ВОПРОСЫ САМООРГАНИЗАЦИИ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ (ТС)

Существующее положение

Основным законом развития ТС является закон приближения к идеалу. Это одно из важнейших и инструментальных понятия в ТРИЗ.

К сожалению, природа этого закона до сих пор, во многом остается не ясной, что снижает эффективность его применения при решении изобретательских задач.

ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ:

Выявить первичную природу закона приближения к идеалу и основные механизмы его реализации в технике.

Выявить этапы развития закона приближения к идеалу в природных системах с целью их последующей адаптации к технической системе (ТС).

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТКИ:

Совершенствование существующих и создание новых алгоритмов решения изобретательских задач в технике, науке, искусстве.

ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ И ОСНОВНЫЕ ИДЕИ

ВСЕ происходящие в природе ПРОЦЕССЫ являются САМООРГАНИЗУЮЩИМИСЯ и САМОРАЗВИВАЮЩИМИСЯ. Это объективно и очевидно.

Человек - продукт природы, зависит от нее и подчиняется ее законам. Это так же объективно и очевидно.

Техника - продукт человека, который он (человек) получил, видоизменив элементы природы. Это так же очевидно.

Техника - это своеобразное "продолжение" (развитие) человеческих органов: рук, ног, зрения, слуха и т.д., которыми он воздействует на природу и которые материализуют его замыслы.

Если действия человека (с техникой или без техники) соответствуют самоорганизующимся процессам природы, то он включается в ее состав и не отторгается (эффект совместимости систем). И наоборот - при не согласовании с процессами в природе человек отторгается ею, чтобы природа смогла сохранить себя. Это тоже элемент самоорганизации, - надсистема диктует условия жизни подсистеме. Человек стоит перед выбором (альтернативой) - или уничтожить природу, т.е. себя, или уничтожить технику, т.е. свои возможности, способности, цели.

По мере увеличения эффективности технических систем этот вопрос все более обостряется. Если человек решит увеличивать свои возможности, то он вынужден будет развивать еще более техническую систему (ТС) и вскоре окончательно "победит" природу, т.е. разрушит среду своего обитания. В стремлении сохранить себя он будет создавать искусственную среду обитания, в которой будет копироваться... уничтоженная им природа с ее самоорганизующимися и саморазвивающимися процессами (круговорот веществ, фотосинтез и т.д.). (Смотри статью Г.С.Альтшуллера и М.С.Рубина "Что будет после окончательной победы. Восемь мыслей о природе и технике").

Однако, объективные законы сохранения энергии и вещества всегда диктуют выбирать тот путь, который приводит к уменьшению затрат энергии, а не к ее увеличению. (Это повсеместно наблюдается в микро- и в макромире). И наш опыт показывает, что сохранять имеющееся легче, чем строить то же самое заново. По этой причине человечество должно неизбежно "поумнеть" и заняться... УНИЧТОЖЕНИЕМ ТЕХНИКИ (!).

Но не всей. В первую очередь будут заменяться те ТС, которые сейчас находятся в антагонистических отношениях с природой и самим человеком (такой процесс уже частично наблюдается). Остальные ТС будут все более и более, по мере их развития, согласовываться с окружающей средой (природой). Путь развития любой ТС:

1. РАЗРУШЕНИЕ (ЧЕРЕЗ ПРЕОДОЛЕНИЕ),
2. СОХРАНЕНИЕ (ЧЕРЕЗ СОГЛАСОВАНИЕ),
3. СИНТЕЗ (ЧЕРЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕЗАДЕЙСТВОВАННЫХ РЕСУРСОВ).

Изменение техники в сторону сближения с природой диктуют и законы развития технических систем, в частности, - закон приближения к идеалу (или закон повышения степени идеальности), закон передачи функций надсистеме и другие.

Требования ИКР (идеальный конечный результат, который формируется исходя из требований идеальности) включают в себя условия, при которых желаемое действие (событие) происходило бы "САМО". Это возможно только в том случае, если уже имеются (в системе, надсистеме, подсистеме) готовые самоорганизующиеся процессы. А такое происходит только в природных объектах. Следовательно, ставя требования идеальности к ТС и формулируя для нее ИКР, мы неизбежно приближаем эту самую ТС к природе. Получается, что "полностью идеальная" ТС есть полностью природная система и ни чем неотличима от нее. Техника будущего (быть может не столь отдаленного) - это природная техника, т.е. такая, в которой используются только уже имеющиеся организационные и вещественно-полевые ресурсы.

