, общие для развития науки и техники. Так, научная теория в своем развитии повторяет те же стадии, что и техническая система: зарождение, бурный рост, замедление и остановка. И если это сходство – не случайное совпадение, то многое из того, что нам уже известно в ТРИЗ, может оказаться полезным и в решении задач «на открытие».
Мы знаем, что двигатель развития технической системы – это противоречия. А в развитии научной теории?
…В 1893 году физик В. Вин, исходя из положений термодинамики, вывел закон распределения энергии по длинам волн в спектре излучения чёрного тела. В 1897 году экспериментальная проверка показала, что закон Вина согласуется с экспериментом только в области коротких волн. В 1900 году другой физик – Рэлей, исходя из других положений термодинамики, вывел свой закон распределения, причём форма этого закона радикально отличалась от закона Вина. Закон Рэлея, давая согласующуюся с экспериментом картину распределения в области длинных волн (где «не работал» закон Вина), в области коротких волн приводил к бесконечно большим количествам энергии, что противоречило всем понятиям термодинамики.
Оба закона были строго выведены из доказанных положений термодинамики, поэтому их странное поведение озадачило физиков. Они стали тщательно проверять все исходные моменты. Наиболее основательно этим занимался Дж. Джинс, он даже нашёл некоторые неточности в законе Рэлея, но положения это не исправило. Чем глубже вникал Джинс в существо проблемы, тем яснее он понимал, что классическая физика не в состоянии решить проблему излучения. Возникло противоречие, настолько драматическое, что П. Эренфест назвал ситуацию «ультрафиолетовой катастрофой». Как известно, разрешил это противоречие М. Планк, предложивший идею неделимых порций энергии – квантов.
…Принцип относительности, сформулированный для классической механики Галилеем, гласил, что механические явления в системах, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, происходят одинаково и независимо от движения. Опыт Майкельсона доказал, что скорость света не зависит от скорости движения Земли, и значит принцип относительности должен быть справедлив и в электродинамике. Но электромагнитные уравнения Максвелла, многократно подтвержденные экспериментально, не допускали относительности в электродинамике. Это противоречие было разрешено А. Эйнштейном в специальной теории относительности. Таких примеров множество в самых разных науках. Они подтверждают, что противоречие в науке, как и в технических системах, является движущей силой развития научных систем – гипотез, теорий. Значит, должны быть и способы выявления и разрешения этих противоречий, овладев которыми, можно научиться делать открытия.
Какие же законы действуют в развитии науки? До 18 века основным понятием оптики был световой луч. Геометрическая оптика, основанная на законах прямолинейного распространения, преломления и отражения световых лучей, позволила заложить основы теории оптических приборов, объяснила многие световые явления. Из принципов геометрической оптики естественно вытекала корпускулярная теория Ньютона: свет – это поток особых мельчайших частиц, испускаемых светящимся телом и движущихся по инерции. Однако с позиций корпускулярной теории оказалось невозможно объяснить дифракцию – проникновение света в область геометрической тени. Для объяснения этого явления современник И. Ньютона Гюйгенс создал новую оптику – волновую, основанную на представлении о свете как упругих волнах, распространяющихся в особой среде – эфире.
Волновая теория объясняла дифракцию и сложное явление двойного лучепреломления в кристаллах, но не могла объяснить поляризацию света и прямолинейность его распространения. Это оказалось решающим, и корпускулярная теория одержала победу. Её господство продолжалось около ста лет, пока Т. Юнгом не был открыт принцип интерференции (наложения) волн. А решающий удар корпускулярной теории нанёс О. Френель, восстановивший волновую теорию на основе синтеза принципов Гюйгенса и Юнга. Новая теория прекрасно объяснила и прямолинейность света, и явление дифракции, а заодно и поляризации. Для этого только нужно было допустить, что световые волны являются не продольными, а поперечными. Волновую теорию подтвердил опыт Фуко, который показал, что в воде скорость света меньше, чем в воздухе.
Торжество волновой теории длилось тоже около ста лет – до начала 20 века. К тому времени она впитала в себя учение об электричестве и магнетизме, электродинамику Максвелла. Свет уже не считали механическим волновым процессом, а представляли как совокупность движущихся друг за другом электромагнитных волн. Но в начале 20 века снова пришлось вернуться к корпускулярной теории, чтобы объяснить фотоэффект и другие явления. С этого времени обе теории стали сосуществовать, «работая» каждая в своей области: свет – череда бегущих волн; свет – поток летящих частиц – фотонов.
Как физики примирились с таким вопиющим противоречием? Почему вместо того, чтобы доказывать, какая теория лучше, они перестали спорить и стали работать, изучая по своему выбору ту или иную сторону поведения света? В этом огромная заслуга Нильса Бора, предположившего, что противоречие лежит не в природе света, а в нашем представлении о ней, и сформулировавшего в 1927 году принцип дополнительности.
Оказалось, что двойственная природа свойственна не только свету, но и электрону и другим частицам. Для описания электрона как частицы В. Гейзенберг создал матричную механику, а Э. Шрёдингер – волновую механику для электрона – волны. Трудно было решить, какая из теорий справедлива. Решающий шаг сделал Нильс Бор, который понял, что обе теории хотя и взаимно исключают друг друга, только в совокупности обеспечивают полное описание картины микромира. Сформулировав это важнейшее положение квантовой механики, Бор пошёл дальше. Он осознал его как философский принцип: когда существуют две взаимоисключающие (конкурирующие), но согласующиеся с экспериментами теории, необходимо рассматривать их как взаимодополняющие. Что напоминает вам этот принцип?
– Гибридизацию! Закон объединения конкурентов![5]
– Конечно! Ведь корпускулярная и волновая теории несколько раз сменяли друг друга, значит было в обеих рациональное зерно! Ещё до принципа дополнительности Нильс Бор сформулировал другой принцип, который тоже сначала относился к физике, а потом приобрёл общенаучное, философское значение – принцип соответствия: научная теория, подтвержденная экспериментально в определенной области, с появлением новых знаний не отвергается полностью, а сохраняет свое значение для этой области как частный случай новой, более общей теории. Например, с появлением волновой оптики геометрическая оптика не утратила своего значения. Было доказано, что в тех случаях, когда длину волны света можно считать малой по сравнению с шириной светового пучка, законы геометрической оптики выводятся из волновой. Аналогично классическая механика – частный случай теории относительности и квантовой механики.
– Похоже на согласование новой теории со старой.
– Да, наверно, можно считать его аналогом закона согласования в технике[6]. А что такое идеальность в науке?
– Меньше формул – больше результатов!
– Или уменьшение исходных для теории аксиом?
– Есть немало примеров, когда первое доказательство теоремы сложное, со множеством выкладок, а постепенно оно упрощается.
– Вроде свёртывания!
– Действительно, похоже. Но вопрос об идеальности в науке пока открыт, здесь только начинается работа.
Итак, научная теория – это тоже система. Только состоит она не из «железок», как техническая, а из информации. Информационные системы – это не только теории, но и языки, литературные произведения. Здесь тоже проявляется системный эффект – объединение двух информационных элементов дает новую информацию.
– Как вы считаете, с чего следовало бы начать работу по созданию алгоритма научных открытий?
– С изучения уже сделанных открытий.
– С выявления тех приёмов, которые использовались учёными.
– Как при создании ТРИЗ. Ведь у научных и технических систем много общего.
– В принципе верно. Начинать нужно с классификации открытий. Какие бывают открытия?
– Например, как у Лазаренко. Искали способ борьбы с искрением контактов – нашли способ получения порошков!
– И Беккерель обнаружил радиоактивность случайно!
– Резерфорд бомбардировал атомы альфа-частицами и открыл существование ядра.
– Экспериментальные открытия, когда открывают новое явление.
– Теоретические, теория объясняет какое-то явление.
Самая простая классификация – разделение на две группы: открытие новых фактов и объяснение уже известных, установление новых закономерностей.
Раз существуют открытия двух видов, то и приёмы создания их должны в какой-то мере отличаться. Рассмотрим приёмы открытий в первой группе.
• Поиск нового за границами известного. Например, Камерлинг-Оннес, изучая электрическое сопротивление при всё более низких температурах, открыл сверхпроходимость. Этим приёмом практически всю жизнь пользовался П. Л. Капица: сначала получение и изучение сверхсильных магнитных полей, потом – сверхнизкие температуры, затем сверхвысокие – плазма.
• Изучение ранее известных аномалий, отклонений от нормы, пусть даже совсем незначительных. Так из «маленького облачка» на горизонте классической физики – опыта Майкельсона – выросла теория относительности.
• Исследование внутренней структуры уже известных объектов. Так постепенно уточнялись структуры химических веществ, атомов, атомных ядер, элементарных частиц.
Приёмы открытий второй группы – открытия новых закономерностей можно было бы назвать «изобретением гипотез», объясняющих те или иные факты. Преодоление противоречий в науке чаще всего происходило либо путем введения гипотетического соотношения, связывающего противоречивые положения, либо с помощью гипотетического явления, которое могло бы объяснить факты, не соответствующие уже имеющейся теории.
На основе наблюдения неба Птолемей создал геоцентрическую теорию, согласно которой Земля находилась в центре Вселенной, а Солнце и другие планеты вращались вокруг нее. Но по мере повышения точности астрономических наблюдений выяснилось, что планеты время от времени описывают странные «петли». Была предложена идея «эпициклов», согласно которой каждая планета, двигаясь вокруг Земли, дополнительно вращается по небольшой по сравнению с орбитой окружности. Дальнейшее повышение точности наблюдений показало, что и эта картина не соответствует фактам, поэтому были введены ещё дополнительные эпициклы. «Дошли» до семи эпициклов, и такое «уточнение» могло бы продолжаться до бесконечности, но слишком уж сложными стали расчёты положений планет. А без них не могла существовать одна из важных наук средневековья – астрология. Для составления гороскопов нужны были простые, но достаточно точные методы расчёта.
Н. Коперник сначала чисто формально предложил другую схему движения небесных тел, которая упростила вычисления: Солнце находится в центре, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него. А потом стало ясно, что речь идёт не просто о формальной картине, облегчающей вычисления, а о реальной гелиоцентрической картине мира.
Исследователи электромагнетизма Ампер, Вебер, Фарадей, Нейман проделали множество опытов, доказывающих, что электричество и магнетизм тесно связаны, порождают друг друга. Однако построить единую систему уравнений для электричества и магнетизма не удавалось, пока Максвелл не ввел чисто формально в уравнения ещё один член – ток смещения, протекающий в диэлектриках и вакууме и никогда не наблюдавшийся. В результате появилась идея об электромагнитных волнах, свободно распространяющихся в пространстве без всяких проводников. Через двадцать лет эти волны экспериментально обнаружил Г. Герц.
Формально отнесся к своим знаменитым преобразованиям X. Лоренц, а вслед за ним и крупнейший учёный и теоретик науки Пуанкаре. А ведь этим преобразованиям, позволившим примирить принцип относительности с уравнениями электродинамики, Эйнштейн дал физическое толкование. Это и позволило создать теорию относительности.
Не было физического обоснования и у гипотезы кванта Планка, но Эйнштейн, предположивший, что кванты – не формальные образования, а реально существующие частицы материального мира, создал теорию фотоэффекта и заложил основы квантовой механики. Формально ввёл свои орбиты и Бор…
Подобных примеров в науке множество, и все они отличаются некоторой последовательностью действий: сначала находится чисто формальный способ разрешения противоречия с помощью какого-то математического преобразования, затем формальное преобразование осмысливается и наполняется физическим содержанием и, наконец, на базе нового физического содержания делается шаг вперед к познанию новой объективной реальности.
* * *
Материал сегодня трудный, и ребята устали. Поэтому разговор об изобретении гипотез мы продолжим завтра. А сейчас поговорим о другом. Допустим, мы уже знаем, как создавать гипотезы. Но они не станут точным знанием до тех пор, пока не будут подтверждены практикой. Следующий шаг научного исследования – нужно поставить перед природой вопрос, верна ли наша гипотеза. Умение задавать такие вопросы – важнейшее качество исследователя.
…На далекой планете космонавты обнаружили мыслящее существо, по внешнему виду напоминающее мешок. Последний представитель некогда могущественной цивилизации «Мешок» обладает удивительным даром – отвечать на любые вопросы, в том числе и о будущем. Люди не преминули этим воспользоваться. Расписали время «Мешка» на минуты, которые за огромные деньги продают всем желающим. И он трудится по 24 часа в сутки, исправно отвечая на вопросы типа «Разбогатею ли я, если куплю акции такой-то компании?» Небольшое время было отведено и учёным. В конце концов «Мешок» устал от глупых вопросов. Он с разочарованием сообщает своему собеседнику, что вопросы, которые ему задают, совсем не те, которые следовало бы задать. А что спросили бы вы, если бы вам представилась возможность задать «Мешку» вопрос?
Объявляется среди ребят блиц-конкурс на самый главный вопрос. У каждого – одна попытка.
– Как предотвратить войны?
– Как лечить все болезни?
– Как разрешить проблемы перенаселения и питания?
– Как научиться передвигаться быстрее скорости света и достичь звезд?
– Как сохранить нашу Землю?
– Вопросов много, и все они действительно важные. Но психологическая инерция помешала вам. Ведь «Что спросить у «Мешка»?» – это тоже вопрос.
«Что же мы должны спрашивать?» – «Вот вопрос, которого я ожидал»…
Это строка из фантастического рассказа У. Моррисона «Мешок». Самым главным «Мешок» считал вопрос, приносит ли он своими ответами пользу или вред.
Вопросы нужно уметь задавать, это ясно. Но какие из них самые «правильные»? Конечно, те, которые позволяют быстро и соответственно дёшево найти ответ. Говорят в шутку, чтобы задать правильный вопрос, нужно наполовину знать ответ. «В каждой шутке есть доля правды», но в этой – все 100 % правды.
…Новая игра: отгадать задуманного Преподавателем литературного героя. Можно задавать любые вопросы, на которые Преподаватель имеет право отвечать «да» или «нет», или «не могу ответить». (Не правда ли, именно так и отвечает природа на вопрос исследователя?)
– Это Гулливер? Дюймовочка?
– Таких вопросов можно задать тысячи и не угадать. Главное условие игры – вопросов должно быть как можно меньше. Выберите капитана, пусть он отбирает лучшие вопросы и следит за тем, чтобы вы слушали друг друга и не повторялись. Дело пошло чуть-чуть лучше, но ненамного. Тогда мы рассказали о правилах задавания таких вопросов. Мы ищем литературного героя. Все возможные герои могут быть разделены на две группы: например реальные (человек или животное) и нереальные (сказочные, фантастические). Задав вопрос, реален ли наш герой, мы сразу отбрасываем одну группу. Допустим, наш герой нереальный. Тогда следующий вопрос: сказочный или фантастический? Снова разделили на две группы и так далее. Этот метод называется дихотомией – последовательным разбиением на две группы.
Теперь вопросы пошли толковые:
– Герой одушевлённый?
– Да.
– Человек?
– Нет.
– Живёт на суше?
– Нет.
Время от времени нужно подводить итоги, чтобы не запутаться.
Итак, наш герой – сказочное живое существо, живущее в воде.
– В море?
– Да.
Возникло затруднение. Не перебирать же всех морских обитателей! Теперь можно со стороны литературы.
– Сказка русская?
– Да.
– В прозе?
– Нет.
Морское существо, герой русской сказки в стихах… Да это же из «Конька-Горбунка» – прекрасной сказки Ершова!
Вот въезжают на поляну
Прямо к морю-окияну;
Поперек его лежит
Чудо-юдо рыба-кит.
…Миллиарды тратятся во всем мире на экспериментальные исследования по принципу: «Спрошу у природы что попало, а там видно будет». Ставя эксперимент, исследователь заранее должен представлять, какой в принципе ответ он может получить. Всем известно изречение, что в науке отрицательный результат – тоже результат. Но его нужно уточнить. Оно справедливо только тогда, когда, получив от природы в ответ «нет», мы теперь точно знаем, в каком случае она ответит «да» без дополнительных экспериментов. То есть ставя решающий эксперимент по проверке той или иной гипотезы, нужно его спланировать так, чтобы получить ответ «да» или «нет».
Вечерние размышления
Есть закономерности развития научных теорий и закономерности природы, которые теории описывают. Как они между собой связаны? Не повторяют ли друг друга?
Представьте себе огромную, спрятанную в тумане вершину горы. Вот ветром отнесло туман в сторону, и мы увидели над головой выступ, закинули туда верёвку. Вырубаем ступени, с трудом продвигаемся. За нами тянется верёвочная лестница – другим подыматься будет легче. Уходят вверх передние, а завоеванные позиции обживаются: верёвочные лестницы заменяют деревянные леса, появляются перила, правила техники безопасности. На следующих этапах перестраивается основание лестницы, возводятся каменные столбы, пускают лифты, пробивают туннели, наводят мосты через непроходимые ранее участки. Так «строится» наука, отдельные научные теории. Строительство зависит и от конфигурации горы, расположения фактов-зацепок, к которым крепится теория-лестница, и от конструкции самой лестницы, от строительной механики, обеспечивающей её прочность, то есть от собственных критериев построения научной теории. Законы развития научных теорий – это законы развития наших лестниц, перехода от верёвки, по которой карабкается альпинист, к комфортабельному лифту.
Писатель М. Анчаров в повести «Теория невероятности» пишет: «Наше время не любит изобретений. Оно любит исследования. Кому труднее всего – изобретателям. А исследователю? Все институты научно-исследовательские, разве не так? Исследование – это значит исследование того, что природа изобрела. А изобретение – это человеческое создание, продукт творчества, синтез.
Без исследований не будет изобретений. – Правильно. А без изобретений вообще ничего не будет. Жизни не будет. Человек от обезьяны отличается не исследованием дубины, а изобретением дубины».
Конечно, и автор этой цитаты и мы не против науки, исследований. Но очень хочется напомнить о том, что часто забывают: о роли изобретения, творческого скачка в создании самих теорий, в открытии новых явлений. Наши ребята начитаны, эрудированы, но представление о деятельности учёного у них мало соответствует истине. И если бы только у них!
Сколько раз приходилось слышать: «Ну, возможно, изобретательство ещё можно как-то организовать, алгоритмизировать. Но не науку!» Наука – это нечто непознаваемое, пути её неисповедимы, только гений может… Старая песня! Когда-то это говорили и о возможности алгоритмизации в изобретательской работе. Сегодня опыт, множество изобретений доказывают, что учить изобретательству можно. Теперь на очереди – поиск методов создания нового знания в науке. Многие наши ребята мечтают стать и, без сомнения, станут учёными. Поэтому очень хочется вооружить их современными сильными методами поиска нового. Сегодня мы познакомили их немного с некоторыми закономерностями, а завтра займёмся непосредственным решением исследовательских задач.
День двадцатый. Как решать исследовательские задачи!
Противоречия вроде «ультрафиолетовой катастрофы» в науке встречаются не каждый день. Гораздо чаще учёным приходится искать объяснения новым явлениям, выяснять механизмы, их порождающие. И не только учёным, но и производственникам, когда в цехе вдруг неожиданно появляется брак и причины его неизвестны. И даже сыщикам, разгадывающим преступление.
Преподавательница: С 1977 года Б. Злотин начал работу в качестве «профессионального изобретателя» – ТРИЗ-решателя проблем, важных для электромашиностроительного завода «Электросила». Первые месяцы работы показали, что наиболее часто приходится иметь дело с проблемами устранения брака, дефектов продукции, низкого качества и т. п. Оказалось, что самое трудное – выявить причины этих нежелательных эффектов, то есть решить исследовательскую, а не изобретательскую по своей сути задачу, для чего классический ТРИЗ не был предназначен.
После нескольких попыток адаптации ТРИЗ к таким проблемам был, почти случайно, придуман приём, основанный на идее превращения задачи из исследовательской в изобретательскую.
Проводилась работа по снижению стоимости и повышению надёжности автоматических выключателей большой мощности. Группа специалистов была собрана по приказу «большого начальника», против желания участников. Б. Злотин, назначенный руководителем группы, был в ней младшим по возрасту и низшим по служебному положению. Члены группы считали, что никакие улучшения их конструкции невозможны, были обижены выбором руководителя и фактически саботировали работу, отказываясь генерировать идеи в процессе мозгового штурма или высказывая заведомо неприемлемые варианты.
Стремясь немного «расшевелить» участников, ведущий сказал: «Ну ладно, улучшить систему вы не можете, а вот ухудшить можно?». Последовали явно издевательские предложения – ударить изделие кувалдой перед передачей заказчику, сделать электрические контакты из дерева и т. п. На это ведущий возразил – так испортить любой может, но заказчики такое изделие не примут. А как ухудшить, чтобы клиенты этого не заметили? Кто-то из группы удивился: «Ты что, хочешь диверсию придумать?»
Как ни странно, идея «изобрести диверсию» вызвала интерес. Через несколько минут была высказана явно «работоспособная» «диверсионная идея», поразившая всех – она объясняла недавно произошедшую аварию, причины которой до сих пор были непонятны. Саботаж был моментально забыт, все включились в активную работу по поиску возможности предотвращения таких аварий. После первого успеха группа очень хорошо работала по поиску других идей.
Обдумывание результатов этого проекта привело к созданию методики, получившей название «диверсионный анализ»[7] или «диверсионка», потому что в этом случае специалист, решающий задачу, должен думать как «диверсант».
Основная идея «диверсионного анализа» проста. Вместо того, чтобы стараться понять – почему и как данный нежелательный эффект возникает, мы формулируем задачу: «Допустим, нам поручено добиться именно такого результата. Как мы могли бы это сделать, используя имеющиеся ресурсы?» Такое преобразование получило название «инверсия» (или «обращение») задачи, оно близко по своей сути к тому, что на Западе позже было названо «реверс инжиниринг» (RE), но в отличие от характерного для RE «переизобретения» продукции других производителей, специалист по «диверсионному анализу» «переизобретает» механизмы стихийные, возникающие вопреки воле людей.
Со временем «диверсионка» начала использоваться в наших работах постоянно и не только для выявления причин брака. Другим важным применением этого метода стало прогнозирование возможных нежелательных явлений, особенно при внедрении новых технологий или продуктов.
Задача.
Предприятие готовилось к выпуску нового типа электрической мясорубки. Был проведен «диверсионный анализ» на тему – «Как с помощью мясорубки нанести вред?». А что бы вы сделали?
Ребята немедленно включились в генерацию и всего за несколько минут вышли на основные решения, которые были найдены в процессе реальной работы. Например, была сформулирована задача:
– Как с помощью мясорубки заразить людей какой-то болезнью?
В результате попыток её решения было выявлено, что в мясорубке есть зоны, куда во время работы может проникать мясной сок и частицы фарша, и которые невозможно хорошо промыть. Это значит, что будут возникать процессы гниения, размножаться опасные бактерии. Простейший опыт подтвердил худшие опасения – в мясорубках, использовавшихся для испытаний, ощущался гнилостный запах. Небольшое изменение конструкции позволило такую возможность полностью устранить.
При практическом применении «диверсионного анализа» выяснилась интересная особенность – очень часто инверсия задачи приводит к простым и легко решаемым без специальных изобретательских методов задачам. Поэтому после инверсии рассматриваются обычные методы осуществления искомой функции в разных отраслях техники и науки. Нередко это сразу даёт ответ. Если же ответа нет, используется инструментарий ТРИЗ, сначала для изобретения метода «создания диверсии», а потом и метода её предотвращения.
Систематическое применение диверсионного подхода позволило эффективно работать в направлении повышения качества продукции и обучать специалистов такой работе[8].
Со временем обнаружился важный эффект: общепринятые специалистами объяснения причин появления брака и дефектов часто не имеют ничего общего с реальностью. Мы научились относиться с подозрением к любым объяснениям, если они не позволили устранить данный эффект в течение долгого времени. Впоследствии, занимаясь решением научных задач в самых разных областях, мы обнаружили тот же эффект – очень многие привычные объяснения, циркулирующие и принятые в научной среде, оказывались не более, чем фантазиями типа «кто-то из великих это сказал» или «это все знают».
Преподаватель: – В начале восьмидесятых годов прошлого века мы выбрали для себя «Большую Цель» – создание методики решения научных задач, построения гипотез и теорий, наподобие АРИЗ. В науке это оказалось сложнее, чем в технике – не было великолепной «базы данных» – патентного фонда, который можно было бы проанализировать. Пришлось читать массу книг по истории науки – и через год мы были совершенно обескуражены – оказалось, что практически никто не объясняет – как идеи были найдены, а если и объясняет – невозможно верить. С нашей точки зрения, как специалистов по поиску новых идей, эти объяснения очень наивны и фантастичны… а иногда и просто лживы! Вот Фридрих Кекуле в разное время публикует три разные, противоречащие друг другу теории о том, как ему пришла в голову великолепная идея циклического строения бензола. Единственное, о чём он не упоминает – то, что идея эта основана на работах другого химика – Александра Бутлерова.
После года почти безуспешных попыток построить «алгоритм решения научных задач» А. Зусман предложила использовать для решения научных задач «диверсионный подход». То есть, вместо поиска ответа на вопрос: «почему происходит то или иное физическое, биологическое, социальное и т. п. явление», сформулировать задачу «как можно такое явление создать или сконструировать, используя имеющиеся в системе ресурсы»[9].
Общий алгоритм работы получился подозрительно простеньким:
• Описание задачи: Какое необычное явление или эффект происходит в рассматриваемой системе?
• Инверсия задачи: Как этот эффект можно создать искусственно?
• Поиск аналогий: Как такие эффекты возникают сами или как они специально создаются при необходимости?
• Решение задачи: Изобретение с помощью инструментов ТРИЗ, например, использования ресурсов, вепольного анализа, АРИЗ и т. п., способа, как этот можно эффект создать в рассматриваемой системе. Формирования «механизма», способного реализовать данный эффект.
• Проверка гипотезы: Есть ли в системе ресурсы, необходимые для реализации найденного «механизма явления»? Какие другие эффекты может обеспечить данный механизм и проявляются ли эти эффекты в реальности?
• Применение найденного механизма: Использование найденного «механизма явления» в качестве ресурса для устранения нежелательных эффектов или результатов и/или для получения дополнительной пользы от системы. Применение найденного «механизма явления» в других системах и для решения других задач.
Когда Преподаватели вели эту разработку, они каждое утро бегали по несколько километров. Однажды возник забавный вопрос – почему, если человек дышит при беге носом, он может без особого труда пробежать большую дистанцию, а если дышит, широко открывая рот и глубоко вдыхая, то очень быстро задыхается? Это казалось необъяснимым – ведь дыхание через нос труднее и медленнее, требует затраты большей энергии, ртом можно «схватить» больше воздуха. Притом, при плавании человек дышит ртом и не задыхается.
Знакомый врач объяснил:
• при дыхании носом наружный воздух согревается, проходя через насыщенную кровяными сосудами зону, что предотвращает переохлаждение организма;
• при дыхании носом воздух фильтруется от пыли, она не попадет в легкие.
Но мы-то бегали летом при температурах порядка +25 °C по прекрасному парку, где был чистейший воздух и явно не нуждались ни в фильтре, ни в дополнительном подогреве!
Инверсия задачи: Как заставить человека задыхаться?
Один способ хорошо известен – если заставить человека даже без бега очень глубоко и часто дышать, то он довольно скоро начинает задыхаться. Обычно это объясняют избытком попадающего в кровь кислорода (эффект гипервентиляции). Но в это тоже было трудно поверить – одному из авторов приходилось дышать воздухом, обогащенным кислородом, и он вовсе не задыхался. Тем более невозможно поверить, что при беге происходит перенасыщение крови кислородом – наоборот, бежать тяжело потому, что кислорода не хватает.
Поиск аналогий в системах, где данное явление хорошо изучено. Чтобы найти систему – аналог, мы слегка изменили, сделали более абстрактным само определение системы. Наша система – человеческие легкие, которые играют роль насоса. При определенных условиях этот насос работает неэффективно.
Инвертированная задача: Как обеспечить снижение эффективности работы насоса, если это почему-то необходимо?
Преподаватель в это время работал «решателем проблем» в фирме «Молдавгидромаш», производящей различные насосы, и среди других работ проводил анализ их эффективности. При такой постановке задачи ответ оказался очевидным – насос работает неэффективно, когда не имеет необходимой нагрузки. Представьте себе насос, который должен закачивать воду с поверхности моря на высоту например километра. Ясно, что это требует большого расхода энергии. Но по каким-то причинам вода из насоса не идет вверх, а выбрасывается обратно в море, то есть насос не совершает полезной работы. Что будет с этим насосом? Энергия, не израсходованная на выполнение полезной работы, будет расходоваться на нагрев и насос буквально за минуты сгорит.
Решение задачи: Решение в данном случае было основано на переносе известного механизма «падения эффективности насосов при отсутствии полезной нагрузки» в область биологии. Дыхание через широко открытый рот ставит наши легкие в условия активной работы без нагрузки. Получается, что главная функция носа при беге – сопротивление засосу воздуха. А при плавании такое сопротивление обеспечивает давление воды, сжимающей грудную клетку, и выдох в воду, требующий серьёзных усилий.
Проверка гипотезы: Идея о том, что именно сопротивление дыханию обеспечивает эффективность бега показалась нам нелепой, но на следующее утро мы провели простой эксперимент: бегали, втягивая воздух через плотно сжатые зубы и полузакрытые губы. Это было очень непривычно, но оказалось, что для длительного бега это даже лучше, чем дыхание через нос – можно менять степень сопротивления воздуха в зависимости от режима бега – типичный изобретательский «сверхэффект» от решения задачи.
Применение найденного механизма: Оказалось, что это новое знание работы легких как насоса можно использовать в некоторых медицинских процедурах и при тренировке спортсменов.
Ребятам не терпится начать решать задачи. На первых порах мы не настаиваем на жестком соблюдении методики, работа идет в режиме «ТРИЗовского мозгового штурма».
Задача 15
На радиоэлектронном заводе заметили, что при перевозке микросхем из одного цеха в другой часть из них по непонятным причинам выходила из строя. Перевозили их в обычных пенопластовых коробках. Проверка микросхем перед транспортировкой показывала, что все они годные, а сразу после нее у некоторых обнаруживался электрический пробой. Чтобы бороться с браком, нужно знать его причины. Почему же пробивались микросхемы?
– Может быть, на заводе завёлся шпион-диверсант?
– Нет, шпионов там не было. Давайте воспользуемся приёмом инверсии. Какая сейчас у нас задача?
– Как добиться, чтобы при перевозке микросхемы были испорчены?
– Верно. Специалист по ТРИЗ В. В. Митрофанов, который решал эту задачу, даже усилил её, поставив условие, чтобы не часть, а все микросхемы оказались пробитыми. А сейчас воспользуемся вепольным анализом. Есть В1 – микросхема. Нужно ввести В2 и поле П. Какое нужно поле?
– Электрическое.
Изобретательская задача на этом шаге была бы решена. Но с исследовательскими дело обстоит немного иначе. В самом деле, ведь нет шпиона с портативным электрическим генератором для пробоя микросхем. Электрическое поле должно быть получено из ресурсов. В этом особенность исследовательских задач. Они должны быть решены только за счет ресурсов – никто не принимает специальных мер, например, для порчи продукции. Какие ресурсы у нас есть?
– Коробка пластмассовая.
– Это вещественный ресурс, он нам пригодится, возможно, в роли В2. А энергетические ресурсы есть?
– Микросхемы везут. Могут быть толчки, вибрации.
– Значит, у нас есть механическое поле. А нужно электрическое. Как быть?
– Можно получить электрическое поле из механического – электризация трением.
– Ну конечно! Из-за вибраций микросхемы перемещаются внутри пластмассовой коробки, трутся об нее.
– Отлично! Причина найдена. Но с браком нужно бороться. Что делать теперь?
– Покрыть коробки антистатиком или заменить на металлические.
– Сделать громоотвод!
Подошло первое предложение. И пробои прекратились.
Задача 16
Для шлифования поверхности изделий сложной формы (представим себе для простоты обыкновенную ложку) существует метод магнитоабразивной обработки. Стальной порошок наносят на круг из магнитного материала. Круг вращается, удерживаемый магнитным полем порошок мягко касается детали, принимая форму её поверхности, и полирует её. Так шлифуют изделия из мягких материалов. Но однажды с удивлением заметили, что не менее эффективно идёт шлифование и гораздо более твёрдых, чем ферропорошок, материалов, например вольфрама. Как это объяснить?
– А что тут странного? Известно же, что мягкая паста полирует твёрдый металл!
– Паста действительно мягкая, но в ней находятся твёрдые частицы. А здесь этого нет. Сформулируйте обращенную задачу.
– Как добиться, чтобы мягкий ферропорошок обрабатывал твёрдый вольфрам?
– Верно. А сейчас воспользуемся вепольным анализом. Что у нас есть? Исходная вепольная схема: В1 – ферропорошок, B2 – вольфрам, П – механическое поле. Какой у нас веполь?
– Неэффективный. Механическое поле не может обеспечить обработку твёрдого вольфрама.
– Что же нужно делать?
– Форсировать веполь! Перейти к использованию более эффективных полей.
– Можно воспользоваться магическим словом МАТХЭМ?
– Можно. Что нам подойдёт?
– Тепловое поле.
– Электрическое… Электроискровая обработка!
– Если бы это было возможно, задача была бы решена. А что нужно для этого?
– Нужно электрическое поле. А у нас есть механическое поле движения порошка, тепловое, возникающее когда порошок трётся об изделие. Есть ещё движущееся магнитное поле. А электрического в ресурсах нет.
– В задаче о пробое микросхем тоже сначала электрического поля вроде не было, а потом оно нашлось – получилось из механического. Может, и в нашем случае тоже так?
– Нет, у нас электризации трением не получится – там была пластмасса, а у нас – металлы.
– А разве кроме трения нет других способов получения электрического поля?
– Есть. У нас есть вращающееся магнитное поле, то есть переменное. Оно может индуцировать электрический ток.
– И тогда может проскочить искра. Получится электроискровая обработка, как мы и думали!
– Погодите радоваться, – остановил ребят Преподаватель. – Вы забыли, что у нас ещё было тепловое поле. Две версии, какая верная?
– Нужно провести эксперимент! Обнаружить искры. Тогда всё будет ясно!
– Как же обнаружить искру? Увидеть её непросто. Это новая задача.
– Её тоже можно решать вепольным анализом, как задачу на обнаружение.
– Нужно преобразовать поле электрической искры в другое, которое легко обнаружить. Увидеть, вы сказали, трудно. Может быть, можно услышать?
– Конечно, услышать! В обыкновенном приемнике искры создают помехи – треск, щелчки.
– Правильно. Когда сделали так, как вы предлагаете, услышали отчетливые шумы. Гипотеза подтвердилась.
Ребята потратили на задачу полчаса. В реальности её решала целая исследовательская лаборатория в течение нескольких лет!
Задача 17
При исследовании спектра водорода физик Р. Вуд столкнулся с загадкой. В длинной вакуумной трубке находился при низком давлении водород, через который шёл электрический разряд. В коротком боковом отростке трубки была помещена вольфрамовая проволочка, подключенная к аккумулятору. Вуд хотел посмотреть, как подействуют на разряд электроны, испускаемые раскаленной проволочкой. После окончания опыта аккумулятор отключили, но проволочка осталась раскаленной добела. Опасаясь каких-то паразитных связей, проволочку совсем отсоединили от проводов, но она оставалась раскаленной. Как это объяснить?
Обращенная задача: дана техническая система, включающая водород при низком давлении и электрический разряд в нём, а также вольфрамовая проволочка. Необходимо обеспечить нагрев вольфрамовой проволочки.
В1 – вольфрамовая проволочка. Нужно достроить веполь – ввести B2 и тепловое поле П (или такое, которое может превращаться в тепловое). Тепло можно получить либо за счет высокочастотного нагрева электромагнитным полем, либо за счет химической реакции. Ресурсы: водород и электрический разряд. Электрический разряд – постоянный ток, он не может дать высокочастотного поля. Рассмотрим вариант с химической реакцией. Реагировать может либо вольфрам с водородом, либо водород с водородом. В процессе реакции вольфрам не расходуется, поэтому остаётся реакция водорода с водородом. Теперь можно обратиться за помощью к химикам. Они говорят, что если в системе есть атомарный водород, то он может рекомбинировать в молекулы с выделением энергии, а вольфрам служит катализатором такой реакции.
Задача 18
В одной лаборатории было обнаружено странное явление: некая химическая реакция в закрытой колбе происходила только в том случае, если её проводил один из сотрудников. Коллеги стали подозревать его в фальсификации. Дело осложнилось ещё и тем, что если в лаборатории находился кто-нибудь ещё, кроме него, реакция тоже не шла. Как это объяснить?
Обращенная задача: дана техническая система, включающая закрытую колбу с реактивами и экспериментатора. Как обеспечить протекание реакции в присутствии только этого экспериментатора?
Исходная ситуация – неполный веполь: В1 – реактивы, В2 – экспериментатор. Нужно ввести поле П. Ресурсы: поля, характерные для человека, причём индивидуальные. Возможные поля – электростатическое, тепловое, механическое, акустическое (звуки). Никаких специальных действий для прохождения реакции этот человек не предпринимал (фальсификатором он не был), поэтому тепловое и механическое отпадают. Электростатическое тоже, потому что человек близко к колбе не подходил. Остается акустическое.
– Он, наверное, пел? – робко спрашивает Алеша.
– Да. Он имел красивый низкий голос и очень любил петь, но стеснялся в присутствии посторонних, так как слух был плохой. А частота его голоса оказалась «подходящей» для реакции.
* * *
– А какие открытия сделаны с помощью ТРИЗ?
