Текст книги "Воображайте-2. Полигон для мозгов"

Вечерние размышления

Изучение АРИЗ – кульминационный момент в обучении. И очень парадоксальный. Он направлен на решение сложных задач – ребята с такими задачами, скорее всего, в своей практике встретятся ещё очень нескоро, когда успеют забыть про шаги АРИЗ. Более того, мы, авторы этой книги, в своей работе профессиональных изобретателей АРИЗ почти не используем. Зачем же мы мучаем детей такой сложной методикой?

В 1977 году Преподаватель стал первым в мире профессиональным «ТРИЗ-специалистом» – решателем проблем[3]3
  В Ленинградском электромашиностроительном объединении «Электросила».


[Закрыть]. И через некоторое время обнаружил три интересных факта:

1. АРИЗ при решении практических задач не слишком эффективен, потому что:

• При преподавании АРИЗ на семинарах слушателям даются уже более или менее «прилично» сформулированные задачи, а при практической работе обычно таких задач нет. А есть обычно задание – улучшить такой-то технологический процесс или характеристику изделия.

• Работа по АРИЗ начинается с формулирования мини-задачи, а в реальных производственных процессах такую задачу часто очень трудно выявить, в одном технологическом процессе могут быть найдены десятки разных задач.

• АРИЗ нацелен на получение решений высокого изобретательского уровня, но такие решения в большинстве случаев очень тяжело внедряются в производство.

2. Тем не менее, люди, прошедшие обучение по АРИЗ, решали задачи во много раз лучше, чем не проходившие такого обучения, хотя сам АРИЗ и не использовали или использовали только некоторые отдельные разрозненные шаги АРИЗ, такие как формулирование идеальности, анализ ресурсов, моделирование маленькими человечками, использование приёмов разрешения физических противоречий и т. п.

Это объясняется важным психологическим эффектом, описанным Л. С. Выгодским, который называется интериоризация (от лат. interior – внутренний). Знания и навыки после их освоения, соответствующей тренировки и практического использования могут переходить с сознательного уровня на подсознательный, инстинктивный. Начинающий шофёр тщательно обдумывает, как выполнить сложный поворот или как объехать колдобину. При этом очень устает и водит плохо. А опытный водила об этом вообще не думает, делает всё автоматически и получается у него куда лучше. У него вся техника вождения «провалилась» в подсознание. Так же и элементы ТРИЗ «проваливаясь» в подсознание становятся неотъемлемой частью человеческого интеллекта, начинают «работать» в любых обстоятельствах, а не только при решении конкретных технических задач. Оказалось, что само изучение АРИЗ резко повышает общий творческий уровень человека, формирует у него диалектическое, алгоритмическое и системное мышление.

3. Ещё сильнее повышается творческий уровень у тех, кто преподаёт ТРИЗ и решает много практических задач. Типичная ситуация – «так старался объяснить другим, что и сам понял…». Это объясняет любопытный факт – лучшими исследователями и разработчиками в ТРИЗ всегда были люди, которые активно и много преподавали и практики – решатели задач.

С момента создания АРИЗ в нём совместились разные функции:

• АРИЗ как метод воспитания творческого мышления.

• АРИЗ как метод решения задач высших творческих уровней, направленных на создание принципиально новых технических систем.

Каждая из этих функций предъявляет свои специфические требования к системе, и именно попытки удовлетворить всем требованиям приводили к раздуванию объема АРИЗ, росту сложности работы с ним и времени, необходимого для обучения.

Готовясь к обучению детей, мы пошли по пути изменения АРИЗ в направлении улучшения функции воспитания творческого мышления. Так появился АРИЗЕНОК.

* * *

В девяностых годах авторы этой книги начали проводить обучение по ТРИЗ в Америке и других западных странах и сразу столкнулись с острой проблемой – если в России нормальный семинар по ТРИЗ длился от двух до четырех недель, то на Западе все обучение должно было быть проведено максимум за 3 дня. За такой срок изучить АРИЗ просто невозможно.

Для решения этой проблемы авторами вместе с коллегами – ТРИЗовцами и программистами, на базе АРИЗ был разработан программный продукт «Innovation WorkBench» (IWB). В переводе с английского «workbench» означает «рабочее место». Программный продукт сделал возможным обучение решению большинства практических задач всего за 2–3 дня. А со временем выявились три новые, довольно неожиданные возможности, создаваемые IWB:

• Высокая эффективность при решении задач разных уровней, от первого до третьего включительно. Оказалось возможным даже решение некоторых задач 4 уровня, за счёт того, что в программу были дополнительно включены законы развития технических систем, которых не было в АРИЗ.

