ОТКУДА БЕРУТСЯ ГЕНИИ

Весь прогресс человечества основан на открытиях и изобретениях, т.е. на то, что является результатом творческого мышления. Кто из нас не знает таких имен как Леонардо да Винчи, Ломоносов, Эдисон, Попов? Это величайшие изобретатели своего времени. А сколько менее известных имен? Личность изобретателя уже давно стала предметом исследования различных наук: истории техники, философии, психологии и др.

Что же все таки приводит человека к изобретательству - способность человеческой личности к творчеству вообще или это, так сказать, чисто "от бога", необъяснимые проявления таланта?

Давайте возьмем высшую степень таланта - гений и рассмотрим его с позиций изобретательства.

Кто такие гениальные изобретатели и как они появились? И вот тут то нам приходиться констатировать тот факт, что гениальные изобретатели появились еще задолго до того, как произошел… человек. Да, да!! Первым гениальным изобретателем (если верить Дарвину) была та самая обезьяна, которая применила палку в качестве орудия труда (сбивала ею плоды), обороны и нападения (колотила ею своих врагов). Все другие обезьяны не были гениальными настолько, чтобы изобрести что-то принципиально новое, но многие из них оказались достаточно талантливыми, чтобы научиться хорошо владеть палкой и разнообразить ее применение. И так до появление очередного гения, который начал обрабатывать куски камня, затем кто-то прикрепил камень к палке…

Стоп! Именно этот кто-то был уже царь природы - Человек! А отсюда все и началось: гений создавал творение, которое использовало человечество, и каждое гениальное творение было шагом вперед на пути технического прогресса. И чем дальше развивалось человечество, тем все более управляемым становился прогресс: теперь уже человек, исходя из своих постоянно растущих потребностей, ставил перед собой цель и шел к ней. Так для того, чтобы продлить день, человек изобрел освещение, чтобы ускорить передвижение - изобрел автомобили, поезда, самолеты.

Вся энергия человеческой мысли была направлена в основном на то, чтобы как можно более разгрузить человеческие руки. Но суров закон сохранения энергии: "Что в одном месте убудет…" Так вот разгрузка рук достигается загрузкой мозга. Поэтому не удивительно, что творческое мышление становиться потребностью все большего числа людей.

Кто же все-таки может изобретать? Только гении или каждый из нас на своем месте?

Споры о том, что такое гений, не утихают. Уже совершенно точно установлено, что способность творить - врожденная способность любого ребенка. Видный американский этолог (этология - наука о врожденных формах поведения) Д.Моррис пишет: "Творчество есть не более как проекция детских качеств на жизнь взрослого… если бы процессы, с которыми они связаны, - чувство удивления и любопытства, тягу к пробам, поискам и находкам - можно было бы предохранить от возрастного увядания, если бы можно было добиться того, чтобы они преобладали в поведении взрослого, тогда мы бы победили в важной битве - битве за творчество" ["Литературная газета" от 2 февраля 1972, с.13]. То же самое говорил и любимейший детский писатель, большой знаток детской психологии Корней Чуковский: "Мы все к двадцатилетнему возрасту были бы великими химиками, математиками, ботаниками, зоологами, если бы это жгучее любопытство ко всему окружающему не ослабевало в нас по мере накопления первоначальных, необходимейших для нашего существования знаний".

Итак, в детстве мы все немножко гении. Ну, а дальше? А дальше, по мере того как мы приобретаем знания (как правило, по какой-то одной специальности), все шаблоннее и инертнее становиться наше мышление. Образно говоря, мы закрываем свой гений стеной шаблонов. Но раз гений существует, как же его "откопать"? По мнению американского физика и писателя Д.Хойла, который так же, как и мы, не сомневается в том, что каждый человек в потенции гений, но только в какой-то одной области науки или искусства, найти себя человеку может помочь только случай. А вот с этим мы уже не согласны. По Ф.Хойлу выходит, что случай - это жар птица, которую надо ловить за хвост. Мы же считаем, что случая ждать не надо. Способность к творчеству надо раскрыть в себе и развить.

