Общая схема развития ТС

СИСТЕМА ЗАКОНОВ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
(ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ)

5. ОБЩАЯ СХЕМА РАЗВИТИЯ ТС

В истории человечества было не так уж много открытий и изобретений, потрясших основы человеческой популяции и давших мощный толчок развитию цивилизации. К таким революционным новшествам можно отнести:

• открытие огня,
• изобретение каменных орудий,
• формирование языка, письменности, распространение книгопечатания,
• открытие электричества,
• изобретение способов передачи информации без переноса массы,
• выход в космос,
• компьютерная технология обработки информации,
• биотехнология и генная инженерия...

Надо однако помнить, что все эти события кажутся нам скачками развития лишь в исторической перспективе. На самом деле это были периоды более или менее стремительного увеличения ГПФ какой-либо области деятельности человека; в эти периоды для решения наиболее насущных задач вовлекались большие или меньшие общественные силы и средства, создавались недостающие для решения задач знания, привлекались сделанные ранее открытия и изобретения (казавшиеся прежде случайными, ненужными, опередившими время). Характерным признаком наступления таких периодов ускорения развития (рывков, взлетов ГПФ) является долгий или короткий предшествующий период замедления (или остановки) роста ГПФ.

Кстати, такие замедления развития заметны во многих областях современной техники. Укажем лишь на некоторые из них (Н.И.Петров. Рубежи внедрения. Серия "Техника", 1989, № 1, с. 46-52):

• расписание движения судов по Волге с 1901 до 1987г. почти не изменилось, т.к. скорость еще в прошлом веке приблизилась к предельно возможной для данного типа судов;

• швейная машина Э.Хоу, изобретенная 150 лет назад, производила 300 стежков в минуту; производительность современных машин 3 - 3,5 тыс. стежков в минуту, если шить ткани из натуральных волокон; для синтетики такая скорость

• слишком велика, игла от трения нагревается и расплавляет полимеры;

• средняя скорость резания металла на токарных станках за 100 лет возросла с 2,8 м/мин. до 115 м/мин, но с 1965г. практически не повышается;

• с 1965г. не растет скорость движения поездов, производительность железнодорожных перевозок увеличивается за счет увеличения массы и длины составов;

• остановился рост к.п.д. электрогенераторов, для ТЭЦ и АЭС он составляет примерно 30%;

• по утверждению специалистов невозможно и нецелесообразно создавать генераторы мощностью более 2,5 - 3 млн. кВт;

• приближаются к пределу своих возможностей ЛЭП, их напряжение не может превышать 2,2 - 2,5 тыс. кВ;

• достигнут предел повышения физико-химических свойств традиционных материалов (хлопок, шерсть, кожи, металлы, сплавы, железобетон и т.д.);

• близка к предельному уровню урожайность различных, прежде всего, зерновых культур;

• жесткие ограничения в части интенсификации технологических процессов поставлены природой в животноводстве;

Эти и многие другие признаки замедления свидетельствуют лишь о приближении периода ускоренного развития каждой из этих областей человеческой деятельности. Трудности и противоречия будут преодолены и новая техника, новые способы и технологии обеспечат рывок в ГПФ. Каждое увеличение ГПФ достигается за счет использования знаний полученных в процессе развития ТС, извлеченных из запасников науки или целенаправленно (выполнение потребности) созданных "под данную задачу". С течением времени рост ГПФ замедлится и цикл повторится.

Таким образом есть основания говорить о волнообразном развитии техники. Возможно также предположение о некоторой степени симметрии в пределах одной волны: часть законов развития техники инверсны (обращаются в свою противоположность) в разные периоды развертывания и свертывания (рис. 43).

Если это так, то снимается обсуждавшаяся когда-то в ТРИЗ проблема "столкновения законов" (увеличение ГПФ в технических системах достигается то динамизацией, то антидинамизацией, то переходом на микро-, то возврат на макро-уровень и т.д.) использование тех или иных законов зависит от того, в каком периоде развития находится данная система (развертывание, свертывание). Причем разные уровни системы (В-ПС-ТС-НС) могут в одно и то же время находится в различных периодах развития.