Объективный и широко используемый в изобретательской практике закон передачи функции элементам надсистемы (по сути дела на этом законе построен весь метод ФСА) также говорит о неизбежности приближения ТС к природе, точнее к природным элементам. Последовательно передавая функции надсистемным элементам, ТС "сворачивается" в рабочий орган, который передает свою "работу" более высокой надсистеме, и так далее. В конечном итоге все функции оказываются у самой высокой надсистемы, а это... сама природа. Техника, техническая система в прежнем понимании этого слова действительно исчезли (человек ее уничтожил с помощью природы) не ее функции, увеличивающие возможности человека, остаются.

Итак, если в процессе совершенствования техники удается повысить степень ее идеальности (а другого пути совершенствования нет), то это значит, что в ней удалось в большей степени задействовать природные самоорганизующиеся и саморазвивающиеся процессы.

Закон повышения степени идеальности есть частный случай реализации всеобщего закона самоорганизации, самодвижения.

В ТРИЗ известны основные пути повышения степени идеальности. Их иерархический ряд видится в следующей последовательности:

1. Увеличение количества функций, выполняемых одним элементом ТС.
   (Использование БИ- и ПОЛИсистемности, в начале однородной, затем неоднородной, со сдвинутыми характеристиками и т.д. В природе любой элемент не обладает только одним свойством или одной функцией. Самая первая, примитивная растительная клетка обладает массой функций. Можно сказать, что в природе существует запрет на "однофункциональность". Вероятно, это же должно быть и в ТС).
2. Поэтапное "СВОРАЧИВАНИЕ" ТС, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО В РАБОЧИЙ ОРГАН.
   (Этот процесс идет одновременно во всех частях системы, и в каждой из них "сворачивание" идет в свой рабочий орган, затем сами уже части "сворачиваются" в основной рабочий орган системы. В природе этот процесс имеет величайшую сложность и требует отдельных исследований).
3. Поэтапная ПЕРЕДАЧА ФУНКЦИЙ РАБОЧЕГО ОРГАНА элементам БЛИЖАЙШЕЙ НАДСИСТЕМЫ.
   (Первыми передаются функции управления и контроля, т.к. надсистема диктует свои условия в силу имеющихся ресурсов. Затем надсистеме передаются функции выработки, хранения, накопления и, наконец, транспортирования энергии рабочему органу системы. Последней передается функция непосредственного воздействия на изделие, с которым контактировал рабочий орган).

Процесс повышения степени идеальности приводит:

1. сначала к усложнению элементов системы,
2. затем к упрощению системы, но к усложнению подсистемы,
3. и, наконец, к величайшему упрощению подсистемных элементов (вплоть до их исчезновения), но к величайшему усложнению надсистемы, на уровне ее подсистемных элементов.

Итак, закон приближения к идеалу не может быть использован без задействования (осознанного или не осознанного) самоорганизующихся процессов в природе.

Возникает необходимость глубокого изучения и понимания принципов самоорганизации. Часть этих принципов известна в, так называемых, категориях диалектики, но они сформулированы на таком высоком уровне обобщения, что исключается возможность их инструментального задействования при решении изобретательских задач в технике.

Необходима глубокая конкретизация этих понятий, которая, вероятно, возможна только через изучение и анализ физико-химических, организационных и иных процессов, происходящих в природных объектах при их саморазвитии.

На основании имеющейся информации и наблюдений можно пока предположить о существовании неких этапов самоорганизации (Примечание. Автор ни в коем случае не настаивает на истине в конечной инстанции - это только его предположения):

1 этап. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОЦЕССА САМОРАЗВИТИЯ

Основным условием возникновения процесса самоорганизации является наличие в системе хаоса (различного уровня) и проникновение в него из надсистемы какой-либо возмущающей силы (поля).