• Когда программа создавалась, мы считали, что она будет нужна только «новичкам» для быстрого овладения методом решения задач. Но оказалось, что она очень сильно повысила эффективность работы и опытных ТРИЗовцев, в том числе и самих разработчиков.

• 95 % инженеров, менеджеров, учёных и т. п., прошедших обучение по IWB, вполне удовлетворены тем, что могут решать практические задачи, получать патенты. Но примерно 5 % обученных не желают на этом останавливаться, хотят глубже понять ТРИЗ, стать в этой области профессионалами. Так обучение IWB оказалось прекрасным средством профессионального отбора.

Школьникам мы даём только общее представление об алгоритме. Для того, чтобы преподавать АРИЗ, необходимо пройти полный курс обучения (объёмом не менее 140 часов).

День шестнадцатый. По шагам алгоритма

Сегодня мы продолжаем изучение АРИЗ. Знакомимся с пятым плакатом.

5.1. Поговорим о задачах-аналогах

Человек, проходящий обучение по ТРИЗ, знакомится с несколькими сотнями изобретательских примеров и решенных задач. Примеры эти далеко не случайны, они специально отобраны так, чтобы ученики получили некоторый начальный фонд «задач – аналогов», помогающих при решении. Те, кто продолжают осваивать ТРИЗ: читают ТРИЗовскую литературу, материалы по ТРИЗ в Интернете и т. п., постоянно пополняют этот фонд, повышая свою «решательную мощность».

Задача 2

Каждый знает, как непросто чистить сладкий перец. Нужно аккуратно отрезать и вынуть шляпку с семенами. Но это ещё приемлемо в домашнем хозяйстве, когда перцев немного. А как быть на консервном заводе, где их тонны?

– Вам эта задача ничего не напоминает? Ребята думают. Количество решенных здесь, в летней школе, задач уже приближается к сотне, не так просто перебрать их в памяти. Наконец, вспомнили.

– Была похожая задача. Как раскалывать орехи, её ещё синекторы[4]4
  Ребята вспомнили синектику – метод, который мы обсуждали в начале занятий (описано в томе 1). Её суть – мозговой штурм, проводимый группой профессионалов (синекторов), обученных преодолению психологической инерции. Основной их инструмент – использование разных аналогий.


[Закрыть] решали!

– Действительно, была. Помните решение?

– Там предлагали прокалывать орехи шприцом и подавать внутрь высокое давление, которое разорвёт скорлупу.

– Подходит нам такое решение в случае с перцами?

– В принципе подходит… Только…

– Что вас смущает?

– Да решение какое-то не очень идеальное. В каждый перец шприц вводить.

– Вот и сформулируйте ИКР.

К доске выходит Саша и пишет:

«Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, проталкивает воздух внутрь перца…»

– Икс-элемент должен быть из ресурсов, чтобы решение получилось идеальнее, чем со шприцем. А какие у нас ресурсы?

– У перца есть поры! Сквозь них может проникать воздух!

– Но просто так давление внутри перца не станет больше, чем снаружи!

Саша записывает формулировку ФП:

«Давление воздуха внутри перца должно быть больше, чем снаружи, чтобы перец лопнул, и не должно быть больше, потому что воздух не пойдёт внутрь перца».

– Это противоречие разрешается во времени! – кричит Алёша. – Сначала снаружи давление должно быть большим, чтобы воздух зашёл внутрь перца, а потом – стать маленьким, и воздух разорвёт перец.

Теперь смело можно приниматься за проектирование новой несложной установки. В большой бак засыпают сразу несколько сот килограммов перца. Плотно завинчивается крышка, и медленно поднимается давление. Сквозь поры перца воздух постепенно проникает внутрь. За 5–10 минут давление в баке (а значит, и внутри перца) достигает нескольких атмосфер. А потом открывается клапан, и воздух в доли секунды вырывается из бака наружу. Давление в баке сразу падает до атмосферного. А вот воздух, «пленённый» внутри перца, не может так быстро уйти через мельчайшие поры, и на какое-то мгновение внутри перца давление становится намного выше, чем снаружи. Воздух ищет выхода и находит его в самом слабом месте – у шляпки. Она вылетает вместе с семенами – перец очищен! Все сотни килограммов сразу.

– С чего мы начали решение?

– С того, что вспомнили похожую задачу.

– Верно. Такие «похожие» задачи в ТРИЗ называются задачами-аналогами. Нашли приём решения одной задачи, а потом оказывается, что его можно применить и для решения других задач. Не всегда внешне задачи-аналоги похожи. Иногда сходство «прячется» довольно глубоко и становится явным только после того, как сформулированы ИКР или ФП, или нарисованы маленькие человечки. Какой приём мы использовали для решения?