Представленная здесь волнообразная модель развития техники (разработанная в 1984г. на примере использования процессов развития ТС "Тепловая труба") неожиданно для авторов нашла подтверждение в работах... экономистов. Как оказалось, подобная по смыслу модель впервые предложена в 1925г. Н.Д.Кондратьевым (Большие циклы конъюнктуры. "Вопросы конъюнктуры", 1925, № 1) и была широко подхвачена за рубежом (с 20-х годов ее развивали такие известные ученые как австриец Й.Шумпетер, американец Дж.Форрестер и др.). Автор "теории больших циклов" в экономике был признан во всем мире выдающимся ученым, его авторитет подтверждается бесчисленным количеством ссылок на его работы, а сами циклы давно уже называются "циклами Кондратьева".

Сущность теории Кондратьева [Kondratieff N.D. "The long wave cycle.-Transl. by Daniels Gu. -N.Y., 1984, 138 p.] заключается в следующем. Начиная с первой промышленной революции и до наших дней колебания в экономическом росте, в творческой и инновационной деятельности, техническом развитии укладывается в несколько больших волн, или циклов.

Краткая биографическая справка

Николай Дмитриевич Кондратьев родился в 1892г., блестяще закончил церковноприходскую и церковно-учительскую школы, затем училище земледелия и садоводства, юридический факультет Петербургского университета. Увлекся экономикой. В 25 лет назначен товарищем министра продовольствия в последнем составе Временного правительства. Член партии эсеров. В 1920г. создает Конъюнктурный институт и становится его директором. Задачи института: разработка широкого круга проблем экономической теории и практики. В институте он проводит работу приведшую к открытию больших циклов. Первое публичное выступление на эту тему 1922г. Опубликовал более 100 работ до 1930 года. Выступает против жесткой политики индустриализации и коллективизации. В 1930г. арестован, в 1931г. на закрытом заседании суда приговорен к 8 годам лишения свободы. В 1938г. накануне выхода из тюрьмы Кондратьеву зачитали второй приговор расстрел...

Каждая волна или цикл Кондратьева, состоит из четырех фаз - восстановления, процветания, снижения и депрессии, - охватывающих одновременно все параметры научно-технического развития: появление идей, предпринимательская активность, рост квалификации специалистов и т.д. В последнее время к таким параметрам относят также психологические факторы (изменения в психологических установках, ценностных ориентациях, мотивации) [Де Грине К.Б. Длительные циклы социотехнических изменений и инноваций: макропсихологическая перспектива. J.of occupational psychology.-L,, 1988, vol. 61, pt.1, № 1/5. - р.7-23.].

"Великая депрессия" 1929-1933 г.г. совпала с нисходящей линией третьей волны Кондратьев предсказал этот экономический спад.

Примечание: последняя колонка дат случайно (?) совпадает с историей возникновения и развития ТРИЗ...

В основе первого цикла развития лежали такие изобретения, как паровой двигатель и ткацкий станок. В основе второго - металлургия, ж/д транспорт; третьего - химия, электричество, автотранспорт. Технологическая база четвертого цикла: электроника, высокомолекулярная нефтехимия, авиастроение. По мнению японского ученого Хаттори Тосио базой пятого цикла станут керамика, полупроводники, лазерная техника, информация и связь, космические исследования. По нашему мнению основой 5-го цикла будут: биотехнология, искусственный интеллект, нанотехнология, космическая индустрия.

Подъем волны начинается с одного или группы изобретений, которые появляются еще в период предыдущей волны - обычно в стадии ее спада, депрессии. Новшество натыкается на сильное противодействие; яростное сопротивление внедрению объясняется "объективными" причинами: нет средств, сомнительная полезность для сегодняшних нужд, часто для новшества характерна экономическая невыгодность, происходит ломка сложившейся структуры и связанных с нею личных интересов и амбиций... Однако, чем больше сопротивление, тем больше накапливается потенциальной энергии для будущего взлета; сопротивление среды - как опора для крыла...