Все же в чем особенность творчества талантливых изобретателей? На этот вопрос нельзя правильно ответить, если не учитывать, что изобретения бывают разные. Праща - оружие, баллистическая ракета - тоже оружие. Палка - орудие труда, станок с программным управлением - тоже орудие труда. Однако все понимают, что тут есть качественная разница. А вот разницу между изобретениями исследователи творчества не принимали в расчет до самого последнего времени.

Разделим условно все изобретательские задачи на пять уровней. Условимся, что для решения изобретательской задачи первого уровня достаточно перебрать с десяток вариантов. Такие изобретения (а они вполне патентоспособны) может делать каждый.

Первый уровень

Вот, например, изобретение (авторское свидетельство N157356): "Защитный колпак к баллонам для сжатых, сжиженных и растворимых газов, отличающийся тем, что с целью значительного снижения стоимости и экономии металла колпак выполнен из пластмассы и снабжен ребрами жесткости на внутренней поверхности". Взята очевидная задача (призыв к экономии содержится в любом темнике). Использована готовая поисковая концепция (надо заменить металл чем-нибудь, подешевле) и готовое решение (выполнить колпак из пластмассы). Никакой специальной информации собирать не пришлось, пластмассовые колпаки широко применяются в термосах. Конструкция тоже очевидная (ребра жесткости на внутренней поверхности колпака) и потому не требующая доводки при внедрении.

Другой пример изобретения первого уровня - авторское свидетельство N262335: "Сифон для перекачивания жидкого металла, включающий Л-образную трубу с газонепроницаемой керамической пробкой и штуцером для соединения с вакуум-насосом, всасывающий конец которой выполнен в виде горизонтального патрубка, отличающийся тем, что с целью повышения чистоты перекачиваемого металла путем установки сифона над уровнем осадка в емкости всасывающий конец сифона снабжен упором". Идея проста - чтобы трубка не опускалась на дно, приделана приставка…

Еще один пример. Авторское свидетельство N223640: "Способ очистки сточных вод от органических веществ путем обработки очищаемых вод хлором, отличающийся тем, что с целью полного удаления меламина обработку хлором осуществляют при 5-40°С". Обработка хлором известна, а указанные температуры - это естественные температуры сточных вод. При 0°С вода бы замерзла, а при температуре выше 40°С ее пришлось бы охлаждать. Иначе говоря, суть изобретения в том, чтобы ничего не менять…

Второй уровень

От задач второго уровня условно потребуем несколько сотен проб. Их решение не так очевидно, оно не каждому под силу: если знания и опыт малы, человек "выдыхается" после десятка попыток.

Авторское свидетельство N273302: "Способ отделения ферромагнитных частиц с поверхности постоянного магнита, отличающийся тем, что с целью полного их отделения в качестве очищающего материала применяют высоковязкий материал, например пластилин". Поставим задачу: как отделять ферромагнитные частицы с поверхности постоянного магнита? Направление поисков очевидно: нужна какая-то сила, способная преодолевать силу магнитного притяжения. Можно смывать, сдувать частицы и т.д. Выбран простой и надежный вариант, не требующий оборудования.

Авторское свидетельство N210662: "Индукционный электромагнитный насос, содержащий корпус, индуктор и канал, отличающийся тем, что с целью упрощения запуска насоса индуктор выполнен скользящим вдоль оси канала насоса". Электромагнитный насос представляет собой трубу и индуктор (электромагнит), выполненный в виде кольца, охватывающего трубу. В рабочем положении конец трубы опущен в металл, а индуктор находится выше уровня металла. Но для запуска насоса нужно сначала втянуть металл до уровня индуктора. Возможны различные решения: поставить в нижней части вспомогательный (пусковой) индуктор; перед началом работы заливать металл сверху; опускать трубу с индуктором вниз и т.д. Выбрано одно решение (вероятно лучшее): опускать в начале работы индуктор (не опуская самой трубы), "захватывать" металл и поднимать его вверх, до уровня, соответствующего рабочему положению индуктора.

