ИЗОБРЕСТИ СПОСОБ ИЗОБРЕТАТЬ

В 1953 году американский психолог А. Осборн пред­принял попытку усовершенствовать метод «проб и оши­бок». Пытаясь решить задачу этим методом, изобрета­тель выдвигает какую-то идею («А если сделать так?»), а затем проверяет, годится она или нет. Есть люди, кото­рые по складу ума хорошо «генерируют» идеи, но плохо справляются с их анализом. И наоборот: некоторые люди больше склонны к критическому анализу идей, чем к их «генерации». Осборн решил разделить эти процессы. Пусть одна группа, получив задачу, только выдви­гает идеи, хотя бы и самые фантастические. Другая группа пусть только, анализирует выдвину­тые идеи.

Мозговой штурм (брейнсторминг) - так назвал Осборн свой метод — не устраняет беспорядочных поис­ков. В сущности, он делает их даже более беспорядочны­ми. Как мы видели, «пробы» долгое время идут в направ­лении «вектора инерции»: они не просто беспорядочны, они преимущественно направлены не в ту сторону. По­этому переход к «простой беспорядочности» — уже какой-то прогресс.

Основные правила мозгового штурма несложны:

1. В группу «генераторов» идей должны входить люди различных специальностей.

2. «Генерирование» идей ведут, свободно высказывая любые идеи, в том числе явно ошибочные, шутливые, фантастические. Регламент — минута. Идеи -высказыва­ются без доказательств. Все идеи записываются в прото­кол или фиксируются магнитофоном.

3. При «генерировании» идей запрещена всякая кри­тика (не только словесная, но и молчаливая—в виде скептических улыбок и т. п.). В ходе штурма между его участниками должны быть установлены свободные и доб­рожелательные отношения. Желательно, чтобы идея, вы двинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими.

Рис. 3. Американский психолог А. Ф. Осборн усовершенствовал метод «проб и ошибок», предложив «мозговой штурм».

4. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.

Обычно группа «генерации» идей состоит из шести— десяти человек. Продолжительность штурма невелика: 20—40 минут.

На рис. 3 показана схема штурма (для трех участни­ков — А, Б. В). Специальности у штурмующих разные (условно это показано тремя разными окружностями), поэтому пробы не так привязаны к вектору инерции ВИ, как обычно. К тому же правила штурма стимулируют «генерирование» смелых и даже фантастических идей: штурмующие выходят за пределы узкой специальности — а именно там, за этими пределами, и лежат решения выс­ших уровней.

На схеме отражен еще один важный механизм штур­ма — взаимодействие и развитие идей. Участник штурма А высказал идею А ее тут же видоизменил В — возникла идея 2. Теперь А иначе видит свою идею, это позволяет продолжить ее развитие (стрелка 3). Образуется цепь идей 1—2—3—4, направленная к решению второго уров­ня. Правда, механизм подхватывания идей иногда столь же последовательно (цепь 5—6) ведет и в сторону от решения...

В уже упоминавшейся книге Дж. Диксона «Проекти­рование систем: изобретательство, анализ и принятие ре­шений» приведены протоколы нескольких мозговых штурмов. Вот отрывок из одного протокола, зафиксиро­вавшего решение задачи о том, как при сортировке отде­лить зеленые (незрелые) помидоры от созревших.

«ТОМ: Мы сортируем их по цвету. В данном случае, ве­роятно, нужно применять индикатор цвета.

ЭД: Излучательная или отражательная способность. Зе­леный помидор должен иметь большую отражательную способность.

ДЕЙВ: Твердость. Мы надавливаем на них слегка или притрагиваемся к ним.

ДИК: Электропроводность.

ТОМ: Сопротивление электрическому току.

ДЕЙВ: Магнетизм!

ДИК: Размер. Разве зеленые помидоры не меньше по размеру?

ЭД: Вес. Созревшие помидоры будут тяжелее.

ТОМ: Размер и вес должны быть связаны друг с дру­гом.

ДЕЙВ: Размер и вес дают плотность.

ЭД: Удельный объем.

ТОМ: В зрелых помидорах очень много воды, потому они имеют удельный объем воды.

ДЕИВ: Они плавают или тонут?

ДИК: Может быть, сортировать их по плотности — в зависимости от того, плавают они в воде или тонут?

ЭД: Не обязательно в воде, может быть и в другой жид­кости».

Известны различные разновидности мозгового штур­ма: обратный штурм - (ищут недостатки машины или про­цесса; выявление недостатков позволяет поставить новые изобретательские задачи), индивидуальный, парный, массовый, двухстадийный (два этапа по полтора часа, в перерыве ведется свободное обсуждение проблемы), по­этапный (последовательно штурмуются постановка за­дачи, решение, развитие идеи в конструкцию, проблема внедрения).

За последние годы мозговой штурм использовался для решения проектных, конструкторских и различного рода практических проблем. Этот успех объясняется не столько достоинствами метода мозгового штурма, сколь­ко недостатками традиционного метода «проб и ошибок». Если начальная температура —100°, то и переход к -50° - уже оттепель.

«Бестолковость» поисков, возведенная мозговым штурмом в принцип, компенсируется количественным фактором — задачу штурмуют «оравой». Внешне штурм выглядит эффектно — задача решается за один день. Но выигрыш тут в значительной мере кажущийся: 50 человек в течение одного дня затрачивают столько же работы, сколько один человек за 50 дней. А мозговой штурм все­гда требует (учитывая время на предварительную под­готовку) несколько сотен человеко-дней. Выигрыш дости­гается лишь за счет сокращения малоперспективных по­пыток в направлении «вектора инерции».

Мозговой штурм дает положительный эффект, напри­мер, когда надо найти новые способы рекламы, но он не дает существенных результатов, когда дело касается бо­лее сложных проблем, которые могут быть решены на изобретательском уровне: здесь его «потолок» — решения второго уровня.

Есть два пути усовершенствовать мозговой штурм: перейти к профессиональному мозговому штурму (об этом я расскажу чуть позже) и повысить эффективность самой процедуры штурма. Второй путь изучался Общественной лабораторией методики изобретательства при ЦС ВОИР на задачах, по которым исследователи знали ответ. При такой постановке опытов экспериментаторы находились как бы над лабиринтом, в котором блуждали' испытуемые: было отчетливо видно, ведет ли тот или иной шаг к ответу или куда-то в сторону.

При этом выяснились принципиальные недостатки мозгового штурма. Мозговой штурм исключает управле­ние мышлением — в этом его принципиальный недоста­ток. Штурм действительно помогает преодолевать инер­цию: мысль сдвигается «с мертвой точки», разгоняется... и часто проскакивает то место, где надо остановиться. Десятки раз в ходе экспериментов наблюдалась такая картина: один участник штурма высказывает мысль, ве­дущую в правильном направлении, другой подхватывает эту мысль, развивает ее; до выхода на финишную пря­мую остается несколько шагов, но в этот момент кто-то выдвигает совершенно иную идею, цепь обрывается, и группа снова оказывается на исходных позициях.

В ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.

Мы проводили мозговые штурмы с запретом скрытой критики: не разрешалось обрывать развивающиеся цепи идей — требовалось доводить каждую идею до логическо­го завершения («А если разделить корабль на две ча­сти?.. Предлагаю делить на много частей: корабль из блоков... Корабль из мелких частиц... Из порошка... Ко­рабль из отдельных молекул, корабль-облако... Из от­дельных атомов...»). При такой организации эффектив­ность штурма повышается. Но резко возрастают и за­траты времени: штурм приходится вести в течение мно­гих дней. Это уже не мозговой штурм, а мозговая осада.

При мозговой осаде можно в какой-то степени управ­лять мышлением, но суть дела от этого не меняется: по­иск по-прежнему ведется простым перебором вариантов.

* * *

Вероятно, кое-кому из изобретателей приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить — для каждой задачи — список всех возможных вариантов? Ведь имея такой список, не рискуешь что-либо упустить...

Чтобы составить полный список, нужен специальный метод. Таким методом (точнее — приближением к нему) является так называемый морфологический анализ, предложенный в 1942 году известным американским астрономом Ф. Цвикки.

На первый взгляд может показаться странным, что метод организации творческого мышления придумал астроном. На самом же деле здесь все закономерно. Астрономия первой из наук столкнулась с большими динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила необходимость Б методах, позволяющих анализировать такие системы.