(Хаос - это своеобразная протоплазма порядка или наивысшая форма гармонии. Хаос и наивысшая гармония являют собой самые крайние состояния материи, обладают величайшей неустойчивостью и нестабильностью, т.к. в них все процессы уравновешены и все силы нейтрализованы, то достаточно малейшего возмущения из надсистемы и система изменяется. В природе не существует полностью изолированных систем, следовательно, не может существовать абсолютного хаоса или абсолютной гармонии. Кроме того, эти состояния материи требуют или полного покоя имеющихся элементов, или такой степени движения (столкновения), которая приводит к их самоуничтожению. Первое невозможно ввиду неуничтожимости движения, второе - ввиду неуничтожимости материи.)

В качестве силы, поступающей из надсистемы, могут выступать любые, существующие в природе поля: тепловые, механические, электромагнитные и другие вплоть до информационных и временных.

Чем меньше уровень гармонии в системе, тем меньшая сила нужна для начала нового этапа самоорганизации. И наоборот. (Но, вероятно, существует какой-то предельный уровень гармонии, после которого усилия для "перестройки" не возрастают, а резко падают.)

2 этап. ВНУТРИСИСТЕМНОЕ САМОРАЗВИТИЕ

Любая система не однородна (иначе она не была бы системой), поэтому ее элементы не одинаково реагируют на поступившую извне силу (поле), и, следовательно, не одинаково изменяются. Имеющиеся ранее гармонизированные (устоявшиеся) отношения нарушаются. Возникает дисбаланс, противоречия, которые элементы, в силу стремления к восстановлению равновесия (энтропии), начинают разрешать, задействуя внутрисистемные ресурсы вещества, пространства, времени.

Разрешение противоречий идет по линии: полная противоположность -> частичная противоположность, полная разность -> частичная разность, полное различие -> частичное различие, частичное единство -> полное единство, частичное тождество -> полное тождество (гармония).

Как уже отмечалось ранее, полной противоположности (абсолютного хаоса) и полного тождества (абсолютной гармонии) принципиально в природе не существует.

Процесс разрешения противоречий связан с поэтапным изменением элементов в следующем направлении:

Вначале элемент меняет свое положение в пространстве, оставаясь прежним, затем меняет форму своего движения, далее - свою внешнюю форму и, наконец, "внутреннюю" форму, переходя из одного агрегатного состояния в другое, вплоть до плазменного и полевого (вероятно, последнее полевое состояние - это поле информации). Изменение элемента может прекратиться на любой из перечисленной фазе, если произошло разрешение противоречия и элементы, согласовавшись, образовали новые устойчивые отношения или объединились с образованием одного нового элемента с новыми качествами. (На каждой фазе задействуются возможности "Моно - Би - Поли".)

Система, разрешив внутри себя противоречия и перестроившись, стала обладать новыми качествами и поэтому возникли новые отношения с надсистемными элементами. Наступает третий этап саморазвития, но уже на уровне межсистемном.

3 этап. МЕЖСИСТЕМНОЕ САМОРАЗВИТИЕ

Система, образовав новые свойства (качества), начинает по-новому взаимодействовать с надсистемой. Отличия могут приводить к противоречиям различных уровней и они будут разрешаться по ранее описанной схеме до возникновения новых устойчивых положений или поглощения одной системы другой. И в этом случае процесс самоорганизации продолжится, захватывая все новые и новые надсистемы. Т.к. движение неуничтожимо, то процесс самоорганизации идет вечно.

В этом процессе одновременно происходят явления энтропии и антиэнтропии. Энтропийные явления преобладают в межсистемных отношениях. Антиэнтропийные - во внутрисистемных отношениях, особенно в системах растительного и животного мира. В межсистемных отношениях энергия (поле) уходит из системы в открытое пространство, порозненно усваиваясь различными (многими) другими системами. Во внутрисистемных отношениях (внутрисистемное саморазвитие) пришедшая из вне энергия концентрируется (накапливается) и идет на повышение гармонии элементов. Но наступает момент "пресыщения", когда у элементов выбираются возможности изменения "перестройки" себя и происходит выброс энергии в виде взрыва или эволюционного, медленного распада.

Освободившаяся энергия уходит в надсистему и... процесс повторяется, но уже в другом месте.

Более глубокая и полная разработка темы, вероятно, потребует несколько лет работы специально подготовленного коллектива из различных специалистов.