– В конце семидесятых годов прошлого столетия студент политехнического института Валерий Цуриков прошёл курс обучения по ТРИЗ и решил попробовать применить изобретательский подход к проблеме межзвёздной связи с чужими цивилизациями. В шестидесятые годы газеты были полны сенсационными сообщениями о сигналах «маленьких зелёных человечков» – инопланетян. Группа английских астрономов впервые обнаружила в Дальнем космосе источник пульсирующего излучения. Прерывистость сигнала, казалось, указывала на его искусственное происхождение. Но очень скоро раздались отрезвляющие голоса астрофизиков: никаких «зелёных человечков», излучение имеет природный естественный характер, давно предсказано теоретиками. Через несколько лет источники пульсирующего излучения были обнаружены в разных концах Вселенной. Сенсация не состоялась. Но и после этого случая чуть ли не каждое открытие астрономов любители сенсаций сразу объявляли сигналом «братьев по разуму». Дальше всё шло по старой схеме: доказывался природный характер явления, потом его обнаруживали и в других местах, оно переставало быть уникальным.
В. Цуриков сформулировал противоречие: «Сигнал должен быть природным, например, в виде света или радиоизлучения, чтобы его можно было принять, и он должен быть невозможным в природе, чтобы сразу стало ясно его искусственное происхождение». И использовал системный переход для разрешения этого противоречия: нужно, чтобы сигнал имел по крайней мере две характеристики, вполне природные в отдельности, но несовместимые в природе. Тогда их совмещение и может быть признаком искусственности сигнала!
Было найдено немало вариантов, позволяющих реализовать такое противоречие. Например, сегодня учёные, анализирующие спектры излучения космических объектов, могут выделить линии, соответствующие различным органическим веществам: аминокислотам, спиртам и т. д. Но эти линии обнаруживаются только в спектрах холодных туманностей – ведь органические соединения не могут существовать при высоких температурах, они неизбежно распадутся. А что если такие линии окажутся в спектре горячей звезды?
Вот другой вариант. Нетрудно установить, в каком направлении движется та или иная звезда: к Земле – в её спектре все линии смещаются в сторону коротких волн («синее» смещение) или от Земли – в область длинных волн («красное» смещение). Это называется эффектом Доплера. А если бы удалось обнаружить звезду, в спектре которой наблюдалось бы одновременно и синее, и красное смещение? Это означало бы, что звезда одновременно движется в двух противоположных направлениях. Наличие в спектре красного и синего смещения может быть признаком искусственности сигнала.
Статья В. Цурикова с описанием возможных вариантов построения искусственных сигналов появилась в печати весной 1978 года. И надо же было случиться такому совпадению – в декабре того же года американские астрономы открыли, что в спектре звездного объекта SS-433 в созвездии Орла, на расстоянии всего около 30 тысяч световых лет от Солнца, ясно видны одновременно синее и красное доплеровские смещения! Конечно, никто не торопился кричать: «Это маленькие зелёные человечки!» Теоретики строили и до сих пор строят хитроумные схемы, которые могли бы объяснить существование в природе таких странных объектов. До сих пор общепринятого объяснения нет…
* * *
Не менее интересные открытия сделаны другим специалистом по ТРИЗ из Екатеринбурга Г. Головченко. Однажды на занятиях к нему подошли несколько студентов-биологов и поделились сомнениями, может ли помочь ТРИЗ в работе по их специальности.
– В биологии тоже должен выполняться закон повышения идеальности, – заявил он. – Например, должны использоваться все возможные ресурсы. Какие ресурсы используют растения?
– Воду, питательные вещества из почвы, солнечный свет.
– И ветер – он семена переносит.
– Нет, семена – это мало, – сказал Головченко, – раз в год. Растения должны использовать ветер постоянно! Ветки качаются, листья шевелятся – для чего-то это нужно. И Головченко поставил опыт. Взял два черенка с парой листьев на каждом и опустил их в стаканы с подкрашенной жидкостью. Один оставил в покое, а листья второго целый час раскачивал, удерживая пинцетами. Потом оба черенка разрезал вдоль оси и увидел, что в том, где листья двигались, подкрашенная жидкость поднялась значительно выше, чем в контрольном. Так сформировалась гипотеза, что ветер помогает растениям качать воду из почвы. – Преподаватель взял со стола резиновую трубку и опустил в стакан с водой. Потом сунул руку в воду, сжал трубку пальцами и потянул руку вверх, выжимая воду. Из открытого конца трубки брызнула вода. – Каждая пора в растении – как эта трубка; когда растение качается, пора сжимается и гонит воду снизу-вверх.
А для второго открытия Головченко даже опыты делать не пришлось. Он решил, что в растениях (к этому времени он уже неплохо разбирался в фитологии – науке о растениях) должны быть веполи. Растения должны использовать поля. Прочитав массу литературы, Головченко установил следующее:
а) питательные вещества в растениях откладываются в местах соединения веток со стволом, а листьев – с веткой, то есть в тех местах, где под действием ветра возникают механические напряжения сжатия и растяжения;
б) отложение питательных веществ существенно усиливается при воздействии электрического поля;
в) живая влажная древесина обладает слабым пьезоэлектрическим эффектом, то есть может под действием сжатия и растяжения генерировать электричество. Это Головченко нашёл не в биологической литературе, а в книгах по деревообрабатывающей промышленности.
Что получится, если принять во внимание все три факта?
– Что растение под действием ветра получает механическую энергию, преобразует её с помощью пьезоэффекта в электрическую, за счет чего откладываются питательные вещества в определенных местах.
– Правильно, это очевидно, если свести эти факты вместе. А вот почему до Головченко никто не догадался это сделать?
И ещё одно открытие или даже группа открытий. Г. Головченко показал, что форма иголок сосны, особая форма листьев разных кустов и деревьев, а также длина и жёсткость их черенков тесно вязаны между собой таким образом, что даже при слабеньком ветерке могут создавать сильные резонансные колебания листьев. Вы можете увидеть почти на любом кустике – при слабом ветерке почти все листья и ветки неподвижны, а одна какая-нибудь веточка или несколько листьев сильно качаются. Чуточку изменилась сила или направление ветра – и раскачиваются уже другие листики или веточки… Так растения обеспечивают себе «подкачку воды» при слабом ветре. И ещё вода, которая наполняет капилляры меняет их свойства, веточка или черенок становятся более жесткими. А если воды недостаточно, они становятся более гибкими и сильнее качаются… Все взаимосвязано!
– Этот Головченко, наверное, сразу академиком стал?
– Ага, как бы не так… Его работа была опубликована, рассказывалась на разных конференциях, сегодня в мире сотни, а может быть и тысячи людей ведут исследования в области ветроэнергетики растений, есть масса изобретений улучшающих, например, выращивание цветов в теплицах с помощью дующих на цветы с разных сторон вентиляторов… И никто не ссылается на Головченко, почти никто и не знает его имени. Ну, не любят современные учёные когда, «любители» делают открытия!
Вечерние размышления
При обучении взрослых были трудности с освоением приёма «обращения задачи». Но ребята сразу приняли его на вооружение.
Бытует мнение, что умение решать исследовательские задачи нужно только учёным. Зачем оно, например, производственнику? Но оказывается, что на производстве таких задач даже больше, чем изобретательских. Почему идет брак? Почему возникло «узкое» место? Стоит применить приём обращения, как многие из них становятся простыми, их даже без ТРИЗ можно решить.
Более того, наша практика как консультантов – решателей проблем показала, что подавляющее большинство задач, которые клиенты просят решить связана именно с тем, что они не понимают, почему и как эти проблемы возникли. Использование «диверсионки» стало нашим важнейшим инструментом. Сегодня решены сотни такого типа задач, связанных с устранением (а часто – и с предсказанием) разных нежелательных эффектов и аварий для множества клиентов – российских, американских, японских, европейских и т. д. компаний в разных областях промышленности – космической и авиационной индустрии, медицине, производстве пищи и т. п.
Интересно, что и многие житейские задачи тоже носят характер исследовательских. Почему рассердился на меня друг? За что получил выговор от учителя? Почему меня не поняла мама? Сложные, вечные вопросы. Но если задать вопрос себе по-другому:
«Как сделать, чтобы друг рассердился?» – и становится ясно, что именно так ты и сделал, совсем этого не желая и даже не заметив своего поступка.
Выходной. «Родительский» день
С утра в лагерь приезжают родители. Они ходят по лагерю, сидят на скамеечках, беседуют с ребятами. На сегодня намечено много мероприятий. Сначала – экскурсия по лагерю, она уже началась. Потом преподаватели и ребята покажут родителям свои учебные классы, расскажут, чем занимаются. После обеда – спортивные соревнования по волейболу, бадминтону и шахматам, а вечером финал Турнира Рыцарей Творчества. Его победителей ждёт ещё одно испытание – соревнование с командой родителей.
В нашем классе родители, ребята и Преподаватели увидели Диму, переписывающего в блокнот формулы вепольного анализа. Объясняет – это для папы. Папе на работе часто приходится решать разные задачи – формулы ему помогут. Ребята рассказывают о жизни в лагере. Когда речь заходит о теории изобретательства, в глазах взрослых недоверие: неужели этому можно учить? Они задают вопросы, на них отвечают сами ребята. Впрочем, им не привыкать: по вечерам идут занятия по ТРИЗ для всех желающих – ребят из других секций, комиссаров, преподавателей. Здесь часто стихийно возникают дискуссии. Для формирования убежденности, четкой жизненной позиции очень важно научиться защищать свое дело в остром и принципиальном споре.
Ребятам трудно говорить по очереди, они часто перебивают и дополняют друг друга, рисуя перед родителями контуры новой науки.
– Поиск новых решений всегда велся методом проб и ошибок. Этот древнейший метод годится для решения несложных задач, когда достаточно перебрать несколько десятков вариантов. Но для задач высокого творческого уровня он неэффективен. Конечно, и такие задачи решались, но ценой огромных усилий, потери десятков лет, многих человеческих жизней, прошедших в бесплодных поисках.
– Больше всего мешает поиску психологическая инерция. Бороться с ней помогают методы психологической активизации творчества, созданные в нашем веке, например «мозговой штурм» или метод фокальных объектов, – ребята тут же демонстрируют, как ими пользоваться. Родители довольны – полезное дело. Но дети возражают – разве этим они занимаются? У них дело гораздо более серьёзное – и импровизированный рассказ продолжается:
– Техника развивается не произвольно, как захотелось тому или иному изобретателю, а по законам, которые выявляются при изучении истории техники. Законы можно использовать для решения технических задач, целенаправленного совершенствования техники.
– Когда мы пытаемся улучшить одно свойство какой-нибудь машины, часто ухудшается другое её свойство. Это называют противоречием. Чтобы создать новое, изобрести, нужно разрешить это противоречие. Тогда машина становится идеальнее – выполняет больше функций, делает это лучше, но сама при этом становится проще, дешевле. Вообще идеальная машина – это когда машины нет, а её функции выполняются. Ставшая привычной для ребят формулировка вызывает протест родителей. Но «бунт» подавляется в зародыше массой убедительных примеров.
– Для разрешения противоречий есть специальные приёмы. И еще в ТРИЗ для решения изобретательских задач есть вепольный анализ, метод моделирования маленькими человечками, можно использовать ресурсы технических систем.
– А для самых трудных задач есть алгоритм решения изобретательских задач. Он помогает выявить суть задачи – спрятанное в ней противоречие и разрешить его. У родителей уже нет вопросов, но ребята продолжают «дожимать»:
– Законы развития есть не только в технике, но и всюду. С помощью ТРИЗ можно решать творческие задачи в спорте, искусстве, науки! Да, и в науке! Мы решаем исследовательские задачи! – и ребята рассказывают о нескольких решенных вчера задачах.
– Убедили! – смеются родители. – Вы все поголовно будете изобретателями!
Но ребята опять не согласны:
– Не просто изобретателями! Главное – не только задачи решать научиться, а найти свою Большую Цель! Ради её достижения и стоит решать сложные задачи, много работать и не бояться ударов судьбы! Стать Творческой Личностью!..Ребята снова занимают места на эстраде.
Полчаса назад закончилась финальная встреча Турнира Рыцарей Творчества. В суровой борьбе биологи победили физиков, за ужином они получат Главный приз – большой торт. Но сейчас им ещё предстоит работа. Мы отказались от первоначального намерения провести настоящий тур сражения победителей-рыцарей с родителями. Очень уж неравны силы, не стоит ставить взрослых в неловкое положение перед детьми, которые уже в силу своего возраста легче решают хитрые задачи, а в лагере они ещё многому научились. Поэтому соревнование будет неявным – родители предложат ребятам несколько собственных проблем, решения которых очень важны для их производств. Задания мы отобрали заранее, и сейчас распорядитель знакомит с ними команду победителей, укрепленную несколькими ребятами из секции РТВ.
Первое практическое задание
Задачу ставит один из родителей – инженер завода, выпускающего стиральные машины.
– При стирке используются стиральные порошки – детергенты, но известно, что для хорошей очистки от жирных пятен лучше чтобы детергент имел щелочную реакцию (кислотный фактор Ph больше 7), а для очистки от кислотных загрязнений, например, фруктовых соков, детергент должен иметь кислотную реакцию (Ph меньше 7). Но при этом нельзя сливать в канализацию ни кислотную, ни щелочную воду, при сливе вода должна быть нейтральной (Ph = 7). Как быть?
Ребята сразу «берут быка за рога» и формулируют и разрешают противоречие:
• Детергент должен быть кислотным (для жировых загрязнений).
• Детергент должен быть щелочным (для кислотных загрязнений).
• Вода после стирки должна быть нейтральной (для слива).
Разделение во времени: Сначала детергент кислотный, потом щелочной или наоборот. ещё лучше – фактор Ph меняется несколько раз в процессе стирки.
Разделение в пространстве: В некоторых зонах машины детергент кислотный, а в других – щелочной. Ещё лучше – фактор Ph в процессе стирки различен в разных зонах, а в конце стирки все зоны сливаются вместе, щёлочь и кислота взаимно нейтрализуются и остается нейтральная вода!
Первая идея – разделить бак на две или более частей с разным Ph никому не нравится, это очень усложняет конструкцию. Ребята формулируют идеальный вариант:
В одном баке сами возникают зоны с разным Ph и белье перемещается между ними. Или сами зоны перемещаются. Анализ ресурсов быстро приводит к идее:
• Детергент – ресурс, который может повышать или понижать Ph.
• Движение воды в баке – ресурс, который может перемещать детергент и вместе с ним зоны Ph.
• Значит, надо иметь два типа детергента – кислотный и щелочной в виде постепенно растворяющихся шариков. Вокруг шариков будет возникать соответственно кислая или щелочная зоны, они будут перемещаться движением воды.
А ещё можно иметь один вид шариков, в которых есть разные слои – щелочные или кислотные.
– Инженер в шоке от этого решения, и тут его «добивает» родной сын. «Папа, зачем ты нам такие простые задачи даёшь, дай что-нибудь серьезное…
– Серьёзное хотите? Пожалуйста! – Папа явно разозлился.
– С двадцатых годов была масса попыток использовать для стирки ультразвук, мы тоже проводили такое исследование. Теоретически все просто: ультразвук создает мелкие, но энергичные перемещения воды и это должно улучшать стирку. Но многочисленные эксперименты дали очень странные результаты – при полностью повторяющихся условиях – то же белье, те же загрязнения, тот же детергент, та же температура воды и время стирки и т. п., лишь одна из 5–10 стирок оказывается удачной, а в остальных ультразвук дает малый эффект или вообще не работает. Может ваш ТРИЗ такую задачу решить???
– Это типичная исследовательская задача, мы как раз вчера такие изучали! Нужно использовать «диверсионный подход» – инвертировать задачу.
После недолгого обсуждения, ребята сформулировали:
«Если хотя бы один раз из множества стирок ультразвук действительно хорошо работает, значит теория про энергичное перемещение воды, обеспечивающее стирку, правильная, но в других случаях появляются какие-то факторы или механизмы, которые ему «мешают работать». Значит наша задача – как с помощью имеющихся в машине ресурсов помешать ультразвуку выполнять его функцию».
Забавно было наблюдать реакцию родителей на эти рассуждения – они смотрели не столько на детей, сколько на нас с укоризной и немым вопросом – чему же мы учим их детей!
А «детишки» продолжали как ни в чём ни бывало:
– Как сделать чтобы ультразвук не создавал «энергичное движение воды»?
«Хозяин задачи» задумался.
– Ну, если вода совершенно однородна, ультразвук через нее будет проходить почти не рассеиваясь, и в конечном итоге большая часть энергии просто выделится на стенке машины… Теоретически ультразвук должен рассеиваться именно бельем… Но если белье хорошо промочено, то большого рассеяния скорее всего не будет, ультразвук будет свободно проходить насквозь. Наверное, рассеяние будет только на пуговицах. Кстати, иногда при ультразвуковой стирке пуговицы разрушаются. Он замолчал ненадолго и вдруг буквально закричал:
– Понял! Для рассеяния энергии нужно некоторое количество пузырьков с размером, желательно резонансным к длине волны ультразвука. Эти пузырьки колеблются от ультразвука и передают вибрацию воде. Странно, что мы раньше об этом не подумали… Значит, когда ультразвук не работает, просто не хватает пузырьков!
Но потом снова задумался и, помрачнев, сказал:
– Но этого не может быть, при стирке пены всегда много, иногда даже слишком много.
– Слишком много пены – тоже ресурс, как это может помешать стирке? – снова неожиданный для родителей, вполне «ТРИЗовский» вопрос.
– Слишком много? Много пузырьков, или слишком большие пузырьки… Ну конечно! Они просто будут рассеивать всю энергию внутри себя, не передавая её воде! Возликовал «хозяин задачи». Теперь понятно, в чём дело, но это значит, что ультразвуковая машина никогда не будет построена, невозможно ведь четко регулировать число пузырьков в пене…
Все как-то погрустнели. Пришлось вмешаться Преподавателям.
– Вообще-то мы можем регулировать количество пены, используя разные детергенты. Например, очень пенистый или, наоборот, такой, который вообще не даёт пены.
– Да что толку – избыток пены поглотит всю энергию в пузырьках, а при её недостатке ультразвук погаснет на стенках или даже выйдет наружу. Впрочем… А нельзя ли добавить что-то вместо пузырьков, что будет «ловить» ультразвук и передавать воде его энергию? Какие-то твердые частицы? Но они перемешаются с бельем и могут его повреждать…
– Новое противоречие – подхватывает Женя: – Частицы должны быть, чтобы передавать воде энергию ультразвука и их не должно быть… Пусть они растворяются в воде, но не сразу, а постепенно!
– Так это же будут шарики детергента, которые мы только что изобрели!
Минут пять ничего нельзя понять, все, включая гостей и родителей, радостно кричат, перебивая друг друга.
Второе практическое задание
– В чертёжных автоматах используют тоненькие капиллярные трубочки, соединённые с ёмкостью для чернил. По команде ЭВМ трубочка опускается на бумагу и вычерчивает различные линии. Время от времени трубочка поднимается, и механизм переносит её на другое поле чертёжа. При этом чернила на конце трубочки подсыхают, приходится автомат останавливать и прочищать её. Как быть?
– Здесь не обойтись без вепольного анализа, – объясняют наши ребята биологам. – Мы начнем решать, а вы будете помогать. Боря рисует на доске веполь:
– Здесь В1 – трубочка, B2 – чернила, П – поле капиллярных сил, – объясняет он. – Но поле не очень хорошее – чернила-то засыхают. Нужно веполь форсировать, поискать другое, более эффективное поле. – Боря пишет сверху магическое слово «МАТХЭМ» и начинает перебирать поля с помощью ребят из секции РТВ.
– Механическое поле. Изменение давления, удары по трубочке – все может оказаться полезным для улучшения подачи чернил.
– Можно трясти трубочку в вертикальном направлении и тогда капли будут из нее вылетать, «пробивая» застывший слой.
– А можно повышать давление в жидкости, чтобы она лучше вытекала. А ещё лучше создавать импульсы, толчки давления чтобы трубочка «плевалась» каплями!
– Удивительно! Мы к этим идеям пришли почти за год работы, а вы их сразу придумали! – поражается «хозяин задачи». А что еще?
– Акустическое поле. Очевидно, ещё полезнее тогда должны быть вибрации, колебания в разных диапазонах – от инфра – до ультразвука.
– Правильно! Такие машины есть, только они дороговаты…
– Тепловое поле. Тепло только помогает чернилам засохнуть.
– Ну и пусть. Может быть, лучше сухие чернила? Например, порошок, который будет плавиться при заданной температуре. Для этого у трубочки поставим нагреватель. Включил его – и чернила полились, выключил – и затвердеют!
– Это что-то новенькое, – недоверчиво тянет «хозяин» задачи.
– Вот и отлично! – радуются ребята. – Но если не годится, есть другие поля!
– Химия. Можно ли добавить что-нибудь в чернила, чтобы они не высыхали? Изменить растворитель?
– Да, можно. Мы знаем, что чернила некоторых фирм не высыхают, но пока не знаем, что они туда добавляют… Но мы ведем такую работу.
– А нельзя ли изменить материал трубочки, чтобы высохший материал к нему не прилипал? Может быть, сделать её пористой или из пластика?
– Интересная идея, мы над этим не думали…
– Электрическое поле. Можно зарядить чернила одним знаком, а бумагу – другим. Тогда вместо капиллярных сил чернила в трубку будут подаваться под действием электрических сил. Чернила в нерабочее время будут находиться в емкости, там они не засохнут. А когда нужно рисовать, подаем напряжение – и чернила идут в трубочку. Только, наверное, так не выйдет – напряжение нужно очень высокое.
– Почему же? – возражает «хозяин задачи». – В нашем автомате для прижима бумаги используется высокое напряжение – 24 тысячи вольт.
– Здорово! Значит, можно использовать ресурсы – идеальность повысится! Но электрическое поле можно и по-другому применить, например, использовать электрогидравлический удар! Этот эффект возникает, когда между контактами, погруженными в жидкость, проскакивает искра. Под её действием из трубочки вылетит капелька чернил. Если разряды следуют друг за другом через доли секунды, на бумаге получится цепочка из капелек – линия. В этом случае трубочка может не касаться бумаги – целее будет и бумага (иногда трубочка её рвет), и сама трубочка.
– Магнитное поле. Давайте сделаем трубочку из магнитного материала, а рядом поместим электромагнит с переменным магнитным полем. Он будет трясти трубочку, не давая чернилам засохнуть.
– Наверное это можно сделать, только линия будет тогда слишком широкой…
– Но это же новый ресурс! Если трясти в направлении движения, ширина не увеличится, а если трубочка будет колебаться перпендикулярно движению – станет большой. Значит, меняя направление вибрации, можно управлять толщиной линии! в направлении её движения.
– А ещё известно, что омагниченная вода не дает накипи, может быть, омагниченные чернила не будут осаждаться – вспоминает Женя.
В конце «хозяин задачи» почти перестал участвовать в генерации идей, он слишком занят – старается все идеи записать…
* * *
Турнир закончен. В решении задач родителей давно уже принимают участие не только команда победителей, но и все ребята. И ребята, и родители довольны – хорошо поработали. Все отправляются в столовую, где победителей ждет обещанный приз. Впрочем, засиживаться за ужином никто не будет, после ужина – дискотека. На дискотеку идут не все. До самого отбоя на нашей веранде группа ребят продолжает вместе с родителями разбирать какие-то задачи. Несколько пап и мам опоздали на последний поезд и остаются ночевать в нашем отряде.
Вечерние размышления
Подводим итоги третьей недели. Результаты неплохие. Очень радует нас Таня, которая уже забыла, что начала с заявления «Не люблю технику!». Перед отъездом к нам подошла её мама и сказала: «Знаете, я сегодня вдруг поняла, что у меня взрослая дочь! Вы научили её думать». Вечное родительское заблуждение! Мы только организовали мышление ребят, заинтересовали их серьёзным делом, и стало очевидно, что они – личности, чего родители обычно не замечают. Неплохо решает задачи и маленький Алёша. Он перестал стесняться старших ребят, осмелел, и старшие относятся к нему с уважением.
Сегодня ребята, сами не подозревая, сдали экзамен – хорошо решали практические задачи, убедительно отстаивали свои взгляды на ТРИЗ. Перед тем, как уйти спать, родители расспрашивали нас, где могут изучить ТРИЗ взрослые.
Отрадно, что ребята не боятся обсуждать между собой и с нами довольно «скользкие вопросы». Сегодня они неожиданно для себя убедились, что их «предки» совсем не глупые люди… Преподавательница по случаю процитировала Марка Твена:
«Когда мне было четырнадцать лет, мой отец был так глуп, что я с трудом переносил его. Когда мне исполнился двадцать один, я был изумлён, как поумнел старик за эти семь лет!»
А жаль, что у родителей не слишком часто появляется желание и возможность – показать своим детям что и у них ещё «есть порох в пороховницах»!
Мы готовимся к очередному занятию. Завтра у нас гости – ребята из секции биологии. Работы Г. Головченко очень заинтересовали Комиссара биологов, она рассказала о них своим ребятам. А у ТРИЗ интерес к биологии давний. Ведь в этой науке, в её важнейшем разделе – эволюционном учении – накоплен наиболее ценный опыт анализа развития. И не раз возникала мысль – нельзя ли в ней почерпнуть полезное и для науки о развитии технических систем?
Несколько десятилетий назад появилась и сразу стала очень популярной бионика. Изобретя ультразвуковую локацию, человек обнаружил, что летучие мыши давно её используют. А реактивный способ движения «открыли» кальмары. Казалось, всё ясно – нужно подсматривать у природы устройство живых организмов и копировать их для технических нужд. Но простота подхода оказалась обманчивой. Живые организмы очень сложные, и копировать их – нелёгкая задача.
Поиск природных прототипов был даже заложен в одну из ранних модификаций АРИЗ, но потом этот шаг был исключен из алгоритма. Он оказался очень трудоёмким – нужно было потратить немало времени и сил на поиск прототипа, а результаты были невелики. С открытием законов развития техники интерес специалистов по ТРИЗ к биологии обострился. И обнаружилось, что главная линия борьбы в биоэволюции проходит там же, где и в теории творчества, – в вопросе о роли метода проб и ошибок, ненаправленного перебора вариантов в эволюции. До Ч. Дарвина эволюция живых организмов считалась целенаправленной, а управлял ею, естественно, Бог. Дарвинизм и его современная модификация, впитавшая генетику, – синтетическая теория эволюции (СТЭ) – отстаивают другую позицию: биоэволюция происходит в результате случайных мутаций (изменений) и последующего естественного отбора наилучших вариантов. С этой точкой зрения были не согласны многие выдающиеся современные биологи: Л. С. Берг, А. А. Любищев, Ли де Фариа, С. Гулд и Н. Элдридж и другие. Конечно, они не собираются снова возрождать идею божественного управления. Но расчеты вероятностей появления тех или иных признаков говорят, что если бы развитие шло как чисто случайный перебор вариантов, за миллион лет эволюции рыбы не успели бы выйти на сушу, а о появлении человека даже и речи быть не могло. Вместо СТЭ эти учёные предлагают иные модели эволюции, основанные на предположении о существовании законов развития (учение о номогенезе Л. С. Берга). Идея о существовании законов развития живых систем близка идее о существовании законов развития технических систем и так же еретична для многих биологов, как идеи ТРИЗ для специалистов по психологии творчества. Мы уже говорили о том, как происходит вытеснение метода проб и ошибок в науке.
В этом процессе можно выделить четыре основных этапа:
1. Пробы и ошибки реальные, вещественные, когда делается и испытывается дубина или лодка. В случае неудачи – обычно гибель как несовершенного орудия, так и его обладателя. Но неудачную попытку могут неоднократно повторять другие с тем же результатом.
2. Реальные пробы «с памятью», когда неудачные пробы запоминаются и больше не повторяются.
3. Переход от реальных проб к пробам на модели, к расчётам «в уме».
4. Переход от проб к использованию выявленных закономерностей или метод «проб без ошибок».
ТРИЗ – метод четвёртого этапа. А как обстоит дело в биоэволюции? Здесь можно проследить первые два этапа. В самом начале, видимо ещё до появления простейших, эволюция шла за счет реальных проб, без запоминания ошибок. Ошибочные мутации, естественно, устранялись, но это не мешало их появлению в следующих поколениях. Использовала ли биоэволюция третий и четвёртый этап вытеснения перебора вариантов? Сегодня это спорный вопрос. Попытки применить методы ТРИЗ к этой проблеме дали неожиданные, пожалуй, даже фантастические результаты. Об этом мы и хотим поговорить завтра с нашими гостями – ребятами из секции биологии.
День двадцать второй. Биологи в гостях у ТРИЗовцев
Сегодня пришлось потесниться, принимая гостей. Отряд биологов многочисленный – почти сорок человек. Среди них ботаники, зоологи, группа ребят, увлекающихся микробиологией. Но большинство заинтересовала тема нашего занятия – эволюционное учение. Это неслучайно. Сегодня любой конкретный фактический материал, добытый в разных областях биологии, требует осмысливания с эволюционных позиций. Любые гипотезы, теории в биологии приемлемы, если они удовлетворяют эволюционному принципу.
– Один из примеров поиска нового в науке – анализ имеющихся противоречий. Какие противоречия вам известны в биологии, в теории эволюции?
Вопрос сложный, ребята думают. На помощь им приходит Комиссар, известная в лагере под кличкой «Прекрасная биологиня». Немного познакомившись с нашей наукой, она заранее подготовилась к дискуссии.
– «Линия боёв» в биологии сегодня пролегает между идеями современного дарвинизма (Синтетической теории эволюции, СТЭ) и Разумного дизайна[10], то есть «умного конструирования». Приверженцы «Разумного дизайна» считают, что эволюция идёт не случайным образом, а целенаправленно, что есть что-то, управляющее эволюцией. Они утверждают, что СТЭ не может ответить на многие вопросы, связанные с развитием жизни. Например:
– Согласно СТЭ, изменение организмов идёт плавно и постепенно в результате совершенно случайных, не подчиняющихся никаким законам мутаций, и отбора наиболее жизнеспособных организмов из числа мутантов. То есть постулируется чистой воды метод проб и ошибок (МПиО).
– Ребята восторженно шумят: «Опять он!» «Попался!» и набрасываются (в шутку, конечно) на нашего «Защитника МПиО» – Борю. С трудом их удалось утихомирить и «биологиня» продолжила:
– Переход от одноклеточных к многоклеточным организмам и формирование едва ли не всего многообразия живой природы произошёл в кембрийском периоде палеозойской эры, то есть 530–540 миллионов лет назад и за исторически очень короткий срок в 5–10 млн лет. Этот период известен как «кембрийский взрыв». Существуют миллионы разных классов, отрядов, семейств, родов и видов многоклеточных организмов и растений. Если бы развитие в действительности происходило с помощью совершенно случайного перебора вариантов, время перебора должно было бы быть на много порядков больше, чем время существования Вселенной…
Ребята уже готовы наброситься на такую «вкусную» задачу, но «биологиня» продолжает:
– Известно также, что по мере развития мозга эволюция ускоряется. Но, с другой стороны, развитие мозга, психики и, соответственно, приспособляемости живого организма к окружающей среде должно приводить к замедлению развития, так как развитый мозг может компенсировать неблагоприятное изменение внешних условий за счет изменения своего поведения (обезьяны умеют согреваться, зарываясь в опавшие листья, первые люди научились прятаться от холода в пещерах). Вот такое противоречие.
Теперь подключаются и ребята из отряда биологов:
– Самая главная проблема дарвинизма была отмечена ещё самим Дарвином – отсутствие в палеонтологической летописи переходных форм между видами. Он надеялся, что такие переходные формы будут со временем найдены. И действительно, некоторые были найдены, но в столь ничтожном количестве, что это явно несовместимо с картиной постепенной эволюции, выглядит скорее так, что переходы от вида к виду осуществлялись «скачками», а это очень трудно совместить с СТЭ, которая требует очень длительных сроков для изменения видов.
– Иногда новый орган в зачаточном состоянии не может ещё быть полезным организму. Например, электрический орган у ската стал ему приносить пользу только, когда он развился настолько, что стал создавать напряжение и силу тока, достаточные чтобы убить или оглушить другую рыбу. Если в начале напряжение было слишком малым и поэтому бесполезным, как естественный отбор мог знать, что этот орган может в будущем оказаться полезным, что его нужно развивать?
– Известно, что главное для эволюции – это выживание вида, а не отдельного организма. Зачем же тогда ему такой совершенный аппарат, как мозг, нервная система, направленные на выживание именно отдельной особи?
– Да, это непонятно ещё и потому, что у человека обычно занята полезной работой лишь незначительная часть клеток мозга. Зачем тогда остальные?
РТВэшики озадачены – так много разных задач, с чего начать? С такой ситуацией, характерной для многих практических применений ТРИЗ, они пока не встречались
Преподаватели: – Разные задачи в одной системе почти всегда тесно связаны между собой. У человека болит голова и живот, течет из носа, он кашляет, его то кидает в жар, то знобит… Это все – разные симптомы болезни, а причина их одна – вирус гриппа. То же бывает и в сложных системах – технических, научных, социальных и т. п. – многочисленные локальные задачи могут быть только симптомами, говорящими о наличии некоторой серьезной «ключевой» проблемы, какого-то главного неблагополучия в системе. В этом случае нужно не распылять внимание, а найти эту ключевую проблему и постараться разрешить её. Не обязательно, но очень часто это снимает и большинство других «задач – симптомов».
Между ребятами разгорелась жаркая дискуссия. Они быстро поняли, что множество фактов говорят, что эволюция не сводится к простому перебору вариантов – МПиО, а идет достаточно целенаправленно. Но такая целенаправленность подразумевает наличие некоторого «начальника эволюции».
Креационисты[11] считают что всё – Вселенная, жизнь, человечество, непосредственно созданы Творцом или Богом. Современные креационисты не отрицают само наличие биологической эволюции – сегодня это просто невозможно, но они утверждают, что ею управляет Бог, направляя её на достижение какой-то неизвестной нам цели.
После довольно длительного обсуждения главная задача была сформулирована в несколько нетрадиционной форме:
Задача 19
Нужно найти некоторый естественный «умный фактор», способный играть роль «начальника эволюции».
Кто же или что же может направлять эволюцию живых организмов? И есть ли такой фактор вообще? Перед нами исследовательская задача: понять природу эволюционного аппарата, разобраться, как он устроен, как работает.
В ТРИЗ есть метод решения подобных задач – превращение их в изобретательские. Для этого давайте пофантазируем. Представим себе, что мы хотим спроектировать такой «аппарат для эволюции». Какие требования можно к нему предъявить?
– Это должна быть могучая вычислительная машина – электронный мозг, который мог бы представить: вот, например, обезьяна, вот окружающая её среда.
• Что будет, если удлинить у неё руки? А если укоротить? А чем за это придётся платить? Будет ли этой обезьяне от этого лучше или хуже?
• А если увеличить рост? Будет сильнее, но на тонкие ветки забираться не сможет, станет труднее добывать пищу… А если уменьшить?
• Улучшить память, прибавить или убрать воображение? Но на работу мозга расходуется масса энергии, надо добывать больше пищи…И ещё тысячи таких вопросов.
Да, это тоже метод проб и ошибок, но основная работа, перебор множества вариантов проводится «в уме», со скоростью мысли, а не в реальности, где нужны годы, чтобы проверить результаты той или иной мутации. А если ещё этот компьютер знает закономерности и отбрасывает, не тратя времени на проверку, заведомо плохие направления развития, уменьшающие идеальность? И способствует движению в перспективных, выигрышных направлениях, в соответствии с законами развития?
Только где найти такую «машину эволюции»? Конечно, среди ресурсов!
– Нет ли в природе такого «эволюционного аппарата» в готовом или в почти готовом виде?
При такой постановке вопроса ответ становится почти очевидным.
– Мозг человека – это и есть вычислительная машина, причём очень мощная. Он умеет создавать модели себя и внешней среды. И анализировать варианты умеет.
– Он также может накапливать информацию. Получается очень здорово! Тогда становится ясно, почему обычная работа не может загрузить мозг полностью.
– Но мозг не может влиять на наследственное вещество!
– Да, так всегда считали. Но исследования В. А. Геодакяна (создателя генетической теории полов) и биологов, развивающих эпигенетическую теорию наследственности, за последние десятилетия показали, что это не так, что мозг вполне может влиять на наследственность.
Эту идею мы назвали «гипотеза эволюционного мозга»[12]. Её суть:
Мозг любого живого существа является не только «приспособлением для повседневного выживания» но и его «эволюционной машиной», способной управлять развитием самого организма и даже формировать «улучшенный проект потомка». С момента появления у организмов «мыслительного аппарата» начался новый этап эволюции, в котором все меньшую роль играет простой перебор вариантов по Дарвину и все более важную, растущую роль играет мозг живого существа, обеспечивающий всё более целенаправленное, «умное» развитие.
В качестве искомой «эволюционной машины» выступает мозг самого организма. У него есть все необходимое для этого: мозг даже не слишком сложных организмов способен формулировать и решать достаточно сложные задачи, для решения которых нужны адекватная модель окружающей среды и самого организма, а также хорошие «счетные» возможности. Мозг также умеет накапливать информацию как оперативную, так и наследственную (сложные инстинкты у животных).
Гипотеза «эволюционного мозга» позволяет разрешить некоторые противоречия, о которых говорили биологи. Если часть «проб» реализуется в «уме», то развитие может идти намного быстрее, чем при случайном переборе вариантов. И чем более развит мозг, тем быстрее может идти эволюция, как это и есть в действительности, несмотря на то, что при этом действие естественного отбора ослабляется. Мозг выступает как инструмент сохранения вида. Тогда легко можно объяснить появление опережающих признаков, постепенное развитие органов, бесполезных для организма в зачаточном состоянии, но перспективных.
* * *
Одновременно с Ч. Дарвином и независимо от него к идее биологической эволюции за счет естественного отбора пришёл и другой учёный – А. Уоллес. Но потом он отказался от неё, потому что не смог объяснить, как появился и так быстро развился мозг у человека. Ведь заложенная природой «мощность» человеческого мозга была явно избыточна для того времени. А с позиций «эволюционного мозга» все получается просто – разум возник в результате «переключения» части имеющейся у мозга мощности в область повседневного мышления.
– Но тогда можно объяснить и то, почему после появления кроманьонского человека эволюция человека практически прекратилась – мозг полностью переключился с «эволюционных вопросов» на повседневные задачи и заботы.
– А как же тогда происходила эволюция бактерий и растений? Ведь у них нет мозга?