Авторское свидетельство N261432: "Способ индукционного нагрева изделий, включающий подачу на поверхность металла дозируемого количества охлаждающего агента, отличающийся тем, что с целью уменьшения обезуглероживания поверхность принудительно охлаждают до температуры 900-1000°С". Охлаждение поверхности нагреваемого металла уже известно (этот признак стоит до слова "отличающийся"), сущность же изобретения заключается в выборе оптимального диапазона температуры.

Третий уровень

На третьем уровне, по нашим условиям, решения прячутся среди тысяч неудачных вариантов, на четвертом - среди десятков и сотен тысяч, на пятом - среди миллионов вариантов. Эдисону пришлось поставить 50000 (!) опытов, чтобы изобрести щелочной аккумулятор. И это только вещественные опыты, число мысленных экспериментов было значительно больше.

Рассмотрим примеры изобретений высших уровней.

Авторское свидетельство N163487: "Способ перекрытия светового пучка с использованием взрывного затвора, например, при скоростной киносъемке, отличающийся тем, что с целью многократного использования одного и того же прерывателя светового пучка взрыв и искровой разряд производят в жидкости, помещенной между двумя защитными стеклами так, чтобы ее свободная поверхность в спокойном состоянии касалась светового канала оптической системы". Здесь рабочий орган выполнен не твердым, а жидким. Такое изменение (а оно типично для изобретений третьего уровня) приводит к появлению у объекта нового качества. До этого изобретатели стремились разными способами обеспечить быструю замену разрушающегося взрывного затвора после каждого взрыва. В изобретении изменена исходная задача: как получить многократно действующий взрывной затвор? Именно в изменении исходной задачи и выразился относительно высокий (третий) уровень изобретения.

Среди изобретений третьего уровня много таких, в которых новый эффект достигается изменением агрегатного состояния. Авторское свидетельство N258487: "Способ дуговой сварки, при котором дуга горит между электродом и изделием, отличающийся тем, что с целью повышения качества сварки в качестве электрода используют струю жидкого металла, подаваемого в зону сварки электромагнитным насосом по трубопроводу."

Четвертый уровень

Авторское свидетельство N163559: "Способ контроля породоразрушающего инструмента, например буровых долот, отличающийся тем, что с целью упрощения контроля в качестве сигнализатора применяют монтируемые в тело долота ампулы с резко пахнущими химическими веществами". Здесь предлагается новый для данной области техники ("запаховый") способ контроля - ампулы при истирании долота, естественно, разрушаются и резко пахнущее вещество выливается наружу, сигнализируя о том, что долото нужно менять.

Авторское свидетельство N167058: "Способ уменьшения износа трущихся поверхностей, разделенных слоем смазки, например, в подшипниках скольжения, отличающийся тем, что с целью уменьшения трения к трущимся поверхностям в процессе их работы подводят переменное электрическое напряжение от источника тока повышенной или высокой частоты".

Авторское свидетельство N187135: "Система испарительного охлаждения электрических машин, отличающаяся тем, что с целью исключения необходимости подвода охлаждающего агента к машине отдельные части и отдельные конструктивные элементы ее выполнены из пористых порошковых сталей, пропитанных жидким агентом, который при работе машин испаряется и таким образом обеспечивает кратковременное интенсивное и равномерное их охлаждение". Обычные системы охлаждения действовали извне - поэтому были громоздкими и неэффективными. Здесь же впервые предложено запасать хладоагент внутри металла.

Пятый уровень

Авторское свидетельство N105011: "Способ получения высоких и сверхвысоких давлений, отличающийся тем, что высокие и сверхвысокие давления воспроизводят в результате импульсного электрического разряда внутри объема любой проводящей или непроводящей жидкости". Это уже не изобретение, а скорее открытие - открыто новое явление, электрогидравлический эффект. В дальнейшем было выдано более тысячи авторских свидетельств на изобретения, основанные на этом новом принципе.

Авторское свидетельство N70000: "Способ получения порошков металлов, сплавов и других токопроводящих материалов, отличающийся тем, что с целью использования при замыкании цепи электродинамических сил для вырывания из электродов порций диспергируемого материала и выбрасывания их в окружающую среду подлежащие диспергирования материалы включены в качестве электродов в цепь электрического колебательного (разрядного) контура, который настроен так, что он работает в области искрового разряда (в области нестационарного электрического разряда)". С этого изобретения началась вся история электроискровой обработки материалов.

