СПЛАВ ЛОГИКИ, ИНТУИЦИИ И ОПЫТА

Пользуясь алгоритмом, изобретатель постепенно приближается к решению. Некоторые этапы этого пути почти нацело «логизированы», иногда логика отступает на второй план, и тогда алгоритм подталкивает в нужном направлении воображение изобретателя, создает условия для проявления интуиции. Есть и такие участки пути к решению, на которых алгоритм работает за счет обоб­щенного изобретательского опыта.

Две первые стадии творческого процесса изобретателя посвящены выбору задачи и уточнению ее усло­вий. Первоначальная формулировка, в какой задача по­падает изобретателю, почти всегда неточна или даже ошибочна. Например, изобретателю говорят: «Нужно найти способ осуществления такой-то операции». Но, воз­можно, выгоднее пойти в обход, устранив необходимость в этой операции! Очень часто обходные пути оказываются перспективнее прямых.

На первой стадии творческого процесса изобретатель определяет конечную цель решения, проверяет возмож­ность использования обходных путей, уточняет условия задачи (прямой или обходной). Очень важен пятый шаг, при котором изобретатель умышленно несколько повы­шает требования, содержащиеся в условиях задачи. До­пустим, по условиям задачи нужно обеспечить точность контроля порядка ± 0,5 микрона. Целесообразно самому ужесточить это требование и считать, что нужна точ­ность ± 0,1 микрона. Ведь за время разработки и внед­рения изобретения требования к точности могут повы­ситься.

Анкетный опрос изобретателей и непосредственное наблюдение за их творческим процессом "показывают, что в большинстве случаев изобретатель пытается решать за­дачу, не разобравшись достаточно внимательно в ее условиях. После каждого неудачного наскока он возвра­щается к условиям задачи, уясняет какую-то одну их часть и сразу же совершает очередную пробу. Это повто­ряется многократно, и изобретатель нередко бросает по­пытки найти решение, так и не разобравшись в условиях задачи.

Алгоритм учитывает существование этой распростра­ненной ошибки. Работая по алгоритму, изобретатель прежде всего основательно изучает задачу, шаг за шагом снимает с нее внешние, нехарактерные слои, выделяет то, что составляет ее существо.

Первая часть алгоритма представляет собой, таким образом, цепочку логических действий. Тут довольно от­четливо видна роль логики в творческом процессе.

Первоначальная формулировка задачи подобна глыбе угля: можно сколько угодно раз пытаться зажечь такую глыбу — огня не будет. Логика дробит глыбу; чем мель­че уголь, тем легче его зажечь. На какой-то стадии дроб­ления появляется даже возможность самовозгорания угля.

Вторая часть алгоритма внешне тоже похожа на се­рию логических действий. Изобретатель продолжает ра­ботать по четкой программе: задаются конкретные воп­росы, требующие столь же конкретных ответов. Тем са­мым сохраняется приобретенная ранее организованность, направленность мышления. Но АРИЗ не программа для машины. Алгоритм рассчитан на человека, он должен учитывать особенности мышления, особенности человече­ской психики.

В автобиографических записках Л. Инфельда расска­зывается о задаче, которую П. Капица предложил Л. Ландау и Л. Инфельду: «...собаке привязали к хвосту металлическую сковородку. Когда собака бежит, сково­родка стукается о мостовую. Вопрос: с какой скоростью должна бежать собака, чтобы не слышать стука сково­родки? Мы с Ландау долго размышляли, какое тут воз­можно решение. Наконец Капица сжалился над нами и дал ответ,— разумеется, очень смешной...» Ответ и в са­мом деле неожиданный: скорость равна нулю.

Что же затрудняло решение столь простой задачи?

Условия задачи говорят о скорости, а скорость -в нашем представлении—твердо связана с движени­ем. Решая задачу, мы невольно рассматриваем вариан­ты, подразумевающие наличие движения. Конечно, каж­дому известно, что скорость может быть, в частности, равна нулю. Но это «нетипично», и инерция связанных со словом «скорость» представлений уводит мысль в сто­рону. Если задачу сформулировать без слова «скорость» («Как должна вести себя собака, чтобы не слышать...»), решение станет очевидным.

Объект, над которым думает изобретатель (машина, процесс, вещество), «задается» в определенных терминах. Каждый такой термин имеет традиционные, привычные границы. Между тем всякое изобретение связано с рас­ширением этих границ. Когда мы, например, представ­ляем себе спуск груза па парашюте, отчетливо рисуется расположенный сверху купол и подвешенный снизу груз. Но вот появляется изобретение, в котором все на­оборот: груз расположен над куполом, опускающим­ся вершиной вниз1. Привычный термин расширяется: те­перь мы знаем, что парашюты могут быть «нормальные» и «обратные».