– Это действительно критический вопрос! – На него дружно отвечают, перебивая друг друга, биологи:
– В последнее время появляется всё больше сообщений учёных из разных стран о том, что растения могут «общаться» друг с другом, «чувствовать», даже «планировать действия».
– Бактерии и даже вирусы могут действовать согласованно, атакуя организм или отдельные клетки или же защищаясь от общих врагов – это даже имеет специальное название – «эффект кворума».
– Иммунные клетки организма способны обнаруживать врагов, обучаться сами и обучать друг друга.
– Сперматозоиды (мужские половые клетки) действуют вполне организованными командами и устраивают настоящие «войны сперматозоидов», борясь за возможность оплодотворить яйцеклетку. В этих войнах есть чёткая стратегия и тактика.
– Даже самые простые живые клетки включают множество различных сложно устроенных подсистем, выполняющих самые разные функции. Любая клетка во много раз сложнее самого сложного химического завода. И все они размножаются делением. Теперь представьте, что современную фирму, включающую очень сложные технологии, организованное производство, административный аппарат, исследовательский центр, системы связей с потребителями и поставщиками, и т. п. надо разделить на две части так, чтобы обе части были полностью жизнеспособны и немедленно готовы к работе. Можно ли вообразить, что это может быть сделано без мощного «мозгового центра», способного заранее спланировать работу, руководить этим разделением, не позволяя ни на минуту прерваться поддерживающим жизнь процессам?
– Что же, по-вашему, отдельные клетки могут думать, как люди???
– Наверное все-таки не «как люди». Давайте определим, что значит «думать».
– Да что тут определять? Декарт сказал «Мыслю, значит существую».
– Ага! А камень не мыслит, значит и не существует!
Давайте представим, как «думает» некоторая «живая система» – бактерия. Она получает некоторую информацию снаружи – температура окружения, наличие пищи, возможное приближение врагов. Она получает информацию изнутри типа «я голодна», «я плохо себя чувствую», «я мала» или наоборот – «я сыта, велика, здорова»…
На базе полученной информации она должна как-то изучить и оценить ситуацию и «сделать выводы» типа:
• «Здесь становится жарковато, нужно отползти вправо»;
• «Я ещё маловата, надо подрасти перед делением»;
• «Жизнь становится такой паршивой, что надо перейти в состояние споры, чтобы пережить тяжелые времена» и т. п.
Предположим, что, рассмотрев саму себя и своё окружение, бактерия пришла к выводу: «Я уже достаточно большая и сытая, кругом много пищи и хорошие условия – самое время разделиться». Теперь ей надо разработать «план действий» (на базе стандартных планов, но с учетом конкретных условий), отдать всем подсистемам «задание на работу», осуществить сложнейшую целенаправленную координацию работ подсистем по разделению оболочки, ядра, цитоплазмы, генерированию дополнительных нужных веществ и т. п. Родившиеся две юные клетки должны сразу оценить ситуацию: «я мала, всякий обидеть может, надо быстрее питаться, чтобы окрепнуть, рядом сестричка, она будет поедать пищу, лучше от неё отползти» и т. д.
То есть мышление (в нашем понимании) – есть способность на базе имеющейся и полученной извне или изнутри системы информации спрогнозировать возможные (альтернативные) варианты более или менее близкого будущего, выбирать из этих альтернатив желаемую, выбрать способ достижения желаемого состояния, и начать действия. Причём выбор способа действий может включать использование известных вариантов или поиск новых творческих решений.
– Получается, похоже на тест Тьюринга! Он предложил метод как понять – мыслит машина или нет. Для этого надо достаточно долго побеседовать с «объектом», например по Скайпу или Интернету, а потом решить – человек это или компьютер. И мы делаем что-то похожее – наблюдаем за объектом и по его действиям решаем – мыслит он или нет. Судя по тому, что рассказывали биологи, все эти бактерии и клетки очень даже «мыслящие объекты».
* * *
– Но ведь у клеток, тем более у простейших, нет мозга, как же они могут «мыслить»?
– Когда-то считали, что клетка – очень простое образование, просто мешочек с жидкостью. Чем больше учёные их исследуют, тем больше узнают о сложнейшем внутреннем строении. В клетках множество очень специальных «клеточных машин» – органелл. И наверняка среди них есть и некоторый «клеточный компьютер», выполняющий функции мозга, управляющий поведением и развитием клетки. Что это за структуры – трудно сказать. Выдающийся американский математик Роджер Пенроуз считает, что такую роль могу выполнять элементы цитоскелета клетки – тубулиновые микротрубочки, в которых, по его мнению, реализуются процессы квантовых вычислений.
А возможно и другое – наиболее частыми элементами разных клеток являются мембраны – тонкие и прочные слои жировых молекул, разделяющие разные зоны клетки, пронизанные множеством так называемых ионных насосов, «перекачивающих» ионы разных веществ. Такой насос, способный включаться или выключаться, а также менять свою «производительность» в зависимости от тех или иных условий или от электрических сигналов – это очень близкий аналог электронного транзистора! Только насос оперирует не электронами, а ионами. И тогда получается, что мембрана очень похожа на микрочип или печатную плату с множеством транзисторов. Причём размеры этих транзисторов меньше чем на микрочипе, их упаковка может быть более плотной, и в отличие от кремневых элементов мембраны могут постоянно развиваться, на них могут формироваться новые элементы, ремонтироваться уже имеющиеся и т. п.
* * *
– Ну, хорошо, допустим, у клеток есть «мозги» – говорит преподаватель биологии, до сих пор в основном молчавший. Но как могут «думать» растения? Ведь у них нет нервной системы, чтобы передавать сигналы, нет единого центра, вроде мозга… При этом нельзя отрицать, что растения явно способны к некоторым скоординированным действиям, очень похожим на сознательные… Может быть, у растений обнаружатся какие-то органы, аналогичные нервным клеточным узлам насекомых – ганглиям? Например, в меристемных слоях, в почках, цветах, корнях и т. п.
– Насчет нервной системы не очень точно – поправляет его «Прекрасная биологиня». – Я недавно читала, что у растений обнаружили систему химической и электрической передачи информации клетками обкладки сосудистых пучков, по которым распространяются жидкости. Это похоже на нервную систему примитивных организмов, располагающуюся вдоль кровяных каналов и капилляров.
– А я читал в Интернете, что разные деревья могут «переговариваться» между собой по нитям грибниц, которые как сеть пронизывают всю почву в лесу!
Говорят в основном биологи, но неожиданно в разговор включился наш «старичок» Игорь:
– А почему нельзя обойтись вообще без нервной системы? Если все клетки в организме связаны друг с другом и каждая имеет свой «клеточный компьютер», они могут передавать электрические или химические сигналы своим «соседям» и образовать распределенную сеть вроде «компьютерного облака». Такие сети способны на самые сложные вычисления! Этакий «интернет внутри цветка»…
Все устали, пора идти на обед, но преподаватель биологии задает важный вопрос:
– Все-таки с влиянием мозга на наследственное вещество получается не очень хорошо. Это похоже на возрождение ламаркизма, даже на его отдельную ветвь – психоламаркизм!
– А что это такое? – спрашивает кто-то из «РТВэшиков», не особенно сведущий в биологии.
– Основная идея психоламаркизма заключается в том, что организм может желать, чтобы в нем произошли какие-то изменения, это желание отражается на наследственности, и у потомков это изменение происходит. Ж. Б. Ламарк так объяснял, почему у жирафа длинная шея – из-за того, что он тянулся за листочками на высоко расположенных ветках, и вытянулся. Но эта идея считается неверной. Приобретенные упражнениями новые признаки не наследуются, – объясняют биологи.
– Дарвинизм и ламаркизм борются друг с другом уже более 100 лет. И вот что странно: несмотря на то, что постоянно «победу» одерживает дарвинизм, ламаркизм все никак не сойдет с арены борьбы окончательно.
– Может быть, как и в случае борьбы волновой и корпускулярной теорий света, эти теории должны не бороться, а дополнять друг друга?
Было время, когда дарвинизм противопоставлялся только появившейся тогда генетике. А потом была создана СТЭ. Оказалось, что они прекрасно могут сосуществовать, и развитие науки двинулось вперед. Вполне возможно, что с ламаркизмом нужно поступить так же.
– Нет, биологи на это никогда не пойдут, – упрямо заметил один из ребят-биологов.
– Взрослые биологи, может быть, и нет. Но вы другое поколение. Когда-то, в предисловии к русскому изданию своего труда «Происхождение видов…» Ч. Дарвин скромно заметил, что не рассчитывает на признание своих коллег-биологов, а свои надежды связывает с молодым поколением.
– Все равно, это же фантастика: мозг – аппарат эволюции!
– Ну и что, если фантастика? Ведь как часто бывает: фантаст придумывает фантастическую задачу и её не менее фантастическое решение, а потом оказывается, что задача вполне реальна! – вступается «за идею» кто-то из наших ребят.
Подводим итоги: все ранее сформулированные и многие другие, сегодня не упоминавшиеся, проблемы биологической эволюции разрешаются системным переходом:
«Начальник эволюции», сознательно и целенаправленно управляющий ею с учётом законов развития существует, и это – мозги или «клеточные компьютеры» живых существ. И чем лучше, чем совершеннее эти «биологические компьютеры», тем быстрее и более успешно идет эволюция. Теперь можно даже дать новое определение того, что такое вообще «жизнь», связав это понятие с мышлением:
«Жизнь» есть способ существования «мыслящей материи».
Пора заканчивать занятие. Оно получилось очень интересным, ребята были бы не прочь продолжить разговор на эту тему, но после обеда у нас не менее интересная беседа о детективах на заседании Дискуссионного Клуба Междунаучных Контактов – ДКМК. Мы давно обещали её ребятам, и они очень ждут.
Детектив и творчество
– Что такое детектив?
– Это про разведчиков и шпионов!
– Разгадывание преступлений!
– Детектив – это литературный жанр, – поясняет Сережа. – Название произошло от английского слова detection – определение, поиск. Получается – рассказ – поиск или логический рассказ. Появился он в середине XIX века, его придумал американский писатель Эдгар По. Его герой – сыщик Дюпен, раскрывающий преступления путем анализа фактов и логических рассуждений. И еще, я на беседе об искусстве хотел спросить. Вы говорили, что с помощью формальной логики нельзя решать творческие задачи. Но и Дюпен, и его последователь Шерлок Холмс пользовались именно ею и успешно. Или разгадывание преступлений – не творческая задача?
– Безусловно, творческая. А вот о методе великих сыщиков мы как раз сегодня и поговорим.
Расцветом логический рассказ обязан «отцу Шерлока Холмса» – Артуру Конан Дойлу. Власть детектива над людьми огромна. Даже те, кто не любят этот жанр, тем не менее, начав читать детектив, обязательно дочитают до конца. Видимо, секрет в том, что если произведения других жанров искусства вовлекают человека в сотворчество незаметно, исподволь, то лучшие образцы детективного жанра делают именно творческое мышление человека, работающего над разгадкой тайны, главным героем произведения.
«Нам то и дело показывают самый процесс мышления, а это в беллетристике – величайшая редкость, – пишет К. Чуковский в предисловии к книге «Записки о Шерлоке Холмсе». – Каждый рассказ… есть, так сказать, наглядный урок о могуществе человеческого разума. Здесь главная ценность всего этого цикла рассказов… Каждый из них есть гимн победительной логике…»
В чем же заключалась логика Шерлока Холмса? Каков его метод? «У него свои собственные любимые методы, которые, позволю себе заметить, несколько отвлеченны и фантастичны, но тем не менее дают отличные результаты» – заявляет агент полиции Питер Джонс из рассказа «Союз Рыжих». Сам Шерлок Холмс, не возражая против утверждения об эффективности его метода, не считает его ни отвлеченным, ни фантастичным. Вслед за Дюпеном он называет свой метод дедуктивным.
Слово «дедукция» означает логический (по правилам формальной логики), переход от общего к частному. Действительно, в финале каждого рассказа, когда Шерлок Холмс с видимым удовольствием излагает ход своих умозаключений доктору Ватсону или чину официальной полиции, его рассуждения кажутся настолько логичными, что вызывают у слушателя скорее досаду, чем восхищение: оказывается, все было так просто! Но и эта простота, и абсолютная логичность лишь кажущиеся.
Рассуждения великого сыщика так же логичны, как логично доказательство теоремы, проведенное «от конца», когда уже известно то, «что и требовалось доказать». Но ведь он решал свои сложнейшие задачи «с начала»!
Разгадка тайны – процесс, обратный дедуктивному, он требует умения по отдельным, частным фактам восстановить неизвестную общую картину. Так что не мог Шерлок Холмс решать свои задачи дедуктивным методом. Но тогда как? «Косвенные доказательства обманчивы… Они могут совершенно ясно указывать в одном направлении, но в то же время уводить в противоположную от истины сторону… Ничто так не обманчиво, как слишком очевидные факты», – утверждает Холмс в рассказе «Тайна Боскомской долины». На что похоже действие косвенных доказательств?
– На психологическую инерцию! Она также толкает изобретателя в неправильном направлении.
– Да, знаменитый сыщик, очевидно, прекрасно был знаком с её кознями. Как же он боролся с ней?
«Вы со следователем страдаете одним и тем же недостатком: отбрасываете все положительное, что есть в показаниях молодого человека», – говорит Шерлок Холмс доктору Ватсону.
Показания молодого Мак-Карти, заподозренного в убийстве своего отца, и в самом деле противоречивы. Одни ответы усугубляют подозрения в его виновности, другие – отрицают. И следователь, и Ватсон склонны принимать во внимание только те факты, которые подтверждают версию о виновности, и отбросить, считать несущественными противоположные. А Холмс категорически возражает против такого однобокого подхода. Он не произносит слов «противоречие», «системность», но убежден, что нужно принимать во внимание все факты (при всей их противоречивости).
«Чем нелепее и грубее кажется вам какая-нибудь деталь, тем большего внимания она заслуживает. Те обстоятельства, которые, на первый взгляд, усложняют дело, чаще всего приводят нас к разгадке», – заявляет Холмс. Он понимает, что обострение противоречия ведет не в тупик, а к его разрешению. И это понимание – диалектическая логика, а не формальная дедукция, которая не выносит противоречий, а тем более обостренных.
Часто разрешению загадки помогает знаменитая наблюдательность сыщика, поставляющая недостающие звенья в цепи фактов и рассуждений. Разговоры о наблюдательности сыграли злую штуку с почитателями Шерлока Холмса. Когда появились первые рассказы, его методы поразили читателей видимой легкостью овладения. Самой существенной казалась необыкновенная наблюдательность Холмса. Наверное, каждый, прочитав рассказ «Скандал в Богемии», начинал пересчитывать ступеньки в своем доме, вырабатывая наблюдательность. Но, к сожалению, этого оказалось недостаточно. Нужно ещё научиться увязывать в единое целое (систему!) многочисленные и порой малозначительные факты.
…В деле об «Обряде дома Месгрейвов», на первый взгляд, три отдельные загадки: бессмысленные вопросы и ответы старого манускрипта, исчезновение дворецкого и исчезновение горничной. Но Холмс знает, как маловероятно существование отдельных загадок. Скорее всего есть только одна, как бы распавшаяся на три части, и в их объединении должен быть ключ в разгадке всей истории. Так в чём же заключался метод великого сыщика?
– Он использовал диалектическую логику – через противоречие, хотя и не называл его так.
– И ещё системный подход!
– А кто помнит, какими ещё методами пользовался Холмс?
– У него была огромная картотека, он в ней искал похожие случаи для того, чтобы прояснить дело, – говорит Миша. – В ТРИЗ это называется использованием задач-аналогов.
– Мы все говорим о Шерлоке Холмсе, о его методе, но ведь он же не существовал! На самом деле этот метод придумал, развил его автор – Конан Дойл! Он, наверное, сам был сыщиком?
Сыщиком знаменитый писатель не был. Он закончил медицинский факультет Эдинбургского университета. И, может быть, не родился бы Шерлок Холмс, если бы во время учебы в университете Артур не встретился с профессором медицины Джозефом Беллом, удивительным диагностом. Профессор учил своих студентов быть внимательными к пациентам, чтобы самим, не дожидаясь их рассказов и объяснений, установить причины недуга. Он утверждал, что пациенты часто забывчивы, а иногда и скрытны, и поэтому постоянно тренировал наблюдательность будущих врачей, заставляя по внешнему виду человека, идущего под окнами университетской аудитории, определить его профессию, образ жизни, привычки и семейное положение. Конан Дойл стал лучшим учеником профессора. Доказательством служат не только рассказы о Шерлоке Холмсе, но и услуги, оказанные самим писателем полиции, обращавшейся к нему в запутанных случаях, а также правительствам некоторых стран. Несколько дел он распутал сам, причём по просьбе не полиции, а людей, пострадавших из-за её профессиональных ошибок и недобросовестности. Не так уж мало – восстановить доброе имя человека. Но Конан Дойл сумел сделать больше – благодаря его усилиям и других передовых людей того времени в Англии был создан не существовавший до этого кассационный суд, в котором можно было обжаловать несправедливый приговор.
Конан Дойл предвосхитил новую науку – криминалистику, научный метод расследования преступлений. «Расследование преступления – точная наука, по крайней мере, должна ею быть», – заявляет он устами своего героя в рассказе «Знак четырех». Помните знаменитую работу сыщика об исследованиях различных сортов табака? По его методике стали исследовать состав пыли, сохраняющейся в швах одежды. Криминалисты стали использовать и методы статистики, с которыми Холмс был неплохо знаком. Но самый важный, на наш взгляд, вклад Конан Дойла – это возвеличивание человеческого мышления. В том же «Знаке четырех» Холмс говорит: «Я никогда не гадаю. Очень дурная привычка: действует гибельно на способность логически мыслить». У Шерлока Холмса были не только предшественники, но и последователи. ещё при жизни Конан Дойла стали выходить рассказы молодого английского писателя Г. К. Честертона, главным героем которых был патер (от латинского слова «отец», титул католического священника) Браун – во многом полная противоположность Холмсу, но достойный его соперник. Патер Браун отличается от Холмса как внешне (вместо элегантного джентльмена с железными мускулами – маленький, смешной человечек в бесформенной одежде и помятой шляпе), так и методом работы. Если Холмс в своём поиске идёт от внешних обстоятельств, то патер Браун – от внутренних человеческих побуждений: «Я пытаюсь проникнуть внутрь… Я – внутри человека. Я поселяюсь в нём, у меня его руки, его ноги. Но я жду до тех пор, покуда не начну думать его думы, терзаться его страстями, пылать его ненавистью…»
– Но это же эмпатия – метод синекторов! – говорит Дима.
– Да, этот изобретательский приём неплохо служит патеру Брауну. Умеет он справляться и с противоречиями. Помните рассказ «Невидимка»? Убит человек. А в дом, по показаниям соседей и слуг, никто не входил. Но так же не бывает. Трудная загадка. Но не единственная. Девушка получает письма, читает их в одиночестве, но слышит какие-то голоса, угрозы, грубый смех… И снова вторая загадка вместо того, чтобы усложнить и без того непростую ситуацию, помогает разрешить ее. Фактически патер Браун формулирует противоречие: кто-то должен был войти в дом, чтобы убить, и не должен был, потому что его никто не видел. Кто-то должен был быть рядом с девушкой, когда она читала письма, чтобы она слышала голос, и не должен быть, потому что она никого не видела. С такой ролью мог бы справиться только невидимка. И патер Браун, как и положено тонкому знатоку психологии, открывает явление психологической невидимости. Люди никого не видели не потому, что никого не было, а потому, что не обратили внимания. Значит, его присутствие в этом месте должно быть естественным, привычным. Письма девушке приносил почтальон. И в дом он может войти и выйти практически незамеченным – психологическая невидимка.
Итак, можно сформулировать основные положения метода Дюпена, Шерлока Холмса, патера Брауна и их последователей:
а) рассматривать все имеющие отношение к делу факты в системе, ничего не отбрасывая, какими бы противоречивыми они не представлялись;
б) не бояться противоречий, а наоборот, стремиться к их обострению, ибо разгадка – это разрешение обостренного до предела противоречия;
в) не поддаваться психологической инерции косвенных улик, «правдоподобных» объяснений;
г) пользоваться аналогиями, вести картотеку разгадок таинственных историй;
д) уметь пользоваться эмпатией, то есть ставить себя на место преступника и задавать себе вопрос «как это сделать?». А сейчас попробуем сами разгадать несколько серьезных криминалистических загадок.
Задача 20
Есть подозрение, что шпион убил своего сообщника, выстрелив в него через окно. Но вот загадка – не удалось обнаружить пулю, хотя из закрытой комнаты её никто унести не мог! Куда девалась пуля?
– Может быть, она застряла в теле?
– Нет, конечно, это проверили в первую очередь. Но не будем гадать. Сформулируйте противоречие.
– Пуля должна быть, потому что убит человек, и её не должно быть, потому что её нигде нет.
– Хорошо. А как разрешить это противоречие? Ребята из секции РТВ, помогите!
– Можно разрешить во времени. В момент убийства пуля была, а потом исчезла.
– Как же это могло произойти?
– Да очень просто! Если она была из льда. Тогда она испарилась.
– Вот видите – школьная физика для младших классов. И немного знания по ТРИЗ. Так что тех, кто собирается стать следователем, приглашаем в нашу секцию!
Задача 21
Коллекционер купил старинную картину. Её осмотрели в присутствии нотариуса три эксперта и признали подлинником. Эксперты расписались на задней стороне полотна, и нотариус поставил свою печать. Картину упаковали и отправили покупателю. Но когда она прибыла на место, разразился скандал. Картина оказалась подделкой, причём настолько грубой, что и речи не могло быть об ошибке экспертов. Тем не менее на её задней стороне оказались их подписи и печать!
– Подделаны, конечно? – первый вопрос ребят.
– В том-то и дело, что нет! И печать, и подписи подлинные.
– Тогда здесь противоречие: картина должна быть подлинной, чтобы её признали эксперты, и не должна быть подлинной, потому что подписи оказались на подделке.
– Это противоречие легко разрешить в пространстве. Пусть картина с обратной стороны будет подлинником, а с лицевой – подделкой.
– А как это может быть?
– Да очень просто! Сложить вместе две картины – подлинник и подделку!
– Так оно и было. Под массивной рамой эксперты не заметили, что полотно сдвоенное и, глядя на лицевую сторону подлинного полотна, расписались на обороте поддельного.
Беседа наша закончена. Но ребята не уходят. Недавно по телевидению показывали экранизации рассказов о Шерлоке Холмсе, что вызвало даже некоторый наплыв ребят в юридическую секцию Научного Общества Учащихся. Может быть, они придут и к нам учиться разгадывать криминалистические загадки методами ТРИЗ?
Вечерние размышления
После утреннего занятия наши «РТВэшики» были очень возбуждены. Идея «эволюционного мозга» им понравилась. Среди биологов настроения были разные. Одни приняли все это за фантастику, другие – как шутку, но кое-кто задумался, и мы этому очень рады. Самое главное – многие из наших ребят-биологов серьезно работают под руководством учёных в институте экологической генетики, институте защиты растений, Ботаническом саду, в лабораториях университета. Они привыкают к научной работе, её кропотливости, точности. Но одновременно теряется характер праздника от общения с наукой, затягивает рутинность работы. И ребята начинают напоминать маленьких старичков, ограниченных рамками узкой специальности, где главное – изучение какого-то частного факта, диссертация, карьера. А ведь в их возрасте нужно гореть, их должны переполнять великие идеи! Иначе наша смена не сможет принять эстафету поколений в науке, развитие которой идет путем революций в научных представлениях. Очень важно научиться придумывать новые гипотезы. Ближе к концу летней школы мы планируем провести «День безумных идей». «Эволюционный мозг» – достаточно безумная идея.
День двадцать третий. Как заглянуть в завтра!
– Какими мы будем в 2050 году?
– Сколько же нам будет тогда лет?
– Где-то за сорок.
– Много.
– Да нет, это возраст больших дел. Чем же вы будете тогда заниматься?
– Разве сейчас угадаешь? Вы же говорили на первом занятии, что в двадцать первом веке все профессии изменятся, появятся новые.
– Это верно. Но неужели сегодня ничего нельзя узнать о том, что будет лет через сорок-пятьдесят?
– Ну почему же нельзя? Есть же методы прогнозирования, даже наука появилась – футурология, – не выдерживает один из гостей, присутствующих на сегодняшнем занятии.
С некоторых пор на наших занятиях постоянно сидят гости. Это свободные от многочисленных дел комиссары – студенты разных специальностей, преподаватели, ребята. Иногда они мешают – задают вопросы, которые нашим ученикам кажутся наивными. И мы даем возможность «РТВэшикам» самим отвечать на вопросы гостей, пусть учатся отстаивать свои убеждения. Но чаще гости внимательно слушают, потом просят литературу, интересуются, как попасть на обучение ТРИЗ. Но поговорим о прогнозах.
– Однажды могучий царь обратился к предсказателям с вопросом: стоит ли начинать войну с не менее могущественными соседями. «Начав войну, ты разрушишь великое царство» – таков был ответ. Начал. И разрушил… свое царство. Потребность узнать будущее, свою судьбу человек испытывал с древнейших времен. Будет ли хорошая погода или готовиться к неурожаю? Заключить сделку или придержать товар? Жениться, или повременить?… Множество вопросов, с которыми люди обращались к «специалистам»: магам, колдунам, оракулам, гадалкам. Судьбу предсказывали внутренности жертвенных животных и звезды, бред одурманенной ядовитыми испарениями жрицы, вещие книги и карты.
– И сбывались такие «прогнозы»?
– Представьте себе, довольно часто. Во-первых, главный принцип опытного гадальщика – давать предсказания неконкретно, иногда двусмысленно, чтобы невозможно было проверить и предъявить претензии. Во-вторых, гадальщики старались разузнать, что могли, и использовали полученную ими информацию. В-третьих, жизнь в те времена была достаточно однообразна, многое можно было предсказать по принципу «завтра как вчера». Ну и, в-четвертых, мы уже говорили, что есть неосознанное знание каких-то закономерностей – интуиция. Впрочем, предсказания, независимо от того, были ли они верными или нет, ничего не меняли в жизни общества. Средневековье вообще не понимало идеи развития. Считалось, что все неизменно, а если что-то и меняется, то к худшему, что люди идут вспять в своей истории – от бывшего когда-то «золотого века» к страшному суду, который обязательно состоится, лишь только прегрешения людей превысят божью меру. Только в эпоху Возрождения изменились взгляды, стало ясно, что впереди не тупик, а широкая дорога. И так заманчиво было узнать, что же нас на этой дороге ожидает! Утопии Кампанеллы и Томаса Мора не только рисовали картины лучшего будущего, более совершенного общества, но и звали к нему. А утопия-фантастика Фрэнсиса Бэкона «Новая Атлантида» впервые привлекла внимание к будущему науки – занятию, которое в те времена было уделом чудаков. Бэкон показал, что наука может дать людям, какой силой может стать!
Важнейшая область знаний, появившаяся в позапрошлом веке, – наука о развитии общества[13]. И неудивительно, что именно в ней появились первые попытки «построения счастливого будущего на базе прогноза». Истории потребовалась 70 лет чтобы доказать, что идеи социализма – не светлое будущее, а всего лишь возврат к древней тоталитарной так называемой «азиатской формации». И что эти идеи – всего лишь «дымовая завеса», под прикрытием которой политические преступники манипулируют людьми и добиваются власти…
Но не только в социальной области были «идиотские прогнозы». В конце 19 века появился один из первых «научных» прогнозов – будущее Лондона через 50 лет. Одно из предсказаний: «к 1930 году мостовые города скроются под трехметровым слоем конского навоза». Прогноз был действительно научным. Оценили скорость роста города, необходимое для городских перевозок количество лошадей, «навозную» производительность одной лошади – и готово! Не учли только… Что не учли?
– Появление автомобиля!
– Качественного скачка!
– S-образной кривой развития!
– Вытеснения лошадиного транспорта!
– Вообще законов развития не учли!
– Как же их можно было учесть, если о законах развития тогда ещё никто не знал?
– И так, и не так. Законы диалектики уже были известны, только в них не верили, не умели применять. Поэтому и не использовали их при прогнозировании.
– А как же получался научный прогноз?
– Были кое-какие методы. Например, «лошадиный» прогноз был получен методом, который называется экстраполяцией тенденций. Экстраполяция – это значит распространение, продолжение, существующие тенденции распространяются на будущее. Вот ещё один пример такого прогноза. – Преподаватель достал карточку и прочитал:
«За 176 лет Нижняя Миссисипи стала короче на 242 мили. В среднем это составляет чуть больше, чем миля с третью за год. Отсюда следует – в этом может убедиться каждый человек, если он не слепой и не идиот, – что в нижнесилурийском периоде (он закончился как раз миллион лет тому назад, в ноябре юбилей) длина Нижней Миссисипи превышала один миллион триста тысяч миль. Тогда отсюда же следует, что через семьсот сорок два года длина Нижней Миссисипи будет равна одной миле с четвертью, Каир и Новый Орлеан сольются и будут процветать, управляемые одним мэром и одной компанией муниципальных советников. В науке действительно есть что-то захватывающее, такие далеко идущие и всеобъемлющие гипотезы способна она строить на основании скудных фактических данных».
Ребята хохочут. Не нужно быть литературоведом, чтобы узнать «перо» Марка Твена. Великий юморист справедливо высмеял «прогнозы» подобного рода.
– Но метод экстраполяции часто прекрасно работает! – снова не выдерживает гость – преподаватель физики.
– Конечно, но на короткий период. Метод экстраполяции исходит из предположения, что существующие темпы развития будут продолжаться. На S-образной кривой развития можно выделить несколько участков практически прямолинейных. «Лошадиный» прогноз был сделан на втором таком участке линии развития лошадиного транспорта. В то время не ожидали, что бурный рост количества лошадей резко замедлится, потом прекратится, а затем поменяет плюс на минус.
– Но ведь в области насыщения, третьего этапа по S-кривой стабильность развития может сохраняться достаточно долго! Система почти не меняется – легко предсказать, что будет дальше!
– Верно, только нелегко предвидеть, когда эта кривая кончится, произойдет качественный скачок, появится другая, более прогрессивная система на смену старой – а ведь это главное в прогнозе!
– Но можно эти кривые математически обработать, с учётом всех загибов и «вычислить» прогноз! – не сдается физик.
– Это было сделано, сегодня есть целая область науки, занимающаяся подобными вопросами. Есть одно «но»: обратным путём всегда возможно найти аналитическое выражение уже имеющейся кривой, подбирая в уравнениях числовые коэффициенты. Но узнать эти коэффициенты заранее не удаётся – слишком от многих факторов они зависят, и не только от технических.
– А какие ещё есть методы прогнозирования? – спрашивают ребята.
– Метод экспертных оценок. Например, американцы используют его разновидность – метод «дельфи». Вам это название ничего не напоминает?
– Дельфийский оракул!
– Верно! При храме Аполлона в Дельфах, как утверждают греческие мифы, можно было узнать судьбу. Её предсказывали жрицы – пифии, одурманенные ядовитыми испарениями, и делали это независимо, не зная точки зрения других. Потом полученные предсказания сравнивали, отдавая предпочтение тем, которые чаще повторялись. Примерно так и работает сегодня группа экспертов, специалистов в изучаемой области. Они заполняют анкеты с четко сформулированными вопросами, их ответы обрабатываются с помощью вычислительных машин, при этом крайние высказывания отбрасываются.
– А как эксперты узнают, что отвечать?
– Они просто пытаются угадать, представить, как будет дальше.
– Какой же это научный прогноз? – разочарованно тянет кто-то из ребят. – Чепуха какая-то.
– Не такая уж чепуха, как вам кажется. Помните, мы говорили о том, что людям иногда свойственно интуитивно познавать закономерности развития. На такой основе могут быть и удачные прогнозы.
– Как у фантастов! Они ведь часто угадывали!
– Конечно, Фрэнсис Бэкон в «Новой Атлантиде» в 1624 году предсказал появление… впрочем, определите сами, что именно:
«Мы имеем корабли, лодки, которые могут плавать под водой и лучше обыкновенных переносить ураганы…»
– Ну, это ясно – подводные лодки!
«…Мы знаем свойства и пропорции, необходимые для полёта по воздуху, наподобие крылатых животных…»
– Самолёт!
«…печи, легко регулируемые и даже дающие теплоту солнца и небесных тел…»
– Термоядерный реактор? – не особенно уверенно определяют ребята.
– Похоже. И дальше: «…нашли приспособление, приближающее вплотную к нашим глазам отдаленнейшие предметы…»
– Телескоп!
– «…Приборы, имитирующие все членораздельные звуки, речь, слова и пение как людей, так зверей и птиц…»
– Магнитофон!
– «…Удалось воспроизвести всяческие иллюзии и обманы зрения, появление всякого рода теней и летающих изображений…»
– Да это же кино!
– Правильно. Не стану продолжать, занятия не хватит на перечисление.
– А верно говорят, что половина предсказаний Жюля Верна оказались сегодня реальными?
– Даже больше. По подсчётам Г. Альтова из 86 частных предсказаний даже «нетехнического» Г. Уэллса уже сбылось 30, а ещё 27 почти наверняка сбудутся! А идеи Жюля Верна и Александра Беляева сегодня реальны на 90 %! К сожалению, такие цифры пока недостижимы для современного научного прогноза.
– А почему? Вы же говорили, что отдельные учёные обладают способностью угадывать!
– В том-то и дело, что эти «отдельные» точные предвидения метод экспертных оценок не учитывает! Они отбрасываются вместе с бредовыми идеями. Вот и выходит, что метод «дельфи» – это метод усреднения, суммирования банальных, всем очевидных идей. При «ближнем» прогнозе это приводит к положительным результатам, но не позволяет предвидеть качественные скачки при «дальнем» прогнозе.
– Но почему мы тратим столько времени на обсуждение этих методов? – возмущается Женя. – Все понимают, что настоящий прогноз нужно делать по законам развития. Так? – обращается он к ребятам.
Те согласно кивают.
– К сожалению, не все. Но в принципе ты прав, пора переходить к делу. В начале восьмидесятых годов один из нас, Преподавателей, проводил занятия по ТРИЗ в институте, разрабатывающем оборудование для лесорубов. И вместе со своими учениками попробовал спрогнозировать будущее этого лесорубного оборудования. Мы начали… с чего, как вы думаете?
– Наверное, с ознакомления с состоянием дел в этой отрасли, – сказал один из гостей-преподавателей.
– Нужно не просто знакомиться, а попытаться нарисовать S-образную кривую, чтобы определить, на каком месте на ней находится наша система, – добавил Женя.
– Точно! – поддержал его Дима. – Тогда можно будет сказать, что с этой системой делать – совершенствовать уже имеющиеся конструкции или искать новые принципы!
– И где же, по-вашему, находится «лесорубная» система? – спросил Преподаватель.
– Скорее всего, она уже далеко за загибом, раз ею целый институт занимается!
– А что все-таки сказали специалисты? Как они представляли себе развитие своей системы? – снова вмешался гость.
– Примерно вот что: был трактор – станет тракторище, была пила… – с серьезным видом начал Боря.
– Будет пилища! – радостно подхватили ребята.
А Боря, сменив «профессиональный» тон на свой обычный, продолжал:
– Нужно ещё выявить, какие противоречия есть в развитии этой системы и почему они появились, какие законы развития были нарушены.
– Давайте посмотрим. Во-первых, техника лучше всего работает в цехе. Но деревья там, к сожалению, не растут. К ним нужно добраться, для этого проложить дороги, просеки. И растут они все вперемежку – разного возраста, размера, породы, здоровые и больные, некондиционные и полноценные. Какой закон нарушен?
– Закон согласования. Если заранее сажать деревья там, где нужно и какие нужно, тогда их легко будет рубить.
– Но тогда видно другое противоречие: деревья растут медленно, а древесину нужно получать быстро.
– Вот если бы деревья росли как пшеница, например! Весной посеяли, осенью сняли! Или хотя бы за несколько лет!
– А вот ещё противоречие: деревья должны быть большими, чтобы получались доски нужного размера, и должны быть маленькими, чтобы быстро расти.
– Попробуйте усилить, обострить это противоречие.
– Деревья совсем маленькие, крошечные. А доски получаются большими.
– Бред какой-то, – не выдержал гость.
– Ну почему же бред? – удивился Миша. – Ясно, что должно быть. Нужно перейти на микроуровень – прессовать доски из опилок, как в порошковой металлургии!
– Так это же древесностружечные плиты – ДСП! Они давно известны.
– Можно лучше сделать! ДСП пропитывают клеем, эпоксидной смолой, а хорошо бы без неё обойтись! Использовать ту смолу, которая в самом дереве есть!
Полчаса работы расшумевшихся прогнозистов – и картина ясна. Вот ровные ряды кустарника. Вдоль плантации ползёт комбайн, срезающий густые боковые и верхние ветки кустов. Время от времени комбайн сбрасывает в кузов идущей за ним машины увесистые ёмкости, заполненные перемолотыми в мелкий порошок ветками вместе с корой.
– Нечего возить емкости туда-сюда. Пусть опилки сами идут на мебельную фабрику, – заявляет Алеша. И картина несколько меняется. Теперь за комбайном тянется шланг, по которому текут опилки. На фабрике они, пропитанные липким соком и добавками, дающими нужный цвет, рисунок, аромат, подаются под давлением в стальные формы. Через несколько минут формы раскрываются, из них выпадают красивые, прочные, не требующие никакой дополнительной обработки детали мебели.
– Здорово! – говорит Саша. – Только, наверное, всё это и специалисты придумали.
– Как бы не так! – рассмеялся Преподаватель. – Когда такой прогноз был предложен специалистам, никто его всерьёз не принял. После этого я стал собирать информацию по этой отрасли. И вот что обнаружилось.
• В Финляндии из срезанных веток кустарника прессуют дрова – брикеты. В безлесной Швейцарии из перемолотых в опилки остатков старой мебели делают новую, высококачественную. В Молдавии давно растут пальметтные сады с низкими, раскидистыми яблонями, часть кроны которых ежегодно снимается вместе с плодами.
• В Южной Америке произрастает кустарник, у которого собственная смола обладает способностью к полимеризации не хуже эпоксидной смолы.
• Порошковый метод с успехом используется не только в металлургии, но и при изготовлении керамики, каменных плит.
– Почему же специалисты не поверили в вашу идею, если она все равно осуществляется?
– Да всё ясно! Они узкие специалисты и не знают про сады, про южно-американские кустарники.
– И не смогли увидеть во всём этом систему. А жаль, ведь таким образом можно спасти так необходимые нам леса.
Но это было так давно, задолго до того, как мы родились! А что в этой области сейчас?
– Через 15 лет после этого прогноза мы выполняли проект по улучшению производства бумаги для крупнейшей (в то время) на Западе канадской фирмы «MacMillan Bloedel». И узнали, что более половины наших идей уже внедрены. А сегодня внедрены, пожалуй, процентов 70–80.
– А откуда они узнали про ваши идеи? – это вопрос одного из наших гостей. Ребята смеются и наперебой отвечают: – А они и не узнали! Просто сами изобрели, потому что всё это по законам и, значит, хочешь – не хочешь – а должно появиться!
* * *
А теперь подведём итоги. Вообще-то, при работе с «лесными машинами» у нас получился не просто прогноз, а что-то вроде «сценария будущего развития» – что надо делать, чего надо опасаться и т. п. В начале девяностых годов мы ввели в ТРИЗ новое понятие – «Управление эволюцией»[14] и разработали рабочие методики для обеспечения этого управления. Овладев методикой, можно управлять своей собственной судьбой, судьбой своего Дела, компании, страны…
Основные шаги «Директед Эволюшен».
1. Выявить, на какой стадии развития находится система, каковы тенденции её развития. Рассмотреть, какие шаги по законам развития уже пройдены, какие ещё предстоят, найти возможности их осуществления.
2. Выявить эволюционные противоречия и разрешить их
3. Свести полученные результаты в единую систему – сценарий развития.
4. Очень часто после третьей стадии получается более чем один сценарий возможного развития. Тогда, совместно с клиентами мы выбираем – какой из сценариев мы хотим реализовать.
5. Сформулировать и решить задачи, связанные с реализацией выбранного сценария развития и обеспечением ему победы над другими возможными направлениями (которые, возможно, выберут конкуренты).
6. Провести «диверсионный прогноз» для предотвращения появления опасных или вредных нежелательных эффектов в результате наших изобретений
– И представить результаты в простой и интересной форме, чтобы все поняли и поверили! – добавляет Таня. Её поправку все принимают без возражений. Теперь можно готовиться к конкурсу фантастических проектов.
Звёзды фантазии
Время отбоя, но весь отряд РТВ на ногах. Нарушение режима? Нет. Сегодня мы приглашены в гости к астрономам. А поскольку астрономы работают по ночам, то мы не ложимся и ждём времени, установленного для наблюдений. Как ни странно, волнуемся и мы, Преподаватели. Мы тоже никогда не видели звездного неба в телескоп.
В предвкушении «звёздной» экскурсии мы собрались в нашем классе и беседуем.
Первым к звёздам полетел герой «Космического жаворонка» американского писателя Э. Смита. Было это в 1928 году. Гонки по галактике, псевдонаучная тарабарщина, мордобой и стрельба из сверхоружия… Началось заселение звёздных просторов лихими капитанами атомных, электрических, фотонных, гравитонных, подпространственных и прочих звездолётов. В романе Э. Гамильтона «Звёздные короли» появились новые государства: Галактическая империя, Лига темных миров, спрятавшаяся в межзвёздных облаках, королевство Фомальгаут, баронства Геркулесова Роя, маркизаты Открытого космоса. Фантасты часто посылают своих героев на несуществующие звёзды, придумав им красочные имена или хитрые номера. Но нередко там упоминаются и настоящие. Какие?
– Туманность Андромеды! – не задумываясь, выпаливают ребята.
Написанный более 50 лет назад роман И. Ефремова до сих пор популярен. Всех привлекает идея Великого Кольца, объединяющего тысячи звездных цивилизаций. Звезды 61 Лебедя, 107 Змееносца, Вега, к которой летал погибший «Парус». Звезда Ахернар или Альфа Эридана, к ней отправлялся новый корабль «Лебедь». И ещё Эпсилон Тукана, передачу с которой приняли земляне и потом пытались связаться с ней при помощи нуль-пространства.
Мы разложили на столах большую карту звёздного неба, одолженную у астрономов. Разглядываем незнакомые очертания созвездий, изредка встречая знакомые названия. Нам помогают знатоки фантастики и Саша, занимавшийся в астрономическом кружке.
– А ещё у Ефремова есть рассказ «Сердце Змеи», там летят к звезде, расположенной в созвездии Геркулеса.
– У Станислава Лема в романе «Магелланово облако» звездолет отправляется к ближайшей звезде, расположенной всего в 4,5 световых лет от нас – к Альфе Центавра! А другой рассказ называется «Вторжение с Альдебарана»…
– В трилогии Г. Снегова «Люди как боги» герои посещают созвездие Плеяд, воюют с жителями созвездия Персея, летят к самому центру галактики. Там вообще упоминается множество звезд: Антарес, Бетельгейзе, Вега, Полярная, Альтаир и другие.
С каким удовольствием ребята произносят звучные имена! А какую звезду, созвездие выбрать для нашей секции? После обсуждения остановились на Туманности Андромеды:
– С «Туманности…» началось возрождение нашей фантастики, её все любят – настоящие звёзды фантазии!
– Туманность эта очень далека, до неё от нас больше двух миллионов световых лет. Это хорошо, мы ведь решили на ДКМК, что цель должна быть далёкой, чтобы не разочаровываться при слишком быстром достижении!
– Эта галактика содержит звёзд не меньше, чем наша, миллиардов сто новых звёзд, каждый сможет выбрать себе по вкусу.
За разговором совсем стемнело. В дверях появился посланец астрономов – за нами! Телескопы установлены на стадионе, в стороне от спальных корпусов и фонарей. Их объективы нацелены на разные участки неба. Как здорово! Кратеры Луны, спутники Юпитера, еле различимые кольца Сатурна. Совсем низко над горизонтом горит Марс, а Венера уже зашла. Круто вверх смотрит телескоп. Мы просим астрономов показать звёзды, о которых говорили сейчас в классе. Не все, конечно, видны, но вот красавица Вега, Денеб, а в ручке Большой Медведицы – Мицар и его сосед Алькор, по которому когда-то проверяли зоркость глаза. Вот и Туманность Андромеды.
– А звезду Альтаир можно увидеть? – спрашивает Таня.
– Альтаир – яркая звезда созвездия Орла, её летом хорошо видно, – отвечают астрономы.
В телескопе она ничем не отличается от миллионов других звезд. Вдруг небо прочертила яркая полоска. Метеор! В августе наша планета проходит зону метеорных дождей. Как красивы падающие звезды! Но астрономы вовсе не любуются ими. Они их считают. Это важно для исследований. Мы возвращаемся в корпус. И Таня вдруг говорит:
– Вот теперь и ясно, какая связь между Альтаиром и куском мела. Они связаны в нашей летней школе.
Вечерние размышления
Постепенно мы перешли от решения изобретательских задач к исследовательским. К последним относятся, безусловно, и детективные задачи. Да и прогноз будущего – работа исследовательская. Исследовательский подход важен не только для решения задач, но и для повышения эффективности школьного образования. В конце 19-го века американский философ и педагог Дж. Дьюи предложил методику проблемного обучения. Основная идея – преподаватель не просто рассказывает о каком-то законе или эффекте, а помогает ученикам самим его «переоткрыть». Так воспитывается творческое мышление. Идея проблемного обучения, безусловно, полезна. Но как она реализуется? Ведь школьники каждый раз ищут новое знание наугад, преподаватель «наводит» ребят на «открытие» каждый раз по-другому, исходя из знания ответа. Получается, что ребятам не дают общих рекомендаций, правил поиска, им остается только перебор вариантов. В итоге проблемное обучение в таком виде – обучение методу проб и ошибок. Отсюда и ограниченность его использования – одни ребята пользуются перебором вариантов легко, другие – неумело, пропасть между сильными и слабыми учениками растет. Где выход?
Выход, нам представляется, в подключении к проблемному обучению универсальных подходов, основанных на ТРИЗ, которые дают ребятам методы поиска и огромное поле творческих задач для тренировки, без чего не может быть проблемного обучения. Конечно, такого опыта работы со школьниками у нас пока немного. Два года назад мы организовали факультатив по физике в обычной школе, давая физику с помощью методов ТРИЗ. Такой подход даёт лучшее понимание физики, чем традиционный. И он пригоден не только для физики, но и для химии, биологии, литературы и других предметов[15].
ТРИЗ много может дать школе. Но и без школьных знаний изобретателю не обойтись. Завтрашний день у нас и будет им посвящён.
День двадцать четвертый. Школьный арсенал
– Зачем изобретателю физика?
– Как зачем? – недоумевают ребята. – Ясно, зачем – без физики не получишь красивых, близких к идеальным решений.
– А как насчёт других школьных предметов? Нужны они изобретателю или нет?
Новички размышляют, а старички нетерпеливо подпрыгивают на своих местах – не дождутся, когда им дадут возможность выложить то, к чему они готовились неделю, рассказать о применении в изобретательстве химии, геометрии, биологии, других школьных предметов. С трудом выкраивая время от многочисленных мероприятий, ребята каждую свободную минуту «плавали» по Интернету, листали вырезки из популярных журналов «Изобретатель и рационализатор», «Химия и жизнь», «Наука и жизнь», «Знание – сила», «Техника – молодежи»…
– Среди необходимых изобретателю школьных предметов сразу после физики идет химия, – утверждает Вета. – Одна только линия воздух – кислород – озон чего стоит! Везде, где требуется хорошее сгорание каких-либо веществ, сначала используют горение в воздухе, потом в воздухе, обогащенном кислородом, потом – в чистом кислороде, затем могут использовать и более сильные окислители – озон, фтор.
– А что дальше?
– Ну, наверное, ионизированный воздух, плазма.
– Точно! – подхватывает Катя. – В книге А. Г. Преснякова «Поиски нового (Записки изобретателя)» рассказывается об изобретении, позволяющем повысить мощность двигателя внутреннего сгорания. В двигателе устанавливают пластинку, на которую нанесено ничтожное количество радиоактивного изотопа полония-210, дающего альфа-излучение, от которого можно надежно защититься даже листом бумаги. А ионизированный излучением воздух обеспечивает более полное сгорание топлива.
– Сжигание веществ в разных средах используется для получения химических соединений, – рассказывает Боря. – Например, если нужно получить борид титана, нагревают титан в атмосфере бора. Титан горит в парах бора, как в кислороде. Это называется самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Предлагаю задачу.
Задача 22
При получении способом СВС деталей из нитрида ниобия вначале прессуют деталь из порошка ниобия, затем её поджигают в азотной атмосфере. Но реакция идет так бурно, что деталь либо разлетается на части, как от взрыва, либо реакция захватывает только наружные слои, а внутри детали остается «сырой», не прореагировавший с азотом, ниобий. Можно «успокоить» реакцию, если добавить в деталь какой-то негорючий материал, например, песок. Но этого делать нельзя, потому что тогда деталь будет испорчена – она должна быть из нитрида ниобия, а не из песка. Как быть?
Ребята анализируют задачу со скоростью, близкой к скорости СВС:
– Негорючий материал должен быть, чтобы не было вспышки, и его не должно быть, чтобы не загрязнять деталь.
– Это противоречие можно разрешить во времени – пусть необходимая добавка будет во время горения, а потом исчезнет.
– Лучше по-другому! Добавка не загрязнит деталь, если она из того же материала, что и деталь! Нитрид ниобия горит?
– Нет!
– Тогда все ясно, – кричат ребята чуть ли не хором. – Нужно сразу добавить в деталь нитрид ниобия!
Андрей с трудом дожидается конца решения, чтобы предложить «свою» задачу.
Задача 23
Для очистки воду нужно хлорировать. Но в небольшие поселки хлор доставлять очень хлопотно, ведь ядовитый газ требует особых мер предосторожности. Как быть?
– Хлор должен быть, чтобы очищать воду, и его не должно быть, чтобы не возиться с перевозкой.
– Хлор нужно получать на месте, это ясно. Завозить не хлор, а сырье.
– Идеальнее было бы, если сырье можно было найти на месте.
– Нужны ресурсы хлора!
– Да ведь они же есть! Это обыкновенная соль! И получить хлор из нее просто – электролизом раствора!
Задача 24
Разведка доставила кусок материала, из которого противник изготавливал ответственные подшипники. Материал оказался странным – «медное» дерево. Анализ показал, что это обыкновенный бук, поры которого непонятным образом были заполнены медью. Как можно вырастить такое дерево?
– Поливать медным купоросом! – предлагают ребята.
– Да что вы! Дерево сразу погибнет!
– Изменить генетический аппарат дерева, пусть оно само извлекает медь из почвы!
– Это дело долгое, – вмешивается Преподаватель.
– А почему мы пытаемся найти способ выращивания? – включается Женя. – Это же психологическая инерция – раз дерево, значит, непременно выращивать. Нужно иначе сформулировать задачу: как сделать такое дерево? Может быть, пропитать его расплавленной медью?
– Ну да! Расплавленная медь очень горячая, она сожжет дерево!
– Значит, медь должна быть жидкой, чтобы попасть в поры, и не должна быть жидкой, чтобы не быть горячей.
– Нужно взять какое-то жидкое соединение меди, пропитать им дерево, а потом это соединение разложить, чтобы медь выделилась!
– Как же разложить соединение, которое внутри дерева – до него не доберешься!
– А вепольный анализ зачем? Нужно полем подействовать! Электрическим – электролиз можно. А ещё лучше – тепловым. Найти такое соединение, которое легко разлагается при нагреве.
– Верно! – говорит Боря. – Здесь так и написано: дерево пропитывается муравьинокислой медью, которая при нагреве разлагается, выделяя чистую медь.
Неожиданно вмешивается гость – на этот раз преподаватель секции химии:
– Но ведь ребята не решили задачу до конца! Они не назвали конкретное вещество – муравьинокислую медь. Можно ли считать, что ТРИЗ помогает решать химические задачи? – обращается он к нам.
Ребята не дают нам ответить. Чуть ли не каждому есть что сказать по этому поводу. Но наиболее четко выражает общую позицию Женя:
– ТРИЗ не может и не должен доводить решение до конкретного вещества, это дело специалистов. Но он привёл нас от очень трудной задачи «как вырастить хитрое дерево» к чёткому указанию: необходимо вещество с вполне определенными свойствами. Это вещество теперь можно найти по справочнику! Так?
– Так, – соглашается гость.
– Но ТРИЗ не просто решил задачу, – добавляет Преподаватель. – Он указал не одно конкретное вещество, а целый класс веществ – ведь можно, в принципе, найти и другое соединение меди, да и почему только меди? Теперь совершенно ясно, что нужно делать, если понадобится «железное» или «свинцовое» дерево, да любое другое! И поля можно найти другие. Это же намного больше, чем одно определенное изобретение – программа большой работы!
Химик молчит, размышляет. Но задерживаться на химии нельзя – много ещё нужно рассказать.
* * *
Теперь поговорим о математике. Слова просит наш Комиссар:
– В прошлом году я работал в студенческом строительном отряде. Проблем было много, в том числе и такая.
Задача 25
При разбивке площади под стройку понадобилось отложить перпендикуляр к проведенной линии, а подходящего прибора под рукой не оказалось. Как быть?
– Разве это задача? – удивляется Женя. – Верёвка у вас была?
– Была.
– Её можно было использовать как циркуль и построить перпендикуляр, как в школе учили: отмерить равные отрезки на прямой в обе стороны от нужной точки, провести большие дуги и соединить места их пересечения.
– Ничего не выйдет! – говорит Комиссар. – По одну сторону от этой точки был овраг. Ребята задумались.
– Прибор разбили… Нужен ресурс, который содержал бы в себе прямой угол. А есть веревка. Из веревки можно сделать прямой угол?
– Конечно, можно! Сразу трое ребят вспомнили о знаменитой пифагоровской тройке чисел – прямоугольном треугольнике с катетами 3 и 4 и гипотенузой 5.
– Берём верёвку, делим её на 12 отрезков и строим треугольник! Один угол обязательно будет прямым!
– Внимание – фокус! – обращается к ребятам Игорь. – Это лента Мёбиуса. – Он показывает всем перекрученное в одном месте бумажное кольцо. Зажигает спичку и подносит её к кольцу. Точно по середине ленты быстро пробегает огонёк, разрезая её как ножницами на два кольца… ничего подобного! Оно превращается в кольцо вдвое большего диаметра! Снова спичка – и опять огонёк режет ленту и теперь кольцо распадается на два, переплетенных между собой как звенья цепи. Чувствуется запах серы… Вот зачем Игорь вчера торчал у химиков.
– Это лента Мёбиуса – очень полезная штука, – продолжает Игорь.
– Если шлифовальный ремень сделать не в виде обычного кольца, а в виде ленты Мёбиуса, можно повысить срок его службы. То же можно сделать и с лентой магнитофона. А специальное сопротивление, напыленное на ленту Мёбиуса, совсем не обладает вредной индуктивностью.
Боря показывает фотографию вышки, сложная криволинейная форма которой выполнена с помощью прямых стержней. И рассказывает о применении различных гиперболоидов, параболоидов… Геометрия – могучее оружие изобретателя, позволяющее добиться новых результатов часто практически без затрат.
* * *
О биологии рассказывает наш гость – Сережа. Собственно, уже не гость. Он как-то умудряется совмещать секцию биологии и наши занятия.
Задача 26
Когда великий изобретатель древности Дедал сумел, построив крылья, сбежать с острова Крит, царь Крита Минос решил найти его с помощью… изобретательского конкурса, – совсем не с биологии начинает он рассказ. – Минос обещал корзину золота тому, кто сумеет пропустить нитку через большую витую раковину с отломленным острым концом. Как это сделать?
– Нитка сама проползает через раковину… вот если бы она была живая! – мечтательно говорит Таня.
– Ты не мечтай, а противоречие лучше сформулируй, – ворчит Дима.
– Нитка должна быть живая, чтобы проползти, и не должна быть живая, потому что таких не бывает. И вовсе не нужна вся нитка живая. Достаточно привязать к ней муравья, он и потащит нить!
– А ведь согласно легенде, никто кроме Дедала её решить не сумел.
Трудная для древних задача оказывается простой. Но похоже, что и сегодня есть подобные проблемы.
– Дрессированные ласки или маленькие собачки помогают протащить сквозь узкие трубы провода при ремонте телефонного кабеля, – говорит Сережа.
– А Роберт Вуд как-то использовал кошку для чистки длинной трубы спектроскопа – засунул её в трубу и закрыл с одной стороны. Кошка вылезла с другой стороны вся в пыли и паутине, а прибор был готов к наблюдениям, – добавил Женя.
Сережа рассказывает о применении биологии в изобретательстве – о биотехнологии, генной инженерии, биологических методах защиты растений. Но школьных предметов много. И все нужны изобретателю: без истории невозможен прогноз науки и техники, рисование развивает пространственное воображение, помогает рисовать «маленьких человечков», а без физкультуры не хватит здоровья на сложную, а порой и нервную работу изобретателя! Так что хорошая учеба в школе – сильный упреждающий шаг в жизни творческой личности.
– А что может дать ТРИЗ для изучения школьных предметов? – задает вопрос «наоборот» наш Комиссар, студент педагогического вуза. Вопрос скорее к нам, Преподавателям, но пусть ребята ответят сами.
– Я теперь куда лучше понимаю законы физики, особенно те, которые мы использовали при решении изобретательских задач, – говорит Женя. – И всегда буду рисовать маленьких человечков, чтобы лучше разбираться в физических явлениях.
– А я попробую использовать новый подход к решению исследовательских задач для того, чтобы самому открывать законы природы, не дожидаясь, пока их мне в готовом виде преподнесет учитель. И папу научу этим методом пользоваться, ему пригодится, – говорит Дима, поглаживая пухлую растрепанную тетрадь-конспект.
– А я поняла, что в любом школьном предмете есть возможность для творчества, что даже в литературе есть очень интересные задачи! – говорит Таня. – И я знаю теперь, как решить задачу про перевод «Алисы в стране чудес», с которой столкнулась переводчица Димурова. Помните, нужно было так перевести, чтобы русский ребёнок понял все пародии, которыми полна книжка, но чтобы при этом сохранился английский колорит. Там получается противоречие: стихи должны быть английскими, чтобы колорит остался, и должны быть русскими, чтобы пародии были понятными. Можно было бы каждый раз приводить русский перевод той английской песенки, которая спародирована в «Алисе», но это не изобретательское решение и поэтому скучное.
– Нужно ресурсы использовать! Есть же какие-то английские песенки, похожие на наши или переведённые раньше?
– Правильно, я тоже так решила, – обрадовалась Таня. – Такие песенки, конечно, есть, это переводы С. Маршака: «Дом, который построил Джек», «Не было гвоздя – подкова пропала…», «Кораблик» и много дугих. На них можно написать пародии…
– Молодец, именно так и сделала Димурова! – похвалили мы Таню.
– А как, по-вашему, может использоваться ТРИЗ в спорте? – спрашивает ещё один гость – физорг нашего лагеря.
– Во-первых, в спорте множество технических изобретений – велосипед, коньки, дельтаплан, теннисная ракетка… В прошлом году мы, например, работали над усовершенствованием скейта – роликовой доски для катания, – отвечает Игорь. – И кое-что придумали. Например, скейт с магнитными креплениями. На нем можно выполнять прыжки, и это не опасно, как в случае пристегивания ремнями, при падении можно легко оторвать ноги от доски. И ещё мы работали над лыжами, теннисной ракеткой, мячами…
– В спорте есть «нетехнические» изобретения: прыжки «сальхов» и «ритбергер», названные по имени своих изобретателей, круг Пахомовой в фигурном катании. Или в шахматах: «защита Нимцовича», «дебют Чигорина»…
– А хотите, я вам дам задачу? – спрашивает физорг.
– Конечно! – ребята всегда готовы решать и решать.
Задача 27
Для подъема по вертикальным ледяным стенкам альпинисты надевают на ноги «кошки» – специальные крючья, которые вонзаются в лед под тяжестью альпиниста и помогают ему удержаться. Но стоять на вертикальной стене на «кошках» очень трудно, можно опрокинуться назад. Вот если бы надеть «кошки» на руки! Тогда точно не опрокинешься, но руки должны быть свободными для забивания крючьев, да и слабее они, чем ноги. Подниматься, подтягиваясь на руках, тоже тяжело. Как быть?
Задав несколько вопросов и немного разобравшись в незнакомой технике, ребята формулируют противоречие: опора альпиниста должна быть выше его центра тяжести, чтобы нельзя было опрокинуться, и опора должна быть ниже центра тяжести, чтобы можно было воспользоваться силой ног.
– Получается какая-то длинная опора – начинается на уровне рук или груди и заканчивается на уровне ног, – рассуждает Дима. – А как она может выглядеть – не знаю… – он растерянно замолкает.
– Да все верно! – кричит не удержавшись «задачедатель», – ты правильно придумал! Делается это так: альпинист рукой втыкает и, если нужно забивает молотком на уровне головы или немного крюк с привязанной к нему веревкой – стропом. Стоп проходит под страховочными обвязками, а снизу заканчивается стременем, в которое ставится нога. Все получается, как вы сказали: опора остается на ноги, а точка закрепления высоко!
Занятие закончено. Ребята расходятся, многие – бегом, в последние дни очень много дел. Да и нам нужно подготовиться к вечерней беседе. Из окошка мы видим, как Женя оживленно беседует с преподавателем-химиком. О чём?
Секрет победы
Горит большой костер, мы говорим с ребятами о войне. О войне необычной, в которой не стреляют пушки, не свистят пули, нет атак под огнем врага. В этой войне нет убитых, но от её исхода зависят тысячи жизней. Воюющие одеты не в военную форму, а в белые халаты. Это – война конструкторов за то, чей танк будет неуязвимее, чей самолёт – быстрее, чья пушка – дальнобойнее, а автомат – легче и безотказнее.
Бывшие немецкие генералы публикуют книги, в которых пытаются свалить вину за поражение в войне на одного Гитлера, ссылаются на «генерала Мороза», на плохие дороги. Особенно усердствуют «генералы от техники» – создатели битых танков и самолетов, артиллерийских орудий и кораблей. Они никак не могут примириться с тем, что их, знаменитых на весь мир специалистов, побили. И кто? «Отсталая страна». Невозможно! И невдомек им, что наказаны они в первую очередь за идеологию, попирающую не только международные законы, но и законы техники.
«…Встать! Суд идет! Подсудимый Фердинанд Порше признается виновным в систематическом, злостном нарушении законов развития техники. Конструктор Порше приговаривается к высшей мере наказания: его танкам T-III, T-IV, T-V и Т-VI…» отводится место на свалке истории. Незнание законов не освобождает от ответственности. Приговор окончательный и обжалованию не подлежит!
Такого суда не было. За нарушение законов развития техники не судят. Но наказывают.
Фердинанд Порше был гениальным автомобильным конструктором. Он создавал первые успешные электромобили, придумал систему «мотор-колесо», создал самую популярную машину 20 столетия – «Фольксваген Жук».
А конструктор танков Фердинанд Порше пытался создать «сверхтанк» – самый мощный, самый непоражаемый, самый большой и страшный. В августе 1944 года батальон созданных им тяжелых танков «Тигр» разгрузился на железнодорожной станции и пошёл к линии фронта. Во время пятидесятикилометрового марша из 45 танков 37 вышли из строя из-за поломок ходовой части и коробки передач. На следующее утро 8 «Тигров» пошли в атаку. Единственный в этом районе танк Т-34 под командованием младшего лейтенанта А. П. Оськина подбил 3 тигра, а остальные отступили. За этот бой Оськин был удостоен звания Героя Советского Союза.
Но и «королевский тигр» – не самый большой танк Порше. Ещё был создан гигант весом 180 тонн с забавным названием «Маус» («Мышонок»). Этот колосс оказался совершенно бесполезным. Ни один мост не выдержал бы неуклюжую, неповоротливую машину. А в проекте был невероятный «сухопутный броненосец» весом свыше 500 тонн. Гигантомания – прямое следствие политики Гитлера, считавшего, что эти монстры продемонстрируют всему миру непревзойденную военную мощь Германии. Гигантомания – вопиющее нарушением важнейшего закона развития техники – повышения идеальности.
А как действовали наши конструкторы?
«Сложное сделать легко, куда сложнее сделать просто», – любил повторять один из создателей знаменитого танка Т-34 Александр Александрович Морозов. Всё было подчинено принципу «Самая надежная, непоражаемая, легкая и дешёвая та деталь, которой нет в машине».
В результате такого разного подхода к созданию техники «королевский тигр» почти по всем показателям уступил не только нашему тяжелому танку ИС-2, но и среднему Т-34. При почти вдвое меньшей скорости, «Тигра», и более слабой пушке (88 миллиметров против 122 миллиметров у ИС-2), его вес был 70 тонн против 46 тонн у ИС-2 и 32 тонн у Т-34. В распутицу немецкие танки останавливались, а наши шли как ни в чем не бывало.
За время второй мировой войны немецкий самолет-истребитель МЕ-109 потяжелел на тонну – на него поставили более мощный (и тяжелый!) мотор, оружие, бронеспинки. А советский истребитель конструкции А. С. Яковлева «похудел» почти на 300 килограммов. В результате МЕ-109 весил в конце войны 3600 килограммов, а Як-3 – 2650. Более вёрткие, манёвренные «Яки» часто били более тяжело вооруженных «мессеров». Главный маршал авиации А. А. Новиков писал, что, повышая мощность, вес и вооружение, немецкие конструкторы ничего не выиграли по сравнению с советским самолётом. А самому массовому самолёту войны – штурмовику Ил-2, прозванному фашистами «Чёрной смертью», даже аналога не было в Германии.
Гигантизм был главной идеей фашистов и в артиллерии. Гигантские пушки «Дора» с диаметром ствола 800 миллиметров и снарядами весом по 7 тонн стреляли при осаде Севастополя, но не дали немцам никаких результатов – просто ни разу не попали по цели. Ещё более невероятное орудие начали строить в начале 1945 года. Ствол гигантской пушки «Hochdruckpumpe» («Насос высокого давления»), расположенный в высверленной в скальном грунте скважине предназначенной для стрельбы по Лондону, имел в длину 124 метра. Основной пороховой заряд сообщал снаряду начальное ускорение, а потом по мере движения снаряда по стволу срабатывали расположенные в стороне от ствола дополнительные зарядные камеры, в них происходили взрывы и газы врывались в ствол позади снаряда, увеличивая его скорость. Самое смешное – оказалось что при проектировании пушки не была учтена поправка вращения Земли. Разработчикам и руководителям проекта повезло, что британские самолеты сравняли с землей построенные огневые позиции для 50 таких орудий, иначе бы этих бракоделов ждал расстрел…
Советские конструкторы не увлекались подобными техническими бреднями. Но 122-миллиметровая гаубица конструкции Героя Социалистического Труда генерала-лейтенанта-инженера Ф. Ф. Петрова, созданная в 1938 году, до сих пор кое-где «служит».
Массу хлопот доставили гитлеровцам «Бисмарк» и «Тирпиц» – гигантские линкоры, созданные для славы Германии и устрашения врагов. «Бисмарк» в первом своем плавании потопил после короткой артиллерийской перестрелки устаревший английский броненосный крейсер «Худ», но от возмездия не ушёл, за три дня после гибели «Худа» он был «затравлен» английским военным флотом и расстрелян издали по данным локаторов, не имея возможности даже ответить на выстрелы. А с «Тирпицем» получилось ещё глупее. 55 тысяч тонн крупповской стали, восемь 380-миллиметровых, двенадцать 150-миллиметровых орудий, два собственных самолета. И этот гигант при первой же попытке выйти в боевое плавание получил торпеду от советской подводной лодки К-21 под командованием Н. А. Лунина. Одна торпеда такую махину потопить не могла, но «Тирпиц» вынужден был вернуться на ремонт. И в дальнейшем «Тирпиц» был таким же «невезучим». В результате атак подводных лодок и авиации он постоянно ремонтировался, пока в ноябре 1944 года не был потоплен.
Гигантизм – это грубейшее нарушение законов развития техники, это непонимание диалектики, качественных изменений, в результате которых часто более мощный самолет, танк, корабль становится не сильнее, а слабее своего противника. Слово фюрера было для немецких конструкторов важнее, чем все разумные соображения.
Авантюристы в политике, гитлеровцы бросались и в различные технические авантюры. Когда «третий рейх» очутился на грани краха, начались поиски «чудо-оружия». Что только не пытались наскоро слепить фашистские конструкторы! «Зеетойфель» («Морской черт») – гибрид танка и подводной лодки; «Вассерэйзель» («Водяной осел») – ловушка для кораблей. Пушки с кривым стволом для стрельбы из-за угла… Но ничто уже не могло отодвинуть время гибели гитлеровской империи. Убежденность в собственном превосходстве, пренебрежение к чужому опыту, расизм – все это привело к краху фашистской Германии.
В чем же причины неудач гитлеровских конструкторов? Во-первых, «фюреризм» (принцип: «Фюрер думает за нас») не только в политике, но и в технике. У фашистов главный конструктор был единственным автором разработки. Остальные – исполнители. А исполнителю творчество и собственное мнение не положено. У нас же при создании новой машины внимательно выслушивались предложения всех независимо от должности. А. Н. Туполев премировал тех, кто не боялся спорить с ним и умел доказать свою правоту.
Все образцы нашей техники создавались в коллективе, в содружестве конструкторов, которые, отбросив в сторону личные мотивы, трудились на общее дело. Так, руководители авиационного конструкторского бюро (КБ) А. И. Микоян и М. И. Гуревич, авторы «МиГов», когда их самолет сняли с вооружения, стали работать на самолеты своих «конкурентов» С. А. Лавочкина, А. С. Яковлева и других. Когда В. А. Дегтярев, конструктор стрелкового оружия, узнал, что слесарь его КБ Петр Горюнов в свободное время (когда работали по 12 и более часов!) сделал дома из дерева макет тяжелого пулемета, помог ему изготовить настоящий образец и выставить на испытания вместе со своим. Испытания дали примерно одинаковые результаты, но при обсуждении Сталин предложил взять на вооружение пулемет Дегтярева. И тогда Дегтярев стал доказывать, что для фронта полезнее принять образец Горюнова.
А другая причина, по-видимому, связана с бедностью страны, недостатком ресурсов, часто – даже недостатком знаний конструкторов. Это все более чем компенсировалось уменьшением психологической инерции, стремлением искать новые решения.
Правда, не нужно забывать, что энтузиазм и способность работать по 16 часов в сутки у советских конструкторов возникали не сами по себе. Большинство работали в «шаражках» – специальных тюремных лагерях, где наградой за конструкторский успех были свобода и почет, а расплатой за поражение – гибель в лагерях…
Вечерние размышления
Лет десять назад одного из Преподавателей пригласили вести занятия по изобретательству в профессионально-техническое училище, в группе, где долго болел мастер. Ребята совсем «отбились от рук», никто не хотел работать с неуправляемой «вольницей». Приглашение Преподавателя было последней мерой перед расформированием группы. Войдя в класс, он был оглушен криками. Минута, пять… Говорить невозможно. Тогда Преподаватель повернулся к доске и стал что-то рисовать. На доске появились контуры танка. Удивленная компания замолкла. Первый членораздельный вопрос «Что это?» позволил начать рассказ. Об изобретениях военных конструкторов, о развитии техники и изобретениях вообще. О том, как научиться изобретать. Ребята заинтересовались новым живым делом, увлеклись таинственным миром изобретательства, творчества. Большинство из них стали лучше учиться и по другим предметам. К моменту окончания училища многие имели собственные изобретательские решения.
Потом при встречах они рассказывали, как обучение творчеству помогло им во время службы в армии, облегчило адаптацию на рабочем месте.
Конечно, история развития военной техники нужна не только для «укрощения» нерадивых учеников. Каждую весну мы приходим с ребятами на выставку военной техники. Идёт занятие под открытым небом – ребята готовятся к нему заранее, разыскивают по книгам и в Интернете интересные факты, изобретательские задачи.
Мы – не милитаристы и такие занятия вполне можно было бы проводить, используя историю других систем[16]. Но ничто не вызывает как у ребят, так и у взрослых такого интереса, как военная техника и военная история. Таково, к сожалению, свойство человеческой психики. Наши биологи считают, что это – наследие сотен тысячелетий эволюции, когда непрерывно шла тяжелая борьба за выживание, и военная техника, начиная с древнего копья – заостренной палки или острого костяного ножа, были главным инструментом выживания…
День двадцать пятый. Дело на всю жизнь
– Какая профессия самая интересная?
– Исследователь, учёный!
– Бизнесмен!
– Учитель!
– Космонавт!
– Инженер!..
– Важна не профессия, главное – быть творческой личностью, – с трудом вставляет в общий крик свое как всегда веское и продуманное слово Женя.
– А можно быть творческой личностью без высшего образования? – спрашивает Алёша. – Вот, например, мой дедушка всю жизнь работает на заводе рабочим, он рационализатор, сделал множество улучшений разных продуктов и методов производства. Он – творческая личность? Разговор о творчестве в рабочей профессии в плане сегодняшнего занятия, поэтому вопрос Алёши очень кстати. У нас приготовлены несколько книг на эту тему, среди них – книга Бориса Фёдоровича Данилова «Алмазы и люди». Начинается она со слов: «По профессии я токарь…» Да, всю свою жизнь Борис Фёдорович проработал токарем. И он – известный изобретатель и рационализатор, принимавший активное участие в создании современных методов алмазной обработки материалов, написавший об этом книгу. Издана книга и об сварщике Алексее Александровиче Улесове. Предложенный им новый способ сварки арматуры сэкономил только при строительстве Куйбышевской ГЭС 11 миллионов рублей!
В Екатеринбурге вышла книга «Истоки новаторства», которая подробно рассказывает о творческих успехах рабочих, о сделанных ими изобретениях, о школе ТРИЗ, созданной для своих товарищей Владимиром Константиновичем Гребнёвым, токарем-инструктором объединения «Турбомоторный завод». Да и среди работников сельского хозяйства немало новаторов, авторов интереснейших идей, изобретений.
Для творчества, как уже было сказано, необходимы две составляющие – знание того, что нужно улучшить, усовершенствовать и воображение, фантазия, умение искать новое.
– ТРИЗ нужно знать! – подсказывают ребята.
– Да, сегодня нужно знать ТРИЗ, – соглашается Преподаватель и продолжает. – Но случается, что человеку не удалось получить высшее образование. И тогда он самоучкой, с помощью книг пристально вглядываясь в свою работу и изучая чужой опыт, приобретает нужные знания, даже более полные и глубокие, чем у иных специалистов с высшим образованием. Это – вполне доступный, хотя и более сложный, тернистый путь к творчеству! Честь и хвала тем, кто сумел по нему пройти!
– Но ведь бывает иногда, что нужных знаний, необходимых для творческой работы, вообще ещё не существует! – говорит Дима. – Например, братья Райт были велосипедными механиками, откуда у них могли быть знания в области самолётостроения, которого ещё не было?
– Бывает, конечно, и нередко. А братьям Райт просто повезло, что они ничего не знали о существовавших тогда очень научных теориях, из которых следовала абсолютная невозможность полёта аппарата тяжелее воздуха! Они этих теорий не читали и – полетели! Вообще на начальном этапе развития новой системы очень часто богатое воображение играет большую роль, чем специальные знания. И нередко изобретателями, работающими на высшем творческом уровне, становятся вообще не «технари». Оперный артист Г. Е. Котельников изобрёл парашют, художник Морзе – телеграф, преподаватель школы для глухих Белл – телефон. Вот мы как-то упоминали фамилию крупного советского изобретателя – А. Г. Преснякова. Он усовершенствовал работу двигателей внутреннего сгорания, придумал новый тип двигателей, использующих солнечную энергию, новый движитель для судов, оригинальные конструкции громкоговорителей, телевизионных антенн, микрофонов, аккумуляторов и электрогенераторов, он автор высокоэффективных приёмов в строительстве и многих других идей… А по профессии Александр Григорьевич Пресняков… угадайте кто? Угадать трудно. Знаменитый изобретатель – журналист.
– Но все-таки, – продолжает гнуть «свою линию» Женя, – правда, что любая профессия может стать самой интересной?
– Конечно. Все зависит от человека, от того, как он к своему делу относится. Нет нетворческих профессий, есть люди, не умеющие или не желающие творчески подходить к своему труду. Впрочем, разумеется, самая интересная профессия – наша.
– Это вы серьёзно? – ребята недоверчиво смотрят на улыбающихся Преподавателей. Пожалуй, они только сейчас сообразили, что и у нас есть какие-то специальности.
– А как называется ваша профессия?
– А вот названия ей пока ещё не придумали. Когда меня о профессии спрашивают люди, не знающие, что такое ТРИЗ, приходится отвечать уклончиво – трудно объяснить. Но если уж очень настаивают, говорю, что работаю профессиональным изобретателем, – отвечает Преподаватель. – Тогда одни просят тут же изобрести «что-нибудь эдакое», а другие важно разъясняют, что этого не может быть, потому что изобретательство – не профессия, а талант. Профессия – это то, чему можно научиться, говорят они, а изобретателем нужно родиться. Профессия – это работа, а какая у изобретателя работа? Подошёл, посмотрел, осенила идея… Что им ответить?
– Что ТРИЗ сделала изобретательство профессией, что на изобретателя можно выучиться как на врача!
– Правильно, только для этого нужно сначала объяснить им, что такое ТРИЗ, а это не всегда просто. Трудно заставить человека выслушать рассказ о том, чего, по его мнению, быть не может! Тогда я поступаю иначе и говорю: моя специальность – функционально-стоимостный анализ – ФСА. Или ещё загадочнее на английском «Value Engineer».
– А что это такое?
– Удивительно, как мало людей знает о ФСА. А ведь появился он давно…
Во время Великой Отечественной войны конструкторы прилагали огромные усилия, чтобы наша военная техника стала надежнее, дешевле, проще в производстве и эксплуатации. Чудом можно назвать то, что произошло с главным оружием солдата – пистолетом-пулемётом, всего за четыре года. В 1940 году Красная Армия получила новое вооружение – пистолет-пулемёт Дегтярева. Это было очень хорошее оружие, но весьма сложное в производстве, один автомат требовал на изготовление 24 рабочих часа. Но уже через год ему на смену пришёл пистолет-пулемёт Шпагина – знаменитый ППШ. Для его изготовления было достаточно 7 часов. А в 1943 году появился пистолет-пулемёт Судаева, который, изготавливался всего за 2,7 часа и был легче на 2,2 килограмма, чем ППШ и не хуже его в бою.
Похожие процессы происходили и в Америке. Например, гильзы больших снарядов традиционно делали из дорогой латуни. А вся гидравлическая арматура (трубы, клапаны, краны и т. п.) на кораблях и подводных лодках были из меди. Но во время войны медь стала очень дефицитной. И гильзы и арматуру и многое другое стали делать из дешёвой и недефицитной стали. Оказалось, что стальные детали намного лучше. И таких примеров были сотни. Когда война окончилась, военные потребовали возврата к «хорошим» довоенным стандартам, а промышленники этого не захотели. Инженер Лоуренс Майлз, работавший в Дженерал Электрик, доказал, что новые решения лучше и продуктивнее. И он разработал довольно несложную методику, которая на английском языке называется «Value Analysis (анализ ценности), позволяющую снижать стоимость изделий, не ухудшая их функциональность.
В СССР, не зная ничего о работах Майлза, похожую методику, получившую название «Поэлементный анализ», разработал и начал очень успешно применять Юрий Михайлович Соболев.
Главная идея обоих подходов – уверенность в том, что в любом изделии, технологии, всюду есть лишние затраты, запасы, которые «не работают». Нужно эти резервы искать, выявлять и применять с пользой. И оба подхода ориентированы на использование коллективного творчества. Собирается временная рабочая группа, в которую входят люди, знающие улучшаемый объект с разных сторон: конструкторы, технологи, производственники, наладчики, исследователи, экономисты. Вместе они образуют своеобразный «оркестр». А дирижер в этом оркестре – специалист по ФСА. И очень хорошо, если он знает ТРИЗ, в его памяти и картотеке хранятся сотни изобретений, он владеет приёмами борьбы с психологической инерцией и хорошо разбирается в психологии коллективного творчества.
Но почему я об этом никогда не слышал? – Недоуменно спрашивает один из наших «гостей» – опытный инженер. – Тем более что Соболев – наш…
К сожалению, работы Соболева в шестидесятых-семидесятых годах были забыты, их просто «затоптала» бюрократия…
– Все понятно! А вот буржуи – американцы небось ухватились за такую прибыльную возможность…
– И да и нет. Майлзу, конечно, повезло больше чем Соболеву, его компания за 10 лет получила от ФСА более 200 миллионов долларов, а в 1962 году Пентагон потребовал от своих контракторов обязательного применения ФСА при разработке военной техники. Но и здесь постепенно все свелось к бюрократическим процедурам… А массовое использование ФСА началось в нищей, только приходящей в себя после поражения в войне Японии… И пришло обратно в США и другие страны в основном оттуда. А в СССР ФСА пришло в середине семидесятых из Германии. Вот тогда и вспомнили про работы Соболева.
* * *
– Наверное, ФСА нужен только для очень сложных машин? Ведь в простой и так все сразу можно увидеть!
– Несколько лет назад мы проводили анализ одной ужасно сложной машины – обыкновенной домашней ручной мясорубки.
– Вы шутите? Что сложного в мясорубке? – удивились ребята.
– Значит, вы считаете, что мясорубка – простое изделие?
– Конечно! Там, наверное, все давно усовершенствовано!
– Многие так и думали. Ведь мясорубку выпускают уже более ста лет. А я был уверен в успехе, и мясорубку выбрал специально, чтобы убедить всех в эффективности ФСА и ТРИЗ. Если уж в таком, всем примелькавшемся изделии новое найдем, то в других – и подавно!
Предложения по улучшению мясорубки посыпались, как из рога изобилия. За какой узел мы ни брались, всюду поджидала новая задача. А уж решить ее, зная ТРИЗ, большого труда не составляло.
– А много задач оказалось?
– Порядочно. Более трех десятков.
– А какие? Расскажите!
– О нескольких расскажу.
Задача 28
Много нареканий вызывает винт, крепящий мясорубку к столу. В старых образцах он заканчивается барашком, основная функция которого – облегчить закручивание. Однако выполняется эта функция плохо – маленький барашек трудно завернуть. Кто похитрее, просовывает сквозь него нож или ручку ложки, вилки, словом, применяет рычаг. Большой же барашек мешает закрепить мясорубку к столу. Как быть?
– Так эта задача уже решена! – говорит Таня. – У нас в мясорубке сделана откидывающаяся рукоятка.
– Да, такое решение с использованием шарнира известно. Но оно удорожает мясорубку.
– Можно ещё сделать зажим, как в тисках, со скользящим рычагом, – напоминает Саша.
– Можно, такие крепления тоже есть, но они ухудшают внешний вид, да и времени на завинчивание такого устройства требуется больше. Какое решение будет самым идеальным?
– Рукоятки вообще нет. Использовать для завинчивания что-то из ресурсов.
– Есть такой ресурс! – вскакивает Маша. – У мясорубки есть ещё одна рукоятка, которой мясо проворачивают! Пусть она сначала завернёт винт, а потом мясо крутит!
– Верно, таким было и наше предложение. А вот другая задача.
Задача 29
При измельчении мяса выжимается сок, на нож наматывается пленка. Если ослабить давление ножа на мясо, то сок не выжимается, но и мясо не перемалывается. Как быть?
– Нож должен давить на мясо, чтобы резать, и не должен давить, чтобы не выжимать сок.
– А зачем вообще давить? Мы, когда хлеб режем, не давим на него, а двигаем нож туда-сюда.
– Лучше всего режет нож с зубчиками, как у пилы! Совсем не нужно давить, и крошек мало.
– В принципе вы правы. Мы тоже предложили нож мясорубки сделать зубчатым. На такой нож пленка не наматывается, намного легче крутить ручку. Кстати, каждый из вас может с помощью напильника или бруска модернизировать нож в домашней мясорубке – мама будет рада!
– Значит, ваша работа – постоянный поиск нового, совершенствование разных машин?
– Не только, есть и другая работа – преподавание ТРИЗ, например.
– А в преподавании есть творчество?
– Конечно, – отвечает второй Преподаватель. – Оказалось, что нельзя обучать творчеству не творчески – ничего не получается. Наше, преподавательское творчество в том, как сделать материал для вас интересным, легко воспринимаемым. Вы же все разные, каждый год нужно по-разному учить. Вот старички могут подтвердить – часто ли мы здесь повторялись по сравнению с тем курсом, который был прочитан им?
– Темы, конечно, повторялись, но не все. А задачи другие, и примеров много новых, – соглашаются старички, – вообще, интересно снова слушать.
– Когда мы ведём занятия со взрослыми, то уже другая методика преподавания. Да и решать приходится практические задачи, поставленные нашими слушателями.
– А где взрослые могут познакомиться с ТРИЗ? – спрашивает Миша.
– Мой папа приезжал в прошлое воскресенье, я ему рассказывал о ТРИЗ, он тоже хочет учиться!
– И моя мама! Только она учительница, можно ей изучать ТРИЗ? – это Таня.
– Конечно, всем можно, школы ТРИЗ работают на многих предприятиях, в разных городах есть свои центры обучения ТРИЗ, с ТРИЗ можно познакомиться на разных сайтах в Интернете, особенно мы рекомендовали бы портал «CREATIME» – https://creatime.me/
– А чем вы ещё занимаетесь?
– Сейчас, например, мы в отпуске, работа с вами – наш вид активного отдыха. Но ещё прямо сейчас, ваши Преподаватели заняты ещё одним весёлым делом – готовят материал для книжки о летней школе Развития Творческого Воображения в лагере Научного Общества Учащихся.
– О нас?!
– Да, о вас, о том, как мы здесь с вами работали и отдыхали.
– Ура-а-а! А мы себя узнаем?
– Может быть, и узнаете, хотя имён ваших мы называть не будем.
– А как вы стали заниматься ТРИЗ? Какой институт закончили?
– Оба Преподавателя окончили Ленинградский политехнический институт, но это случайность, мы не были знакомы в то время. А с ТРИЗ мы познакомились по-разному. Я, например, увидел книгу Г. С. Альтшуллера «Алгоритм изобретения» в 1969 году, когда вышло её первое издание, перелистал – и не заинтересовался. В то время меня вообще интересовала только математика, – говорит первый Преподаватель. – Но через четыре года, когда я работал на Ленинградском электромашиностроительном заводе «Электросила», занимался разработкой уникальных электрических машин со сверхпроводящими обмотками, столкнулся с несколькими изобретательскими задачами, которые не смог решить. И тут произошла случайность, которая изменила всю мою жизнь.
В 1974 году я поехал в командировку во Львов, и на вокзале вспомнил, что забыл дома книжку для чтения в поезде. А ехать 24 часа – умрешь от скуки. В маленьком книжном ларьке я схватил новое издание «Алгоритма» думая, что это – фантастика и не вспомнив, что дома на полке стоит старое (обложка была совершенно другая). Обнаружив, что – не фантастика, хотел выкинуть книжку в окно, но, поскольку читать было все равно нечего, открыл. Читал с абсолютным недоверием, но в какой-то момент попробовал решить одну из своих задач – и неожиданно решил. Все равно не поверил. Попробовал решить ещё пару задач – и опять великолепные новые идеи… В общем, я не спал ни минуты в эту ночь, как заведенный читал и решал задачи… Так я «влип» в ТРИЗ, и это изменило всю мою жизнь!
А потом мне очень повезло – познакомился с Волюславом Владимировичем Митрофановым, удивительным человеком, бывшим юнгой Северного флота, ставшим блестящим учёным, изобретателем, одним из лучших в мире специалистов по ТРИЗ. Я – один из многих его учеников. В 1978 году я организовал на своем заводе группу ФСА и начал заниматься ТРИЗ уже профессионально, решая изобретательские задачи для разных отделов и цехов. Потом я занимался такой же работой в Кишинёве, вместе в Аллой Зусман и другими коллегами мы создали «Кишинёвскую школу ТРИЗ».
А когда началась Перестройка, мы с друзьями по «Школе ТРИЗ» создали первую в мире коммерческую ТРИЗ организацию (она же – первая в бывшем СССР частная инженерная фирма) «МНТЦ Прогресс[17]». Когда в Кишинёве пришло к власти националистическое правительство, нормальная изобретательская работа стала практически невозможной, и мы переехали в США, где создали с нашими американскими друзьями компанию Ideation International Inc., в которой и продолжаем сейчас работу по ТРИЗ.
– И я узнала про ТРИЗ случайно, говорит Преподавательница. Раньше я участвовала в разработке ультразвуковых дефектоскопов, потом, закончив Институт патентоведения, перешла работать в патентный отдел. В первый же день мой новый начальник направил меня на семинар по изобретательству, который проводил в нашем городе Генрих Саулович Альтшуллер вместе с Борисом Злотиным. А когда, после окончания семинара, вернулась на работу, все было решено без меня – по распоряжению руководства я начала вести обучение ТРИЗ сотрудников нашего института.
– Это, наверное, очень трудно – сразу преподавать? – интересуется Дима.
– Конечно! К первым четырёхчасовым занятиям приходилось готовиться по 15–20 часов – всё свободное время. Но за этот год я неплохо освоила ТРИЗ, стала настоящим преподавателем. И через несколько лет перешла работать во Дворец пионеров руководителем секции РТВ.
– И ТРИЗ тоже изменил вашу жизнь?
– Я вышла замуж за Бориса, поменяла профессию, переехала в другую страну, стала автором полутора десятков книг и множества статей, сделала множество изобретений, приобрела массу новых друзей… Изменило ли это мою жизнь?
* * *
– Есть ли институт, в котором мы могли бы учиться на специалиста по ТРИЗ?
– Пока нет, это профессия будущего. ТРИЗ сегодня можно осваивать на наших занятиях, по книгам. В нескольких десятках университетов России, США, Японии, Китая, Австралии и нескольких европейских странах ведутся курсы по ТРИЗ для студентов инженерных и других профессий. Но отдельной специальности «ТРИЗ» пока нет. Но должна появиться, мы думаем, что появятся и специальные университеты ТРИЗ. Кстати, у нас в воскресенье конкурс фантастических проектов – вот и попробуйте разработать проект такого университета будущего.
– А можно стать химиком-тризовцем? – спрашивает Женя. – Мечтаю учиться на химическом факультете, но так, чтобы и ТРИЗ использовать.
Так вот о чем беседовали они с преподавателем химии позавчера! Оказывается, Женя всерьез увлечен химией, но и ТРИЗ глубоко пустил корни в его сознании.
– Конечно, можно. Вообще сегодня, пока специальный «Университет ТРИЗ» ещё не создан, нужно начать с получения хорошего образования, например химика, инженера. И дополнить его как можно более широким знакомством с другими областями знаний, хотя бы с помощью научно-популярной литературы. И постоянно тренироваться в решении задач, следить за новыми разработками в ТРИЗ, которая быстро развивается. Собственно, главный совет – научиться много и эффективно работать. Как-нибудь мы об этом мы ещё поговорим.
– А какие ещё задачи вы нашли в мясорубке? Вы об этом расскажете? – интересуется Саша.
– Расскажем. Впрочем, для начала вы можете посмотреть сами. Мясорубка у нас с собой: берите и изучайте.
Вечерние размышления
Главную мысль сегодняшнего занятия в самом его начале высказал Женя: важна не профессия, в любой области деятельности важно быть творческой личностью. Все ли это понимают? Несколько лет назад мы прочитали статью, в которой автор (правда, в порядке дискуссии) прямо ставил вопрос: зачем всех учить творчеству, если есть столько нетворческих профессий? Будет ли счастлив человек, ориентированный на творческую работу, если обстоятельства не дадут ему такой возможности?
На наш взгляд, такая постановка вопроса глубоко антидемократична. Получается, что одни – «элита», а другие – «серые исполнители»? Себя никто из занимающих подобную позицию к последней категории не отнесёт. Мы ставим вопрос иначе: нетворческие профессии должны исчезнуть!
На одном из заседаний ДКМК мы пообещали приз тому, кто сумеет назвать нетворческую профессию и докажет свою правоту. И никто приза не получил – не нашлось таких профессий. В то же время в любой, даже самой творческой профессии всегда найдутся люди, чуждые творчеству. Но разве можно на них ориентироваться? Дело не в профессии, а в жизненной позиции. Мы стараемся, чтобы ребята прочувствовали, сделали своим собственным принцип ленинградского учёного-педагога И. П. Иванова: «Всё творчески, – иначе – зачем?»
Сегодня мы рассказали ребятам о ФСА, с которым уже немало лет связаны и наши собственные судьбы, и вообще обучение ТРИЗ. Те, кто заинтересуются новой профессией, столкнутся с парадоксом – в некоторых книгах по ФСА нет ни слова о ТРИЗ. Вызвано это тем, что сегодня, по сути дела, есть два направления ФСА, практически между собой не связанные: экономическое, сводящее всю работу к использованию исключительно экономических механизмов и ограничивающееся решением задач не выше первого уровня, и техническое, основанное на применении ТРИЗ. Слабость первого направления очевидна, и все больше специалистов по ФСА становятся сторонниками второго, включающего в сферу ФСА совершенствование продукции на базе решения задач любых уровней, проведения необходимых исследовательских работ и прогноза. Подробно прочитать об этом направлении ФСА и его связи с ТРИЗ можно в книге Г. С Альтшуллера, Б. Л. Злотина, А. Зусман и В. И. Филатова «Поиск новых идей. От озарения к технологии».
День двадцать шестой. Где прячутся задачи!
С утра мы застали в классе забавную картину. Перед разобранной мясорубкой сидят трое ребят и спорят. И похоже, что давно.
– Вот вы говорили, что нашли в мясорубке больше тридцати задач. А мы ни одной найти не можем! И вообще, откуда вы берете задачи, когда проводите ФСА? Специалисты приносят?
– Иногда, конечно, специалисты приходят с задачами. Вот только относиться к ним нужно с большой осторожностью. Наиболее часто среди них попадаются задачи, которые мы с коллегами называем «приглашаем в тупичок». Например, человек долго пытался придумать пневматическое приспособление для зажима деталей в станке. У него не получилось, и тогда он формулирует задачу: «сконструировать пневматическое приспособление для…», включает её в изобретательский темник или приносит её специалисту по ФСА. А она потому и не решается, что человек заранее связал себя и других условием «пневматическое». А как бы вы поступили, если бы к вам пришли с такой задачей?
– Наверное, сначала нужно выяснить, для чего это приспособление, какую выполняет функцию.
– И сформулировать идеальный конечный результат!
– Можно сформулировать противоречие: приспособление должно быть пневматическим, чтобы… и не должно быть пневматическим… И постараться разрешить его.
– Нужно спрогнозировать развитие станка, проверить действие разных законов. Может быть, задача потому не решается, что пневматическое приспособление не соответствует законам развития?
– И обязательно использовать приёмы борьбы с психологической инерцией!
– Вы все правы – нужно использовать различные элементы ТРИЗ для уточнения, и переформулировки задачи, чтобы поставить её правильно. Но очень часто бывает, что задачи вообще как будто нет. Перед нами чертежи или готовое изделие, как вот эта мясорубка. Неужели нужно сидеть и смотреть на неё в надежде, что «сама выскочит» какая-нибудь задача?
– Наверное, и здесь можно использовать ТРИЗ?
– Конечно! И в первую очередь – подход с позиций идеальности, понимание, что всё можно улучшить. Вот попробуйте снова поработать с мясорубкой.
Ребята разобрали детали и уселись небольшими группками. Мы обходим их по очереди.
– Вот шнек. Его функция – подавать мясо к ножу. Судя по тому, что его витки постепенно сближаются, он должен ещё и сжимать мясо, вдавливать его в решётку, чтобы нож мог вдавленный кусочек отрезать. Идеальный шнек – шнека нет, а его функция выполняется. Может быть, развернуть мясорубку, чтобы нож был внизу, а мясо просто сверху бросать? – спрашивает Саша.
– Вы не только задачу формулируете, но и решаете. Впрочем, нередко увидеть задачу трудно, а решить – намного проще. То, что вы предлагаете, реализовано в особого типа мясорубках – куттерных, в которых нож свободно подвешен и вращается с большой скоростью.
– У шнека диаметр хвостовика – 22 миллиметра, – говорит Боря, бросая линейку. – Неужели нужен такой толстый?
– Да, диаметр как у оси колеса «Жигулёнка». Вряд ли такие усилия развивает домашняя хозяйка. Получается лишний расход материала.
– Всего несколько граммов – стоит ли возиться?
– Несколько граммов? Точнее – несколько десятков. А теперь умножьте их на несколько миллионов – общее количество выпускаемых в нашей стране мясорубок. Получаются сотни тонн высококачественного металла. В массовом производстве каждый грамм, каждая сэкономленная секунда очень много значит.
– А этот винт крепит рукоятку к шнеку. Может быть, совсем обойтись без него? А чтобы рукоятка не падала, нарезать прямо на шнеке резьбу или выступ сделать. Это будет идеальнее?
– А зачем такая толстая решётка?
– Ее, наверное, очень трудно сверлить?
– Действительно, сверление решётки – всегда проблема на заводах – изготовителях мясорубок. Ведь она из высококачественной износостойкой стали. Если сделать решётку тонкой, тогда можно было бы её штамповать. Но тонкая решётка не выдержит давления мяса, начнет выгибаться, и нож уже не будет к ней плотно прилегать. Мясорубка перестанет работать.
– Ясно, здесь противоречие: решётка должна быть тонкой, чтобы её было легко изготавливать, и толстой, чтобы не выгибаться.
– Можно использовать переход к полисистеме – набирать толстую решётку из тонких, – предлагает Игорь.
– Или снабдить гайку, придерживающую решётку, перекладиной, которая будет прижимать посередине тонкую решётку и не даст ей отойти от ножа.
– Это хорошие решения! А теперь давайте попробуем определить перспективные задачи, используя законы развития. У нас есть два вещества: мясо и мясорубка. Чего не хватает?
– Поля, конечно. Например, теплового. Пусть мясорубка подогревает мясо – для стерилизации или прямо готовит его!
– А можно использовать электрическое поле! Электрические искры, как при плазмолизе!
– Плазмолиз нужен был для улучшения выжимания сока, разрушения клеток плодов. А зачем разрушать клетки мяса? Впрочем, для каких-то целей может понадобиться мясной сок.
– А магнитное поле? Может быть, омагниченное мясо будет вкуснее?
– Пусть нож и решётка будут магнитными. Тогда они будут притягиваться друг к другу, между ними не будет щели, и мясо будет лучше перемалываться.
– А я предлагаю новый способ измельчения мяса на микроуровне. Мясо нужно замораживать и просто разбивать на мелкие кусочки или перетирать в порошок, оно ведь станет хрупким.
– Нужна динамичная мясорубка с изменяющимся шнеком или решеткой, чтобы можно было получать разное мясо – для пельменей, котлет или просто нарезанное – на гуляш или бефстроганов!
Как сделать такую мясорубку, Таня пока не знает, но это не страшно, главное – поставлена вполне серьезная задача, которую можно решать с помощью ТРИЗ.
– Ну как, нашлись в мясорубке недостатки?
– Нашлись. Только откуда они берутся? Это что – недоработки конструкторов? Они же, наверное, не специально так делают?
– Конечно, ни конструкторы, ни технологи не хотят, чтобы их изделия получились дорогими, трудоемкими, плохими. Но часто так получается. Причин много. Здесь и недостаточная информация специалистов, порой – пренебрежение к экономическим вопросам, неоправданное завышение требований – почему-то считается, что «маслом каши не испортишь». «Ну пусть будет тяжелее, зато не сломается, ведь не самолет проектируем», – думают некоторые. Это пережитки старого, изжившего себя отношения к делу. Один из недостатков, снижающий качество проектов, – несогласованность, разобщенность конструкторов, технологов, производственников. И самое главное – психологическая инерция, неумение, а иногда и нежелание искать новые решения, даже страх перед ними, перед трудностями внедрения. Борьба со всем этим, а не только поиск конкретных решений, составляет содержание работы специалиста по ФСА, профессионального изобретателя, «поисковика», как мы иногда себя называем.
– А очень трудно было начинать?
– Очень. Я в течение нескольких месяцев тренировался в умении видеть недостатки, задачи. Например, ехал в автобусе или метро – и смотрел, как устроены поручни, нельзя ли их сделать проще, дешевле. Или придумывал, как защитить мягкие кресла, которые часто режут, рвут хулиганы. Садился за стол – пытался смотреть на нож, вилку как на необычные предметы – как их сделать идеальнее, какие у них недостатки. Даже читая книги, пробовал разрешать проблемы героев с помощью ТРИЗ. Наверное, я тогда казался окружающим несколько странным. Но зато развил в себе способность видеть в любых объектах задачи для решения.
– А какую самую-самую интересную задачу вам пришлось решать?
– Трудно сказать. Более чем за 40 лет занятий ТРИЗ я нашёл больше 20 тысяч разных решений. Среди них большинство – вполне обычные, не слишком запоминающиеся, но было и много очень интересных, сразу и не вспомнишь, какая была самой-самой. Расскажу о самой «страшной», её я хорошо запомнил. Это было в 1979 году. С большим трудом я добился разрешения начать обучение ТРИЗ на своём заводе – без этого не стоило даже и думать о широком внедрении ФСА. Были отобраны лучшие, самые творческие работники, ведущие специалисты, заведующие лабораториями, опытные изобретатели. Одного я не учёл – «пророков нет в отечестве своём». Многие слушатели знали меня ещё выпускником ремесленного училища, потом – начинающим конструктором, большинство их было старше, выше меня по должностям, окладу, авторитету.
Первую лекцию я тщательно подготовил, отрепетировал. Она должна была познакомить слушателей с историей ФСА, различными методами поиска новых технических решений, с ТРИЗ и РТВ.
Все шло по плану, но после первого часа я пришёл в ужас – слушатели мне просто не верят! Не верят в то, что в принципе можно учиться поиску нового, не верят что я могу их научить. Было страшно даже перерыв объявить – вдруг все разбегутся?! А кто придёт на следующее занятие?
И тогда я пошёл на очень рискованный, но, наверное, единственно возможный шаг. Отложил в сторону приготовленные планы и сказал: «Вы считаете, что не нуждаетесь в обучении творчеству? Вы и так умеете изобретать? Не хотите сидеть за партами, делать домашние задания? Хорошо. Я сам вас вычеркну из списков, если решите пару простеньких задач. Попробуйте!» Задачи, которые я им дал действительно были несложными – обыкновенные учебные задачи, которые запросто «щёлкают» слушатели после нескольких занятий, которые легко решает ваша группа. Но решить их без ТРИЗ? Люди с азартом принялась за работу, а я получил передышку – подумать, что делать дальше.
Собственно, всё было ясно. Задачи, они конечно, не решат, но тут же последует предложение: «Реши-ка пару задачек сам!» Придётся расплачиваться. Хорошо, что на столе всё необходимое готово – таблица приёмов разрешения противоречий, список стандартов на решение изобретательских задач, указатель физических эффектов, текст АРИЗ.
Жалобы на то, что эти задачи вообще не имеют решений, начались минут через двадцать. Самые нетерпеливые потянулись в коридор, покурить. Через час сдались и самые упорные. Пришлось показать решения на доске. Кто-то даже застонал – как просто! Но теперь настала моя очередь отдуваться.
Атака началась не организованно. Одна задача, другая… Первые три легко решились простейшими приёмами разрешения противоречий. И никого это не убедило: подобные задачи мог решить и без ТРИЗ каждый из сидевших в классе. Группе потребовался тайм-аут. Меня выгнали из аудитории. Потом, я узнал, как они работали – один ставил задачу, остальные сообща пытались её решить. Если это удавалось, задачу отметали как слишком лёгкую. На мою долю досталась самая «неподдающаяся».
После перерыва всё было готово к «экзекуции». Слушатели чинно сидели за столами, у чистой доски лежал новенький кусок мела, – Вот есть задачка, её полсотни лет не могли решить. Только она не из нашей отрасли, не по электрическим машинам. Ничего?
«Хозяин» задачи нескрываемо радовался. Как ни странно, я тоже. Сам того не желая, он многое мне «выдал». Не из нашей области – отлично! Значит, должно быть простое, логичное решение, доступное неспециалистам. Много лет не могли решить – значит, не нужно перебирать банальные, «инерционные» идеи.
Решение скорее всего неожиданное, близкое к идеальному – значит, нужно уверенно ориентироваться на ИКР. И самое главное – задача имеет решение! Зная так много, я просто обязан найти ответ! Вот условия в том виде, как они были даны в аудитории.
Задача 30
Для определения гидродинамического сопротивления корабля при его проектировании производят испытания моделей в опытовом бассейне – длинном узком канале, вдоль которого катится с заданной скоростью тележка и тянет за собой модель. Сопротивление модели замеряется с помощью динамометра, по показаниям которого можно рассчитать сопротивление будущего корабля. Но возникла задача более сложная – определить так называемое «циркуляционное сопротивление», которое возникает при повороте корабля и определяет радиус его разворота. Это очень важная характеристика, но найти ее, поворачивая модель, невозможно – нарушаются критерии подобия, и по сопротивлению модели не удается определить данные для корабля. А без знания этой характеристики можно построить корабль, который не сумеет войти в порт, идти в строю с другими кораблями. Как все-таки определить циркуляционное сопротивление корабля в опытном бассейне?
«Хозяин» задачи ещё долго рассказывал совершенно не нужные для решения вещи: об устройстве бассейна, тележки и динамометра, о способах изготовления моделей, о режимах буксировки… Но я уже не слушал и мысленно прикидывал путь решения. Ответ не проглядывался. Что ж, придётся идти по АРИЗ.
Начал я с того, что для борьбы с психологической инерцией (и немного просто из хулиганства – одно другому не мешает) к большому возмущению «хозяина задачи» заменил название «циркуляционное сопротивление» на «вертячее»
Мини-задача сформулировалась без труда. «Техническая система для определения «вертячего» сопротивления корабля включает бассейн, модель, тележку, прибор.
• ТП-1: если модель большая (как настоящий корабль), то можно получить «вертячее» сопротивление, но модель не влезет в бассейн.
• ТП-2: если модель маленькая, то она влезет в бассейн, но «вертячее» сопротивление не получить. Необходимо при минимальных изменениях в системе получить «вертячее» сопротивление.
Выбрал в качестве инструмента воду, изделие – модель, остальное отбросил. Группа возмущенно гудит. Почему отброшена тележка, почему не учитываю бассейн? Что значит «при минимальных изменениях?» Нельзя получить результат, ничего не меняя, так не бывает!
Все в порядке вещей. У каждого есть своя «задумка», а я решительно отсекаю их пути. Им кажется, что путей должно быть как можно больше, вдруг где-то и повезет. Сказывается привычка к методу проб и ошибок, перебору вариантов. Им-то невдомек, что именно из-за этого и не смогли они решить задачу! Ничего, пройдет десяток занятий, сами научатся беспощадно «препарировать» задачу: убирать все, кроме самого главного.
Но дальше дело застопорилось. Пожалуй, нужно вернуться назад, где-то в анализе ошибка. Сегодня, работая с софтвэром, я бы такой ошибки не допустил! Ну конечно, как я сразу не понял! Модель – не изделие, она – тоже инструмент, который вместе с водой создает сопротивление. А изделие – это прибор, динамометр, который под влиянием этого сопротивления изменяется и тем самым его измеряет! Итак, у нас сдвоенный инструмент – вода и модель и изделие – прибор.
Дальше пошло без трудностей. ИКР: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает появление «вертячего» сопротивления при прямолинейном движении модели.
Решая задачу, я все время поглядывал на аудиторию и на «хозяина задачи». Кто-то «болел» за меня, кто-то, кажется, злорадствовал. Пока все рассуждения казались им малоубедительными, легковесными – ни строгой терминологии, ни одного математического символа – разве это похоже на решение серьезной задачи? А «хозяин» задачи воспринимал все происходящее как поединок «кто – кого». Вот он забеспокоился – это хороший признак. Начал излагать какие-то ненужные дополнения, явно уводящие в сторону, рассказывать о механизме буксировки. Не отвлекаться! А за затяжку времени – спасибо. Я как раз успел сформулировать физическое противоречие:
• Модель должна быть подобна кораблю, чтобы результаты можно было пересчитать для большого корабля;
• Модель не должна быть подобной кораблю, чтобы при прямолинейной буксировке определить «вертячее» сопротивление».
Теперь осталось немного – разрешить противоречие. Но как? Простейшие преобразования в пространстве, во времени как будто не подходят. Системный переход? Вся система в целом подобна, а какие-то её части не подобны. Может быть, модель должна быть динамичной, с изменяющимся контуром? То кривая, то прямая.
А зачем, собственно, изменяемый контур? Чтобы было подобие? Может, нужна какая-то хитрая геометрия? А не может ли модель быть не подобной при буксировке, но подобна при пересчёте? Ведь существуют виды подобия более сложные, чем простое геометрическое. В памяти всплыли слова «конформные отображения» – основательно забытая институтская математика. Когда-то на лекциях это вызывало восхищение – поверхность сложной формы с помощью специальной формулы преобразуется в более простую, например, профиль крыла самолета в плоскую поверхность или круг, проводится расчет каких-то параметров (обтекания потоками, прочности и т. п.) для простой поверхности, а после обратного преобразования результаты становятся пригодными для исходной сложной формы.
Не очень веря в решение, но веря в то, что АРИЗ не должен ошибиться, я сказал:
– «Кривой корабль?» – И нарисовал на доске что-то, напоминающее согнутый дугой детский резиновый кораблик. И, увидев лицо «хозяина задачи», гораздо увереннее продолжил: «Ну да, кривой корабль, сопротивление которого можно пересчитать на прямой математически!».
Реакция «хозяина» была совершенно ненормальной! Он побледнел, как-то скривился, и сказал:
– Я извиняюсь, я ничего вам сказать не могу, я всё расскажу на следующем занятии… – И схватив портфель выбежал из класса.
А я возликовал! Несмотря на вроде бы успешную работу я очень боялся что на следующее занятие люди не придут. А теперь-то точно все придут, ведь интересно же…
На следующем занятии загадка раскрылась. «Хозяин задачи» (впоследствии он сам стал сильным ТРИЗовцем и моим хорошим другом) объяснил, что про задачу он узнал у своего тестя, доктора наук, начальника отдела испытаний кораблей в жутко секретном НИИ. И когда я нашёл именно то решение о котором тесть рассказывал, он испугался что выдал секрет и теперь…
Оказалось все нормально – само это решение было найдено в Америке, а секретными являются конкретные математические формулы и основанные на них программы, обеспечивающие пересчёт данных испытаний кривой модели на реальный корабль.
Интересно, что ликовали даже те слушатели, которые ждали моего поражения. Так всё оказалось четко, логично.
За годы занятий ТРИЗ и ФСА мне пришлось решать немало задач. По многим были поданы заявки на изобретения, получены авторские свидетельства, патенты. Но ни разу я не радовался так, как этому решению, хотя оно уже было известно и заявку на него подать нельзя. Никуда теперь слушатели не денутся, занятия начались хорошо и будут продолжаться.
Ребята слушали рассказ сопереживая. После его окончания они немного ещё обсуждали ситуацию, а потом вернулись к первоначальной теме разговора:
– Значит, новые задачи везде можно найти?
– Давайте проведем эксперимент, – предложили мы. – Сегодня у нас нет никаких вечерних мероприятий, попробуйте походить по лагерю и поискать задачи. Впрочем, не обязательно лагерь – вспомните школу, дом. За самую интересную задачу – приз!
Вечерние размышления
Много проблем возникает у нас с практическими задачами. И не с решением, а с поиском. Где ребятам найти такие задачи? Казалось бы, приведём их на завод, пусть они посмотрят производство и решают задачи. Им польза, да и предприятию тоже – ведь головы у них светлые! Но это известно только нам. На предприятиях к ним относятся скептически: «Что? Дети решат наши проблемы? Смешно».
Только те взрослые, кто у нас учился, знают, что такое ТРИЗ, относятся к нашим ребятам по-иному. Они с удовольствием принимают юных помощников. Да ещё, пожалуй, их родители. Через своих детей они постепенно знакомятся с нашим делом, приходят на занятия.
Здесь, в лагере, мы сообразили, что есть ещё один путь находить задачи для ребят: купить в магазине какую-то игрушку или товар народного потребления, выпускаемый местным предприятием, рассмотреть на занятии, найти и решить задачи по улучшению и послать официально на завод заявление на рационализаторское предложение – его обязаны рассмотреть и ответить. Обязательно попробуем такой приём в новом учебном году.
* * *
Ужин сегодня немного задержался, и ребята столпились на веранде. Разбившись на группки, они обсуждали лагерную жизнь.
– Интересно было сегодня про «кривой корабль», правда? – услышали мы. – Вот если бы в школе такие уроки давали, каждый бы отличником стал!
– Ишь чего захотел.
Психологи утверждают: «Традиционные методы передачи знаний иногда приводят к тому, что естественный процесс удовлетворения жажды познания превращается в хроническую травму для учащихся»[18]. Можно ли преподавать в школе так, чтобы учение было не тяжким трудом, а удовольствием? Не только можно, но и нужно, тем более, что такой метод преподавания не требуется изобретать – он давно известен в психологии как суггестопедия, или погружение.
Погружение – это значит, что снимаются все формы давления на учащихся, в первую очередь – оценки. Все обучение строится на предельном обострении интереса к предмету, что достигается за счёт эмоциональной окраски изучаемого материала. Именно поэтому мы стараемся давать задачи «с историей» – эмоции активизируют память.
Погружение – система обучения, создающая у человека внутреннее чувство свободы. Она опирается на три принципа: удовольствие и релаксация, расслабление на занятиях, единство сознательного и подсознательного, двусторонняя связь в процессе обучения.
Погружение предусматривает широкое использование наглядных материалов – произведений искусства, музыки, поэзии, связь логических и эмоциональных аргументов. В этих условиях в группе, классе быстро создается подлинный коллектив. Заинтересованность каждого в успехе товарища – могучий стимул. Сегодня известно достаточно много примеров преподавания обычных школьных предметов методом погружения. Этот опыт говорит, что такому обучению поддаются все дети, а овладеть им может каждый учитель. Мы должны уберечь наших детей от школьных травм!
День двадцать седьмой. Изобретения и бизнес
С первыми задачами ребята начали подходить ещё вчера. И сегодня каждый торопится высказаться, опасаясь, что его задачу «перехватят». Организуем работу. Сначала задачи из лагерной жизни.
– Как добиться, чтобы все ложились спать сразу после отбоя? Задача актуальная, но все хохочут, потому что её поставил Боря – самый злостный нарушитель.
– Как совместить дежурство в столовой с занятиями? Или как быстро начистить картошку на весь лагерь? Наверное, можно использовать физический эффект с…
– Нет, сейчас предлагать решения не нужно! Мы только формулируем задачи, решать будем потом – те, которые стоит.
– У нас на озере нет вышки. Как сделать, чтобы можно было прыгать в воду хотя бы с одного-двух метров?
– Как придумать оригинальный и легко изготавливаемый костюм для карнавала? Может быть, законы развития техники помогут?
– Лучше придумаем новую спортивную игру! Предложения следуют одно за другим. Особенно много задач по спорту и уборке овощей, фруктов. Ребята удивлены: оказывается, вокруг действительно полно задач на любой вкус. Первое место за лучшую задачу присудили Алёше. Он нацелился на главное зло летней школы – всюду летающих ос. И предложил два решения. Во-первых, отпугивать ос, достроив веполь – введя второе вещество и поле (ультразвуком!). А второе – если уж оса укусила, то уменьшить вред от укуса. Для этого нужно сделать маленький насосик, вроде шприца, который накладывают на место укуса, и он отсасывает яд. Алёша молодец – придумал самостоятельно устройство, недавно изобретенное во Франции, правда, против ядовитых змей, а не ос.
Второе место заняла идея Тани о создании новых видов синтеза спорта и искусства по типу художественной гимнастики. Как будет выглядеть «футболобалет» или «боксомузыка»? Или, например, «стрелковая живопись»?
А на третьем месте – Дима.
– Мой папа очень рано уезжает на работу и берёт с собой пару бутербродов, которые съедает в машине. Но он их не очень любит, его любимый завтрак – кукурузные хлопья с молоком. Но не приготовишь же их в машине!
Ребята немедленно начинают штурмовать задачу и приходят к противоречию – хлопья должны быть заранее смешаны с молоком, но при этом быть твердыми… Разрешение противоречия тоже быстро нашлось – шарики из хлопьев с шоколадом, внутри которых молоко.
Вся группа была поражена, когда оказалось, что 20 лет назад именно такое решение Преподаватели придумали для одной американской фирмы и сегодня такие шарики можно купить в магазине!
– Значит, это изобретение создало новый бизнес?
– Это – не новый бизнес, а только новый продукт для бизнеса.
– А могут ли быть вообще изобретения в бизнесе? Могут ли изобретения создавать новые бизнесы? А кто изобретает бизнесы… Ребята спрашивают наперебой, тема для всех сегодня интересна.
* * *
– Изобретение денег – одно из величайших изобретений в истории цивилизации, как использование огня и орудий, создание сельского хозяйства, науки, массовых технологий, средств обработки информации и т. п. А потом была масса бизнес-изобретений, таких как методы работы банков и бирж, системы кредитования, инвестирования и взимания налогов, методы торговли и рекламы, страхования, защиты от жуликов и т. п.
– А вам приходилось решать бизнес-проблемы?
– Да, такие проблемы перед нами возникают достаточно часто, но самое интересное – комплексные проблемы, где технические задачи смешиваются с менеджерскими и задачами бизнеса, при этом приходится применять вместе разные инструменты ТРИЗ, включая «диверсионку».
– Расскажите!
В 1998 году мы проводили проект по улучшению стирального порошка (детергента) для стиральных машин. К нам в Детройт приехали из Германии с фирмы «Хенкель» 3 химика и 2 недели мы очень плотно, без выходных, по 10–12 часов в день работали по методике «Управление развитием» (Directed Evolution, даже разговаривая на русском языке мы говори обычно «Директед Эволюшен», так проще). Мы изобретали следующие этапы развития детергентов, нашли порядка 30 новых эффективных технических решений – но все только в области химии.
Всё это время мы уговаривали клиентов – неправильно работать только с химией, надо также стиральные машины рассмотреть и маркет, а они в ответ – «мы чистые химики, никаких машин не знаем и не хотим знать». Они уехали, очень довольные результатами, а через неделю мы получили новый заказ – пока они «прохлаждались» в Детройте, их компания слилась с компанией стиральных машин и теперь им нужен общий сценарий развития.
Начали мы, естественно, с технических проблем. Было сформулировано противоречие:
Для хорошей стирки в течение всего процесса в воде должно быть определенное, оптимальное количество детергента. Но детергент закладывается в начале и расходуется при стирке, поэтому приходится закладывать такое количество детергента, что:
• В начале стирки возникает избыток, приводящий к нежелательному избыточному пенообразованию.
• В конце стирки детергента всё равно не хватает, стирку приходится затягивать, белье не достирывается.
– Как быть?
Ребята быстро разрешили это несложное противоречие – нужно повысить динамичность, подавать детергент в машину непосредственно в процессе стирки.
– Мы когда-то тоже пришли к такой идее и предложили использовать в машине легко заменяемый картридж, как в принтере, чтобы детергент поступал в воду постепенно. Мы предложили также датчики, которые определяют необходимость в детергенте («мыльность» воды) и дают сигнал картриджу. Это обеспечит лучшую стирку, экономию детергента и исключает проблемы, связанные с попаданием детергента в воздух, на руки хозяйки и т. п. Последнее очень важно, так как иногда детергент вызывает у людей аллергию и плохо действует на домашних животных.
Чисто техническая идея картриджа стала сильным ресурсом для генерации новых идей для бизнеса. Появление картриджа в машине позволяет радикально изменить бизнес, перейти к очень привлекательной для производителей и потребителей бизнес-модели типа «принтер-картридж»[19], когда основное оборудование (например, стиральная машина) продается дёшево (нередко даже в убыток производителю), а постоянный доход приносит продажа картриджей для её работы. А для потребителя очень привлекательно то, что он платит постепенно, относительно небольшие деньги, в зависимости от того, насколько много стирает.
* * *
При проведении «Директед Эволюшен» всегда рассматривается эволюция надсистем и других систем, особенно тех, которые находятся в состоянии быстрого развития, «маркетингового торнадо». Правило простое – посмотри, кто сегодня более всех процветает и попытайся «присоседиться» к чужим успехам. А какая система в 1998 была в состоянии наибыстрейшего развития?
Ребята не уверены, для них это – далекое прошлое, но с помощью «гостей» определяются – Интернет, конечно. Тогда только появились Америка Онлайн и Нетскейп Навигатор и миллионы пользователей начали подключаться к сети. Это – прекрасный эволюционный ресурс! Появилась идея снабдить стиральные машины связью с Интернет.
Здесь интересный теоретический момент: обычно изобретатель имеет проблему, которую хочет решить или цель, которую хочет достигнуть, и ищет для этого возможности, решая изобретательские задачи. Мы же, проводя «Директед Эволюшен», действуем наоборот. Используя некоторый закон развития или выбрав эволюционный ресурс, мы формулируем некоторое решение, например, «соединить стиральную машину с Интернетом», а потом задаём себе вопрос – «А зачем?», «Какую пользу это может дать?» Нередко ответить на это несложно. Так и родилась следующая бизнес-идея.
Когда картридж стиральной машины, выработался на 70–80 %, машина отправляет сигнал производителю и тот по почте высылает новый картридж. Значит, пользователю не надо ехать в магазин, помнить какой именно картридж ему нужен. И, самое главное – исключаются торговые посредники, которые забирают себе около 50 % денег. Значит, пользователь может получить картридж дешевле, а производитель при этом получить больше прибыли! А больше всего наших клиентов обрадовало, что при такой схеме бизнеса они избавятся от конкуренции заведомо более дешёвой китайской продукции!
И следующий шаг – развитие одновременно технологии и бизнес-модели.
– Кто сказал, что картридж должен быть внутри стиральной машины? А почему бы его не повесить на стенку дома снаружи? И когда он пошлёт сигнал, приедет человек и поменяет его или заполнит заново. А это означает переход от самого нелюбимого в американском бизнесе слова «коммодити» (commodity[20]) к любимейшему – сервису.
– Конечно, это – не весь проект, а только его небольшая часть…
– А где же здесь «диверсионка»?
– В этой части работы она не понадобилась. А вот в другом бизнес-проекте она стала главной.
* * *
Наш заказчик владел производством некоторого массового продукта пополам с другой компанией. Такие производства обычно прибыльны, но это почему-то систематически приносило убытки. Какой вопрос надо сформулировать?
– «Как сделать прибыльное производство убыточным»?
– Правильно, но зачем это кому-то может понадобиться?
– Наверное, кто-то может получить те деньги, которую данное предприятие теряет… Тогда вопрос будет немного другим: «Как украсть деньги заказчика?»
– А кто, скорее всего может украсть? Кто есть у нас в ресурсах?
– Неужели, партнёры? Да разве бывают нечестные партнёры? – Ребята дружно хохочут.
Вместе с заказчиками мы построили общую схему циркуляции потоков выпускаемого продукта, сырых материалов, энергии и денег, и обнаружили, что большинство исходных материалов поступает от предприятий, так или иначе контролируемых партнёром и конечные продукты тоже в значительной мере контролируются им. И партнёр регулирует цены таким образом, что данное производство деньги теряет, а другие его предприятия – выигрывают. Фактически партнёр перекачивал себе деньги нашего заказчика…
Стало ясно, что кто-то в нашей компании, тот или те, кто создал эту схему работы, «работает» на партнёров и, наверняка, не бесплатно. И это поставило наших заказчиков в очень тяжёлое положение – сразу стало ясно – кто это, и он был очень «важной шишкой» в компании, на несколько уровней выше, чем те, кто заказал нам работу…
– Но причём здесь ТРИЗ? Это же обычный бизнес-анализ? – недоуменно спрашивает один из «гостей».
– Мы взяли схему бизнеса (кстати, совершенно секретную), построенную бизнес-аналитиками, и на каждом шаге задавали простой вопрос – «Как здесь можно украсть?». И изобретали с помощью ТРИЗ способы как это сделать. Таких способов нашлось немало, но второе условие «Украсть очень много» большинство этих способов отбросило. Остался только один.
– И чем всё это закончилось?
– Мы не знаем. Слишком уж это острый «политический» вопрос, заказчики оплатили нашу работу и потом «набрали в рот воды». К сожалению, наши работы для компаний нередко приводят к «политике», к которой консультанты, вроде нас, просто не допускаются. Мы к этому привыкли.
* * *
Но чаще всего мы сталкиваемся с вопросами бизнеса, когда работаем с патентами. Для изобретателя и, тем более для консультанта по изобретениям, очень важно ориентироваться в вопросах патентного права. Оба Преподавателя имеют патентное образование, настало время дать ребятам немного «патентной грамотности».
– Кто хозяин изобретения? С древних времен пытались придумать формы охраны прав изобретателя. Ведь изобретатель затратил на создание изобретения время, силы, средства, талант. Было бы справедливо, чтобы он за это получил достойную компенсацию. Например, в древнегреческой колонии Сибарис повар, изготовивший новое оригинальное и популярное блюдо, получал исключительное право на его изготовление и продажу в течение года. А в привилегии, выданной М. В. Ломоносову на изготовление цветного стекла для мозаики, прямо указывалось: «…дабы он, Ломоносов, якобы первый в России тех вещей сыскатель, за понесённый им труд удовольствие иметь мог…»
– А разве изобретатели без этой компенсации не изобретали бы?
– Наверное, некоторые изобретали бы. Но человеческое общество всегда стремится стимулировать полезную для него деятельность. Изобретателю выдавался охранный документ: привилегия, монополия или патент.
– Патент даёт его обладателю исключительное право распоряжаться своим изобретением. Это – практически единственная легальная, разрешённая и даже поощряемая законом монополия в большинстве рыночных стран, где с монополизмом активно борется закон. Но чтобы получить охрану закона, нужно, чтобы ваше предложение было признано изобретением. Это определяется государственной экспертизой, которую в разных странах проводят соответствующие государственные организации. Например, в России это «Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам» («Роспатент»), а в США – «United States Patent and Trademark Office» («Американский офис патентов и торговых марок»). Изобретатель подает составленную по определенным правилам заявку на изобретение, и патентные эксперты проверяют, соответствует ли представленное решение критериям изобретения.
Патент на изобретение может быть выдан, если изобретение удовлетворяет трем основным условиям патентоспособности:
1. Изобретение должно быть промышленно применимым, то есть может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях деятельности.
Когда-то к изобретениям относили только типичные технические решения – различные устройства (инструмент, приспособление, машина), способы (технологические процессы, методы измерений и испытаний, наладки, лечения и диагностики болезней и др.), вещества (материалы и сплавы, лечебные и косметические препараты, ядохимикаты, взрывчатка…). Сегодня понятие изобретения сильно расширилось, его объектом могут быть штаммы микроорганизмов (закваски, дрожжи и т. д.), определенные гены, различные алгоритмы, реализованные в программных продуктах, методы организации бизнеса, обучения, игры и т. п. Может быть изобретением и применение уже известного объекта по новому, неожиданному назначению. Например, мастика для полов оказывается хорошим средством против тараканов, её новое назначение – дезинсекция. Но нельзя получить патенты на произведения искусства, такие как картины, музыка, рассказы или шутки и т. п. Эти объекты защищаются Авторским правом (вообще говоря, более сильным и выгодным для создателя, чем изобретательское право).
2. Изобретениедолжно быть новым, то есть не известным в существующей технике.
Например, у экскаватора самое слабое место ковш, на твёрдом грунте дно его быстро истирается. Эта проблема может быть решена несколькими путями. Можно найти и применить для ковшей более износостойкий материал. Если такой материал и раньше применяли для экскаваторов или, например, бульдозеров – это не изобретение. Если это – какой-то новый материал или такой материал, который раньше никто не догадывался для этой цели применить – это вполне может быть изобретением.
Но часто определить новизну решения совсем не просто. В мире уже создано более тридцати миллионов изобретений и кто знает – может быть то, что вы предлагаете, уже кто-то изобрёл давним давно? Поэтому для определения новизны изобретения проводится патентный поиск.
Найденное решение сравнивают не с любыми известными изобретениями из миллионов, а с изобретениями, решающими сходную задачу или имеющими определенное сходство по принципу действия. Такие изобретения называют аналогами. Найти аналоги помогает патентная классификация, относящая тот или иной патент к определенной группе, внутри которой и ведется поиск. Национальные патентные классификации существуют почти во всех странах, наиболее разработанная и удобная для пользования в США. Российская патентная система основана на международной патентной классификации, применяемой почти во всех странах Европы. Она включает 8 основных разделов:
Все разделы разбиты на классы, те – на подклассы, группы, подгруппы. Таким образом, каждое изобретение попадает в свою рубрику – как правило, не слишком большую. Определив по классификатору рубрику или несколько рубрик, в которых могут находиться интересующие нас решения, нужно теперь обратиться к источникам патентной информации. Их много. Во-первых, это официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели», в котором публикуются сведения о заявках и патентах Российской Федерации на изобретения. А также патентные бюллетени других стран. В общем, это огромная работа, почти непосильная для изобретателя. Ею, в основном, занимаются специальные патентные поверенные и патентные эксперты «Роспатента» а также патентные поверенные разных частных компаний, помогающие изобретателям. Стоит эта помощь недёшево.
Правда, ситуация постоянно улучшается. Раньше для проведения патентного поиска надо было ехать в город, где есть патентная библиотека. А сегодня можно вести поиск с помощью Интернета. Лучше всего начинать поиск с американских изобретений – это самая полная и самая современная база данных. И её можно использовать бесплатно с помощью следующих ссылок http://www.uspto.gov/ и http://www.google.com/patents. Также бесплатен поиск в Европейском патентом фонде http://www.wipo.int/portal/index.html.en или http://www.wipo.int/portal/index.html.ru
С русскими патентами сложнее, они находятся в основном в платном доступе, но можно попробовать использовать ссылку http://www.fips.ru/russite/default.htm
Своё решение нужно сопоставить с самым близким из аналогов (его называют прототипом). И если в вашем решении есть отличительные признаки, обеспечивающие получение нового результата, можно готовить патент.
3. Изобретение должно иметь изобретательский уровень, то есть предлагаемое решение должно быть неочевидным для специалиста.
А можно ведь просто сделать ковш экскаватора толще, тогда он будет дольше служить. Но это решение скорее всего не признают изобретением, так как оно не имеет изобретательского уровня, для специалистов (да и не только специалистов) оно очевидно.
Неочевидность – очень важный и непростой критерий. Во всех странах патентные законы, несмотря на различия, сходятся в одном: изобретение – это результат творческого труда. Но как это проверить? Ведь к экспертам поступает описание результата, а как он был получен, неизвестно.
А почему не прикладывать к заявке описание, как изобретатель придумал это решение?
– Дело в том, что изобретатель, работающий методом проб и ошибок, как правило, и сам не знает, как ему удалось придумать то или другое решение. И, конечно, даже если он это и описал, нет никакой возможности проверить правдивость его описаний. Остается одно – оценивать творческий характер труда по самому решению. Вот и появляются критерии, позволяющие как-то это делать. Поэтому процесс экспертизы очень сложен и напоминает судебное разбирательство.
В США, например, эксперты для определения неочевидности решения используют несколько специальных правил типа:
1. Добавление в объект подобного или известного элемента – не изобретение;
2. Добавление в объект элемента, обеспечивающего объекту новые положительные свойства, – изобретение;
3. Применение известного объекта по другому назначению – не изобретение;
4. Новое использование объекта, не аналогичное известному в технике использованию, дающее новый эффект, – изобретение и т. п.
Хотя правил более двадцати, всё равно возникают споры. И тогда прибегают к последнему средству. Нескольким специалистам, считающимся средними, рассылается условие задачи, решенной заявителем, и предлагается самим решить известными им путями. Если они решают так же, заявка отклоняется. Как видите, критерий «неочевидности» имеет серьезный недостаток – неопределенность. Из-за нее годами идет дорогостоящая переписка между экспертизой и изобретателями.
– Но ведь есть гораздо более объективный критерий творческого решения, нового результата – преодоленное противоречие!
– Да, противоречие – хороший критерий, но, к сожалению, пока не принятый нигде в мире на вооружение патентных служб. И приходится пользоваться несовершенным критерием.
Вернемся к нашей задаче с экскаватором. Изобретатель предложил наварить на дно ковша ребра, задерживающие часть грунта, мелкие камешки, которые и будут защищать днище от износа.
– Он разрушил вредный веполь! Ввел модификацию грунта!
– Да, конечно, это изобретательское решение. Оно разрешило противоречие: «Можно изготовить ковш из более износостойкого материала, но на его изготовление потребуется много времени, или он будет дороже стоить…»
– А ребята, изучившие ТРИЗ, могут получить патент?
– Конечно! Но помните главное – патент – не технический, а юридический документ, удостоверяющий право изобретателя на производство и продажу придуманной им системы. За получение патента приходится недёшево платить, поэтому имеет смысл подавать заявку на патент только если ты уверен, что это изобретение можно будет внедрить и получить от этого достаточную прибыль. Или патент можно будет выгодно продать какой-нибудь компании, которая станет это изобретение использовать.
Вечерние размышления
Рассказ о задачах бизнеса возник сегодня неожиданно, мы не планировали касаться этой темы. И, наверное, зря.
История применения ТРИЗ для решения задач бизнеса началась ещё в семидесятых годах, когда Б. Злотин стал «решателем проблем» на «Электросиле». Сегодня многие думают, что в советское время бизнеса и маркетинга не было вообще. Да, не было такого бизнеса, как сегодня, но мы продавали наши машины и аппараты разным организациям, военным, продавали их и за рубеж – и это был вполне реальный бизнес.
– Однажды мой босс пригласил меня на совещание у Главного инженера – чтобы, если понадобится, дать какие-то технические справки. Босс специально предупредил – если не спросят – не открывать рта. На этом совещании возник жаркий спор Главного экономиста и Главного технолога. И я не выдержал: «но это же типичное противоречие, его можно разрешить в пространстве и времени…»
Когда мы возвращались, босс с издёвкой сказал мне – «упаковывай вещички, завтра тебя с работы выгонят». Не выгнали… А дня через 3 снова пригласили на совещание – и без босса. Я сидел молча, не понимая, зачем я здесь. Но когда разгорелся очередной спор, Главный, усмехаясь, сказал: «Ну-ка, молодой, скажи, какое здесь противоречие»… После этого «молодой» стало моей кличкой в компании, и меня стали систематически приглашать на такие «посиделки». Я постепенно приучил начальство к словам «идеальное решение», «мини-задача», психологическая инерция», «оперативная зона» и т. п.
Когда началась Перестройка, мы создали первую в мире ТРИЗовскую компанию «Прогресс» и начали решать задачи для разных предприятий и обучать людей ТРИЗ. И постепенно в наших работах стало становиться всё больше «бизнесовых» и «управленческих» задач. Мы решали проблемы Московской Товарной Биржи, Карельской Биржи, нескольких банков, торговых компаний, изобретали новые схемы и варианты торговли, финансирования, защиты бизнеса, рекламы и т. п.
Когда мы начинали свою работу в США, мы уже твердо знали, что решение задач бизнеса – наиболее выгодное и очень интересное дело. Но наши американские партнёры над нами только посмеялись:
– В русскую технику американцы верят – они помнят первый спутник, баллистические ракеты, автомат Калашникова и т. п. Но представить себе, что русские «будут учить нас, как делать бизнес» – смешно… И мы начали свою работу в Америке с «голой техники» и только постепенно, завоевывая авторитет и доверие клиентов, стали переходить к решению бизнес задач. До сих пор это – не слишком большая часть нашего бизнеса. Но она растёт.
А вот работа с патентами связана по крайней мере с 75 % нашего бизнеса. Мы рассказали ребятам о патентах очень кратко не потому, что тема не важна. Просто для приобретения патентных знаний требуется специальное обучение. В России этим занимаются специальные патентные поверенные, в Америке – патентные адвокаты, обязательно имеющие два образования – инженерное, медицинское, менеджерское, бизнесовое и т. п. и юридическое.
Для нас, профессиональных консультантов и «решателей проблем», патентные знания имеют первостепенное значение. Мы помогаем нашим клиентам:
• Находим новые, патентоспособные решения их задач;
• Анализируем уже найденные клиентами решения, находим их «слабые места», улучшаем и развиваем эти решения;
• Помогаем клиентам защищать свои решения как можно более широкими и надежными «патентными зонтиками» (это типичное русское выражение, в Америке говорят о «патентном заборе», patent fence);
• Помогаем обходить «неудобные патенты», находя решения лучшие, чем у конкурентов или те, которые они «пропустили».
Ребятам пока патентные знания вряд ли понадобятся, но, кто знает, может быть кто-нибудь их них сам со временем станет ТРИЗ консультантом?
Выходной. Смех – дело серьёзное!
Последнее воскресенье в летней школе. Сегодня ожидается множество событий. К празднику готовятся все отряды, а общее руководство поручено секциям искусствоведения и РТВ.
– Почему смешное смешно? – с этим вопросом подошла к нам вчера после обеда Таня. И «час молчания» превратился в беседу о природе юмора и сатиры.
В самом деле, почему? В конце семидесятых на занятия по ТРИЗ пришёл очень интересный человек. Он работал инженером, а вечерами рисовал карикатуры. Хорошо рисовал – получил несколько наград международных конкурсов карикатуристов. Но он хотел делать это ещё лучше и рассчитывал на помощь ТРИЗ. Вы помните, с чего начиналась ТРИЗ?
– С изучения патентного фонда изобретений!
– Вот и этот человек начал подобную работу. Фонд карикатур у него был, он много лет собирал их. И сделал очень важный ход: разделил карикатуры по уровням.
– Как в ТРИЗ – уровни изобретений!
– Да. Правда, вначале он сгруппировал карикатуры по принципу: нравится, не нравится, так себе. Отбросил, как и в ТРИЗ, первый уровень – самые примитивные, неостроумные. В процессе раскладки выявился простой принцип: уровень карикатуры зависит от наличия и степени обостренности противоречия. Вот, например, примитивная карикатура из сатирического журнала «Крокодил» советских времен: вороватого вида толстяк тащит к проходной набитый какими-то деталями портфель, а во дворе стоят полуразломанные автомашины. Противоречия нет, всё очевидно и скучно, неостроумно. Это – первый уровень.
А вот похожий сюжет, но чуть лучше: полуразвалившееся одноэтажное здание правления колхоза, а напротив него – роскошный двухэтажный особняк его председателя. Здесь есть элементы противоречия, хотя и не требующие глубокого осмысления. Это второй уровень.
Чем больше человек должен сам понять, домыслить, то есть принять участие в сотворчестве, тем выше уровень карикатуры. Здесь как в изобретении – самый высокий уровень у карикатур, в которых спрятано острое противоречие, где для понимания нужны ресурсы: ум, знания зрителя. Вот ещё рисунок: стоят друг против друга и отчаянно спорят, указывая на лежащую между ними цифру, два человека. Под рисунком нет никаких подписей, но причина спора очевидна: со стороны одного цифра выглядит как 6, а со стороны другого – как 9.
– А можно привести пример карикатуры самого высокого уровня?
– Представьте себе пульт запуска ракет. На горизонте виден частокол – сигары с буквой Н – водородные. На стене перед пультом – карта целей, отмечены крестиками столицы европейских государств. Офицер в форме размахивается, чтобы убить муху. А муха сидит на кнопке «Пуск»! В небольшой карикатуре – и опасение за судьбу мира, которая может попасть в безответственные руки, и острое противоречие – такое мелкое действие, а последствия его страшны. Когда выяснилось, что уровень карикатуры зависит от противоречия, оказалось возможным найти и приёмы создания хороших карикатур, вышло что-то вроде «стандартов на решение карикатурных задач».
– Наверное, теперь этот человек – знаменитый карикатурист? Как его фамилия? – заинтересовались ребята.
– Это Владимир Михайлович Герасимов. А знаменитым художником он не стал. Карикатура была для него развлечением, областью, где он мог проявить творческие задатки. А после создания методики стало скучно этим заниматься.
– Получается, что ТРИЗ вреден! Он лишил человека радости творчества.
– Ничего подобного! Кто познакомился с ТРИЗ, тому возможность творчества обеспечена на всю жизнь. Владимир Михайлович нашёл для себя новую область приложения творческих сил. С тех пор он – один из ведущих специалистов по ТРИЗ, прекрасный изобретатель и теоретик. Он, как и мы, много работал с Генрихом Альтшуллером, мы постоянно с ним сотрудничаем. А его художественные способности очень пригодились – он автор множества прекрасных плакатов по ТРИЗ, кстати, там есть и карикатуры.
– А почему смешна фраза «Жизнь бьёт ключом – и всё по голове»? Здесь тоже противоречие?
– Давайте разберёмся. В каждом языке есть омонимы. Это слово произошло от двух греческих: «одинаковое» и «имя». Омонимами называют слова, которые пишут и произносят одинаково, а смысл у них разный. Смешная ситуация создается тем, что одна часть фразы, содержащая омоним, соответствует одному значению слова, а другая – другому. Лучше всего, если эти значения внешне несовместимы, противоположны, а внутренне связаны – получается единство и борьба противоположностей.
– Понятно!
– Ключ – это родник, источник чистой воды. Жизнь бьёт ключом – значит, много интересных событий. А по голове может бить совсем другой ключ – например, гаечный. Вот и получается в сочетании, что событий много, да не очень они приятные.
– Что-то после того, как мы эту фразу разобрали, стало не смешно.
– Да, весь смысл смешного, как уже говорилось, в недоговорённости. Но понимание секрета юмора не мешает наслаждаться остроумной фразой. Кто ещё помнит смешные выражения?
– На уроке литературы учительница говорит: «Онегин – образ собирательный, сегодня мы его разберём!»
– А я анекдот вспомнил. Про дракончика-бюрократа.
– Расскажи! – просят ребята.
– На перекрёстке дорог стоит дракончик с блокнотом. Поймал кого-то большого, мохнатого. – Имя? – Медведь, – отвечает тот. – Записываю, – говорит дракончик. – Придёшь завтра утром, я тебя съем. Понял? – Понял. – Вопросы есть? – Нет. – До завтра!
Поймал ещё одного. – Имя? – Волк. – Дракончик записал. – Придёшь завтра с семьёй, я вас съем на обед. Понял? – Понял. – Вопросы есть? – Нет… – До завтра!
Ещё один бежит, маленький. – Имя? – Заяц… – Какой же ты мелкий, – сомневается дракончик. – Ну да ладно, придёшь с семьёй и всеми родственниками, я вас на ужин съем! Понял? – Понял… – Вопросы есть? – Есть… – Задавай! – А можно не приходить? – Можно! Зайца вычеркиваем…
Общий хохот. Действительно, очень смешно. А почему?
– Да уж очень неожиданно – оказывается, никакого препятствия нет, а никто не догадывается об этом!
– Это ведь про психологическую инерцию!
– Правильно. При решении изобретательских задач нередко мешает уверенность в том, что каким-то путем идти нельзя, а оказывается, можно, – говорит Преподаватель. – У меня тоже был такой случай. Мой родственник, музыкант, играющий на альте, как-то рассказал, что эти инструменты делают меньших размеров, чем необходимо по расчету для наилучшего звучания. На альте расчетной величины мог бы играть только очень длиннорукий человек. Ведь альт, как и скрипку, прижимают декой к щеке, вот и не дотянуться до грифа. А как бы хотелось играть на настоящем инструменте! Стали мы решать задачу: как играть на большом альте при нормальном росте. И вышли на решение – развернуть его грифом к себе. А как быть с декой, во что её упереть? Сначала придумали её положить на плечо соседу, потом – сделать специальную подпорку. На этом бросили заниматься задачей, решив, что всё это бред. И в этот момент я случайно взглянул на стоящую в углу виолончель. Он проследил за моим взглядом, и мы оба начали хохотать – ведь именно так, упирая инструмент в пол, играют на виолончели, контрабасе! А мы подумали, что это чепуха, бессмыслица. Нужно всегда помнить про дракончика!
– А ещё какие-то приёмы придумывания смешного есть?
– Есть, конечно. Их не меньше, чем в изобретательстве. Мы не занимались этим вопросом профессионально. А было бы интересно изучить приёмы лучших сатириков И. Ильфа и Е. Петрова, Михаила Жванецкого, Григория Горина, Джерома К. Джерома, Марка Твена, Михаила Зощенко… Может быть, кто-нибудь из вас этим займется?
На этом закончилась вчерашняя импровизированная беседа. Завтра будет уже не до разговоров.
Конкурс фантастических проектов
Все собрались на эстраде. Шум, смех, возбуждение… Сегодня не будет зрителей, участвуют все! Кто первый?
Фантастическую гипотезу предлагают историки…В древние времена у разных народов пользовались неприкосновенностью сумасшедшие. Даже Иван Грозный, от страшных прихотей которого обезлюдела Русь, не решался тронуть юродивого, бросавшего ему перед всем народом ужасные, но справедливые обвинения. Почему?
Есть версия: древние считали, что устами сумасшедшего говорят боги. Но почему они так считали? Вот как это объясняют наши историки.
Условия первобытной жизни создавали гигантскую психологическую инерцию. Племя много поколений жило в одних и тех же пещерах, охотилось в тех же лесах или кочевало известными ещё с времен далеких предков путями. Но иногда происходило что-то непредвиденное, ужасное. Изменялось русло реки и затоплялись пещеры, выжигал лес пожар, сгоняли с обжитых мест враги, менялся климат… Нужно было принимать неожиданные решения, чтобы выжить в новых условиях. А как это сделать, если мешают традиции, веками накопленный груз психологической инерции? Единственными людьми, способными генерировать нестандартные идеи, были ненормальные. Они могли подсказать выход, даже не осознавая этого. И тысячелетиями в сознании закреплялась мысль, что нельзя обижать сумасшедшего. Потому что, может быть, придет день, когда одно его слово спасет племя! Есть подтверждение этой гипотезы. По мере того как сложнее становилась жизнь человека, природных сумасшедших стало не хватать. И тогда все народы с удивительным единодушием стали их создавать искусственно. Пошли в дело наркотики, ядовитые галлюциногенные пары, возбуждающие средства, приводящие шаманов, оракулов, колдунов в исступление, временное помешательство…
Любопытная гипотеза. Но, кажется, не все с ней согласны.
Интересно, сегодня наша жизнь ещё сложнее, чем вчера. Значит, нам нужно как можно больше сумасшедших? А завтра что же, мы все такими станем?
– А мы такие и есть, – невозмутимо отвечают историки. – Ведь с точки зрения древнего человека гораздо нормальнее верить в существование бога, чем в то, что Вселенная произошла от Большого взрыва два десятка миллиардов лет назад! Разве нормально просиживать все вечера перед каким-то говорящим ящиком или исписывать тонны бумаги, пытаясь воссоздать картину происхождения мира? Впрочем, наша беда скорее в обратном – мы недостаточно сумасшедшие, с трудом воспринимаем новое, плохо приспосабливаемся к изменяющимся условиям. Нам не хватает безумных идей, гипотез. История повторяется. Только путь теперь должен быть иным. Каким?
– Да это же очевидно! – смеются ребята. – Нужно всем изучать ТРИЗ!
* * *
…Тайна! Тайна! На сцене появляются ребята из секции РТВ.
Объявляется приём в Высшую Академию Тайн!
…Жил Человек, у костров грелся, камни обрабатывал – всё было просто и понятно. Пока не оглянулся по сторонам. И увидел, что его окружают Тайны: малые, большие, забавные, опасные… Не может с этим примириться Человек – ищет объяснения. Самое простое – боги, духи, черти. Но такие объяснения Человека не удовлетворяли. Прогнал шарлатанов: колдунов, жрецов, священников. Теперь учёные Тайны объясняют.
Нелёгкая работа. Опыт нужен, талант, интуиция. А Тайн всё больше становится: одну разгадаешь – десять новых перед тобой. Где же столько разгадчиков найти? Нужна наука. О Тайнах, как их разгадывать, новое искать. И родилась такая наука, соединившая в себе опыт и зоркость учёных, логику сыщиков, размышления философов, фантазию поэтов. При рождении ей дали имя ТРИЗ – теория решения изобретательских задач. А когда выросла – стала Главной Наукой Тайн.
Уроки Тайн – самые интересные в детском саду, школе, в институте. Их ведут Тайные Советники – руководители и организаторы творчества. Они обязательно присутствуют в любом коллективе: в исследовательской лаборатории, экипаже звездолета или подземхода, спортивной команде и конструкторском бюро, в театре и на заводе детских игрушек.
Непросто стать Тайным Советником. Нужно победить в конкурсе и попасть в Школу Тайн. Только лучшие из окончивших эту Школу и доказавшие на практике свою высокую квалификацию могут поступить в Высшую Академию Тайн. Учиться в этой Академии нелегко. Обширны программы, суровы требования. Основы всех существующих наук. История науки, техники, искусства. История человечества. История ошибок и заблуждений. Теоретическая и прикладная философия. Всеобщая теория поиска нового. И постоянные тренировки.
Выпускники Академии – в звёздных экспедициях, лабораториях, наиболее важных учреждениях. И снова жестокий отбор – лучшие из лучших становятся Действительными Тайными Советниками – ДТС. Они работают в Всемирной Службе Тайн. Все знают их отличительный знак – маленькую мерцающую звёздочку. Ежесекундно в эту Службу поступают миллионы бит информации обо всех происшествиях, изобретениях, открытиях – любых изменениях на Земле и во Вселенной. И непрерывно идёт обработка этой информации – с помощью умных машин ДТС анализируют, предсказывают возможные последствия этих изменений, и в первую очередь – не угрожают ли они безопасности человечества. Новый метеоритный рой – помешает ли он почтовой связи между Марсом и Сатурном? В заповеднике появился новый вид комаров – не угрожает ли он людям эпидемией? Не вспыхнет ли через тысячу лет в опасной близости от Земли Сверхновая?
Во все концы идут предупреждения, советы, команды – никто не может отказаться от их выполнения. Служба Тайн – залог безопасности человечества на трудном и неизведанном пути в Будущее!
– Кто желает стать ДТС?
Ребята вручают желающим приглашения в секцию РТВ на будущий год. А на сцене исполняется «в лицах» известная песня Владимира Высоцкого про «чуду-юду». Страшного зверя изображает маленький третьеклассник, к голове которого привязали найденные в лесу огромные бараньи рога, а жеманную царскую дочку – один из самых высоких и крепких мальчиков.
* * *
Секция искусствоведения предлагает серию гипотез на тему: «Искусство в 21 веке». Они развернули экран, включили проектор и иллюстрируют свой рассказ прекрасными картинами.
– ТРИЗ учит нас, что все системы эволюционируют по общим законам. А искусство, кажется, это опровергает!
Пещерная живопись в 12 тысячелетии до Новой Эры выполнялась с учётом объёма, перспективы, цвета и пропорции фигур, учитывала движение, блестяще передавала экспрессию и характер людей и животных. Портреты людей, сделанные в Древнем Египте в Фаюмском оазисе в начале Новой Эры, удивительно похожи на полотна Эль-Греко и иконы Рублева, а также на рисунки Модильяни, выполненные в двадцатых годах прошлого века. Статуя «Дискобол» древнегреческого скульптора Мирона, созданная в 5 веке до Новой Эры, не менее великолепна, чем скульптуры Микеланджело, созданные через 2000 лет, или работы Родена, созданные в конце 19 века.