Подсчитано, что 77 процентов (!) всех зарегистрированных изобретений - это изобретения первого и второго уровней. В принципе каждый может делать изобретения первого уровня и многие - изобретения второго уровня. В этом диапазоне не приходиться иметь дело с выработкой новых задач, новых технологических идей и т.д. Для современного изобретательского творчества типичен (в творческом, а не юридическом понимании), таким образом, диапазон с третьего по пятый уровень. Количественно - это менее 1/4 регистрируемых изобретений. Но именно эти изобретения обеспечивают качественно изменение техники.

Но все таки делаются же изобретения высших уровней, значит, удается как-то перебрать сотни тысяч вариантов? Да, делаются. Но как?

Представьте себе клад, спрятанный в поле с площадью 100000 квадратных метров. На поле в течение нескольких поколений последовательно работает тысяча человек. Каждый ведет раскопки на участке 200 квадратных метров (участки часто перекрывают друг друга). Постепенно выясняются области, в которых бесполезно копать. И все равно там копают… Наконец появляется 1001-й искатель. Он уже знает, где заведомо не надо копать - за полвека это выяснили его предшественники. Он выбирает некопаный участок - и находит клад. Тут появляется психолог, исследующий творчество: "Скажите, как вам удалось найти клад с такого небольшого количества попыток?" И начинаются туманные и путанные суждения об "интуиции", "догадке", "осенении", "комбинационном даре" и тому подобных признаках гениальности. С таким же успехом можно вместо конкретного исследования паровоза рассуждать о "пыхтении", "гудении" и "стуке колес". Вспомните, кстати: именно в таком духе описывают лилипуты вещи, изъятые при обыске у Гулливера.

В предыдущей главе мы познакомились с методами психологической активизации творчества. Подчеркнем - творчества вообще, а не именно изобретательского. Простота и универсальность - достоинства этих методов. Универсальность - в смысле применимости к разным задачам (изобретательским, военным, научным, административным и т.д.). Но если мы пойдем не вширь, а вглубь - к задачам высших уровней, то универсальности не будет: методы психологической активизации хорошо срабатывают при решении задач низших уровней и оказываются слабыми при решении задач высших уровней. Почему?

Одна причина уже упоминалась: методы психологической активизации сохраняют тактику проб и ошибок. Они ее механически увеличивают (как фотоувеличитель увеличивает изображение негатива), лишь слегка изменяя соотношения между достоинствами и недостатками. Достоинств становиться чуть больше, недостатков - чуть меньше. Именно "чуть": тут очень близок потолок. Когда "цена" задачи - 300 проб, несколько мозговых штурмов могут вывести на решение. Но если "цена" задачи измеряется сотнями тысяч проб, нет разницы - перебираем ли мы варианты "вручную" или "мозговым штурмом". Все плохо. И наконец, главная причина: не будучи привязаны к какой-то конкретной задаче (универсальность!), методы психологической активизации игнорируют природу исследуемого объекта, объективные закономерности его развития, т.е. диалектику. Как же работает диалектика? Исследуя развитие объектов, она выявляет внутренние противоречия и ищет способы их устранения. В области общественных отношений, например, в противоречие могут вступить производительные силы и производственные отношения. Революция, устраняя это противоречие, приводит к созданию нового общественного строя.

А в технике? Любая техническая система характеризуется комплексом взаимосвязанных параметров (вес, мощность, скорость, точность, надежность, стоимость и т.д.). Попытка известными способами улучшить один параметр приводит к ухудшению других параметров. Так, например, при увеличении прочности конструкции обычно возрастает ее вес, при увеличении точности - растет стоимость, при увеличении предельной скорости - увеличивается мощность и т.д.