Исходная терминология сковывает воображение изоб­ретателя. Семинары по методике изобретательства пока­зали, что успешное решение задачи во многом опреде­ляется умением «расшатать» систему исходных представ­лений. Вторая часть алгоритма и представляет собой программу такого расшатывания.

Судя по данным анкетного опроса, часть опытных изобретателей сознательно не желает знакомиться с па­тентной литературой до решения задачи. Изучение патентов, утверждают эти изобретатели, «мешает сво­бодно думать». Нельзя безоговорочно отмахнуться от та­кого рода соображений: в творческом процессе опреде­ленную роль играют и чисто индивидуальные особенности изобретателя. Во всяком случае, АРИЗ предусматривает такое использование патентной литературы, которое не сковывает, а стимулирует воображение (шаг 2—1).

Работая по алгоритму, изобретатель не ограничивает­ся ознакомлением с патентами, непосредственно относящимися к данной задаче. Он просматривает патенты на аналогичные, но более «тяжелые» изобретения. Скажем, если задача связана с уменьшением шума в строительной технике, есть смысл просмотреть патенты, относящиеся к борьбе с шумом в авиации. Целесообразно также озна­комиться с «обратными» изобретениями (усиление зву­ка).

Процесс «расшатывания» исходных представлений продолжается с помощью оператора РВС (шаг 2—2). Психологическая инерция обусловлена не только терми­нами, в которых задается объект, по и привычным про­странственно-временным представлением об объекте. Размеры объекта и продолжительность его действия либо прямо указаны в условиях задачи, либо подразумеваются сами собой. Достаточно сказать: «автомобиль»—и мы представляем машину определенного размера (не менее 1 м и не более 20 м). Достаточно сказать: «бурение неф­тяной скважины»—и мы представляем процесс, идущий в течение определенного времени (месяцы, десятки меся­цев).

Существует еще одно измерение, в котором мыслится объект—стоимость. Достаточно сказать: «телевизор»— и мы представляем прибор стоимостью в несколько сотен или несколько тысяч рублен.

Оператор РВС—серия мысленных экспериментов, по­могающих преодолевать привычные представления об объекте. При использовании оператора РВС последова­тельно рассматривают изменение задачи в зависимости от изменения трех параметров: размеров (Р), време­ни (5), стоимости (С).

Рассмотрим, например, применение оператора РВС к простой задаче: «Найти способ регулирования Сечения трубопровода, по которому движется пульпа» (см. табл.1).

Оператор РВС не дает точного и однозначного ответа. Цель применения оператора РВС в том, чтобы получить серию идей, направленных «в сторону решения». Это по­могает преодолевать психологические барьеры при даль­нейшем анализе задачи.

Рассмотрим еще один пример. Допустим, решается задача о способе обнаружения неплотностей в агрегатах холодильников (см. табл. 2).

Таблица 1

Шаги	Опе­рации	Изменение• объекта (или процесса)	Как решается измененная задача	Принцип, исполь­зованный в решении
2-2а	Р → 0	dтр < 1 м	Регулировать сечение, сдавливая стенки (они стали тонкими и гибки­ми).	Деформация стенок.
2-26	Р → ∞	dтр > 1000 м	Такой трубопровод по­добен реке. Надо постро­ить плотину или ждать естественного регулиро­вания — замерзания, тая­ния.	Плотина (это та же задвиж­ка) будет исти­раться. Лучше— изменение агре­гатного состоя­ния потока.
2-2в	В → 0	Перекрывать надо за 0,001 сек.	Нужно нечто быстро­действующее, например, электромагнитное поле.	Вместо меха­нического рабо­чего органа (за­движка) —элек­тромагнитный.
2-2г	С → ∞	Перекры­вать трубо­провод надо за 100 дней.	Механическая задвиж­ка будет сильно исти­раться (с уменьшением сечения растет скорость потока). Надо как-то вос­станавливать стертые части.	Задвижка с нарастающими частями.
2-2д	С→ ∞	Стоимость перекрытия близка к нулю.	Поток должен сам себя перекрывать.	Саморегули­рование.
2-2е	С → ∞	Стоимость перекрытия свыше 1000000руб.	Можно ввести в поток нечто дорогое, но легко поддающееся регулиров­ке. Например, вместо воды использовать рас­плав металла. Регулиров­ку вести электромагни­тами.	«Регулирую­щиеся добавки».