Гомеровские «Илиада» и «Одиссея», созданные в 8 веке до н. э., поэзия Овидия в начале Новой Эры, поэзия викингов, провансальских трубадуров и вагантов средневековья, «Божественная комедия» Данте, стихи Байрона и Пушкина ничуть не слабее (если не сильнее), чем произведения самых лучших современных поэтов…
Мы не знаем музыки древности, но музыка диких племен породила современный джаз и рок-музыку; произведения Вивальди и Баха не слабее самых лучших современных композиторов…
Явное противоречие – искусство должно эволюционировать – но не эволюционирует! РТВэшники, а ну-ка разрешите это противоречие!
Наши ребята принимают вызов и довольно быстро находят несколько вариантов решения, но искусствоведы их нашли ещё раньше и, снисходительно похвалив добровольных помощников, продолжают рассказ:
Творческий уровень в искусстве определяется тремя факторами:
• Талантом творцов, их эмоциями и способностью их выразить.
• Способностью людей понять и оценить произведение – она определяется физиологическими возможностями людей и уровнем их культуры.
• Техникой выражения – красками, скульптурными и музыкальными инструментами, структурой языка и т. п. Она определяется техническими возможностями данного этапа цивилизации.
– Люди потенциально невероятно талантливы! Каждый раз, когда на достаточно долгое время создается благоприятная для искусства ситуация, появляются щедрые спонсоры, благодарные зрители и слушатели, начинается быстрый подъем искусств, как в эпоху Возрождения. И тогда сразу появляются гении, которые всего за несколько поколений доводят искусства до высшего уровня, возможного на данном этапе развития культуры и техники. И единственное ограничение – восприятие людей. Поэтому и поэзия Гомера и скульптура Мирона не слабее куда более поздних произведений – высший уровень!
Мы не думаем, что физиология людей сильно изменится в нашем 21 веке. Да и культура хоть и развивается, но достаточно медленно[21]. Поэтому рассмотрим развитие техники искусства:
…Художники прошли долгий путь – от наскальных рисунков до живописи импрессионистов. Совершенствовались восприятие, техника рисунка, письма, краски, кисти. Но как мало коснулся живописи технический прогресс! Впрочем, некоторые шаги в этом направлении сделаны. Однажды физик Роберт Вуд установил, что яркость самой темной краски отличается от самой светлой приблизительно в 60 раз, в то время как освещенность залитой солнцем стены и темного подъезда – в тысячу раз. Это означает, что картина всегда будет тусклее природного пейзажа. И Вуд предложил для увеличения контрастности сделать с картины слайд, и через этот слайд её освещать. На яркие участки будет попадать дополнительное освещение, и они станут ярче, а темные участки останутся темными. Получилось здорово! А когда осветили какой-то портрет при небольшом покачивании диапроектора, он казался ожившим, появилась та неуловимая игра света и тени, которая позволяет сразу отличить живое лицо на экране телевизора от фотографии.
Техника понемногу вторгается в живопись. Но можно пойти дальше. Лица на картинах испанского художника Эль Греко несколько вытянуты из-за того, что он страдал редкой формой болезни глаз. Но сегодня при помощи оптики можно как угодно деформировать изображение. Мы предлагаем телевизионно-оптический прибор «Око художника». С его помощью удобнее будет писать и обычные картины. Ведь почти любое полотно нужно смотреть с определенного расстояния. А художник может рисовать только с близкого. Поэтому ему часто приходится отходить и смотреть на картину издалека. Вот и бегает он всё время туда-сюда. А «Око» даст возможность «видеть» полотно как бы с любого нужного расстояния. А ещё лучше это может быть реализовано с помощью компьютера!
…С помощью электромузыкальных инструментов можно создавать удивительные звуки, но до сих пор многие серьёзные музыканты с пренебрежением относятся к новой музыке, считая, что её место только на эстраде. А ведь так было во все эпохи! В 14 веке появился орган, который никто тогда не считал великим инструментом, это был суррогат хора для бедных храмов. Должны были появиться новые композиторы и исполнители, чтобы люди поняли, что орган – не замена хора, а самостоятельный инструмент с богатейшими возможностями. Дешёвым и ухудшенным вариантом органа считали и изобретенный в 17 веке рояль. И сегодня с электромузыкальными инструментами почти та же ситуация. Они ещё не обрели своих великих композиторов[22], но вышли полностью из роли подражателей старым инструментам. А ведь ещё в двадцатых годах музыкант и электротехник Л. С. Термен изобрёл «Терменвокс» – «голос Термена», который порождал удивительные звуки просто от движения рук музыканта в пространстве! Новая техника обязательно открывает новые возможности. Может быть, она сделает ещё один шаг и позволит воспроизводить непосредственно ту музыку, которая звучит внутри человека.
Сегодня роман – законченное произведение. Читатель может его не читать или не дочитывать, но изменить в нем ничего нельзя. Вот если бы читатель мог участвовать вместе с писателем в создании произведения! Насколько сильнее было бы воздействие искусства на человека, вовлечение его в сотворчество! Мы предлагаем синтез книги с компьютером. Пусть будут возможны различные повороты сюжета. Вот мы задумываемся: а стоит ли д’Артаньяну скакать за этими подвесками? Нажата клавиша – и события разворачиваются по-иному. А может всё-таки пойти на службу к кардиналу Ришелье? И снова другой поворот событий… Наверное, такой «роман» можно было бы перечитывать на протяжении многих лет. Конечно, труд писателя усложнится – ведь нужно будет предусмотреть десятки вариантов развития сюжета, но насколько интереснее получится!
Здесь у искусствоведов вышла «накладка». Слушатели с ними не согласны, они считают, что компьютерные игры именно это и создают. Преподаватели с ними не совсем согласны – похоже, но пока ещё не совсем… Но программы развиваются так быстро…
Искусствоведы, не отвлекаясь на споры по мелочам, продолжают:
– Главное – люди, все люди невероятно потенциально талантливы! Наш век – век максимального развития искусства по сравнению со всей предыдущей историей. Сегодня в одной Америке больше художников, чем было во всём мире за всю историю. Острая конкуренция заставляет их оттачивать мастерство, а развитие техники даёт всё более совершенные инструменты. Постоянно изобретаются новые способы выражения, новые жанры и сюжеты, гибридизируются между собой разные виды искусства. Искусство проникает в каждый дом и в каждый офис.
Мир будущего – мир, насквозь пронизанный искусством! И, самое главное – искусство облагораживает людей, делает их лучше. Мир искусства – мир хороших людей!
Выступление искусствоведов завершает концертный номер. Двое ребят, занимающиеся в самодеятельном театре пластики, изображают наш ДКМК. Выразительные движения позволяют легко узнать участников споров, их привычные жесты. Вот один, нависая над другим в совершенно немыслимой позе, «бьет» его знакомыми словами: «ИКР! Физическое противоречие!» Вжался в пол противник, казалось, сраженный последним ударом: «Переход в надсистему!» Победитель торжествует, но вдруг контратака: «Всеобщая немедленная и полная овощизация!» А в ответ: «Конгломерат постулатов континуума! Дискретное множество убожества!» Долгие аплодисменты. Неохотно уходят ребята на ужин. Но это не страшно, ведь после ужина – продолжение конкурса и карнавал!
* * *
Последний проект представляют Комиссары.
…Всем хочется как можно быстрее стать взрослыми. Но как это устроить? Здесь много проблем. Быть взрослым – значит получить весь объём прав и обязанностей в обществе. В разные времена этот объём был своим. Например, в первобытном обществе взрослого от ребёнка отличали не какие-то новые знания, а скорее черты характера: мужество, способность отвечать за свои поступки, отвечать за других. В России ещё век назад взрослым считался тот, кто мог выполнять крестьянскую работу, как в стихотворении Н. А. Некрасова «Мужичок-с-ноготок».
Подросток, юноша – такого понятия раньше не существовало. Ребёнок перестал пачкаться – его одевали во взрослую одежду. На старинных картинках – пятилетние девочки в платьях совершенно взрослого покроя, шестилетние дворяне со шпагами. Подростковый возраст – следствие усложнения жизни, время, отведенное для овладения необходимыми навыками и знаниями. В принципе статус взрослого человека можно определить двумя факторами: уровнем ответственности, которую несёт человек в обществе, и уровнем самообеспечения – способен ли прокормить себя самостоятельно. С развитием человечества возраст, соответствующий этому уровню, растёт, хотя и бывают исключения. Во время войны даже дети, поставленные в суровые обстоятельства, вели себя как взрослые. Известны и обратные случаи, когда человека и в тридцать лет можно назвать взрослым только с очень большой натяжкой.
Проблема взрослости имеет свои противоречия:
С усложнением жизни возраст взрослости отодвигается, но обществу невыгодно большое количество неполноправных, неполноценных граждан.
Сегодня ясно, что для того, чтобы идти в ногу с научно-техническим прогрессом, необходим переход к постоянному непрерывному обучению. А когда же работать? Кто будет производить материальные блага?
Обучение высокого качества можно получить, если вести его индивидуально. Но где тогда взять столько учителей?
Все должны быть учениками – все должны быть учителями. Все должны учиться – все должны работать. Наш гость, прибывший из 21 века на машине времени, расскажет вам сейчас о том, как становятся взрослыми в его время. На сцене появился представитель будущего и тут же затараторил:
– Вот, помню, как только я пошёл в ясли, у меня сразу появились обязанности, своя работа. И наставник появился, он мне помогал, иногда ругал, даже наказывал иногда. Конечно, он был взрослый, из старшей группы детского сада. Когда я немного подрос, мне тоже выделили подшефного из яслей. Я отлично помню, как старался, чтобы он вырос хорошим человеком. Впервые возложенная на меня ответственность за другого человека многому меня научила. Насколько лучше я теперь понимал свою новую наставницу – строгую, но справедливую пятиклассницу. Она помогла мне подготовиться к первому испытанию – получению прав взрослости 3-го ранга.
Теперь я стал школьником, куда более самостоятельным, чем был раньше. Конечно, прибавилось и ответственности. Во-первых, мне поручили нового подшефного в детском саду. Во-вторых, я получил доступ на производство. Правда, на производстве всюду машины, но всегда найдется работа, которую люди не захотят передать автоматам. Мы изготавливали сувениры – штучную продукцию, украшения. Никто ведь не откажется от сделанной живыми человеческими руками вещи… Через восемь лет я закончил школу и получил права взрослого 2-го ранга – мне исполнилось 14 лет. К этому времени я умел всё, что должен уметь взрослый: общаться с людьми, нести ответственность за свои дела и поступки, заранее обдумывать возможные последствия любого своего решения. И ещё – я уже выбрал Большую Цель.
Конечно, без моих наставников – а их за это время сменилось немало – я бы ничего не добился. Ведь нужно ещё доказать, что я в состоянии приблизиться к достижению цели – без этого не получишь прав взрослости 1-го ранга. Но я докажу, что достоин, вот увидите!
До свидания! Мне было очень интересно познакомиться с вами, приглашаю вас в будущее! Только приходите к нам такими, чтобы не стыдно было жить в будущем!
На призыв гостя откликнулась необычная публика. На сцену полезли ведьмы, черти, водяные… Начался карнавал! Всё смешалось. Вот странная компания: высокий мрачноватый человек с мефистофельской бородкой, частично одетый крепыш с обглоданной куриной костью в кармане пиджака, толстый юноша с нарисованными усами, пышным хвостом и чайником, на котором написано «примус»… А вот и Маргарита с Мастером. К нам пожаловали герои Булгакова. Рядом несколько лесных ведьм в украшенных рябиной кокошниках распевают песенку из старого кинофильма: «Не пей ни в коем случае ты ведьминой воды…»
Перессорились два Карабаса – кому должен достаться дерзкий деревянный мальчишка? А он только дразнит их длинным носом. Взмахивает среди толпы крыльями Икар, поет свою песню веселая компания Бременских музыкантов, готовятся к решающему поединку закованные в несокрушимые бумажные латы рыцари… Стемнело, но веселье в самом разгаре…
Вечерние размышления
Сегодня они будут совсем короткими – очень уж поздно. Мы веселились на карнавале вместе с ребятами, как и они, потратив немало времени на сооружение карнавальных костюмов.
Основной учебный материал мы уже закончили. В последние дни шло его закрепление, применение изученных методов для различных целей – прогнозирования, поиска задач, придумывания гипотез…
День двадцать девятый. Сделай сам себя
Занятия в секциях закончены. Утром состоялась итоговая научная конференция, на которой ребята рассказывали о работах, сделанных в летней школе. А сейчас – последнее заседание и закрытие ДКМК. Как стать творческой личностью и как стать коммуникабельным человеком – эти две темы тесно связаны между собой.
– Где-то в глубине Африки в прошлом веке обнаружили племя, все члены которого были больны туберкулезом. Болезнь считалась нормой. Дети, рождаясь здоровыми, тут же заражались от родителей. Что такое старость – в этом племени никто не знал. Иногда случайно появлялся на свет ребёнок с врожденным иммунитетом к туберкулезу, но именно его считали больным. Страшно…
Но есть не менее страшная и очень заразная болезнь, которой страдает, не подозревая об этом, всё человечество, – неталантливость! Каждый ребёнок рождается с задатками гения, но уже в первые годы жизни заражается вирусом «коррозии таланта». Организм борется с болезнью. Врождённой гениальности хватает на освоение языка, на то, чтобы научиться ориентироваться в обществе, но в конце концов среда побеждает. Редчайших людей, у которых оказался врожденный иммунитет, мы называем гениями. Раньше их пытались лечить сильными средствами, до костра включительно. Теперь – просто смотрят на них с некоторой опаской. А гениальность – не чудо, не исключение, а единственное достойное человека состояние! Сегодня мы убеждены в том, что творческой личностью может стать каждый человек, что коррозию таланта можно не допустить или вылечить. Только нелегкое это лечение.
Мы уже знаем, какие качества необходимы, чтобы стать творческой личностью: иметь Достойную Цель, комплект планов и программ по её достижению и контроль за их выполнением, большую работоспособность, умение «держать удар», решать творческие задачи, результативность. Но как в себе эти качества воспитать? С чего начинать?
– Начинать нужно с накопления знаний, причём не только в одной, специфической области, а в множестве самых разных областей, чтобы иметь широкий кругозор, – говорит Серёжа.
– Нужно вырабатывать умение самостоятельно думать, анализировать окружающее с диалектических позиций!
– Да ведь невозможно всё успеть! Если добросовестно относиться к занятиям в школе, некогда даже книжку прочитать, а не то что «анализировать с диалектических позиций», – очень похоже передразнивает Бориса девочка из отряда математиков. Мгновенно начался шум. Одни кричат про «зубрил-мучениц», другие стыдят бездельников и хвастунов, которые даже прилично учиться не могут.
В самом деле, как быть? Школьные программы нелегко даются многим, они перегружены фактами, требуют зубрежки.
– Но ведь есть такие, кому всё дается легко? И трудную программу осваивают, и время на разные увлечения остаётся. Как они успевают?
– Наверное, у них память хорошая. Способности…
– Да причём тут способности? Если что-то доступно одному человеку, другие могут этому научиться!
– А как научиться быстро запоминать?
– Я в школе, в институте, а потом и в аспирантуре учил немецкий язык, – говорит преподаватель секции химии. – До сих пор помню массу правил. А вот ни читать, ни разговаривать на этом языке не могу. Но несколько лет назад мне удалось попасть на месячные курсы английского языка, где обучение шло с использованием метода «погружения».
В комнату, где находились 15 человек, вошла молодая учительница и заговорила на незнакомом языке. Мы ничего не понимали. Она повторяла, сопровождая свои слова жестами. Потом поставила нас, людей среднего возраста в круг и заставила играть в мяч, называя при этом какие-то английские слова, потом мы пили чай. Ни одного русского слова за 4 часа занятий! Было непонятно, но очень весело!
Через два дня я начал что-то понимать, через неделю – отвечать. В конце месяца мы поставили пьесу на английском языке. И не было ни домашних заданий, ни зубрёжки, ни трудностей обучения. Химик в заключение произнёс несколько английских фраз. По мнению знатоков языка, они были построены не совсем верно, да и произношение могло быть лучше, но тем не менее они прекрасно поняли его пожелание весёлой учебы.
Память человека обладает огромными резервами. Только её нужно тренировать.
– Но ведь на эту тренировку тоже нужно время!
– Конечно, но потом это окупится. Кроме того, тренироваться можно на нужном материале!
– А что ещё может облегчить обучение?
– Вы слышали о скорочтении? – вступил в разговор преподаватель секции биологии. – Нормальный человек читает со скоростью 150–200 слов в минуту, примерно 30 страниц в час со средней степенью понимания текста. А чемпионка мира по скорочтению Энн Джонс читает со скоростью 4700 слов в минуту, с высокой степенью понимания. Главная причина медленного чтения – проговаривание текста. У некоторых можно заметить, как губы шевелятся. А у других при помощи рентгена наблюдают шевеление гортани. Из-за этого скорость чтения не может превысить скорость речи. Проговаривание – навык, который возникает из-за того, что мы учимся читать вслух, без него это невозможно, но потом этот навык становится настоящим врагом быстрого чтения. Другая причина медленного чтения – привычка возвращаться по многу раз к одним и тем же строчкам. При скоростном чтении глаза движутся не горизонтально, по строчкам, а идут по странице сверху вниз – используется боковое зрение, которое позволяет сразу захватить всю строку. Научиться скорочтению можно за 100–200 часов учебы. Сегодня существуют достаточно эффективные компьютерные программы для такого обучения.
– Ну вот, ещё 100–200 часов! Да где же их взять, когда и так времени в обрез! Получается заколдованный круг!
– Именно этот вопрос и я задал себе лет 10 назад, – вмешался преподаватель РТВ. – Я тогда вёл большую исследовательскую работу на заводе, занимался в аспирантуре, увлекался ТРИЗ, а ещё требовала времени семья, только что полученная квартира. Я недосыпал, но времени всё равно катастрофически не хватало. И я попробовал в течение нескольких дней записывать, на что оно уходит. В первый раз, подведя итог, я ужаснулся! Оказалось, что в среднем в день полезно используется три – от силы четыре часа! Остальное уходило на бессмысленные разговоры, повторное чтение любимых книг, разглядывание пейзажа за окном в курилке, просмотр неинтересных и ненужных передач по телевизору. И я завёл специальный блокнот, куда стал записывать расход времени уже постоянно, делал в нём отметки каждые 5–10 минут – и полезно потраченное время начало потихоньку увеличиваться. Стало стыдно тратить его просто так – в подсознании сидела мысль: за это придётся отчитываться!
А потом я прочёл удивительную книгу Даниила Гранина «Эта странная жизнь» о профессоре Александре Александровиче Любищеве. Он поставил себе огромную цель – создать единую систематику живых организмов. Насколько велика была эта цель, можно судить сейчас, потому что за 70 лет прошедших с того времени, она скорее отдалилась, чем приблизилась. Но это не смущало учёного. Работы было много, а времени, конечно, не хватало. И Любищев разработал систему контроля за временем. Каждый день он вёл подробные записи. Учитывалось всё: время на преподавание, научную работу, чтение литературы, переписку с коллегами, хозяйственные заботы. Система позволила ему точно знать потери времени и приучила с ними бороться. Оказалось, что можно вообще не допускать этих потерь, если правильно организовать свою жизнь. Он привык читать, а иногда и писать в очередях, в транспорте… А уж думать можно вообще в любых условиях, если научиться не отвлекаться.
В молодости Любищев не считался подающим большие надежды биологом. Но шло время, и система создавала нового Любищева – человека с глубокими знаниями, мыслителя и философа. К нему теперь обращались за советами в областях, далеких от биологии, и получали квалифицированные, продуманные ответы. После смерти А. А. Любищева остался громадный архив – более 15 000 страниц, он постепенно становится достоянием общества, и растёт, растёт слава этого не особенно заметного при жизни человека.
Очень интересным оказался и вклад ТРИЗ. Созданная ТРИЗ привычка всюду искать творческие, более эффективные решения очень помогала нам, когда мы работали инженерами, потом во всей нашей деятельности. Мы многое успеваем – постоянно ведём консультации для ведущих мировых фирм, написали полтора десятка книг, разработали большое семейство программных продуктов для творчества, при этом много путешествуем (правда, в основном по бизнесу), много читаем, играем иногда в компьютерные игры, любим посмотреть телевизор…
Но, самое главное – все эти годы ведем исследования и разработки в области ТРИЗ и теории эволюции. И здесь главный, очень эффективный метод – применение ТРИЗ для развития самой ТРИЗ.
* * *
– А что ещё нужно, чтобы стать творческой личностью?
– Наверное, хорошо заранее приучить себя к возможным трудностям, умению работать в любых условиях, не обращать внимания на пустяки – как Рахметов! И не гоняться за модными тряпками, иначе всю жизнь будешь на них работать, а на творчество не останется ни времени, ни сил!
– Но ведь Пушкин писал: «Быть можно дельным человеком и думать о красе ногтей!»
– Знаете, если и к одежде, и к своему окружению тоже относиться творчески и на них распространить то, о чём мы говорили: можно стать «модным человеком» и потратить на это куда меньше времени и сил… Ого, как оживились девочки! Кажется эта идея им пришлась по вкусу…
– А спорт нужен творческой личности?
– Кто это здесь говорит о спорте? Вас даже на зарядку не выгонишь! – довольно ядовито замечает физорг.
– А он отвлекает от научной работы, – защищаются ленивые «ботаники».
– Огромных затрат времени и сил требует «большой спорт», а физкультура необходима для «накопления» здоровья, формирования требуемой учёному работоспособности – ведь в его работе хватает и нервных, и физических перегрузок.
– Главное для творческой личности – добиваться поставленной цели. А какими средствами?
Взаимоотношения цели и средств непростые. Трагическим узлом оказались связаны судьбы двух учёных: Николая Ивановича Вавилова и Трофима Денисовича Лысенко. Знаменитый учёный Вавилов помог «подняться» талантливому молодому агроному, который начинал с благородных целей – дать как можно быстрее народу высокоурожайные сорта растений, породы животных, обеспечить изобилие. Но быстро научными методами не получалось, и в ход пошли другие средства: подтасовка фактов, демагогия, вместо научного спора с противниками – их прямое уничтожение. И произошло неизбежное – деформация, перерождение цели. Главным стало не служение народу, а расправа с несогласными. Средства растоптали цель! Цели и средства должны быть согласованы между собой. История доказывает, что не может быть достигнута благородная цель с помощью недостойных средств. Даже небольшие поблажки, позволенные себе в выборе средств для ускорения её достижения, в итоге отодвигают цель, а иногда и делают недостижимой.
– Вы говорите о согласовании цели и средств. Наверное, в развитии творческой личности есть и другие законы, аналогичные законам развития технических систем, науки, искусства?
– Это очень интересный вопрос – каковы законы развития творческой личности. О переходе в надсистему целей мы раньше говорили. А как работает этот закон в развитии творческих личностей? Например, би-системы. Можете привести примеры?
– Братья Стругацкие! Братья Вайнеры! Ильф и Петров!
– А в науке есть примеры таких пар?
– Советские физики Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц вместе создали многотомный курс теоретической физики, которым пользуются во всем мире!
– Известно, что созданию квантовой механики очень помогли плодотворные споры Нильса Бора с Альбертом Эйнштейном!
– А дальше виден путь – переход к полистеме – к творческим коллективам. Вокруг одной творческой личности группируются другие, единомышленники, благородная цель одного становится целью коллектива. Становление и развитие творческих коллективов очень малоисследованная область. Может быть, кто-то из вас захочет ею заняться? Вполне Достойная Цель!
* * *
Последнее заседание ДКМК продолжается после обеда. Выступает наш Комиссар.
– Чаще улыбайтесь людям! Ведь у любого человека улыбка вызывает желание улыбнуться в ответ. А человек, который вам улыбнулся, скорее всего, и отнесётся к вам по-доброму – когда улыбаешься, сами собой приходят добрые мысли!
– Проявляйте к людям искренний интерес, заводите разговор на тему, интересующую собеседника. Умейте внимательно слушать, дайте человеку почувствовать его превосходство!
– Начинайте беседу всегда с дружеского тона, с похвалы и искреннего восхищения. Не говорите никогда человеку прямо, что он не прав. А если сами неправы – признавайте это быстро и категорично. Старайтесь получить сначала положительный ответ. Хвалите человека за малейшие достижения, будьте искренни в одобрении и щедры в похвалах, создайте человеку хорошую репутацию, чтобы он старался её оправдать!
– Относитесь с сочувствием к желаниям других. Прибегайте к благородным мотивам. Старайтесь смотреть на вещи глазами другого, пользуйтесь эмпатией (она хоть и не самый надёжный помощник в изобретательстве, но отличный союзник в общении с людьми). Ребята старательно записывают советы, но украшают свои записи закорючками вопросов. Комиссар продолжает:
– Лучший способ одержать победу в споре – не начинать его. Если хотите, чтобы человек поддержал вашу идею – дайте ему почувствовать, что идея принадлежит ему, а не вам.
– Да я таких рецептов могу хоть сотню придумать! И всё неправильно, – возмущается спорщица Лена. – Как это не спорить? Нужно же доказывать свою правоту!
– Вот интересно, если я буду улыбаться, искренне восхищаться человеком, во всю использовать эмпатию, а потом попрошу его отдать свой кошелёк, он отдаст? – ехидно спрашивает Игорь.
– Всё это чепуха, пособие для лицемеров! – заявляет Таня. – И никому это не поможет, лицемера быстро раскусят и ещё больше обозлятся на него! – Ребята с Таней в принципе согласны. Попытки Комиссара доказать, что эти правила помогают, никто не слушает. Нужно ему помочь.
– Давайте сначала. Вот вы разрабатываете методику «Как быть коммуникабельным человеком». С чего начнёте?
– Да ясно, как и в создании ТРИЗ – с патентного фонда. Нужно изучить самых коммуникабельных людей, как они себя ведут, выявить приёмы.
– Вот именно это и сделал американец Дейл Карнеги. Он проанализировал биографии многих людей: реальных и литературных героев, политиков, бизнесменов, тех, кто добился в жизни успеха, и неудачников. Выявил несколько десятков приёмов – некоторые из них вам только что назвал Комиссар. Книга Карнеги пользовалась огромным успехом на протяжении десятков лет, породила множество подражаний. Но попытки продолжить работу Карнеги оказались малоэффективными – самые сильные приёмы уже были выявлены, на этом развитие техники общения приостановилось. То есть она всё время пережёвывает приёмы Карнеги, пытается их улучшить, но ничего принципиально нового пока больше нет. Почему?
– Наверное, приёмы себя исчерпали. Может быть, теперь нужно создать что-то вроде АРИЗ – рассуждают «РТВэшники».
– Появятся свои стандарты на решение задач общения. И фонд психологических эффектов…
– Может быть, улыбка – из этого фонда?
– Значит, когда такой алгоритм появится, можно будет уговорить человека отдать кошелёк? – настаивает Игорь.
– Нет, конечно. Комиссар не успел вам сказать, что все эти приёмы действуют, как правило, в безразличных ситуациях – когда человек в принципе может сказать и «да», и «нет», когда спор не имеет принципиального значения, а сохранить с человеком хорошие отношения важнее победы. Между прочим, три четверти встречающихся в жизни ситуаций именно такие!
И последнее – о лицемерии. Действительно, похоже, Карнеги не обратил внимания на то, что его правила напоминают инструкцию для лицемеров, справедливо ненавидимых людьми. Как же быть?
– А почему обязательно лицемерить? – спрашивает Света – В конце концов, что нам рекомендуют эти правила? Относиться хорошо, с интересом к другим, уважительно, по-доброму. Не спорить из-за мелочей, не обижать. Да ведь именно так поступают просто хорошие, благородные люди! Таким, между прочим, общаться всегда легко.
– Ну а если ты не такой? От природы?
– Значит, нужно к этому стремиться. А правила помогут, подскажут, на что в первую очередь нужно обратить внимание.
– В самом деле, правила предлагают играть роль хорошего человека. Но в эту роль можно вжиться, чтобы она стала сутью человека.
– Как по системе Станиславского! Нам в театральном кружке рассказывали, что по-настоящему можно сыграть роль, если будешь искренне переживать то, что происходит на сцене!
– Я когда-то читал стихотворение, только не могу всё вспомнить. Там были строчки: «Трус притворялся храбрым на войне, поскольку трусам спуску не давали[23]… Так, научившись притворяться, он стал храбрецом почти уже природным…»
– Так и закончим. Будем стараться стать очень хорошими людьми – и не будет проблем с общением.
– Есть ещё вопрос! Получается, что я к любому человеку должен относиться так, как будто он хороший. А если он плохой? И будет злоупотреблять моим хорошим отношением? – спрашивает Игорь.
– А ты сам плохой или хороший?
– Я? Не знаю… Есть, наверное, и плохое, и хорошее… – добросовестно пытается ответить на трудный вопрос Игорь.
– Вот и другие такие. Немного того, немного этого. Какой стороной ты к нему станешь, такой и он к тебе повернётся. Здесь в отличие от электротехники одноимённые заряды не отталкиваются, а притягиваются. Поворачивайся к людям хорошей стороной, и они будут к тебе относиться хорошо.
– Но ведь бывает и иначе?
– Бывает, но редко. Можно нарваться просто на психически больного человека. А в основном прав Е. Евтушенко: «А люди – народ хороший…»
– А вы сами пользуетесь этими правилами? – спрашивают Преподавателя ребята.
– Да, последние 40 лет. А в молодости общаться с людьми мне очень мешала безобразная черта характера, которая, кстати и многим из вас свойственна – привычка зло подшучивать над людьми, «подначивать», острить по любому поводу и без повода.
– Как можно отрицать остроумие? Ведь острая шутка всем нравится!
– Да, за исключением того, к кому она обращена. Многие обижаются, хотя и не все это показывают.
– У тех, кто обижается, просто нет чувства юмора!
– Есть, уверяю вас! А вот у записных остряков чаще всего не хватает такта, доброты и, в конечном счёте, ума!
– Зато их уважают!
– Да нет, скорее боятся. А тех, кого боятся, как правило, не любят.
– Значит, вы перестали острить. А почему?
– Я не перестал острить, я только перестал направлять злые остроты на других людей, перестал за их счет самоутверждаться. А причина проста – ТРИЗ заставил. Я стал специалистом по ФСА, и мне пришлось много работать с людьми, вести заседания временных рабочих групп. О правилах Карнеги я и раньше слышал, но тут пришлось ими практически овладевать. Вот я видел, когда Комиссар сказал, что нужно уметь дать почувствовать человеку, что идея его, а не ваша, вам не понравилось. Ещё бы – свою идею – и дарить! А это одна из заповедей специалиста по ФСА. От идеи до реализации – долгий путь. И для того чтобы её подхватили, развили, помогли внедрить, у специалистов должны быть к ней «родительские» чувства!
– Но ведь нельзя же просто сказать: «На тебе мою идею, пользуйся».
– Нет, конечно, люди обидятся. Просто нужно не высказывать идею, как только она тебе в голову пришла, а постараться «вывести» на неё группу с помощью специальных вопросов. Иногда настоящий театр приходится устраивать. Например, использовать ролевые установки. Один член группы назначается «критиком», другой – «потребителем», третий – «производственником» или «экологом». Теперь они должны рассматривать предложения с позиций порученной им роли. Иногда, когда двое слишком увлекаются спором, полезно предложить им поменяться ролями, взглянуть на предмет чужими глазами. Это очень способствует объективности.
Вообще, в коллективной творческой работе приходится прибегать не только к правилам Карнеги, но и к другим психологическим «хитростям». Например, критиковать не человека, а неудачную идею, причём некатегорично, допуская возможность собственной ошибки. А вот хвалить решительно, и не только идею, но и человека, её высказавшего. И нельзя допускать, чтобы обстановка накалялась, нужно уметь разрядить «психологическую» бомбу, вовремя пошутить, рассказать забавную историю, технический курьез. А ещё нужно уметь общаться с начальством, патентными экспертами, экономистами, выступать с лекциями. Без искусства общения не обойтись!
Беседа закончилась. После ужина – последние отрядные огоньки. Очень грустно расставаться. Ребята обмениваются адресами, надеются встретиться в летней школе через год. Непросто сюда попасть, но если знаешь, чего хочешь…
Вечерние размышления
После дискуссионного клуба ребята упрекнули нас в том, что о таком важном деле, как техника общения, мы заговорили только в конце летней школы, когда у них уже не осталось возможности тут же опробовать наши рекомендации. Конечно, они попытаются это сделать, вернувшись домой, но так было бы здорово уже в лагере приобрести новых друзей «по науке»!
Упрек справедлив, и мы решили в следующий раз с этой темы начать заседания ДКМК.
С большим вниманием ребята отнеслись и к разговору о развитии своих способностей. Большинство из них стремятся к самосовершенствованию (правда, многие хотели бы его достичь без особого труда, ничем не жертвуя). Они записывали советы, названия книг и программ по скорочтению, перерисовывали из блокнота Преподавателя таблицы учета времени. Некоторые даже заведут такие блокноты. Но быстро забросят, потому что это – пока игра. Всё закономерно – система экономии времени имеет смысл только, когда знаешь, для чего его экономить, когда есть Большая Цель. Пока у них её нет, но, когда появится, они вспомнят о системе. Правда, срисованные таблицы им не понадобятся – каждый вырабатывает свою систему учета…
День последний. Что же дальше!
Предотъездная суета. Автобусы придут после обеда. Мы в последний раз собрались в нашем классе. Грустно смотреть на пустые стены, с которых сняты плакаты, репродукции. Кажется, только вчера мы их развешивали, обживали комнату… Ребята разъедутся по всей стране. Как сложится их судьба? С ребятами из нашего города, пожалуй, всё ясно – они пополнят группу старичков в школе. А каковы планы у других?
– Мы с Геной хотим организовать кружок РТВ у себя в школе, только не знаем, с чего начать, да и литературы нет.
– Вот эту книгу вы может быть найдете в библиотеке. – Преподаватель показал книгу Г. Альтова «И тут появился изобретатель». Поищите, в Интернете есть несколько сайтов по ТРИЗ обучению. Если возникнут трудности, пишите нам – мы ответим.
– А как сделать, чтобы занятия шли хорошо?
– Самое главное, ведите кружок так, чтобы самим было интересно. Давайте побольше задач! Не стремитесь к солидности, серьёзности. Чем больше внешней солидности, тем меньше её в деле! На занятиях должно быть весело!
– А вдруг у нас не получится?
– Обязательно получится! И помните, в первую очередь преподавание нужно вам самим, потому что это лучший способ как следует освоить ТРИЗ. Вы это сами почувствуете, даже те, кто не собирается преподавать. Всё равно вы будете рассказывать о ТРИЗ своим родителям, друзьям, может быть, и учителям. Постарайтесь сделать их своими союзниками.
– Я через год заканчиваю школу, в будущий лагерь уже не попаду, как мне продолжать заниматься ТРИЗ? Конечно, я постараюсь прочитать книги и сайты в Интернете, но этого мало, – говорит Саша.
– А что ты решил делать, когда закончишь школу?
– Я хочу поступать в Санкт-Петербургский педагогический университет, на физический факультет.
– В Питере у тебя будет отличная возможность не расставаться с ТРИЗ и РТВ. Там уже больше 40 лет работает народный университет научно-технического творчества, когда-то в нем и я учился – говорит Преподаватель.
– Я раньше занимался в секции физики, – говорит Миша, – и, наверное, буду продолжать. И постараюсь использовать ТРИЗ для решения задач в физике.
– А я бы хотел заняться исследовательской работой в ТРИЗ. Это возможно?
– И нужно. Сегодня в ТРИЗ – огромное поле деятельности для исследователя. Новая наука всегда щедра к первопроходцам. Вот Фарадей – великий электротехник. Его именем названы единицы измерения, законы, постоянные… А представьте себе, что он родился в наши дни и тоже стал заниматься электротехникой. Добился бы он таких успехов?
– Трудно сказать, хотя, пожалуй… да нет, наверное. В те времена электротехника находилась на начальном участке S-образной кривой развития, новое было всюду. А сегодня это сильно развитая наука, новое найти трудно. Да и не стал бы Фарадей ею заниматься! Он был по характеру пионер, шёл нехожеными путями.
– Про Фарадея мы можем только предполагать, – говорит Женя, – а о создателе ракетной техники Королёве его ближайший соратник сказал, что, если бы сейчас Сергей Павлович был совсем молодым человеком, он не пошёл бы в ракетную технику. Пошёл бы в какое-нибудь другое, совсем новое дело.
– Да, это слова его соратника, Бориса Викторовича Раушенбаха, – уточнил Преподаватель. – А как вы думаете, чем бы стал сегодня заниматься Королёв?
– Подземходами! Ведь глубины Земли гораздо менее исследованная область, чем Космос!
– Проблемой бессмертия!
– Нет, это не техническая область.
– А почему он обязательно должен был бы заниматься техникой? Сегодня столько проблем в биологии или экологии – ещё лучше!
– А почему не ТРИЗ?
– В принципе, ТРИЗ – хорошая работа для молодого человека. Здесь легче начинать – нет лавины информации, как в «старых» науках, можно быстрее выйти на передовой край. Людей здесь ещё немного, легче добиться, чтобы тебя заметили. Но, конечно, не нужно думать, что в ТРИЗ можно сходу, без подготовки сразу делать открытия. Любая работа в ТРИЗ начинается со сбора информационного фонда, с его анализа, выявления закономерностей. Готовые работы придирчиво проверяются другими специалистами.
– А где сегодня передний край ТРИЗ? Какую тему можно выбрать?
– Есть очень интересные направления, например, изучение закономерностей становления и развития творческих личностей и коллективов. А можно взять какую-то конкретную систему, техническую или нетехническую, подробно проанализировать, как в ней выполняются известные законы развития. Найти отклонения – они почти всегда бывают, попытаться выяснить, почему они возникли. Может быть, нащупаете какие-то новые закономерности, тогда их нужно будет проверить на других системах. Если вам попадётся система недостаточно развитая, законы подскажут, какой следующий шаг должен быть сделан в её развитии, какое изобретение. Так исследовательская работа сомкнётся с изобретательской. Тем много, выбирайте любую. И конечно, пишите – мы всегда рады будем помочь. И не прекращайте решать задачи, иначе все навыки быстро исчезнут. Как в «Алисе…»: чтобы удержаться на месте, нужно всё время бежать.