Первоначально новшество внедряется в одной отрасли, начинается его массовый выпуск и связанный с ним период массового использования. При этом возрастающие потребности порождают претензии к новинке, требования увеличения ее ГПФ. Отрасль перестраивается, превращается в ведущую, предъявляет повышенные требования к смежникам и поставщикам, а те, в свою очередь, к следующим звеньям цепочки.

Де Грине К.Б. отмечает, что стадия генерирования знания (изобретений) и его практическое применение отделены временным лагом, величина которого колеблется от нескольких лет до нескольких десятилетий. По его мнению пики появления наиболее сильных новшеств падают на 1825, 1886 и 1935 г.г., т.е. на годы депрессии. Это время, когда становится очевидным, что старые идеи и методы исчерпаны и нет иного выбора, кроме как поиск принципиально новых решений и подходов. Новые идеи и подходы ставят перед людьми новые цели и вселяют надежды, снимается чувство тревоги и ощущение угрозы; доминирует творческий подход. Именно в этот период (например, сейчас в России) требуется ФДЦ - фонд достойных целей - для развития науки и изобретательской деятельности.

Зубчанинов В. и Соловьев Н., проведя исследование патентов США 1840-1984г., установили [В.Зубчанинов, Н.Соловьев. Изобретения и длинные волны. "Мировая экономика и международные отношения", 1989, № 6, с.125-132.], что пик наибольшей активности в патентовании отмечен в 1880 г., 1930 г., 1970 г. Каждый из пиков приходится на начало длительного спада в экономике. Полученные кривые демонстрируют отсутствие зависимости изменений в объемах патентования от чрезвычайных обстоятельств, например, войн и циклических кризисов; в целом изменения количества патентов соответствуют, подъемам и спадам длинных волн Н.Д.Кондратьева.

Авторы провели также сплошное исследование патентов США за 1947-1986г.г. по 13 традиционным и 24 принципиально новым направлениям научной и производственной деятельности. Отмечено, что по группе принципиально новой техники сначала появляются базисные изобретения, их количество достигает максимума, затем наступает период их совершенствования, появляется много рядовых изобретений; после этого еще целое десятилетие волна поддерживается созданием новшеств по группе традиционной техники, которая все еще преобладает над новой. В пределах длинных волн существуют более короткие волны для отдельных областей техники, например в 4-й длинной волне: ионное легирование полупроводников, масс-спектрометрия, использования отраженных радиоволн для определения расстояния и др. Положение максимумов (минимумов) волн для таких видов техники часто совпадают, т.е. явление носит "групповой характер" (подробно исследована вычислительная техника). Рассматривая главный вопрос - первопричину появления длинных волн авторы делают следующие выводы:

• первопричина феномена длинных волн в экономике лежит в закономерностях создания базисных изобретений (а не в динамике капвложений по теории Дж.Форрестера);

• еще одной причиной длинных волн является истощение запаса изобретений, основанных на одних и тех же физических принципах действия; все шире разрабатываются новые идеи и принципы, внедрение которых приносит потребителю значительный технико-экономический эффект (рост ГПФ в нашей терминологии).

Если оценить эти выводы с позиций идей, изложенных в данной работе, то станет ясно, что первопричина скрывается глубже: в росте ГПФ, в потребностях общества, во взаимодействии общества и техники, в относительном саморазвитии технических систем по волнам идеализации. Какие-то коренные свойства материального мира и индивидуально-общественного сознания обуславливают волнообразный характер их взаимодействия.

Еще гениальный К.Э.Циолковский ощущал это:

"...Мы раньше проповедовали повторяемость явлений или периодичность миров, их многократное разрушение и такое же возникновение. Оно и есть, но периоды не совсем схожи, а как бы куда-то спускаются вниз, ибо дают все более сложную материю. Это можно уподобить волнистой дороге: мы то поднимаемся по ней, то опускаемся, между тем как не замечаем, что эта дорога, в общем, наклонна, то есть с исчезновением каждого периода мы стоим ниже, чем раньше. Нет конца, конечно, ни периодам (волнам), ни понижению (спуску или усложнению и уплотнению материи)" ["Животное космоса"].

Ноябрь 1989г. январь, май (раздел 5) 1990 г. - Красноярск.
Исправления и дополнения - март 1996 г. - Красноярск.