Таблица 2

Шаги	Опе­рации	Изменение объекта (или процесса)	Как решается измененная задача	Принцип, исполь­зованный в решении
2-2а	Р → 0	Длина змеевика меньше 1 мм	Количество просочив­шейся жидкости мало. Надо сделать эту жид­кость более «обнаруживаемой». Что-то добавить.	Микродобав­ки, облегающие обнаружение.
2-26	Р → ∞	Длина змеевика больше 100 км	Обнаружение на расстоянии — локация, радиолокация, термолокация. Обычный осмотр (светолокация).	Локация в обычных и инфракрасных лучах, радиолокация.
2-2в	В → 0	Обнаружить надо за 0,001 сек.	Исключаются механические и химические способы. Остаются электромагнитные и оптические.	Излучение электромагнитное или оптическое.
2-2г	С → ∞	Обнаруживать надо за 10 лет.	Вытекающая жидкость будет реагировать с материалом змеевика. По изменению внешнего вида материала легко обнаружить место утечки.	Материал змеевика — индикатор вытекающей жидкости.
2-2д	С→ ∞	Стоимость обнаружения близка к нулю.	Просачивающаяся жидкость достаточно сильно сообщает о себе.	Самообнаружение, самосигнализация.
2-2е	С → ∞	Стоимость обнаружения — миллион рублей.	Добавлять в раствор нечто дорогое, но легко обнаруживаемое.	Индикаторные добавки.

При мысленных экспериментах с задачей по оператору РВС ответы могут быть разными — это зависит от фантазии, знаний, опыта, словом, от индивидуальных качеств человека. Нельзя только заменять исходную задачу другой. Так, в последнем примере при ответе на 2—2е нельзя сказать: «Повысить качество изготовления холо­дильника» — хотя, конечно, разумнее предотвратить по­явление неплотностей, чем бороться с ними. Надо решать ту задачу, которая выбрана в первой части АРИЗ. Если выбрана задача обнаружения неплотностей — именно ее и надо исследовать.

В некоторых задачах вместо «размеров» можно рас­сматривать другие количественные параметры. Напри­мер, в задаче: «Найти способ подачи в реактор 24 порош­ков по заданным графикам» — можно взять количество порошков (2—2а: один порошок, 2—26: тысяча или де­сять тысяч порошков).

На преодоление психологической инерции рассчитан и следующий шаг (2—3). Возьмем, например, такую задачу: найти способ изготовления стеклянного куба (фильтра) с ровными капиллярными сквозными отвер­стиями (длина ребра куба—до 1 м, количество капил­ляров—несколько десятков на квадратный сантиметр). Условия задачи навязывают (притом неощутимо) опре­деленное исходное представление: дан стеклянный куб, надо проделать в нем капилляры. При решении на ри­сунках появляются куб и круглые (это привычно) отвер­стия. В большинстве решений сохраняется это исходное представление: предлагают тем или иным способом де­лать отверстия в сплошной стеклянной заготовке (твер­дой или жидкой).

Изменим теперь формулировку задачи: «Найти спо­соб изготовления воздушного куба со стеклянными про­дольными перегородками». Или: «Найти способ изготов­ления воздушного куба со многими тонкими стеклянными стержнями, «нитями». Стеклянный куб с дырками — это все равно что воздушный куб со стержнями, поскольку дырки тоже могут быть названы воздушными стержнями.

В силу чисто психологических причин мы видим «стек­лянный куб с дырками», а не «воздушный куб со стеклян­ными стержнями», хотя это совершенно равноправные определения. Если задача дана во второй формулировке, она решается быстро и легко (куб можно собрать из стеклянных нитей).

В сущности, когда от «стеклянного куба с воздуш­ными отверстиями» мы переходим к «воздушному кубу со стеклянными стержнями», привычное переводится .в непривычное, то есть совершается операция, о которой говорит У. Гордон, автор синектики. Однако синектика не указывает способов превращения привычного в непри­вычное, она лишь призывает к подобным превращениям. В АРИЗ такая операция запрограммирована в шагах 2—2 (оператор РВС) и 2—3. Отвечая на вопросы шага 2—3, мы переходим от неправильной формулировки задачи к правильной, в которой нет акцента на одном элементе (стекле). Системный подход заставляет увидеть все элементы (а это в большинстве случаев непривычно).

