Научное творчество. Методы конструирования новых идей

3. Расположение двигателя по отношению к кабине: а) впереди; б) сверху; в) сзади; г) по бокам; е) вне объекта.

4. Источник энергии: а) горение топлива; б) электрические батареи; в) атомное ядро; г) солнце.

5. Положение источника энергии: а) в автомобиле; б) вне его.

6. Опора: а) движитель; б) пол кабины; в) полозья; г) воздушная подушка; д) паровая подушка.

7. Управление: а) ручное; б) автоматическое; в) полуавтоматическое; г) дистанционное; д) биотоковое.

8. Дороги: а) с твердым покрытием; б) грунтовые; в) жидкие; г) отсутствуют.

Этот морфологический ящик весьма неполон. Обычному автомобилю в нем соответствует сочетание вариантов: 1а – 2а – 3а -4а – 5а – 6а – 7а – 8а. Уже в этом «малом» морфологическом ящике содержится около 100 000 возможных комбинаций – вариантов автомобиля. Вот одно из необычных сочетаний характеристик: 1д – 2в – 3е – 4д – 5б – 6 г – 7д – 8 г. Двигатель реактивный и расположен вне автомобиля, например на заправочной станции; работает на солнечной энергии; движется при помощи ног, управление биотоковое. Такой автомобиль может двигаться совсем без дорог, например может взбираться на горные кручи.

Задания для самостоятельного решения

1. Проведите морфологический анализ объекта «планер». Отберите необычный, фантастический вариант.

2. Проведите морфологический анализ счетной машины. Отберите варианты: наиболее быстродействующий, экзотический, универсальный.

3. Проведите морфологический анализ хирургического автомата, не существующие в настоящее время варианты заменяйте предположительными. Опишите автомат для срочных операций в полевых условиях.

4. Проведите морфологический анализ объекта «игрушка». Предложите самую дорогостоящую и самую универсальную игрушку.

5. Проведите морфологический анализ известных в научно-фантастической литературе разумных существ. Есть ли в морфологическом ящике незаполненные клетки? Каким разумным существам она соответствуют? Опишите их.

6. Проведите морфологический анализ химических реакторов. Есть ли незаполненные клетки? Какие варианты являются новыми? Какие процессы в них могут проводиться?

1.4. Метод фантограмм

Частным случаем метода морфологического анализа является метод фантограмм. Как предложено Г. С. Альтшуллером, это систематический перебор всех возможных для данного факта изменений. Для проведения такого перебора предложена таблица – фантограмма (см. табл. 1): по вертикали откладывают различные структурные особенности реального объекта, по горизонтали – основные приемы преобразования идей, приведенные выше. Заполняя поочередно клетки таблицы, можно производить изменения не только самого объекта, но и многих его характеристик. В таблице 100 клеток, значит, можно получить столько же новых идей или значительно больше, если пользоваться сразу несколькими приемами или изменять несколько характеристик. Не все сочетания эффективны, большинство из них неинтересны, но последовательный перебор позволяет не пройти мимо новых идей. Для начала пробуют лишь некоторые комбинации.

Таблица 1.Фантограмма

Приемы изменения: 1 – раздробить; 2 – ускорить; 3 – замедлить; 4 – увеличить; 5 – уменьшить; 6 – полностью уничтожить; 7 – квантовать; 8 – сделать непрерывным; 9 – сделать статичным; 10 – сделать динамичным.

В качестве примера выберем объектом книгу – книги печатают на бумаге. Не будем заполнять все клетки, возьмем (3; 7) – макрообъект сделать непрерывным. Непрерывная книга? Например, книга, занимающая всю сушу… Что ж, пришельцы могли оставить свое послание людям с помощью направленного горообразования. Горы образуют знаки, которые можно охватить глазом только из космоса. Такое послание станет доступным цивилизации, только когда она покинет пределы своей планеты, то есть на достаточно высокой ступени развития.

Клетка (1; 4) – вещество увеличить. Книга состоит из целлюлозы, обработанной древесины. Увеличим количество древесины: тонна, миллион тонн, миллиард… – пока ничего нового. Древесина во всю планету, корни проникают в недра до самого центра, ветки деревянной планеты уходят в космос. Люди живут внутри дерева, передвигаются по капиллярам, как по ветвям выходят в межпланетное пространство… Эта идея рассматривалась как «смелый проект Г. Полякова – космический лифт с Луны на Землю» в журнале «Техника – молодежи» в № 4 за 1979 год.