– Мы сначала постепенно поднимали давление, а потом резко сбросили.

– Правильно. Вот ещё задача.

Задача 3

При изготовлении искусственных алмазов иногда получаются кристаллы с мелкими трещинками. Эти трещинки опасны – может преждевременно выйти из строя инструмент, в котором будут использованы такие алмазы. Лучше уж заранее расколоть алмаз по трещинам, пусть будут помельче – это ничего, всем работа найдётся – но зато целые. Но как это сделать? Алмаз хрупок, и, если по нему ударить, он расколется, но при этом могут возникнуть и новые трещины. То же самое может получиться, если использовать термоудар – быстрое нагревание и охлаждение. Как быть?

– Очень просто! Как с перцем, – не задумываясь отвечают ребята.

– Смотрите, что, казалось бы, общего между перцем и алмазом? А проблема была решена точно так же, только давление пришлось поднимать до нескольких тысяч атмосфер! А если нужно чистить картошку в столовой? Или семечки на кондитерской фабрике? Очищать от панцирей мельчайших морских рачков – криль? Снимать с деревьев кору? Ведь это же всё – одна задача! А решения её получены в разное время, разными изобретателями, в разных концах света!

Для будущих изобретателей очень важно знать, что многие идеи, решения могут быть использованы многократно. Именно на этом основаны стандарты на решение изобретательских задач, задачи-аналоги.

5.2. Разрешение физических противоречий

С приёмами разрешения физических противоречий мы в основном знакомы. Ребята уже умело пользуются разделением противоречивых требований в пространстве, во времени, получили понятие о системном переходе. Есть ещё фазовый переход, то есть использование фазовых превращений. Впрочем, их мы тоже применяли. Где?

– Мы решали задачу, как увеличить диаметр трубы. Там вода превращалась в лёд.

– Верно. А ещё?

– А ещё задачу про вулканизатор – поддержание температуры во время плавления.

5.3. Применение эффектов

– Хорошо. Следующий шаг – применение «Указателя физических эффектов». Мы уже говорили, что физических эффектов, используемых для решения изобретательских задач, – тысячи. Как среди них найти нужный?

– Сначала «сконструировать» с помощью маленьких человечков, а потом найти.

– В принципе верно. Но даже зная, что нужно, не всегда легко найти это нужное среди множества эффектов. Поэтому в начале 70-х годов был создан первый Указатель. Он представлял собой справочник, в котором кратко рассказывалось о каждом физэффекте, о том, как он может быть использован, приводились ссылки на литературу, где об этом эффекте рассказано подробнее. Поиск нужного эффекта облегчала таблица, состоящая из двух граф: в первой указывалось нужное действие, а во второй приведены эффекты, способные осуществить это действие. Например:

Сегодня несложно найти как сами указатели эффектов, так и описания нужных эффектов в Интернете. В процессе развития ТРИЗ развивалось и применение разных эффектов. Сегодня наряду с указателем физических эффектов существуют также указатели применения химических, геометрических и биологических эффектов, их легко можно найти в Интернете, как и описание самих эффектов.

В АРИЗ есть ещё шестая, седьмая, восьмая и девятая части, о которых мы расскажем лишь в общих чертах. Шестая часть предназначена для изменения или замены мини-задачи на другую, если решение первоначальной задачи не удалось найти. В седьмой части идет проверка, разрешено ли физическое противоречие, достигнут ли ИКР, содержит ли новая система хорошо управляемые элементы – словом оценивается качество найденной идеи. И если оно не удовлетворяет приведенным в тексте алгоритма требованиям, рекомендуется повторить решение. Здесь же выявляются дополнительные задачи и подзадачи, которые необходимо решить для того, чтобы внедрить найденную идею. Ведь для внедрения одного изобретения высокого уровня иногда приходится решить немало задач более низкого уровня.

Задача 4

Знаменитый учёный-изобретатель первой половины 20 века Огюст Пикар прославился изобретением стратостата и батискафа. При их создании ему пришлось решить немало задач, в частности об управлении клапаном гондолы стратостата. Управление производилось с помощью веревки, пропущенной через металлическую оболочку герметичной гондолы внутрь неё. (Электронике Пикар не доверял, считая её ненадёжной.) При этом возникла проблема: через узкое отверстие воздух из гондолы не выходил, но тяжело проходила верёвка. А через широкое – верёвка проходила легко, но также легко уходил и воздух. Как быть?