Правильное выполнение шага 2—3 существенно об­легчает решение задачи. При выполнении этого шага надо тщательно следить за тем, чтобы:

а) из формулировки задачи были убраны специаль­ные термины;

б) были правильно перечислены все элементы, входя­щие в рассматриваемую систему.

Например, в формулировке «Дана система из стеклян­ного куба и капилляров» две ошибки: 1) слово «капил­ляр» лучше заменить словом «отверстие» и 2) «стеклян­ный куб»—это сплошной куб, а у нас то, что осталось от куба после того, как в нем проделали множество от­верстий. Правильная формулировка: «Дана система из отверстий и стеклянных стенок между ними».

Разложив систему на элементы, надо выбрать тот, ко­торый необходимо изменить, чтобы решить задачу (шаги 2—4 и 2—5). Главный признак, по которому ве­дется выбор,—степень изменчивости, управляемости. Чем легче менять элемент (в условиях данной задачи), тем (больше оснований взять этот элемент в качестве объекта для дальнейшего анализа. Здесь есть простое (хотя и не универсальное) эмпирическое правило: к 2—4а обычно относятся объекты технические, к 2—46—природные. Многие изобретательские ошибки (ниже это будет показано на примерах) объясняются стремлением менять эле­менты, относящиеся к 2—46.

Реализация первой и второй частей АРИЗ требует— для средней задачи — не более двух часов (не считая, ко­нечно, времени, необходимого на ознакомление с патент­ной литературой). Надо сказать, что ни один шаг не был включен в алгоритм без многократной практической проверки на семинарах. При этом в алгоритм вошли только такие шаги, которые существенно облегчали процесс решения. Есть немало приемов, подходов, методов, иногда оказывающихся полезными, но, в общем, не обязательных. Алгоритм, рассчитанный на человека, должен быть компактным: слишком долгий разбег не оставляет сил для прыжка, для взлета. И наоборот: когда каждый шаг ощутимо меняет исходную задачу и ясно видно, что задача «обрабатывается», тогда возникает уверенность— основа вдохновения. Два часа организованного мышле­ния позволяют изобретателю «прочувствовать» суть за­дачи значительно глубже, чем недели и месяцы беспоря­дочных наскоков. Теперь изобретатель может уверенно переходить к выявлению технического противоречия, ко­торое нужно устранить.

* * *

Американский математик Д. Пойа, много занимав­шийся психологией творчества, рассказывает о таком экс­перименте. Курицу ставят перед сеткой, за которой рас­положена пища. Курица не может достать пищу до тех пор, пока не обойдет сетку. «Задача, однако, оказывается удивительно трудной для курицы, которая будет сует­ливо бегать взад и вперед на своей стороне забора и мо­жет потерять много времени, прежде чем доберется до корма, если она вообще доберется до него. Впрочем, пос­ле долгой беготни ей это может удаться случайно».

Пойа не без иронии сопоставляет поведение курицы с поведением человека, бессистемно пытающегося решить творческую задачу: «Нет, даже курицу не следует винить за несообразительность. Ведь определенно трудно бы­вает, когда надо отвернуться от цели, уходить от нее, про­должать действовать, не видя постоянно цели впереди, сворачивать с прямого пути. Между затруднениями ку­рицы и нашими имеется явная аналогия»1.

В качестве иллюстрации Пойа приводит простую за­дачу: как принести из реки ровно шесть литров воды, если для измерения ее имеется только два ведра—одно емкостью в четыре литра, а другое в девять литров?

Разумеется, переливать «на глазок» половину или треть ведра нельзя. Задача должна быть решена отмериванием двумя ведрами именно той емкости, которая ука­зана.

На семинарах я предлагал эту задачу слушателям до того, как мы приступали к изучению методики поиска решения. Результаты никогда не расходились с выводами Пойа. Задачу пытались решать, без системы перебирая всевозможные варианты: «А если сделать так?..» Правильное решение появлялось после многочисленных за если». Между тем задача решается чрезвычайно про­сто. Надо только знать метод подхода ко всем задачам, требующим «догадки».

Так обстоит дело и с изобретательскими задачами. Мышление изобретающего человека имеет характерную особенность: решая задачу, человек представляет себе усовершенствуемую машину и мысленно изменяет ее. Изобретатель как бы строит ряд мысленных моделей и. экспериментирует с ними. При этом исходной моделью чаще всего берется та или иная уже существующая ма­шина. Такая исходная модель имеет ограниченные воз­можности развития, сковывающие воображение. В этих условиях трудно прийти к принципиально новому реше­нию.