Клетка (8; 7) – воспроизводится непрерывно. Что это значит? Непрерывно печатается? А можно иначе – непрерывно пишется. Автор книги продолжает писать ее уже после того, как она вышла из печати. Он думает, что на такой-то странице вместо пошлого сравнения характера героя с облаком пусть появится более мужественное сравнение с грозой… И это изменение немедленно появится во всех уже отпечатанных экземплярах книги. Книга может вообще не печататься, ее текст хранится в памяти компьютера, входящей в международную систему информационного обслуживания. В этом случае идея из фантастической переходит в класс реальных.

Рассмотрим пример решения А. Н. Орлова, в котором он развивает идею, основанную на применении приема «наоборот» к способу передвижения для растения. Как двигается растение? Не двигается, по ветру, прицепляется семенами за животных, семена разносят птицы, усами-отростками… Тогда «наоборот» означает, соответственно, само двигается, против ветра, семена отпрыгивают, их разносят птицы… Но если взять динамику развития растения – одно растение дает много семян? Тогда «наоборот» – много растений вынянчивают одно семя. Эта идея кажется новой. Как может выглядеть это растение? Оно «построено» из белков и минералов в виде, соответственно, коллоидного раствора и твердого тела. Структура растения – клетки и твердая часть. Организм состоит из трех частей: корней, минеральной трубки для связи и транспорта питательных веществ и плодовой чашки. Надструктура: колония трубок поддерживает одну чашку с одним плодом и одним семенем. Энергетика: колония живет за счет медленной химической реакции стенок трубок с веществом среды. Сфера обитания: дно озера, где имеется слой тяжелой едкой жидкости, а выше него есть слой обычной легкой жидкости, в которой могут существовать белковые вещества; дно озера богато питательными веществами, которые накопились там за счет гибели живого, попавшего в едкий слой. Воспроизведение: созревшее семя покрывается минеральным веществом и, внедрившись в почву, дает новую колонию трубок. Направление развития: это типичное растение, но его клетки из неподвижных стали подвижными, они реагируют на проникновение едкого вещества внутрь трубок; подвижные клетки переносят по трубке питательные вещества от корней к семени и обратно; клетки способны к самопожертвованию – клетки бросаются в трещины минеральной трубки и гибнут, забивая трещины останками. Цель, назначение, смысл существования: участие в биологическом кругообороте в озере с едкой жидкостью на дне, где скопилось много питательных веществ.

В развитие этой идеи может быть предложен следующий технический аналог: химический реактор-теплообменник с множеством тонких трубок, в которых или вокруг которых находится агрессивная жидкость. При претворении этой идеи возможны по крайней мере два варианта:

а) имеются самодвижущиеся клетки или частицы, реагирующие с агрессивным веществом, если оно проникнет через повреждение, продукты реакции заделывают эти повреждения; для техники это смелый проект, но в биологии примерно так происходит заживление поврежденных кровеносных сосудов;

б) в жидкости имеется вещество, способное энергично реагировать с агрессивным веществом так, чтобы продукты реакции быстро заполнили всю трубку и вывели ее из строя; так как при этом количество трубок в реакторе имеется в избытке, то реактор в целом длительное время сохраняет работоспособность; этот вариант в принципе кажется технически осуществимым.

Метод фантограмм применим как для генерирования идей, так и для развития творческого воображения. О нем можно прочитать в статьях Г. С. Альтшуллера.

С помощью любого из трех способов, если быть настойчивым, можно получить новую приемлемую фантастическую идею. Во всяком случае, большинство существующих фантастических идей можно свести к одному из трех способов преобразования фактов. Методы конструирования идей – это научная организация развития воображения.

Порядок работы с фантограммой может быть следующим:

– шаг 1: выбрать объект;

– шаг 2: конкретизировать для выбранного объекта характеристики (вещество, макроструктура, надструктура и т. д.);

– шаг 3: выбрать один из приемов фантазирования;

– шаг 4: последовательно применить выбранный прием к характеристикам объекта, конкретизированным на шаге 2;

– шаг 5: рассмотреть свойства полученного объекта;

– шаг 6: применив остальные приемы фантазирования, заполнить все или некоторые пустые клетки фантограммы.

