 | | |
В 1991г. Альтшуллер разослал Информационное письмо: "О многоцелевом заочном семинаре "От алгоритма изобретения - к алгоритму открытия". Альтшуллер писал: "Главная цель этого многоэтапного эксперимента состоит в том, чтобы внимательно присмотреться к механизмам ТРИЗ (АРИЗ) и попытаться отыскать такие механизмы, которые сработали бы и в задачах "на открытие". В качестве первого домашнего задания была дана задача на "Неваляшку". К Информационному письму были даны два Приложения: Авторское свидетельство на игрушку "Ванька-встанька" и задача из книги "И тут появился изобретатель" (книга переиздана в 2000 году, изд. "Детская литература", г.Москва); список литературы, где говорилось про "Неваляшку".
На первое домашнее задание пришло большое количество писем. Альтшуллер их проанализировал. В Информационном письме он писал: "Нам надо попытаться общими усилиями выявить в инструментах ТРИЗ нюансы, на которые раньше не обращали должного внимания. Анализ этих нюансов может привести в конечном счете к "Алгоритму открытий".
В этом выпуске приведу работу Альтшуллера "ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И РАЗРАБОТЧИКОВ ТРИЗ" (печатается с рукописи):
"Типичная изобретательская задача не требует проведения исследований. Все необходимые данные либо уже содержатся в условиях задачи, либо могут быть взяты из известных источников или получены известными методами. "Иксом" при решении типичной изобретательской задачи является идея перестройки исходной технической системы. Сама же система, ее структура, свойства, особенности, происходящие в ней явления, известны или же легко могут быть выяснены. Поэтому возможна четкая обработка задачи: построение модели, ее анализ, выявление физпротиворечия. Вот пример ФП в изобретательской задаче: "Автопокрышка должна соприкасаться с дорогой, чтобы автомобиль двигался, и не должна соприкасаться с дорогой, чтобы не истираться". Свойства покрышки и дороги известны или могут быть заданы. Смысл задачи в отыскании "икса" - способа преодоления этого физпротиворечия. Исследование может понадобиться (а может и не понадобиться) лишь при конструкторской детализации найденной идеи. Так, решение задачи о шлаке до самого конца шло чисто логическим путем и только после нахождения идеи потребовалось провести исследования, чтобы установить, куда именно подавать воду для образования пены.
Иначе обстоит дело с типичной исследовательской задачей. Здесь "иксом" (а также "игреком", "зет" и т.д.) являются свойства исходной системы. Трудности связаны с неясностью этих свойств. Исследовательская задача выглядит так: "Какое-то вещество А трется о некое вещество Б и почему-то возникает огонь. Как избавиться от этого огня?:" При этом свойства веществ А и Б точно неизвестны. Чтобы решить такую задачу, надо исследовать свойства вещества А и Б и процессы, происходящие при их взаимодействии. Если эти "иксы" и "игреки" определены, нахождение технического решения обычно уже не представляет труда. Допустим, выяснилось, что огонь возникает потому, что вещества А и Б по химическому составу подобны спичке и терке. Ясно, что надо изменить состав одного из этих веществ - и огня не будет.
На практике задачи часто встречаются в типичных видах: отчетливо видно, где изобретательская задача, а где - исследовательская. Соответственно не возникает проблемы - какую задачу как решать. Ясно, что изобретательскую задачу надо решать изобретательски, отыскивая новую идею преобразования системы, а исследовательскую задачу - исследовательски, отыскивая новые сведения об исходной системе. Бывает, однако, и так, что задачу можно решать обоими путями. В этих случаях выгодно начинать с изобретательского пути: он требует дешевых мысленных экспериментов, в то время как добыча новых сведений связана с медленными дорогими вещественными экспериментами.
Можно привести такой пример. Электрические лампы с металлическими нитями накала быстро выходили из строя: вещество нити испарялось, нить становилась все тоньше и тоньше - и перегорала. Возникла задача: как повысить долговечность лампы? Исследовательский путь: повысить температурную устойчивость нити путем отыскания новых сплавов и новых режимов их обработки. Изобретательский путь: уменьшить испарение металла, не меняя материала нити. Ясно, что этот путь намного проще. Легко сформулировать противоречие: "Поверхность нити накала должна быть большой, чтобы было много света, и поверхность нити накала должна быть небольшой, чтобы не было значительного испарения". Решение: нить выполнена в виде спирали. Свет по-прежнему идет со всей поверхности нити. А испарение - только с наружной поверхности спирали (внутри трубки-спирали быстро достигается насыщение: сколько металла испаряется, столько и оседает обратно на нить). Изобретательский путь здесь явно короче и проще исследовательского, при котором нужны многие тысячи экспериментов. Разумеется, одно не исключает другого. Можно продолжать идти изобретательским путем (например, были запатентованы двойные спирали: спираль свернутая из спирали). Можно идти исследовательским путем, создавая более устойчивые сплавы. Речь идет о том, что в случае выбора предпочтительнее изобретательский путь.