Если же изобретатель начинает с определения иде­ального конечного результата, то в качестве исходной модели принимается идеальная схема — предельно упро­щенная и улучшенная. Дальнейшие мысленные экспери­менты не отягощаются грузом привычных конструктив­ных форм и сразу же получают наиболее перспективное направление: изобретатель стремится достичь наиболь­шего результата наименьшими средствами.

Рассмотрим задачу о двух ведрах.

Неудачи при решении методом «а если» связаны с по­пытками получить ответ, идя от начала к концу. Попро­буем поступить наоборот: пойдем от конца к началу.

Нам нужно, чтобы в одном из ведер было шесть лит­ров воды. Очевидно, это может быть только большое вед­ро. Итак, конечный результат состоит в том, чтобы боль­шое ведро оказалось заполненным на шесть литров.

Для этого необходимо наполнить большое ведро (оно смещает девять литров), а затем отлить из него три лит­ра. Если бы второе ведро имело емкость не четыре литра, а три, задача была бы сразу решена. Но второе ведро— четырехлитровое. Чтобы оно стало трехлитровым, надо палить в него один литр воды, тогда оно «превратится» и трехлитровое, и появится возможность отлить из боль­шего ведра три литра.

Таким образом, исходная задача свелась к другой, бо­лее легкой: отмерить с помощью двух имеющихся ведер один литр. Но это не представляет никаких трудностей, ибо 9—(4+4) = 1.

Наполняем большое ведро и дважды отливаем, отме­ривая маленьким ведром, по четыре литра. После этого в большом ведре останется один литр, который можно перелить в пустое маленькое ведро.

Теперь четырехлитровое ведро «превратилось» в трех­литровое, а это нам и нужно было. Еще раз наполняем большое ведро и отливаем из него в маленькое три литра. В большом ведре остается, как и требовалось для реше­ния задачи, шесть литров воды.

Последовательно продвигаясь от конца к началу, мы решили задачу, не сделав ни одного бесполезного шага.

Правильно сформулировать идеальный конечный ре­зультат—значит, надежно выйти на верный путь реше­ния задачи.

Некоторые изобретатели так и делают. Примечатель­но, что особенно большое значение этому приему при­дают те изобретатели, которые ничего не говорят в анке­тах о выявлении присущего задаче технического противо­речия. Вот, например, что пишет изобретатель Ю. Еме­льянов (Москва): «После постановки задачи пытаюсь представить идеальную конечную цель и затем думаю, как достичь этой цели. Особых принципов не замечал». Таким образом, «до» и «после» определения идеального конечного результата работа ведется стихийно; созна­тельно используется только один прием. Это, конечно, не случайно. Хорошее владение одним приемом компенси­рует «простои» других приемов,

Часть приемов, входящих в алгоритм решения изоб­ретательских задач, порознь используется изобретате­лями. Чаще всего изобретатель применяет два или три хорошо освоенных приема. У наиболее методичных изоб­ретателей «эксплуатируется» пять — семь приемов. Мето­дика изобретательства (даже при первоначальном зна­комстве) увеличивает творческий арсенал, включая в него десятки приемов, составляющих в совокупности рациональную систему решения задач.

* * *

Третья часть алгоритма начинается с определения идеального конечного результата. Казалось бы, нетрудно ответить на вопрос: «Что желательно получить в идеаль­ном случае?» Однако практика обучения изобретатель­ству показала, что отвлечься от ограничений и запретов, накладываемых реальными обстоятельствами, и предста­вить себе действительно идеальный результат крайне трудно. Если, например, речь идет об устройстве для ок­раски внутренней поверхности труб, идеальный ре­зультат рисуется обычно в виде некоей достаточно ком­пактной «автокисти», которая движется внутри трубы. Тут отчетливо видна привязанность к уже известным уст­ройствам, предназначенным для окраски внешних по­верхностей. Идеальный же результат следовало бы сфор­мулировать иначе: «Краска сама поступает в трубу и сама равномерно покрывает ее внутреннюю поверх­ность». В дальнейшем может выясниться (чаще всего так и бывает), что краска не может сама осуществлять все то, что нам хотелось бы. Тогда какую-то часть идеальной схемы мы подкрепим конструкцией или техническим приемом, стремясь, однако, как можно меньше отступать от идеала.

Правильное определение идеального конечного ре­зультата чрезвычайно важно для всего творческого про­цесса. Поэтому на методических семинарах при решении учебных задач вопрос иногда ставился в такой форме:

«Представьте себе, что у вас в руках волшебная палочка. Каким будет идеальный результат (решения данной за­дачи), если использовать волшебную палочку?» От вол­шебной палочки не потребуешь, чтобы она создала, на­пример, «устройство для нанесения краски». Палочка — сама «устройство», И ответ обычно бывал правильным («Пусть краска сама поступает в трубу...» и т. д.). Посте­пенно необходимость упоминать о волшебной палочке ис­чезает, и остается та формулировка вопроса, которая за­писана в алгоритме.

Существуют два правила, помогающие точнее опреде­лить идеальный конечный результат.

Правило первое: не следует загадывать заранее, возможно или невозможно достичь идеального резуль­тата.

Вспомним, например, задачу о подъемном устройстве для транспортных самолетов. Идеальным результатом в этой задаче было бы следующее: при погрузке на само­лете появляется кран, затем в полете этот кран исчезает, а при разгрузке на другом аэродроме он появляется вновь. На первый взгляд это совершенно невозможно осу­ществить. Однако каждое изобретение, как уже говорилось,— путь через «невозмож­но». И в этой задаче «невоз­можно» означает лишь «невоз­можно известными способа­ми». Изобретатель должен найти новый способ, и тогда невозможное станет возмож­ным.

 

Рис. 7. Надо отчетливо представить себе каждую де­таль, а затем упростить по­лученную схему.

Кран, смонтированный на самолете, конечно, не способен исчезать. Но на время полета металлическая ферма крана может быть включена в сило­вую схему фюзеляжа. Кран станет (в полете) частью кон­струкции самолета, будет нести полезную нагрузку и исчезнет как груз. Вес крана компенси­руется соответствующим умень­шением веса конструкции фю­зеляжа.

Правило второе: не на­до заранее думать о том, как и какими путями будет достигнут идеальный конечный результат.

Вспомните, как шел Д. Д. Максутов к идее мениско­вого телескопа. Изобретателю надо было как-то прикрыть от­верстие рефлектора, чтобы пре­дохранить зеркало от загрязнения и повреждений. Максутов начал с определения идеально­го конечного результата: мыс­ленно закрыл отверстие теле­скопа пластинкой из оптическо­го стекла. В этот момент он не думал о том, как это бу­дет конкретно осуществлено. Обстоятельство чрезвычай­но показательное! Ведь создать школьный телескоп— значит создать телескоп дешевый, а пластинка из опти­ческого стекла, казалось бы, заведомо, преграждала путь в этом направлении: оптическое стекло дорого.

Нужна была большая смелость мысли, чтобы повернуться спиной к задаче. Но только так и удалось найти путь к удешевлению всей конструкции и снижению ее об­щей стоимости.

При решении многих задач наилучший способ опреде­лить идеальный конечный результат состоит в том, что­бы просто перевести вопрос, содержащийся в задаче, в утвердительную форму. Взять хотя бы магнитную сборку подшипников. Вопрос, поставленный в задаче, таков: как при монтаже укреплять ролики на дорожках качения цапфы? Идеальный конечный результат можно сформу­лировать так: «Ролики сами собой держатся на своих местах» (или: «Внешняя среда сама держит ролики...»). Обратите внимание: на определение идеального резуль­тата не влияют соображения о том, возможно или невоз­можно, чтобы ролики держались «сами собой», и как именно это будет осуществлено.

Представьте себе два кинокадра. На одном изобра­жена ситуация, породившая задачу. В данном случае на кинокадре должна быть показана цапфа с падающими роликами. Второй кинокадр—идеальный конечный ре­зультат. Ролики «сами» держатся на цапфе.

К такому зрительному представлению «в два кадра» легко привыкнуть. Вместе с тем оно избавляет от многих ошибок при определении идеального результата. Кине­матограф приучил нас преодолевать невозможное: на экране все возможно — это специфика кино. Поэтому и целесообразно использовать имеющиеся у каждого «кинонавыки» для того, чтобы правильно сделать первый шаг аналитической стадии.

Решение задачи 1

На одном кинокадре должно быть тороидальное ко­лечко без проволоки, а на другом — то же колечко, но уже с появившейся на нем проволочной обмоткой.

Как именно появилась обмотка — это пока не важно. Зато очень важно, как выглядит готовое изделие. Тут надо отчетливо представить себе каждую деталь, а затем упростить полученную схему.

Кольцо с намоткой можно показать на втором кадре в общем виде. Это неплохо, но можно сделать лучше:

дать крупным планом одну часть кольца, зато в разрезе (рис. 7). Так намного яснее—к чему следует стремиться. Ведь тут прямо напрашивается третий кадр: упростим изображение, объединим слои изоляции. И четвертый кадр: уберем нижний общий слой изоляции (ферриты сами обладают свойствами изоляторов). А теперь пятый кадр: уберем верхний общий слой изоляции. Раз он об­щий, его всегда легко нанести.

У нас остается тороид со спиральным металлическим слоем. И задача коренным образом облегчается: полу­чить металлический спиральный слой намного проще, чем наматывать изолированную проволоку...

* * *

Разумеется, нужен опыт, чтобы вот так идти от кадра к кадру. Но это и не обязательно. Шаг 3—2 предусмат­ривает только два рисунка: «Было» и «Стало» (ИКР). Далее (шаг 3—3) на рисунке «Стало» выделяется та часть объекта, которая не может выполнить требуемого действия — и это в определенной мере заменяет дальней­шие рисунки.

Делая шаги 3—1 и 3—2, изобретатель смело отмеривает желаемое. Шаг 3—3 заставляет задать себе вопрос: а почему, собственно, желаемое невозможно?

Выясняется, что при попытке получить желаемое (ис­пользуя для этого уже известные способы), возникает по­меха—приходится расплачиваться дополнительным ве­сом или увеличением объема, усложнением эксплуатации или увеличением стоимости машины, уменьшением про­изводительности или недопустимым снижением надежно­сти. Это и есть техническое противоречие, присущее дан­ной задаче.

Каждая помеха обусловлена определенными причи­нами; Шаг 3—4 состоит в определении этих причин.

Причины помехи почти всегда лежат на виду, и найти их нетрудно, лишь в редких случаях эти причины неясны. Однако не следует сразу переходить к экспериментам. Дело в том, что для эффективного решения задачи дале­ко не всегда нужно детальное проникновение в физико-химическую суть помехи. Допустим, техническое противо­речие обусловлено недостаточной прочностью материала. Понятно, что изучение этого материала может дать новые сведения, позволяющие устранить помеху. Но это путь исследовательский, а не изобретательский: здесь де­лается открытие (пусть небольшое), а не изобретение. Исследовательская же работа требует специального оборудования и значительного времени. Выгоднее идти изо­бретательским путем, пока его возможности не исчер­паны. Поэтому при определении непосредственных при­чин технического противоречия можно и нужно ограни­читься самыми общими формулировками.

Вспомним задачу о магнитной сборке. Идеальный ре­зультат состоял в том, чтобы ролики «сами собой» дер­жались на местах. Достижению этого результата мешало то, что ролики сами собой не держались и падали. При­чина помехи очевидна: ролики сделаны из металла, цап­фа тоже металлическая, а металл на металле сам собой не закрепляется. Большей детализации в определении причин помехи и не требуется.

Когда причина помехи найдена, можно сделать еще один шаг и определить, при каких условиях исчезнет по­меха. Так, в задаче о магнитной сборке помеха исчезнет, когда металл «без ничего» будет держаться на металле. После такого преобразования задачи уже трудно не дога­даться о намагничивании.

Рассмотрим в качестве примера задачу о гоночном ав­томобиле.

Решение задачи 3

2—3. Дана система из колеса и обтекателя. Сквозь обтекатель не видно положение колеса.

2—4. а) Обтекатель.

б) Колесо.

(К колесу автомашины предъявляется много тре­бований, любое изменение может вступить в кон­фликт с этими требованиями. К обтекателю предъ­является только одно требование—сохранение оп­ределенной формы. Значит, обтекатель — в усло­виях данной задачи—менять легче.)

2—5. Обтекатель.

3—1. Обтекатель сам позволяет видеть колесо—без ухудшения аэродинамических качеств.

Задача простенькая, не выше второго уровня. Но сей­час нас интересует механизм решения—его удобнее рас­сматривать на таких простых задачах.

Решение напрашивается уже на шаге 2—3. А шаг 3—1 с предельной точностью выводит на решение. Обтекатель сам пропускает лучи: следовательно, исключены все варианты с зеркалами, светопроводами и т. п. Без ухудше­ния аэродинамических качеств: следовательно, форму и положение обтекателя менять нельзя, дырки в обтекателе тоже нельзя делать. Остается одно—сделать обтекатель прозрачным. Это позволит совместить несовместимое: будут улучшены аэродинамические качества автомобиля и в то же время гонщик сохранит возможность, как и раньше, наблюдать за колесами.

Сейчас, когда решение найдено, оно кажется очевид­ным. Действительно, такое решение могло появиться уже в сороковых годах. Здесь, видимо, сказалась инерция мышления. Когда задача возникла, не было материала для изготовления прозрачных обтекателей: ведь обычное стекло не годится—оно слишком хрупкое. Тогда и при­выкли считать, что колесо можно прикрыть лишь метал­лическим обтекателем, а металл, как известно, непрозра­чен. С течением времени условия изменились: появилась прозрачная и прочная пластмасса (органическое стекло), однако «сработала» инерция мышления—задача оста­лась нерешенной. Способствовало этому и то, что задача относилась только к гоночным автомобилям и потому не попадала в поле зрения конструкторов обычных автомо­билей. Для обычного автомобиля едва ли нужны про­зрачные обтекатели колес (они быстро загрязнятся и пе­рестанут быть прозрачными — тут это решение непри­годно). Но вообще сделать машину или часть машины прозрачной—один из сильных приемов решения изобре­тательских задач.

* * *

На рис. 8 показана схема работы по АРИЗ. Исполь­зуя ИКР как ориентир, изобретатель сразу выходит в район сильных решений. Затем он шаг за шагом иссле­дует техническое противоречие, содержащееся в.задаче. Ясное представление о техническом противоречии и его, так сказать, внутренней механике позволяет в ряде слу­чаев уже на этом этапе прийти к идее решения. Однако, как правило, идея—в первоначальном своем виде— еще сыровата. Ее надо «дотянуть», откорректировать, усилить ее преимущества и по возможности убрать недо­статки. Это осуществляется в четвертой части АРИЗ.

Иногда недостатки идеи оказываются слишком серь­езными, преимущества—сомнительными, а повторный анализ не дает ничего нового. Тогда следует перейти к пятой части А РИЗ.

Изобретательских задач — бесчисленное множество. Но содер­жащиеся в них техни­ческие противоречия довольно часто повто­ряются. А коль скоро существуют типичные противоречия, то дол­жны существовать и ти­пичные приемы их уст­ранения. Действитель­но, статистическое ис­следование изобретений обнаруживает четыре десятка наиболее эф­фективных приемов уст­ранения технических противоречий. Их ис­пользование (порознь или в том или ином со­четании) лежит в ос­нове многих изобрете­ний. Разумеется, тут нет и тени принижения творчества: в конце концов вся безграничная вселенная собрана из сотни эле­ментов.

Рис. 8. По АРИЗ решать задачу на­чинают с определения идеального ко­нечного результата (ИКР). Это помо­гает сразу выйти в район сильных решений. Дальнейший поиск облег­чается выявлением технического про­тиворечия (ТП) и применением типо­вых приемов его устранения.

Составим теперь таблицу. В вертикальную колонку запишем показатели, которые желательно изменить (улучшить, увеличить, уменьшить и т. д.), в горизонталь­ную строку—показатели, которые недопустимо ухуд­шатся, если осуществить желаемое изменение обычными (уже известными) способами.

В приложении 1 приведена таблица, составленная в результате анализа 40 тысяч изобретений. С использова­ния этой таблицы и начинается пятая часть алгоритма.

Допустим, мы хотим решить задачу о гоночной маши­не. Можно ли обычными средствами уменьшить потери энергии, вызываемые несовершенной аэродинамиче­ской формой колес? Да, можно: надо спрятать колеса под обтекаемый кузов. Но тогда гонщик не сможет следить за положением колес. Таким образом, мы имеем противо­речие типа «потери энергии—условия наблюдения» (или наоборот: «условия наблюдения — потери энергии»).

Обратимся теперь к таблице. В списке характеристик объекта есть «потери энергии» (строка 22), но нет «усло­вий наблюдения». Возьмем вместо этого колонку 33— «удобство эксплуатации». На пересечении горизонталь­ной Строки и вертикальной колонки получаем цифры 35, 32, 1. Это номера рекомендуемых приемов. Какие-то из них могут оказаться ключом к решению задачи.

Нам еще придется детально познакомиться со всеми приемами. Сейчас отметим лишь, что среди трех приемов, подсказанных таблицей, есть и такой: «Сделать объект прозрачным» (прием 32).

Если бы мы взяли противоречия типа «удобство ра­боты и контроля — потери энергии» или «потери энер­гии — потери информации», то и в этих случаях среди ре­комендуемых приемов было бы — «сделать объект про­зрачным».