Для конструкторской работы и изобретений первого и второго уровней характерен компромисс между противоречивыми параметрами и характеристиками. В книге Г.С.Альтшуллера "Алгоритм изобретения" приведено воспоминание академика А.Н.Крылова об эпизоде, который произошел в 1942 году. Он работал тогда в составе советско-французской комиссии, осматривавшей в гавани Бизерты русские корабли, уведенные туда Врангелем. Здесь бок о бок с русским эсминцем стоял французский эсминец - примерно того же возраста и размеров. Разница в боевой мощи кораблей была столь велика, что адмирал Буи, председатель комиссии, не выдержал и воскликнул: "У вас пушки, а у нас пукалки! Каким образом вы достигли такой разницы в вооружении эсминцев?" Крылов ответил так: "…Ваш миноносец построен из обыкновенной стали и на него взято расчетное напряжение в 7 кг на 1 мм², как будто-бы это был коммерческий корабль, который должен служить не менее 24 лет. Наш построен целиком из стали высокого сопротивления, напряжение допущено в 12 кг и больше - местами по 23 кг/мм². Миноносец строится на 10-12 лет, ибо за это время он успевает настолько устареть, что не представляет более истинной боевой силы. Весь выигрыш в весе корпуса и употреблен на усиление боевого вооружения, и вы видите, что в артиллерийском бою наш эсминец разнесет вдребезги по меньшей мере четыре, т.е. дивизию ваших раньше, чем они приблизятся на дальность выстрела своих "пукалок". "Как это просто!" - сказал адмирал.

А вот пример из проектирования космических кораблей: "И вот тут-то началась неизбежная при всяком проектировании борьба противоположностей. Вес потребный - и вес допустимый; объем потребный - и объем допустимый; прочность потребная - и прочность допустимая. И еще много-много разных "потребных" и "допустимых". И все они друг с другом не хотят ладить.

Для корабля нужны приборы, системы, механизмы, источники энергии, и все это должно быть максимально надежно, но почти всякое повышение надежности, за редким исключением, "прибавляло" килограммы, а лишний вес - "враг"!

То же самое с объемом: конструкторам приходиться втискиваться в отпущенные "урезанные" кубометры.

И талант проектанта состоял, пожалуй, прежде всего в том, чтобы найти "золотую середину" между этими крайностями". [А.Иванов. Первые ступени. М., "Молодая гвардия", 1970, с.56.]

Искусство конструктора во многом зависит от умения определить, что надо выиграть и чем можно за это "заплатить". Необходимость же в изобретении возникает в тез случаях, когда задача содержит дополнительные требования: выиграть и… ничего не проиграть.

Обратимся к примерам изобретений высших уровней. Изобретением четвертого уровня можно, например, считать переход от валкового конвейера для проката раскаленной стеклянной ленты к конвейеру из расплавленного олова. Здесь есть большой выигрыш - обеспечивается предельная чистота поверхности стекла, стеклянная лента не прогибается, не растрескивается - и нет проигрыша: ванна с оловом проще конвейера с тонкими валками.

Авторское свидетельство N111144: "Аппарат для индивидуальной газотепловой защиты, состоящий из герметизированного комбинезона, шлема, соединительного кольца, дыхательного мешка и размещенного в подкостюмном пространстве резервуара жидкого кислорода, отличающийся тем, что для устранения необходимости в специальных респираторах отработанный в холодильной системе газ используется для дыхания". Раньше был отдельный респиратор и отдельный холодильный костюм. Точнее: холодильного костюма вообще не было. Слишком много веса он требовал. Замена двух отдельных аппаратов одним дает очень существенный выигрыш: можно взять много хладоагента (жидкого кислорода) и, следовательно, резко повысить защитную мощность. А нагретый до нормальной температуры газообразный кислород идет потом на дыхание. Респиратор не нужен. Выигрыш есть, а проигрыша нет. Техническое противоречие устранено.

Известный советский изобретатель Б.Блинов так пишет о своей работе на созданием специального компрессионного двигателя для исследований на моделях: "Но тут мы оказываемся перед кучей вопросов, которые приводят на память сказочку о журавле, увязшем в болоте: "Нос вытащишь - хвост увяз, хвост вытащишь - нос увяз".