Решим задачу по АРИЗ, но запишем только узловые шаги.

1.1. Мини-задача. Техническая система для полёта и управления стратостатом включает гондолу, верёвку, отверстие и воздух.

ТП-1: если отверстие большое, то верёвка свободно ходит через него, но выходит воздух.

ТП-2: если отверстие маленькое, воздух не выходит, но верёвка ходит с трудом. Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить свободное продвижение верёвки без потери воздуха.

1.2. Изделие – верёвка (B1), воздух (B2). Инструмент – отверстие (О) (большое, маленькое).

1.3.

1.4. Главный производственный процесс – управление гондолой. Выбираем ТП-1.

1.5. Отверстие очень большое, огромное.

3.1. ИКР-1. Икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет выход воздуха, не мешая проходить веревке.

3.2. Икс-элемент должен быть из имеющихся ресурсов.

3.3. ФП на макроуровне. Оперативная зона (03) должна быть проницаемой, чтобы пропускать веревку, и должна быть непроницаемой, чтобы не пропускать воздух.

3.4. ФП на микроуровне. Частицы оперативной зоны должны быть связаны, чтобы 03 была непроницаемой, и не должны быть связаны, чтобы 03 была проницаемой. Проницаема для веревки (твердого тела) и непроницаема для воздуха… Да это же жидкость! Действительно, если ввести в отверстие жидкость, например воду, то веревка свободно будет проходить, а воздух – нет. Но возникает новая подзадача: как удержать жидкость? Во-первых, она растечется, во-вторых, перепад давления вытолкнет её из гондолы.

– Перепад давления можно уравновесить столбом жидкости.

– Ого! Для этого нужен столб в десять метров воды!

– Почему обязательно воды? Если жидкость тяжёлая, можно и поменьше.

– Ртуть?

– Нет, ртуть нельзя, все в гондоле отравятся.

– Вы решаете сразу две задачи, – замечает Преподаватель. – Сначала решите задачу, как сделать, чтобы вода или ртуть удерживалась в отверстии, а потом – как бороться с отравлением.

– Я знаю, как удержать. Как в школьном манометре – там трубка V-образной формы, заполненная ртутью, через неё можно пропустить верёвку.

– Хорошо. Но как быть с ртутью? Отчего происходит отравление?

– Из-за испарения ртути.

– А можно сделать, чтобы она не испарялась? Вспомните вепольный анализ!

– B₁ – ртуть, B₂ – воздух, вредное поле П – испарение.

– Вредный веполь можно разрушить введением B₃ – прослойки.

– Можно ввести ту же воду или масло. Вот теперь решение готово для использования.

Пришлось решить не одну задачу, а три. И так всегда, задачи «обрастают» более мелкими задачами, нужно только решать их не все сразу, а по очереди.

В восьмой части АРИЗ рассматриваются вопросы применения полученного решения. В первую очередь необходимо выяснить, как должна быть преобразована надсистема, в одной из систем которой произошли существенные (или не очень) изменения. Делать это необходимо, потому что случаются курьёзные случаи.

Задача 5

На одном заводе в цехе, где происходило покрытие деталей электролитическим способом, придумали ценное усовершенствование, позволившее загружать в электролитическую ванну вдвое больше деталей, чем раньше. Производительность возросла в два раза, все радовались. А потом обнаружилась неприятность. Когда детали пошли в дело, оказалось, что половина из них – брак.

Ребята неуверенно пытаются решить задачу, используя то, чему успели научиться, но даже близко не подходят к решению. Во-первых, мы ещё не изучали, как решать задачи такого типа. А во-вторых, им трудно представить, какие дурацкие ошибки порой могут допускать совсем не глупые и квалифицированные взрослые в спешке реального производства… Ну, это тоже полезный урок.

Причина брака была проста – деталей в ванну стали загружать в два раза больше, а электролит по-прежнему меняли раз в смену.

– Не согласовали!

– Вот именно. Не посмотрели, как внесенное изменение отразится на всем процессе.

Очень важный шаг восьмой части предусматривает ответ на вопрос, нельзя ли полученный в результате решения принцип применить для других задач.

Задача 6

Во время блокады Ленинграда единственной связующей нитью осажденного города со страной была Дорога Жизни через замерзшее Ладожское озеро. От состояния льда на нём зависела жизнь многих людей. За льдом вели постоянные наблюдения. Для этого во льду делали проруби, в которые на тросиках опускали приборы. Но проруби быстро замерзали и тросики вмерзали в лёд. Нужны были незамерзающие проруби. Как быть?

– Эта задача похожа на задачу о гондоле, – замечает Света.