В начале XX века нидерландский астроном Герцшпрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр- светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой— светимость звезд. Оказалось, что каждому спектральному классу звезд соответствует определенная светимость. В бесчисленное множество звезд сразу был внесен порядок — звезды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»).. Более того, упорядочилось и представление о развитии звезд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности».

Диаграмма Герцишрунга—Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблица Менделеева—на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звезд-гигантов, звезд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы.

В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятнана диаграмме «Масса—светимость», сделал выдающееся открытие—теоретически доказал существование нейтронных звезд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенес метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом.

Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов. Предположим, надо найти оптимальную конструкцию ранцевого устройства для передвижение пловца-подводника. Мы можем начать перебирать различные «а если сделать так?». Например: а если использовать электромотор и аккумуляторы? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха и турбинку? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха, но не с турбинкой, а с плавником типа «рыбий хвост»?..

При морфологическом методе—до выбора—нужно построить многомерную таблицу, на одной .оси которой надо отложить (в данном случае) вид используемой анергии (электрическая, механическая, химическая и т.д.), на другой оси—разные типы двигателей (электромоторы, турбины, ракетные двигатели различных систем), на третьей—типы возможных движителей (винт, плавник, ракета и т. д.). Такой ящик охватит почти все мыслимые комбинации.

Конечно, ящик будет тем полнее, чем больше осей в нем и чем длиннее эти оси. Так, ящик, составленный Цвикки для прогнозирования одного только типа ракетных двигателей, имел — при 11 осях—36864 комбинации!..

В этом, собственно, и заключается один из основных недостатков морфологического метода. При решении изобретательской задачи даже средней трудности в ящике могут оказаться сотни тысяч и миллионы вариантов.

Другой недостаток метода—отсутствие уверенности в том, что при построении ящика учтены все оси и все классы вдоль этих осей. Интуитивный поиск вариантов заменяется интуитивным же поиском осей и классов. Выигрыш в том, что мы переходим от перебора мелких (и потому легко теряющихся) единиц (вариантов) к подбору крупных единиц (оси, классы по осям). Проигрыш в том, что, упустив хотя бы одну ось, мы автоматически теряем очень большую группу вариантов. А с осями, как с вариантами: самые тривиальные лезут в глаза, а самые интересные прячутся за психологическими барьерами. И все-таки морфологический метод—большой шаг вперед по сравнению с обычным перебором вариантов.

Наиболее эффективно применение этого метода при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, для примера, проектирование снегоходов. Можно построить морфологический ящик со следующими осями и классами по осям.

1. Двигатель:

внутреннего сгорания;

газовая турбина;

электрический;

турбореактивный;

парусный (для снегоходов это не лишено смысла).

2. Движитель:

моноколесо (кабина внутри колеса),

обычные колеса;

ребристые колеса;

овальные колеса;

квадратные колеса;

цилиндрические пневмокатки;

гусеницы;

снежные винты;

лыжи и вибролыжи;

воздушный винт;

воздушная подушка;

ноги (шагающий движитель);

спиральный движитель;

рессорно-листовой движитель;

импульсно-фрикционный движитель;

снегометный движитель;

вращающиеся тарелки и еще не менее 15 комбини­рованных движителей.

3. Опора кабины:

на движитель (например, на лыжи);

непосредственно на снег.

4. Тип кабины:

открытая;

закрытая однокорпусная;

катамаран;

сдвоенная тандемного типа.

5. Обеспечение амортизации:

за счет движителя;

за счет специальных амортизаторов;

без амортизации.

6. Управление:

изменение направления двигателя;

изменение направления движителя;

снежные рули;

воздушные рули.

7. Обеспечение заднего хода:

реверс двигателя;

реверс движителя;

без реверса (разворотом).

8. Торможение:

основным двигателем;

вспомогательным двигателем;

воздушными тормозами;

снежными тормозами.

9. Предохранение - от примерзания на стоянке:

механическое;

механическое с помощью двигателя;

электрическое;

химическое;

тепловое;

без предохранения.

Мы охватили далеко не все возможные оси и не все классы по осям. Том не менее п ящике уже более мил­лиона вариантов.

Морфологический метод надо признать, таким обра­зом, как полезный вспомогательный прием.

* * *

Чтобы как-то упорядочить перебор вариантов, мо­жно составить списки наводящих вопросов. Такой метод называется методом контрольных вопросов. Различные списки предлагались многими авторами еще в 20-е годы.

В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна. В этом списке девять групп вопро­сов, например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «Что можно в техническом объекте пе­ревернуть?» Каждая группа вопросов содержит подвопросы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать или применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздро­бить?

Один из наиболее полных и удачных списков принадлежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту. Вот не­которые пункты этого списка: «Набросать фантастиче­ские биологические, экономические и другие аналогии... Установить варианты, зависимости, возможные связи, ло­гические совпадения... Узнать мнение некоторых совер­шенно неосведомленных в данном деле людей... В вооб­ражении залезть внутрь механизма...»

В сущности, каждый вопрос — это проба (или серия проб). Составляя списки, их авторы, естественно, отби­рают из изобретательского опыта относительно сильные вопросы. Однако отбор ведется без исследования Вну­тренней механики изобретательства. Поэтому списки указывают, что делать, и не объясняют, как это делать. Как, например, «установить варианты» или «проследить возможные связи», если их очень много? Как построить аналогию или как «в воображении залезть внутрь меха­низма», чтобы это действительно навело на решение за­дачи?

Метод контрольных вопросов помогает в какой-то мере уменьшить психологическую инерцию, и только.

* * *

Пытаясь усовершенствовать мозговой штурм, не­трудно обнаружить, что целесообразно было бы исполь­зовать две возможности:

1. Создать не один метод, а комплекс разных мето­дов.

2. Организовать дело так, чтобы этот комплекс При­меняли группы людей, специально обученных и постепен­но накапливающих опыт методического решения задач.

Из этих положений исходил американский исследова­тель Уильям Гордон, предложивший так называемую синектику и основавший в 1960 году изобретательскую фирму «Синектикс».

Слово «синектика» в переводе с греческого означает «совмещение разнородных элементов». В проспекте фир­мы «Синектикс» дано такое определение: «Синектические группы — группы людей различных специальностей, кото­рые встречаются с целью попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов».

В основу синектики положен мозговой штурм, прово­димый постоянными группами. Такие группы, накапли­вая приемы, опыт, работают сильнее случайно собранных. В синектические группы обычно включают людей разных специальностей (за обучение одной группы фирма «Синектикс» берет от 20 до 200 тысяч долларов; заказчики — «Дженерал моторе», «ИБМ», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).

Решение задачи синектической группой начинается с

ознакомления с «проблемой, как она дана» (ПКД). За­тем группа, уточняя проблему, превращает ее в «пробле­му, как она понимается» (ПКП). Далее начинается соб­ственно решение, основанное, как пишет Гордон, на пре­вращении непривычного в привычное и привычного — в непривычное, т. е. на систематических попытках взгля­нуть на задачу с какой-то новой точки зрения и тем са­мым сбить психологическую инерцию. Для этого в синектике используют четыре вида аналогий.

Прямая аналогия (ПА) — рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой при­роды. Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебели, то применение ПА будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашиваются минералы, цветы, птицы и т. д. Или — как окрашивают бумагу, как «окрашивают» телеизображение.

Личная аналогия (JIA) — ее называют также эмпатией: решающий задачу человек вживается в образ совер­шенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Например, в предыдущем случае можно представить себя белой вороной, которая хочет как-то окраситься.

Символическая аналогия (СА) — обобщенная, аб­страктная аналогия. Например, для шлифовального круга СА будет «точная шероховатость».

Фантастическая аналогия (ФА) — в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи. Или какие-нибудь фантастические средства (шапка-невидимка, сапоги-скороходы и т. п.).

Ход синектического заседания обязательно записыва­ется магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.

Синектика — наиболее сильное из того, что есть в за­рубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Синекти­ка осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития тех­ники. Задачи второго уровня и нижних подуровней тре­тьего уровня — таков потолок синектики.

* * *

Для эффективного решения изобретательских задач высших уровней нужна эвристическая программа, позво­ляющая заменить перебор вариантов целенаправленным продвижением в район решения. Иначе говоря, нужен эв­ристический алгоритм, способный свести, скажем, задачу четвертого уровня «ценой» в 100000 проб к задаче пер­вого уровня «ценой» в 10 проб.

Такой алгоритм не может быть создан на основе опы­та отдельного изобретателя или даже группы изобретате­лей. Чтобы получить работоспособный эвристический ал­горитм, нужно: выявить объективные закономерности развития технических объектов; исследовать большие массивы патентной информации; создать программу ре­шения, в которой каждый шаг органически вытекал бы из предыдущего; постоянно отрабатывать и совершенст­вовать эту программу на практике.

Я начал эту работу в 1946 году. Не хотелось бы сей­час, задним числом, утверждать, что уже тогда имелось в виду получение общей методики изобретательства. Пер­воначальная цель была намного проще: найти приемы, помогающие в моей личной изобретательской практике. Однако к 1948 году изобретения отошли на второй план. Стало очевидным, что «изобретение способа изобре­тать» — проблема намного более интересная. «Обычным» изобретениям оставалась роль подопытных кроликов, на которых испытывался алгоритм решения изобретатель­ских задач.

В следующих главах мы подробнее познакомимся с основными положениями методики изобретательства и алгоритмом решения изобретательских задач. Сейчас от­мечу только, что алгоритмическая методика рассматри­вает процесс решения изобретательской задачи как по­следовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия. Направленность мышления достигается при этом ориентировкой на идеальный способ, идеальное устройство. На всех этапах решения используется системный подход. Алгоритм вклю­чает также конкретные шаги по устранению психологи­ческих барьеров, имеет развитый информационный аппа­рат — данные о типовых приемах преодоления техниче­ских противоречий.

Чтобы создать практически работоспособную методи­ку решения изобретательских задач, каждый вывод, ка­ждая рекомендация обязательно испытывались на прак­тике.

Первый, еще весьма беглый, очерк на эту тему был опубликован в 1956 году в далеком от техники журнале «Вопросы психологии» и не привлек внимания изобрета­телей. Положение изменилось только в 1959 году, когда «Комсомольская правда» рассказала о практических ре­зультатах, даваемых методикой изобретательства. Вслед за этим ее основные принципы были изложены в журнале «Изобретатель и рационализатор». В течение года на страницах журнала проходила дискуссия.

Большинство участников дискуссии выразило уверен­ность в том, что методика «станет могучим оружием в ру­ках тысяч новаторов техники и производства». Одобрил методику и Экспертный совет Комитета но делам изобре­тений и открытий при Совете Министров СССР.

Подводя итоги дискуссии, редакция писала: «В наше время бурного развития науки и техники, когда созида­тельное творчество стало делом миллионов советских лю­дей, проблема раскрытия «секретов» изобретательского мастерства, выведения разумных правил, действенных способов работы над техническими новшествами стано­вится все более и более насущной...»

В 1961—1965 годах был опубликован ряд работ, кото­рые дали возможность изобретателям использовать ме­тодику при решении новых технических задач, на прак­тике испытать и подправить рекомендуемые методы твор­ческой работы. Одновременно продолжалось изучение на­копленного изобретателями опыта. Дважды проводились анкетные опросы новаторов — в них участвовали изобре­татели более чем из 180 городов нашей страны. В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне и других городах были организованы семинары по теории и прак­тике изобретательства. Общее количество изобретений, сделанных с помощью предложенной методики, — по да­леко не полным данным — превышает 3 тысячи.

В 1968 году Центральный совет ВОИР создал Сек­цию методики технического творчества, а год спустя — Общественную лабораторию методики изобретательства.

Лаборатория, объединившая усилия энтузиастов, подготовила и. опубликовала учебные пособия — программы, сборники задач, тексты лекций. Была налажена подготовка преподавателей, и теперь теория и практика решения изобретательских задач преподается в общественных институтах изобретательского творчества, в молодежных. изобретательских школах, в университетах технического творчества.

С 1971 года в Баку при республиканском совете ВОИР и ЦК ЛКСМ Азербайджана работает учебный и исследовательский Общественный институт изобретательского творчества. Институт готовит изобретателей, способных решать сложные, творческие задачи в различных отраслях техники. Основной учебный предмет в институте — алгоритмическая методика решения изобрета­тельских задач. Умение пользоваться эвристическим алгоритмом вырабатывается в процессе практических заня­тий — сначала на учебных задачах, а затем на новых, взятых из производственной практики.