А сейчас всем встать! Суд идёт!
Пора завершать начатое в первые дни нашей школы судебное заседание. Сейчас наши судьи зачитают приговор. Правда, мантии и шапочки уже упакованы, но это не снижает торжественности события.
– Высокий суд рассмотрел иск Метода Проб и Ошибок, также известного как МПиО к секции РТВ, а также встречный иск секции РТВ к МПиО. Суд изучил представленные документы, факты из истории науки, техники, искусства, познакомился с деятельностью сторон по решению изобретательских задач. Суд постановил:
1. Отклонить иск гражданина МПиО о запрещении деятельности секции РТВ и поголовном направлении её членов на кухню для исправительных работ как необоснованный.
2. Отклонить иск секции РТВ о полном и окончательном уничтожении МПиО как необоснованный.
3. Признать давние заслуги МПиО в развитии человечества, его эффективность в решении задач первого уровня и приветствовать его дальнейшую работу с такими задачами.
4. Одновременно осудить попытки МПиО единолично решать задачи высокого творческого уровня, как тормозящие научно-технический прогресс и предупредить его пособников и защитников об ответственности за это перед человечеством!
5. Приветствовать борьбу секции РТВ за повсеместное применение методов, позволяющих решать задачи высокого уровня без МПиО!
6. Предложить секции РТВ и МПиО заключить договор о сотрудничестве: секция РТВ с помощью ТРИЗ переводит задачи высокого уровня в задачи первого уровня, которые МПиО обязуется быстро решать.
Приговор окончательный и обжалованию не подлежит!
Автобусные размышления
…И снова серпантин дороги. Мы возвращаемся в город. Летняя школа позади. Всё ли удалось, как хотелось? Курс ТРИЗ прошли около 40 ребят. Все они занимались увлеченно, но продолжат занятия, скорее всего, не более половины. Почему? Пожалуй, слишком велик был отряд, мы не могли уделить достаточно внимания каждому, разработать индивидуальный план дальнейшей самостоятельной работы (большинство ребят из других городов, где ещё нет кружков и секций РТВ). Нужно было ограничиться 15–20 ребятами, но тогда остальные не прошли бы даже первичного курса. Другой недостаток – мы практически не задавали ребятам домашних заданий, не приучили их тщательно и неторопливо анализировать задачи. К сожалению, в условиях летней школы это невозможно – слишком много разных дел, мероприятий. Мы в книге упомянули только о некоторых из них, так или иначе касавшихся жизни нашей секции. А ребята участвовали во всех. Разве можно не участвовать или не болеть за своих в математическом бою, на который вызвал весь лагерь отряд математиков, не принять участие в проходивших чуть ли ни каждый день предметных олимпиадах, не играть в компьютерные игры и не участвовать в турпоходах и вечерних кострах?
Лучше всего овладели материалом ребята, ранее знакомые с РТВ, участники изобретательских конкурсов нашей заочной школы, старшеклассники, уже определившиеся в выборе профессии и знающие, для чего им нужен ТРИЗ. Что будут дальше делать младшие – трудно сказать. С одной стороны, их легче заинтересовать, у них впереди больше времени, чтобы ещё до окончания школы стать квалифицированными специалистами в ТРИЗ. С другой – в этом возрасте интересы неустойчивы, сегодня понравилась ТРИЗ, завтра – что-нибудь другое, не менее увлекательное. Со старшеклассниками в этом смысле проще, если они заинтересовались, то начинают работать, но их труднее увлечь. Больше всего получили наши старички: проходя курс второй раз, они воспринимали его по-новому, осваивая не только предмет, но и методику преподавания, готовясь к проведению самостоятельных занятий.
Будут ли они эти занятия вести? Начинать такое дело в одиночку трудно даже для взрослого. Создать кружки можно там, где собралось несколько прошедших обучение ребят, которые и помогут друг другу. И конечно, там, где они встретят поддержку со стороны взрослых. Но независимо от дальнейших планов обучение ТРИЗ сказалось на всех ребятах. Это легкость в формулировании противоречий, настрой на «идеальность», хорошее владение вепольным анализом. Пожалуй, наибольшего успеха мы добились в воспитании. Мы опасались, что наш отряд, в который вошли ребята от шестого до десятого класса, окажется недружным. Но совместный и не легкий творческий труд сдружил ребят.
Большую роль в этом сыграли и дискуссии, беседы о творческих личностях на занятиях. Осталось довольно много неиспользованного материала: задач, разработок для ДКМК. Впрочем, это было предусмотрено. Наш принцип – к каждому занятию материала должно быть заготовлено в два-три раза больше, чем можно реально пройти. Всегда есть вероятность, что какой-то раздел «не пойдёт», что задачу, которую намечено серьезно разбирать, кто-то из ребят «снимет» сразу и её придется заменить другой.
Настроение у нас хорошее. Отпуск прошёл отлично! Несмотря на заботы, беготню, волнения и недосыпание, мы стали здоровее. Домой везём множество записей, магнитофонные кассеты, фотопленки – то, что ляжет в основу будущей книги и новой исследовательской работы в ТРИЗ. Приехали. Последние фотоснимки на память. До свидания в будущем году!
Заключение для взрослых
Дорогие мамы и папы, бабушки и дедушки! Уважаемые учителя! Мы старались, чтобы эта книга получилась интересной и для детей, и для вас. Ведь без вашей помощи невозможно добиться главной её цели – воспитания у ваших детей и учеников творческого мышления – качества, самого необходимого человеку в наши дни.
Может быть, вам покажется, что мы ломимся в открытые двери. В бывшем СССР была развита система детского технического творчества, кружки в школах и Дворцах пионеров, станции юных техников и т. п. Потом всё это почти исчезло, но в последние годы постепенно возрождается в прежнем виде. Но это – совсем не то, что сегодня нужно!
Было множество выставок юных техников – от скромной школьной до роскошного павильона на ВДНХ в Москве. Но творчества, как правило, на этих выставках и не было. Были модели крейсеров, самолётов, копирующие известные образцы. Механические или электрические роботы, похожие на продающиеся в магазинах игрушки и немногим больше «умеющие». Электронные приборы, собранные по известным схемам на безнадёжно устаревших элементах. Многие экспонаты были тщательно выполнены, несомненно, они потребовали от их создателей знаний, усидчивости, мастерства. Но в них не было никаких элементов новизны, изобретательства! Конечно, очень важно было как можно раньше привить ребятам трудовые навыки, приохотить к работе с инструментом. Но нельзя же подменять техническое творчество техническим рукоделием! Уметь работать руками очень важно, но в наше время этого недостаточно! Давайте учить наших ребят работать головой!
Мы и наши коллеги – преподаватели РТВ – часто сталкивались со странным явлением: у ребят, с юного возраста занимающихся в кружках технического творчества, уровень фантазии, воображения ниже, чем у сверстников, мышление чересчур конкретное, утилитарное, есть сильное пристрастие к слепому перебору вариантов. «Некогда думать, пилить надо… паять надо… полировать надо…» Трудно будет людям с такой психологией жить в 21 веке! А какими бы мы хотели их видеть?
• Творческими людьми, мышление которых «на ты» с диалектической логикой, позволяющей видеть в развитии единство и борьбу противоположностей, противоречия, качественные скачки, целенаправленно отыскивать и использовать закономерности развития.
• Людьми, привычными к использованию системного подхода, умеющими возможность охватывать и увязывать в единую систему разрозненные факты и сведения.
• Людьми, способными управлять своим воображением, сочетать фантазию с умением эффективно работать по заданным алгоритмам.
• Людьми, в мышлении которых слились в единый комплекс понимание красоты настоящих изобретательских решений, психологическая готовность к восприятию новых идей, умение преодолевать психологическую инерцию, знание приёмов решения изобретательских задач, владение информационно-поисковым аппаратом.
Чересчур сложно? В том-то и дело, что нет! Нужно только поддержать в них естественную тягу к творчеству, продолжить начатую нашими коллегами и нами работу. И ваша помощь, товарищи взрослые, в этом деле неоценима. Прочитайте вместе с ребятами эту книгу, помогите им организовать кружки РТВ!
Мы не ищем таланты. Не стараемся выявить «будущих Эдисонов». Творческой личностью может стать каждый ребёнок. Если захочет. И если ему помогут.
Взрослые!
Помогите детям стать творческими людьми!
Задания Турнира Рыцарей Творчества
Задание 1. Герои пьесы Шекспира «Сон в летнюю ночь» – эльфы, феи. Актёры обычно играли этих персонажей в пышных средневековых костюмах, чтобы показать, что действие происходит в старину. Но один режиссер решил, что это неправильно. Феи и эльфы – персонажи народных сказок, они не должны быть роскошно одеты. Получилось противоречие: костюмы должны быть пышными, чтобы казаться старинными, и не должны быть пышными, чтобы выглядеть простонародными. Как быть?
Задание 2. В машинах для получения жидкого гелия самая важная деталь – детандер – представляет собой вертикально стоящую трубу высотой около трех метров и диаметром около десяти сантиметров. Однажды в эту трубу уронили поочередно резиновый мячик, железный болт и медную гайку. Вынуть трубу и перевернуть невозможно, снизу добраться к ней невозможно. Как доставать эти предметы?
Задание 3. Художнику И. С. Телятникову в 1942 году была поручена разработка ордена Александра Невского. На ордене должен быть портрет полководца, причём такой, чтобы сразу было ясно, кто это. Но не сохранилось ни портретов, ни описаний внешности русского князя. Как быть?
Задание 4. Во время профессионального матча по боксу спортсмены и их тренеры столкнулись с загадкой. Довольно средний боксер неожиданно одержал ряд побед над кандидатами в призёры, причём все – нокаутом. Проигравшие рассказали, что в начале боя его удары были обычные, но постепенно крепчали, достигая через некоторое время такой силы, будто боксер бил не обыкновенной перчаткой, а камнем. Но перчатки перед боем проверяет судья, булыжник в них не спрячешь. Что же происходило?
Задание 5. В трубе под большим давлением течет вода. Но появилось отверстие, сквозь которое бьет струя. Нужно заделать дыру, но по производственным причинам нельзя отключить магистраль. Заплату приваривают под давлением воды. Сварка идет нормально, пока не доходит до самого последнего участка сварного шва. Когда пытаются его заварить, струя под давлением «выдувает» расплавленный металл и ничего не получается. Как же быть?
Задание 6. В двадцатых годах была выведена новая порода кроликов Рекс с ценным плюшевым мехом. Вывоз кроликов этой породы из Германии был запрещен. Но советский биолог Александр Сергеевич Серебровский, находившийся в это время там в научной командировке, вернувшись домой, развел в СССР этих необыкновенных кроликов. Однако закона он не нарушал. Как же ему это удалось?
Задание 7. Дан параллелепипед из стекла. Как непосредственно измерить его большую диагональ, не разрушая его и не прибегая к вычислениям?
Задание 8. Нелегко определить, какую освещенность предпочитают те или иные растения. Нужны длительные опыты: высадить растения, освещать их по – разному, ждать, какие лучше будут расти. А если требуется ещё узнать, какая освещенность «приятна» растению в разном возрасте, в разное время суток? Как быть?
Задание 9. Из-за неожиданно суровой зимы в водопроводной трубе образовались ледяные пробки. Как их ликвидировать?
Задание 10. Известный шахматист Иоганн Цукерторт, один из трех сильнейших шахматистов мира того времени, заключил пари с двумя другими (Стейницем и Блекберном), которые были сильнее его, что проведет с ними сеанс одновременной игры вслепую, набрав при этом не менее одного очка. Цукерторт пари выиграл, но благодаря не шахматному искусству, а собственной изобретательности. Как ему это удалось?
Задание 11. Контрразведка задержала шпиона. Было известно, что секретные сведения «спрятаны» в записной книжке или на магнитофонной кассете с песнями. Но никакие, самые тщательные исследования записей в книжке, прослушивания кассеты на любых частотах даже с помощью компьютера не помогли узнать секрет. Как же его обнаружить?
Задание 12. Как с помощью химической реакции получить магнитное поле?
Задание 13. Во время Великой Отечественной войны в жгучие декабрьские морозы на одном из уральских заводов необходимо было установить мощный пресс для штамповки листов брони танков. Основание пресса весом в несколько сот тонн нужно было опустить в подготовленную для него яму, но не было подъемных кранов. А ждать нельзя, танки нужны фронту. Как быть?
Задание 14. Жильцы частного пансиона, в котором поселился американский физик Роберт Вуд, подозревали, что жареное мясо на завтрак хозяйка готовит из остатков обеда, собранных с тарелок. Через несколько дней Вуд представил неопровержимые доказательства недобросовестности хозяйки. Как ему это удалось?
Задание 15. В террариуме зоопарка сотни ядовитых змей. Учёным понадобилось измерить длину каждой из них. Как быть?
Задание 16. В астрономической обсерватории ведут поиск новых и сверхновых звезд. Для этого ежедневно фотографируют один и тот же участок неба. И хотя он невелик, на нем в телескоп видно несколько десятков тысяч звезд. Как среди них обнаружить новую звезду, которой вчера ещё не было?
Задание 17. Однажды на стройке возникла проблема: нужно было измерить горизонтальность плиты, расположенной за поворотом вентиляционного хода. Такой замер сделать легко с помощью обычного жидкостного уровня с воздушным пузырьком, да вот беда – просунуть туда уровень ещё можно, а вот заглянуть – никак. Полдня промучились, пытаясь как-то приспособить зеркала, потом решили ломать уже готовую бетонную стенку. Нельзя ли обойтись без этого?
Задание 18. На химическом заводе между двумя цехами необходимо было проложить трубопровод из стеклянных труб. Выкопали траншею, насыпали на дно песок и стали укладывать трубы. Но из-за совсем небольших неровностей дна трубы стали ломаться, особенно при засыпке их землей. Можно было бы, конечно, выровнять дно траншеи очень точно, но это долго и дорого. Как быть?
Задание 19. При изготовлении стальных труб очень важно отрезать от слитка заготовку точно заданного веса – тогда все трубы будут иметь нужную длину. А слитки имеют разные размеры и форму. Как быть?
Задание 20. Как разбить число 10 на два числа, в произведении дающих 40?
Задание 21. Для полного осаждения мути на дно пробирки (при исследовании чистоты воды) требуется несколько часов. Сегодня для ускорения этого процесса используют центрифуги или специальные активаторы (например, химическое осаждение), но это требует дорогой и сложной аппаратуры. Однажды изобретатель показал такой «фокус»: взял пробирку с жидкостью в руки, отвернулся, недолго «поколдовал» над ней и показал всем осажденную муть. Как ему это удалось?
Задание 22. Корпус плавильной печи охлаждается водой, циркулирующей по трубам, проложенным позади огнеупорного слоя. Иногда трубы прорываются, поток воды попадает в расплавленный металл, что приводит к взрыву. Как предотвратить взрыв, сохранив водяное охлаждение?
Задание 23. В капле воды миллионы микробов. Как отделить одного из них для наблюдения под микроскопом?
Задание 24. В карьерах скапливаются отработанные газы от экскаваторов и самосвалов. Известен способ проветривания карьеров, при котором грязный воздух нагревают, чтобы он стал легче и поднялся вверх. Однако нагретый воздух перемешивается с холодным, и это снижает эффективность проветривания. Как, сохранив прежний способ проветривания, снизить смешивание горячего грязного и чистого холодного воздуха?
Задание 25. Довольно много инкубаторских цыплят гибнет в первые сутки после вылупливания из яиц из-за отсутствия рефлекса на местоположение корма и воды. Они пытаются клевать все вокруг, приходится надеяться, что некоторые из них случайно найдут и то, и другое, а другие станут им подражать. Как уменьшить потери цыплят?
Задание 26. При протезировании ног очень важно, чтобы искусственная нога была точь-в-точь как другая, живая. Казалось бы, сделать это несложно – снять слепок с живой ноги и отлить в нем искусственную. Но так не получается, потому что две левые или две правые ноги никому не нужны. Как же быть?
Задание 27. Одним из видов боевых действий авиации является прикрытие своих наступающих войск от возможной бомбардировки противника. Истребители прикрывают войска, летая на небольшой высоте и с малой скоростью, чтоб не расходовать много горючего. Но при появлении противника они оказываются в очень невыгодном положении: у них нет запаса высоты и большой скорости, что очень важно для успеха боя. А патрулировать на большой высоте нельзя: можно не успеть прикрыть войска. Как быть?
Задание 28. Лучший самолет войны Ил-2 разработан под руководством С. В. Ильюшина. При создании самолета было решено много изобретательских задач. Вот одна из них. Попадание пули в бензобак, заполненный горючим, не очень опасно. Но если бак не полон, пустое пространство заполняется парами бензина, которые легко взрываются. Как обеспечить пожаробезопасность при неполном баке?
Задание 29. Отправляясь на охоту, медведица оставляет своих малышей одних. А при её возвращении медвежата ведут себя очень странно: едва завидев приближающуюся маму, они залезают на тонкие деревца. Почему?
Задание 30. «Ну конечно, телепатия существует, я сам это проверил!» – заявил однажды Уильям Крукс, знаменитый физик, президент Лондонского королевского общества. Вот что он рассказал: «Ко мне пришли два брата, оба высокие, с пронзительными черными глазами. Они проделывали удивительные вещи. Я запер одного из них в подвал, второго поместил в комнату на четвертом этаже своего дома. Этому второму я тихо говорил первое пришедшее на ум слово. Телепат клал мне руки на плечи и долго вглядывался в глаза. После этого я запирал комнату и спускался в подвал к первому. Тот тоже обнимал меня, вглядывался в глаза, а потом безошибочно называл сказанное мной слово! Я ручаюсь, что никакой связи между братьями не было!» Телепаты оказались жуликами. Но как их разоблачить?
Задание 31. На месте преступления найдена пуговица, обычная, от мужской рубашки. А вот и сама рубашка, изъятая у подозреваемого. И действительно, четыре оставшиеся на ней пуговицы точь-в-точь как найденная пришиты на машине, а пятая – вручную и немного отличается от остальных. Все ясно! Улики налицо! Но не тут-то было… На злополучной пуговице остались нитки, причём часть ниток оборвана, а часть – целые стежки. Целые нитки могут сохраниться только в том случае, если пуговица вырвана грубо, «с мясом», на рубашке в этом месте должна остаться дырка. А её нет. Значит, не та пуговица? Но между стежками застряла ниточка ткани, именно такой, из которой сшита рубашка. В чем же дело?
Задание 32. Однажды молодой художник взялся написать портрет старого некрасивого банкира. Друзья предупреждали его: зря взялся! Если нарисует похожим, банкир не заплатит, скажет, что портрет плохой. Если художник приукрасит его, старый скупец тоже откажется платить, на этот раз придравшись к отсутствию сходства. Друзья оказались правы. «Это не я, а какое-то чучело!» – вспылил банкир и ушёл, не заплатив ни копейки. Однако через несколько дней он снова появился у художника и с трудом уговорил его продать злополучный портрет за цену, в десять раз больше первоначальной. Что же произошло?
Задание 33. Из истории известно, что английский король Ричард Львиное Сердце, возвращаясь из второго крестового похода, бесследно исчез по пути домой. (Впоследствии выяснилось, что его пленил и заточил в крепость герцог Австрийский.) Найти Ричарда взялся трубадур Блондель Нельский. Он очень любил своего короля – рыцаря и поэта, с которым они вместе сочинили и спели немало песен. Но как найти Ричарда? Расспрашивать нельзя, можно пострадать самому. Получается, что можно проехать мимо темницы, в которой томится друг, и не знать, что он – за стеной. Как быть?
Ответы на задания Турнира Рыцарей Творчества
1. Противоречие: костюмы должны быть пышными, чтобы казаться старинными, и не должны быть пышными, чтобы казаться простонародными. Разрешение противоречия в пространстве. Часть платья роскошная, а часть – простонародная. Одно из решений – грубые заплаты на нарядных платьях.
2. Достроим веполь. B1 – резиновый мячик (болт, медная гайка). Нужно ввести B2 и поле П. В случае резинового мячика это вода и поле архимедовых сил; железного болта – магнит и магнитное поле; медной гайки – вода и тепловое поле. Наливается немного воды, чтобы она закрыла гайку, сверху наливается жидкий азот, вода замерзает и гайка вмерзает в лед, потом наливается ещё вода – и кусок льда с гайкой всплывает. Или в лёд вмораживается верёвка, за которую лёд вместе с гайкой поднимают.
3. Художник сделал Александра Невского на портрете похожим на артиста Н. Черкасова, который играл роль князя в известном всем в то время фильме «Александр Невский».
4. Обращенная задача: как сделать, чтобы в перчатке оказался камень? Противоречие: нужно взять камень, чтобы сильно ударить, и нельзя взять, потому что это обнаружит судья. Разрешение во времени: камень или что-то подобное должно появиться во время боя. Усиленный ИКР: камень получается из ресурсов. Решение: боксер присыпал бинты быстро схватывающимся цементом, который, смешиваясь с влагой от потеющих рук, застывал.
5. Противоречие: небольшое отверстие должно оставаться, чтобы дать выход струе, и оно не должно оставаться, чтобы можно было заварить заплату целиком. Разрешение в пространстве – отверстие расположено там, где не нужно варить. Разрешение во времени: отверстие должно быть во время сварки и его не должно быть после окончания работы. Решение: заплата с небольшим краном, который открыт пока идет сварка и наглухо закрывается после её окончания.
6. Противоречие: вывезенные кролики должны быть породы Рекс, чтобы развести их в стране, и не должны быть породы Рекс, чтобы не нарушить закон. Решение: были вывезены помеси обычных кроликов с кроликами породы Рекс, выглядевшие как обычные «дворняжки». Признаки породы Рекс – рецессивные, они проявились у потомства этих «дворняжек».
7. Противоречие: параллелепипед нужно разбить, чтобы измерить большую диагональ (попасть внутрь), и нельзя разбить, потому что это запрещено по условию задачи. Приём – использование копии, модели. Решение: на столе отмечается точка, в которой находится нижняя вершина параллелепипеда, затем параллелепипед сдвигается на расстояние, равное его длине. Измеряется расстояние от отмеченной точки до ближайшей верхней вершины.
8. ИКР: растение само показывает, где ему лучше. Решение: растение устанавливается на тележке с двигателями, которые включаются от датчиков, расположенных на листьях растения. Известно, что растение, когда не хватает света, тянется к нему, а если света избыток – отодвигается. Датчики фиксируют микродвижения растений и включают соответствующий двигатель. «Переехав» несколько раз с места на место, растение «выбирает» наилучший режим освещения.
9. Достроим веполь. B1 – ледяная пробка. Нужно ввести B2 и поле П, например, тепловое поле. Решение: пропустить по трубам электрический ток, который нагреет их и растопит пробку.
10. Обращенная задача: как сделать, чтобы более слабый шахматист с гарантией выиграл хотя бы одну партию у двух более сильных шахматистов (либо сделал две ничьи)? Нужно использовать ресурсы – шахматистов-противников. Решение: Цукерторт не играл, а только передавал своим противникам ходы друг друга. В конечном итоге шахматисты играли между собой. Ничьи или одна победа были обеспечены, даже если бы Цукерторт вообще не умел играть в шахматы.
11. Шпион использовал изобретательский приём «сделать наоборот». На магнитной пленке запись была сделана механическим способом (карандашом), а листы записной книжки были изготовлены с добавками ферромагнитного порошка, благодаря чему на них можно было сделать магнитную запись.
12. Задача на преодоление психологической инерции. Источником магнитного поля может быть электрический ток, вырабатываемый аккумулятором, гальваническим элементом. Очень много химических реакций, в результате которых возникает электрический ток, обязательным спутником которого является магнитное поле.
13. Усиленный ИКР: пресс опускается в яму с помощью ресурсов. Дело было зимой, значит, есть холод. И всегда найдется вода. Решение: яма заливалась водой, которая постепенно замерзала, пока вся яма не оказалась забита льдом. На поверхность образовавшегося льда затащили тяжелую станину, а затем растопили лед горелками.
14. Обращенная задача: как незаметно пометить остатки мяса за обедом, чтобы распознать их потом за завтраком? Задача на обнаружение. B1 – мясо. Необходимо ввести B2, являющееся источником легко обнаружимого поля. Решение: Вуд посыпал остатки мяса за обедом хлористым литием, который ни по вкусу, ни по внешнему виду ничем не отличается от обычной соли (хлористого натрия). За завтраком Вуд сжег кусочек мяса и с помощью спектрографа наблюдал красную линию лития.
15. Первая группа решений – на приём «использование копии»: фотографирование, измерение сброшенной кожи. Другое решение – змея сама вытягивается на линейке. Для этого можно использовать стеклянную трубку с делениями, через которую по очереди проползают змеи, удирая из жаркой для них зоны.
16. ИКР для задач «на обнаружение»: видно только то, что нужно. Применён приём «использование копий» в сочетании с системным переходом (объединение системы с антисистемой). Решение: на позитив (белые точки звезд на черном фоне) накладывают вчерашний негатив (черные точки звезд на прозрачной пленке). Все звезды, кроме новой, которой вчера не было, совпадут и не будут видны.
17. Противоречие: уровень должен находиться за стенкой, чтобы измерять то, что нужно, и должен находиться снаружи, чтобы на него можно было посмотреть. Разрешение в пространстве: сначала уровень за стеной, потом снаружи. Но для этого пузырек должен быть зафиксирован. Решение: заморозить уровень во время нахождения за стенкой. Другое решение – уровень из легкоплавкого материала.
18. ИКР: дно выравнивается с помощью ресурсов. Противоречие: дно должно быть жидким, чтобы выравниваться, и должно быть твердым, чтобы поддерживать трубы. Разрешение во времени: во время укладки дно жидкое, а потом затвердевает. Решение: дно траншеи заливается пульпой – смесью песка с водой. Потом вода уходит в землю, оставляя ровный слой песка.
19. Решение: Заготовку медленно опускают в воду, пока не будет вытеснено количество воды, соответствующее нужной массе заготовки, а потом заготовку разрезают по линии, образованной подкрашенной водой.
20. Задача – психологическая ловушка. Вместо того чтобы в уме пытаться разбить число 10 на два, нужно составить систему уравнений и решить. Ответ: два комплексных числа 5 + i1 5 и 5 – i1 5. Произведение этих комплексных чисел равно 40, а сумма 10.
21. Скорость осаждения зависит от свойств среды, размера осаждаемых частиц и от длины пути, который должны пройти осаждающиеся частицы. Свойства среды и размеры частиц изобретатель не мог изменить. А путь можно было изменить, положив пробирку на бок. Подержав её так некоторое время, изобретатель осторожно вернул её в вертикальное положение. При этом осевшая муть быстро сползла на дно.
22. Нужно разрушить вредный веполь: B1 – вода, B2 – металл, поле П – давление, толкающее воду из трубы в печь к металлу. Можно попытаться разрушить его введением противополя. Самое простое – ввести обратное давление. Но повышать давление в печи нельзя. Решение: прокачивать воду в системе охлаждения при пониженном давлении.
23. ИКР: микроб с помощью ресурсов отделяется от остальных. Решение: рядом с культурой микробов капают каплю чистой жидкости, затем обе капли с помощью иглы соединяют тончайшей дорожкой, по которой микробы могут переходить по одному из одной капли в другую. За «дорогой» наблюдают в микроскоп. Как только один микроб перешёл, дорожка разрывается.
24. Вредный веполь: B1 – нагретый воздух, B2 – холодный воздух, между ними вредное поле конвекции, перемешивания. Разрушаем веполь, вводя между B1 и B2 третье вещество. Одно из решений – наполнять горячим грязным воздухом оболочку аэростата и выпускать его, подняв аэростат на большую высоту. Другое решение – нагретый воздух пропускается через мыльный раствор и наполненные загрязненным воздухом мыльные пузыри взлетают над карьером, лопаясь на большой высоте.
25. Множество только что вылупившихся цыплят – типичная однородная полисистема. В соответствии с законами развития, чтобы она была управляемой, среди цыплят должен появиться лидер, знающий, где корм и вода. Предложение подсаживать в группы «новорожденных» цыплят «лидеров» возрастом 3–4 дня с уже выработанным рефлексом на пищу и воду резко снижает гибель малышей.
26. Противоречие: нужно сделать слепок, чтобы искусственная нога была похожа на живую, и нельзя делать слепок, пегому что получается две левые (или правые) ноги. Решение: слепок делается в виде тонкой пленки, которая потом выворачивается наизнанку.
27. Противоречие: самолет должен быть высоко, чтобы иметь преимущество в воздушном бою, и должен быть низко, чтобы хорошо прикрывать войска. Или скорость самолета должна быть большой, чтобы иметь преимущество в бою, и должна быть малой, чтобы не расходовать много горючего. Разрешил это противоречие во времени выдающийся советский летчик, трижды Герой Советского Союза Александр Иванович Покрышкин. Он предложил новый метод патрулирования: чередование высоты и скорости, как на качелях. Истребители с большой высоты, резко снижались, а затем снова взмывали вверх. Таким образом, была и высокая скорость, и большая высота. Поскольку при пикировании самолета бензин почти не расходуется, получалась экономия горючего. И тактически метод был выгоден.
28. Противоречие: бак самолета должен быть полон, чтобы не опасаться пожара от попадания пули, и бак не должен быть полон, так как бензин в полёте расходуется. Решение: заполнять пустое пространство бака негорючим газом, например, углекислотой. Но тогда получается новое противоречие: нужно возить с собой баллон с углекислым газом, чтобы постепенно перекачивать его в бензобак, и нельзя возить его с собой, чтобы не перегружать самолет. Значит, нужно найти негорючий газ среди ресурсов. Например, это могут быть выхлопные газы.
29. Обращенная задача: как заставить медвежат залезть на дерево? Проще всего – их испугать. Но тогда они полезут на любое дерево, не обязательно тонкое. В каких случаях тонкое дерево защищает лучше, чем толстое? Очевидно, когда оно выдерживает медвежат, но не выдерживает кого-то более тяжелого. Но кого? Решение: медвежата плохо видят и не сразу узнают маму. А вдруг это чужой взрослый медведь, который может обидеть? Вот и получается – тонкое дерево взрослого медведя не выдержит. Конечно, медвежата так не рассуждают, их действия инстинктивные, сформировавшиеся в процессе эволюции.
30. Для разоблачения жуликов необходимо обнаружить между ними не телепатическую, а вполне реальную связь. Обращенная задача: как эту связь создать? Очевидно, для этого нужно использовать ресурсы. У нас такой ресурс есть – сам Крукс. Но как сделать, чтобы Крукс переносил информацию, не подозревая об этом? Брат, находящийся в подвале, может воспринимать информацию только с помощью пяти органов чувств (исходим из того, что шестое, телепатическое, не существует), то есть глазами, на слух, на ощупь, на вкус, с помощью обоняния. Из этого списка нужно исключить слух (Крукс молчал), обоняние (с его помощью трудно передать слово), вкус. Увидеть слово можно только написанным. Записка? Как её передать? Из условия задачи известно, что оба брата обнимали Крукса. Решение: записка с загаданным словом незаметно прикреплялась к спине Крукса одним жуликом (он писал ее, засунув руку в карман) и снималась вторым во время объятий.
31. Обращенная задача: как сделать, чтобы нитки на пуговице остались целы, а дырки на рубашке, от которой она оторвана, не оказалось? Противоречие: нитки должны проходить через ткань рубашки, чтобы пуговица была пришита, и не должны проходить через ткань, чтобы на ней не образовались дырки при отрыве. Разрешение во времени: сначала прошить пуговицу нитками без ткани, потом подложить ткань и прошить снова. Выяснилось, что такие случаи на швейной фабрике бывают. Работница случайно закладывает в машину пуговицу без ткани, делает несколько стежков, а потом, заметив ошибку, подкладывает ткань и пришивает пуговицу правильно. Вот и получается, что при отрыве пришитой таким образом пуговицы часть стежков может остаться целыми, а дырки в рубашке не будет.
32. Решение: художник поместил портрет на выставке под названием «Скупец». Над жадным банкиром потешался весь город, и ему пришлось заплатить большую сумму, чтобы, став владельцем портрета, забрать его с выставки и спрятать.
33. Задача на обнаружение, причём двойное: сначала Ричард должен узнать, что его разыскивает друг, потом найти способ дать себя обнаружить. Достроим веполь: B1 – Ричард, B2 – трубадур, а поле П нужно ввести. Ричард и трубадур могут друг друга либо увидеть, либо услышать. Но увидеть очень сложно, а вот услышать можно. Решение с использованием ресурсов: трубадур ходил по дорогам и пел песни, сочиненные вместе с Ричардом и известные только ему. И однажды он услышал из подвала подхваченный припев.
Примечания
1
С АРИЗ-85 В можно познакомиться на сайте http://www.altshuller.ru/triz/ariz85v.asp.
2
Зимой после Летней школы Преподаватели помогли Игорю подготовить и послать заявку на изобретение. Заявка была отправлена на экспертизу в Институт электросварки, где написали отрицательный отзыв, на основании которого эксперт прислал решение об отказе в выдаче авторского свидетельства. Игорь в это время уже окончил школу и служил в армии. Документы пришли во Дворец пионеров и были благополучно потеряны. А через некоторое время выяснилось, что из Института электросварки на это изобретение была подана заявка, и на неё было выдано авторское свидетельство. Игоря просто ограбили…
3
В Ленинградском электромашиностроительном объединении «Электросила».
4
Ребята вспомнили синектику – метод, который мы обсуждали в начале занятий (описано в томе 1). Её суть – мозговой штурм, проводимый группой профессионалов (синекторов), обученных преодолению психологической инерции. Основной их инструмент – использование разных аналогий.
5
Этот закон описывался в первом томе книги.
6
Этот закон описывался в первом томе книги.
7
На английском языке этот метод сегодня известен под названием Anticipatory Failure Determination (AFD) и включает два типа работы:
• AFD Failure Analysis, направленный на выявление причин произошедших нежелательных явлений и поиск методов их предотвращения;
• AFD Failure Prediction, направленный на предсказание возможных нежелательных эффектов и поиск методов их предотвращения.
8
Работая в Америке и других странах, мы обнаружили, что «диверсионка» – прекрасное дополнение к модным методикам Total Quality Management (TQM), Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) Six Sigma, Lean Engineering и другим. Все эти методики позволяют хорошо организовать работу и предотвратить появление известных нежелательных эффектов, но почти бесполезны, когда причины и механизм эффекта неизвестен. «Диверсионка» наиболее полезна именно в этом случае.
9
До сих пор для нас загадка – почему мы так долго не могли понять, что «диверсионка» и есть метод решения научных задач? По-видимому у нас самих «работала» очень сильная психологическая инерция, связанная с названием «диверсионный анализ». Ну что хорошего может быть связано с диверсиями?
10
Intelligent design.
11
От слова Creator – творец.
12
Сегодня мы немного «подыгрывали» ребятам, помогая прийти к идее «эволюционного мозга». На самом деле к этой идее Преподаватели пришли ещё в первой половине восьмидесятых годов в процессе проверки и «обкатки» разработанной ими методики решения исследовательских задач. С тех пор, уже более 30 лет идёт работа по проверке и дополнению этой довольно экстравагантной идеи. Сегодня накоплено огромное количество материалов, скоро должна появиться книга о «теории эволюционного мозга».
13
В первом издании этой книги, вышедшем в конце восьмидесятых годов, эта мысль была продолжена следующим образом: «И неудивительно, что именно в ней впервые оказался возможен настоящий научный прогноз, основанный на выявлении и использовании объективных законов развития общества, движения исторических сил. Этот прогноз, сделанный К. Марксом и Ф. Энгельсом и развитый В. И. Лениным, и сегодня является основным руководством развития нашего социалистического общества». Сами авторы в это уже тогда не верили, но без этой и нескольких подобных ритуальных фраз книгу не принимали к печати…
14
Так получилось, что идеи и методика «управления эволюцией» была разработана авторами, когда они жили в Америке, и впервые описана на английском языке. Её оригинальное название «Directed Evolution» и поэтому и в России её нередко называют «Директед Эволюшен».
15
Это подробно описано в книге Б. Злотина и А. Зусман «Изобретатель пришёл на урок».
16
В Америке, в городе Детройте мы проводим такие занятия по Директед Эволюшен в музее Форда, рассматривая историю автомобилей. А в городе Дейтон проводили занятие в огромном авиационном музее. Преподаватель был потрясен – там есть даже та ракета, когда-то совершенно секретная, по которой он проходил обучение на военной кафедре в Ленинградском Политехническом институте в уже очень далеких шестидесятых годах..
17
МНТЦ – Межотраслевой научно-технический центр.
18
Грановская Р. М. Элементы практической психологии. Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. Рада Михайловна Грановская – близкий друг Преподавателей, мы ей очень многим обязаны. Помощь блестящего психолога позволила нам сделать наши методики и компьютерные программы куда более «человечными».
19
В Америке эта бизнес-модель носит название «razor and blade» (станок и лезвие), её изобрёл создатель безопасной бритвы Жиллет. Он очень дёшево продавал бритвенные станки, а потом люди всю жизнь покупали одноразовые бритвы для бритья…
20
Commodity означает просто – товар, продукт потребления. Но когда его используют в бизнесе, это означает не любой продукт, а массовый, не защищенный патентами, производимый всеми, кто хочет и поэтому в результате конкуренции имеющий очень низкую норму прибыли. В производстве коммодити имеют огромное преимущество страны с дешёвым трудом, именно поэтому всё производство больших объёмов таких продуктов из развитых стран уплывает в Китай, Мексику и т. п. И светлая мечта любой компании – переход от коммодити к сервису, обслуживанию, к локальным процессам, где Китаю делать нечего.
21
Это – спорное утверждение, на самом деле развитие культуры всё время ускоряется и создаёт множество новых перспектив, в том числе и для искусства.
22
Возможно, уже обрели, но их пока не все готовы признать. Например, некоторые композиции Битлов несомненно великолепны…
23
Стихи Константина Ваншенкина.