– Здесь тоже нужно ввести что-то в прорубь, чтобы она не замерзала! – поддержал её Дима.

– Какую-то незамерзающую жидкость, например, масло.

– Но масло унесет течением.

– Нужно масло удержать. Для этого даже сифон не нужен. Можно взять обыкновенную трубу и налить в неё масло. Оно легче воды, будет держаться сверху и предохранит воду от замерзания.

Именно так и решили задачу во время войны, а недавно выяснилось, что проблема не потеряла актуальности. Незамерзающие проруби требуются пожарным в сельской местности.

Вечерние размышления

Работа над АРИЗ идёт медленно. Сегодня мы столкнулись с проблемой, которая всегда возникает при изучении АРИЗ взрослыми, но мы почему-то не думали, что она возникнет и при обучении детей. В начале обучения люди с трудом «соглашаются» работать по строгому алгоритму, им кажется, что это нарушает их творческую свободу. А через некоторое время возникают обратные претензии – почему здесь не сказано точно – что делать? Почему здесь приходится перебирать разные модели, варианты разрешения противоречия, ресурсы и т. п.? Неужели нельзя сделать более чёткий алгоритм, чтобы всё было однозначно, как при делении уголком? Ситуация как в старом анекдоте: у клиента две претензии к официанту:

1. Это блюдо совершенно несъедобно.

2. Почему так мало?

В самом деле, предложить очень подробную, глубоко алгоритмизированную методику вполне можно. В конце восьмидесятых годов прошлого века Преподаватели разработали методику АРИЗ – СМВА, которая очень тщательно контролировала, поясняла, поддерживала каждый мельчайший шаг работы и давала очень хорошие результаты при решении. Проблема только в том, что никто (включая нас самих) этим «монстром», включавшим более 100 страниц правил, замечаний, пояснений, дополнений и т. п. не желал пользоваться… И не случайно! Само название СМВА означало «Сценарий Машинной Версии, Адаптированный для ручной работы». Он был предназначен для разработки программного продукта, который позже получил название Innovation WorkBench или проще IWB (набор рабочих инструментов для инноваций). IWB – инструмент профессионала – решателя проблем или инженера, решающего свои сложные и специфические проблемы. Он позволяет эффективно решать проблемы, но почти не учит творчески думать. Как электронный калькулятор – позволяет получить решение задачи, но не делает человека математиком. Обучать ему детей не имеет смысла, у них пока таких проблем нет, наша задача – научить их «АРИЗному мышлению», сделать более творческими.

Ребята должны понять, что изобретательская работа отличается от бездумного деления уголком. Не даёт успеха формальное, без размышлений, выполнение шагов, но не эффективно также и неорганизованное фантазирование без всяких правил. Главная особенность АРИЗ – сочетание четкости, строгости в формулировке шагов и управляемой фантазии. Не случайно Г. С. Альтшуллер всегда предупреждает:

«АРИЗ – средство для мышления, а не вместо него!»

Еще об одном противоречии в изучении АРИЗ. Для успешного освоения АРИЗ нужно решать побольше задач, то есть работать быстро. Но суета противопоказана творческой работе. При решении незнакомой задачи нужно работать не торопясь, в спокойном, даже несколько замедленном, сонном темпе. При решении мы подгоняем слушателей, а потом требуем от них углубленных размышлений. После первых учебных разборов по АРИЗ взрослые слушатели нередко начинают бунтовать: «Вы тянете нас к решению за уши!» В чем-то они правы. Мы действительно оказываем на них «давление», отсекаем кажущиеся заманчивыми направления поиска, ведущие в тупик психологической инерции.

Как-то Преподавателю пришлось наблюдать виртуозную работу коллеги, преподававшей АРИЗ. Она была математиком по профессии и совершенно не понимала довольно хитрую суть решавшейся практической задачи. Группа довольно уверенно вышла на прекрасное решение – и они обвинили учительницу в том что она знала ответ и тянула к нему. А я видел, что математичка так до конца и не поняла – что же решили и как… Она просто задавала им стандартные вопросы и заставляла строго следовать правилам анализа!

Мы не даём ученикам «думать приблизительно», так, как подсказывает «здравый смысл», нарушать правила и пренебрегать указаниями АРИЗ. Мы помогаем им преодолевать психологическую инерцию, идти в сторону нарастания «дикости», к решениям высокого уровня. Пройдёт время и трудная логика АРИЗ сама станет здравым смыслом, а повышение «дикости» будет восприниматься как свидетельство правильности рассуждений и признак близости решения. АРИЗ погрузится в подсознание, став основой нового талантливого мышления.