Например, нелегким оказывается вопрос об охлаждении двигателя. Вспышка в цилиндре компрессионного двигателя происходит оттого, что горючая смесь, подвергаясь большому сжатию, разогревается и самовоспламеняется. Естественно, что после непродолжительной работы мотор разогревается, и взрыв смеси в цилиндре происходит раньше, чем поршень достигает крайней верхней, так называемой "мертвой" точки. Это опережение будет вести к потере мощности, к порче мотора. Но если "вытащить нос" - уменьшить степень сжатия смеси так, чтобы она от совместного действия разогрева мотора и сильного сжатия вспыхивала в нужный момент, то "увязнет хвост" - мы будто сознательно идем на уменьшение мощности двигателя, которая падает с уменьшением сжатия…". [Б.Блинов. Загадочный импульс. М., "Молодая Гвардия", 1969, с.126]

Недаром у главного конструктора космических кораблей академика С.П.Королева была в ходу присказка: "Лучшее - враг хорошего". Рассуждая как конструктор, С.П.Королев имел в виду, что любое усовершенствование в одном узле или параметре вызовет ухудшение в другом.

А вот как распутывал узел противоречий Б.Блинов при усовершенствовании лодки-байдарки.

"…Я начал с разглядывания и критического рассмотрения той печки, от которой можно было бы начать танцевать. Печка эта была изображена на бумаге в виде чертежей серийной байдарки "Луч".

Неважная это была печка! Между "Лучом" и мною "все рождало споры, все к размышлению влекло". Плодом размышлений стала система моих требований к воображаемой байдарке, которые я изложил на бумаге в виде перечня. В основном я хотел, чтобы лодка была вот какой:

1. Весила не более 8 килограммов.

2. Была устойчива, не опрокидывалась, даже если человек перегнется через борт, даже если в ней остается один пассажир - у мотора.

3. Была разборной, причем упаковкой для нее служила бы ее же обшивка.

4. Несла нагрузку 200 килограммов и развивала скорость не менее 12 километров в час.

5. Местом установки мотора должна быть корма.

6. Под веслами лодка должна ходить быстрее "Луча".

Словом, я задавал себе многочисленные вопросы. Но ответить на них было трудно, потому что, как вы уже видите, это были сплошные противоречия". [Б.Блинов. Загадочный импульс. М., "Молодая Гвардия", 1969, с.134-136]

Производительность бумагоделательных машин определяется скоростью сетки, на которой отливается бумага. Казалось бы, чего проще: хочешь повысить производительность - увеличивай скорость. Что и сделали однажды на целюлозно-бумажном комбинате в г.Балахне. Огромный агрегат (бумагоделательная машина достигает 140 м в длину, 15 м в высоту - в двухэтажном исполнении, 15 м в ширину) в течение нескольких суток работал на максимальной скорости, которую позволял развить электропривод машины. И… всю выработку пришлось забраковать (см. газету "Лесная промышленность" N5 за 1974г.). Дело в том, что увеличение скорости приводит к возрастанию обезвоживающего действия валов, поддерживающих сетку, а это, в свою очередь, резко ухудшает качество бумаги. Противоречие типа "производительность - качество" присуще всем без исключения технологическим процессам. Иначе говоря: выиграешь в количестве - проиграешь в качестве.

На практике часто встречаются такие задачи, в которых главное - найти техническое противоречие, после этого решение как бы напрашивается само собой. Для примера приведем задачу. Она касается гоночных автомобилей. Для гонщика во время соревнований очень важно видеть колеса своего автомобиля, чтобы прикидывать возможность наклона на виражах. Для этого колеса должны быть вынесены за капот автомобиля. Но, с другой стороны, вынос колес за капот делает автомобиль менее обтекаемым и создает дополнительное сопротивление воздуха, что снижает скорость машины. Попробуйте четко сформулировать техническое противоречие, скрытое в этой задаче, и дать свое предложение по его устранению.

Итак, правило: решить изобретательскую задачу высшего уровня - значит найти техническое противоречие, выявить порождающие его причины и устранить их.

Как найти и как устранить?

• Если вы желаете отправить сообщение составителю сайта, щелкните здесь. [jlproj@gmail.com]