Итак, чисто изобретательские задачи, также задачи полуизобретательские-полуисследовательские, выгодно решать изобретательски (во всяком случае, разумно начинать с этого). А дальше мы сталкиваемся с удивительным фактом: задачи близкие к исследовательским и даже чисто исследовательские в большинстве случаев стремятся решать изобретательски. Видимо, действует надежда найти нужную идею, не ввязываясь в очень трудоемкую исследовательскую работу. Наверное, сильно и влияние традиции: изобретательство намного древнее науки, действовать "изобретательски" привычнее, чем действовать "научно".
Может возникнуть вопрос: разве возможно решать исследовательские задачи изобретательскими путями? Вполне возможно, если использовать метод проб и ошибок. Опираясь на имеющиеся сведения о данной системе, ищут пути ее преобразования. За неполноту исходных данных приходится платить лишними пробами и ошибками. Но ситуация очень распространенная. Сегодня в бесчисленных лабораториях и конструкторских бюро тысячи и тысячи инженеров и ученых решают свои задачи, перебирая варианты. Часто эти люди сознают несовершенство используемой тактики, названной ими самими "методом научного тыка". А что можно предложить взамен? Теории алгоритмического решения научных задач пока нет...
Мне тоже приходилось решать задачи "методом научного тыка". Я занимался приборами, работающими на перекиси водорода. Концентрированная перекись водорода склонна к разложению при повышении температуры. Было известно, что существуют вещества (например, обычный аспирин), которые, будучи добавлены в перекись в незначительных количествах, повышают ее температурную устойчивость, т.е. являются отрицательными катализаторами. Нужно было найти другие - более сильные - отрицательные катализаторы. По идее, прежде всего, нам (я работал с соавтором) следовало освоить теорию катализа - вступить на исследовательский путь. Но этот путь нисколько нас не привлекал. Теория катализа слаба: потратим месяцы или годы, а можем ничего не получить. Допустим даже, что-то теория нам даст, но потребуется сложная технология для получения катализатора: а где мы возьмем оборудование?.. Приборы ждут, им нужна устойчивая перекись водорода... И мы сознательно вступили на путь "научного тыка". Прикинули: какие вещества нам легко доступны, в частности, какие лекарства можно взять для пробы в аптеке. Провели туманные аналогии между известными (но слабыми для нас) отрицательными катализаторами и имеющимся "аптечным ассортиментом". Выбрали несколько десятков возможных веществ - кандидатов и стали пробовать... Нашли что-то, что работало лучше, чем аспирин. И этого нам было достаточно...
Один из путей создания теории решения научных ("открывательских") задач состоит в исследовании гаммы задач, переходных от чисто изобретательских к чисто исследовательским. Возьмем задачу, в которой 9/10 изобретательского и 1/10 исследовательского. Посмотрим, что особенного в этой одной десятой. Потом возьмем задачи, в которых исследовательского будет 3/10, 6/10, 9/10... И каждый раз будем присматриваться к научной части этих задач. Какие там особенности? Откуда берется неопределенность, требующая исследований? Что особенного в ходе решения таких задач? Нельзя ли использовать в научной части этих задач привычные инструменты - ФП, ИКР, приемы?.. Это очень перспективный путь
В этой связи особый интерес для разработчиков и преподавателей ТРИЗ представляет работа Волюслава Владимировича Митрофанова "Исследование дефектов в пленках двуокиси кремния на кремнии". Это редчайший и потому ценнейший документ: запись хода исследования, "кинограмма" исследования. Мы имеем дело с натуральной записью размышлений исследователя в ходе исследования.
Задача, над которой работал В.В.Митрофанов, чисто исследовательская или почти исследовательская. Объект исследования - система "кремний, покрытый тонким слоем двуокиси кремния". В двуокиси кремния возникают поры - это плохо. Как от них избавиться? Чтобы подступиться к этой задаче, надо знать, почему возникают поры. Вспомним, например, задачу о шлаке; там было абсолютно ясно, почему образуется твердая корка (горячий шлак соприкасается с холодным воздухом и охлаждается). А почему образуются поры в двуокиси кремния - это неизвестно. Неизвестно также, какие факторы и как именно влияют на процесс образования пор. Сплошные "иксы" и "игреки"... Поэтому решение идет методом проб и ошибок. Выдвигается гипотеза ("А что если число пор зависит от такого-то фактора таким-то образом?"), ставятся опыты. Одна гипотеза не подтверждается, выдвигается другая и т.д. Порой исследователю хочется прекратить эти попытки и заняться накоплением информации. Но нет времени на чистую теорию, производство не хочет ждать. А иногда нет возможности поставить даже необходимый опыт (не дали печь - и все...).
Здесь мы подходим к самому интересному. В.В.Митрофанов ставит методологический эксперимент. В тактику поиска "научным тыком" он сознательно вводит эвристический прием - формулирование физического противоречия.
При решении изобретательских задач формулирование ФП - очень сильный прием. Но в изобретательских задачах мы умеем точно формулировать ФП. Мы знаем, как от ситуации переходить к задаче, а от задачи - к модели задачи. Знаем, как формулировать ИКР. Формулировка ФП в изобретательской задаче - продукт последовательного анализа, проводимого по определенным правилам. Как формулировать ФП в исследовательских задачах, мы пока не знаем. Приходится полагаться на интуицию... В результате возникают разные формулировки ФП. И все-таки эти формулировки что-то дают.
Как правильно формулировать ФП при решении исследовательских задач? Как вести пошаговой анализ таких задач? Как строить модель исследовательской задачи? Как формулировать ИКР? Как выглядит список типовых приемов устранения ФП в исследовательских задачах? Эти вопросы пока остаются без ответа. Статья В.В.Митрофанова - "портрет" одного исследования. Нужна целая картинная галерея. Чтобы ответить на приведенные выше вопросы.
Но и один "портрет" может многое дать - если поразмышлять. Почему, например, вообще возникли "иксы" и "игреки" в этой задаче? Почему нам неизвестно то, что неизвестно? Почему нужны пробы и ошибки? Задать эти вопросы легче, чем на них ответить. Но я рискну высказать такое предположение: исследователи работают с этой задачей на макро-уровне, а события в исследуемой системе возникают на микро-уровне. Поры - макро-уровень. А корни событий - на микро-уровне, во взаимодействии атомов. Кремний - кристалл, а двуокись кремния - аморфное вещество. Возникают ли поры, когда аморфный окисел появляется на идеальном кристалле? Как вообще идет процесс образования окисла на идеальном кристалле? Нужны схемы на атомарном уровне: вот так выглядит идеальный кристалл, вот так выглядит монослой окисла на его поверхности, вот так выглядит "многоэтажный" слой окисла...
Судя по записям В.В.Митрофанова, исследователи не знали - как в идеальном случае идет процесс. Тут уже была неопределенность. И на эту неопределенность была наложена вторая неопределенность: поведение дислокаций (дефектов) кристаллической решетки, их влияние на образование и эволюцию пор. А на каком-то этапе исследования была введена и третья неопределенность: влияние внешней среды, например, водорода.
Может быть, истоки неопределенности исследовательской задачи именно в этом: 1) исследователь оперирует не на том уровне, на котором развиваются события (вспомним, "кошмар Дженкинса"), и 2) исследователь не приводит систему к виду, когда в ней остается один "икс"...
Статья В.В.Митрофанова заставляет задуматься над подобными вопросами, в этом ее ценность".
25-27 марта 2001 года Институт Альтшуллера (США) проводит Международную конференцию (TRIZCON2001). Информацию о которой можно получить на сайте http://www.aitriz.org/
На конференцию приедут специалисты ТРИЗ из многих стран. А также будут представители от крупных западных фирм.
Институт Альтшуллера выпустил второй номер журнала "Изобретения" (на англ.языке). На обложке групповой снимок участников съезда АТРИЗ-97. Фонд Альтшуллера предоставит возможность участникам съезда МАТРИЗ (июль 2001, г.Великий Новгород) ознакомиться с журналом "Изобретения".
185007 Петрозаводск, Чкалова, 49-А, кв.32. Фонд-Архив Г.Альтшуллера (Г.Альтова).
E-mail: genrich@karelia.ru
тел. (814-2) 72-26-51.
Журавлева Валентина Николаевна.
|
вверх