Задания для самостоятельного решения

1. Придумайте фантастическое животное для клетки (1; 1): вещество – раздробить, для (2; 1): микроструктура – раздробить.

2. Представьте фантастическое решающее устройство для клеток (1; 4), (4; 4), (6; 4), (8; 4) и (10; 4): вещество, надструктура, способ передвижения, воспроизведение и цель – увеличить. Полученные счетные машины сравните с решением задания 2 параграфа «Метод морфологического анализа». Какая из машин фантастичнее, экономичнее, реальнее?

3. Постройте фантограмму для объекта «мост». Какая из моделей самая необычная? Как придется изменить транспорт с введением этих мостов? Как еще можно применять эта мосты кроме их прямого назначения?

4. Постройте фантограмму для объекта «электростанция». Отберите необычные сочетания. Как повлияет реализация нового типа электростанций на передачу энергии, на системы электродвигателей?

5. Постройте фантограмму для объекта «планета». Отберите типы планет, на которых невозможно существование человека. Как нужно изменить человека, чтобы он смог выжить в условиях таких планет?

6. Постройте фантограмму для разумного существа. Опишите его. В каких домах оно будет жить? Как передвигаться и на чем? Сравните с решением задания 5 из параграфа «Метод морфологического анализа».

1.5. Метод моделирования маленькими человечками

При решении задач неалгоритмическими методами для психологической активизации наряду с другими приемами используется эмпатия, или личная аналогия. Сущность этого приема заключается в том, что человек, решающий задачу, вживается в образ совершенствуемого объекта и старается осуществить требуемое задачей действие. Если при этом удается найти какой-то новый подход, новую идею, то решение переводится на технический язык. Практика применения эмпатии при решении учебных и производственных технических задач показала, что эмпатия действительно иногда бывает очень полезной. Но нередко она очень вредна. Отождествляя себя с тем или иным объектом и рассматривая его возможные изменения, изобретатель невольно отбирает приемлемые для человека изменения и отбрасывает изменения, не приемлемые для человеческого организма, например разрезание, дробление, растворение в кислоте и т. п.

Этот недостаток устранен в методе моделирования маленькими человечками (ММЧ), который применяется в алгоритме решения изобретательских задач (АРИЗ). Суть этого метода состоит в том, чтобы представить объект задачи в виде множества («толпы») маленьких человечков. Такая модель сохраняет достоинства эмпатии – наглядность, простоту, но толпа свободно делится на части. При этом жесткий и потому трудно поддающийся изменениям образ заменяется образом гибким, легко меняющимся.

В АРИЗ этот метод используется на стадии выделения части объекта идеального конечного решения (ИКР) задачи, чтобы отчетливее представить себе физическое противоречие задачи.

В истории науки известны случаи, когда стихийно и однократно применялось нечто похожее на ММЧ. Это открытие Кекуле структурной формулы бензола, когда он увидел кольцо, образованное из пяти обезьян, а раздумывал об изображении бензола. Второй случай – мысленный эксперимент Максвелла при разработке им динамической теории газов: он соединил два сосуда с газами при одинаковой температуре трубкой с дверцей, которую открывали и закрывали «демоны»; они пропускали из одного сосуда в другой быстрые частицы и закрывали дверцу перед медленными частицами. Эти случаи объясняют, почему в ММЧ взяты именно маленькие человечки, а не шарики или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали, могли действовать.

Практика применения ММЧ на занятиях по изучению методов поиска новых технических решений показала, что ММЧ надо применять только совместно с АРИЗ и на соответствующем шаге (в АРИЗ?71 на шаге 3.2 или 3.3 – после выделения части элемента ИКР, которая не обеспечивает требуемое действие). ММЧ эффективен для задач на передвижение, перемещение, изменение формы и состояния объекта. Обычный метод ММЧ в задачах на измерение ничего не дает.

Метод ММЧ сводится к следующим простым операциям:

а) выделенную часть объекта, которая не может выполнить требования идеального конечного результата, представить в виде толпы маленьких человечков;

б) разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи;