Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск







предыдущая главасодержаниеследующая глава

Шаг четвертый. ЗНАКОМСТВО С МЕТОДИКАМИ ТВОРЧЕСТВА И ТЕОРИЕЙ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

Шаг четвертый
Шаг четвертый

 Пусть Млечный Путь расколется 

 На Млечный Путь изобретателей 

 И Млечный Путь приобретателей. 

В. Хлебников

Осторожно: метод проб!

Нам предстоит познакомиться с современными методами активизации мышления, получить начальные представления о Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), посмотреть, как работают те или иные методы на практике.

Этот шаг можно проделать по-разному. Можно просто бегло пробежать страницы, подивившись наиболее оригинальным идеям, а можно и поработать с карандашом в руках, применяя изученные методы к решению намеченных задач. Авторы рекомендуют последнее.

Мы, наверное, никогда не узнаем, как выразил свою i радость первый изобретатель Земли, мы даже не знаем, что нужно считать первым изобретением - каменный топор, шалаш, дубину или что-то не дошедшее до нашего времени. Но можно с уверенностью сказать, что древние ; изобретатели работали методом проб и ошибок, ибо это I единственный метод, которому не надо учиться, который I осваивается человеком с раннего детства - через синяки и шишки собственного опыта.

История изобретательства насчитывает тысячелетия. Археологи установили, что такое сложное по тем временам изобретение, как колесо, появилось примерно шесть тысяч лет назад, и все это время люди учились на собственных ошибках. А плата за неудачные пробы была велика. Получилась новая лодка легкой и быстрой, да очень верткой - и автор утонул. Не пробило новое копье шкуру медведя - надейся на быстрые ноги. Эволюция техники шла медленно, и все ее успехи оплачены многими жертвами.

В наше время авторы неудачных проб редко расплачиваются за технические ошибки своими жизнями, ошибочные идеи оплачивает либо общество, когда появляются никому не нужные проекты, экспериментальные образцы машин, которые так и остаются экспериментальными, либо сам изобретатель - своим временем и здоровьем.

Работать методом проб и ошибок в XX веке - это анахронизм; но метод очень живуч, и существует он только потому, что о других многие просто не знают либо знают, но не хотят изучать. А к чему он приводит, можно показать на примерах. В первую мировую войну военно-морские стратеги Антанты решили внедрить абсолютную защиту своих морских коммуникаций от немецких подводных лодок. Была изобретена система глобального минирования вод Балтийского и Северного морей, для которой требовалось несколько сотен тысяч мин. Проект был утвержден, и мощная промышленность CJJIA начала в небывалых количествах штамповать русские морские мины.

Мины были хорошими, лучшими по тем временам, а вот система минирования... После войны обнаружилось, что, по одним данным, миллионные средства, вложенные в эту систему, привели к повреждению одной (!) немецкой подлодки, а по другим - вообще ни одной: субмарины свободно плавали где хотели. За неудачную пробу (плохую систему) горе-стратегов расплачивались своими жизнями экипажи русских, английских, французских кораблей, торпедированных этими лодками...

Фармацевтическая фирма ФРГ выбросила на рынки Западной Европы успокоительный препарат. Проба оказалась неудачной. Плата за неудачу - тысячи новорожденных уродов.

Этот грустный список можно продолжить. Но возникает вопрос: а при чем тут метод проб и ошибок?

Ответ прост. Развитие общества в настоящее время требует таких высоких темпов ускорения технического прогресса, что метод проб и ошибок уже не справляется с генерацией нужного количества первоклассных идей, вот и появляются на свет технические системы-монстры, которые не только бесполезны, но и опасны для людей и природы.

Представим ситуацию: будущий шофер дотошно изучает устройство автомобиля, марки бензина, тщательно отрабатывает навыки управления, но не учит правил дорожного движения. Что произойдет, если его выпустить в час «пик» на городскую улицу? В лучшем случае первая же поездка закончится разбитой фарой в авто и фонарем под глазом. А ведь в технике такое бывает сплоил и рядом: инженеров обучают разнообразнейшим наукам, кроме одной - науки о законах развития техники. В техническом же прогрессе час «пик» всегда, и на перекрестки прогресса надо выезжать, предварительно изучив освоив правила движения, то есть закономерности развития технических систем.

Начало пути

История попыток создания науки о творческом мышлении человека насчитывает века. Но до сих пор такой науки, пригодной для всех областей деятельности человека, не создано. Поэтому рассмотрим основные методы решения изобретательских задач, эффективность которых проверена практикой.

Основы науки о мышлении были заложены древнегреческим философом Аристотелем еще в IV веке до н.э. Он создал логику-науку о способах мышления, которые приводят к истине. Логика Аристотеля объединяет все правильные, так называемые силлогистические, умозаключения, которые из истинных исходных суждений позволяют получать истинные же заключения.

Не вдаваясь подробно в историю развития логики (об этом хорошо написано в книге Б. Бирюкова «Жар холодных чисел и пафос бесстрастной логики»), отметим, что первая логическая машина для формального производства новых знаний была построена в XIII веке испанским ученым-схоластом Р. Луллием. Он исходил из идеи, что путем комбинирования небольшого числа исходных понятий можно получить новое знание. «Великое и окончательное искусство» - так назвал Р. Луллий свой метод - было воплощено в приборе, представлявшем собой набор тонких концентрических дисков, независимо вращающихся друг относительно друга. Каждый диск делился на несколько секторов с написанными на них элементарными понятиями. Вращая диск, можно было получать разнообразные сочетания этих понятий и выводить различные следствия.

В молодости яркий поэт, известный дуэлянт и щеголь Р. Луллий бросает свет из-за неразделенной любви, поселяется в горах, пишет 366 глав «Великого искусства» и становится монахом, проповедуя христианство в Северной Африке с помощью своей машины.

В сущности, машина Р. Луллия была первой попыткой автоматизировать и систематизировать метод проб и ошибок, что привело к заложению основ популярного ныне метода морфологического ящика, который мы рассмотрим позже.

Собственно методики решения изобретательских задач начали развиваться с 30-х годов XX века, когда возникла необходимость в ускорении производства новых машин и, соответственно, новых идей.

Проблему решаем штурмом

В любой группе людей, решающей творческую проблему, всегда выделяются активные генераторы идей и не менее активные критики. Бывает и так, что засилье и излишняя агрессивность критически настроенных индивидуумов мешает остальным свободно высказывать свои идеи из-за боязни критических замечаний. Поэтому может оказаться, что идея была найдена, но не была высказана, и задача остается нерешенной. Чтобы этого не случилось, американским специалистом в области творческого мышления А. Осборном в 1939 году был предложен метод, известный ныне под названием мозговой штурм (мозговая атака, брейнсторминг).

Основная идея метода сводится к обеспечению выхода любых идей из подсознания без сознательной их оценки. Запрет критики очень важен. Излишняя критичность, как известно, привела к тому, что крупнейший физик начала века П. Эренфест не публиковал своих блестящих идей, считая их не совсем зрелыми; в конце концов это закончилось трагически...

Для проведения штурма проблемы организуется небольшая группа генераторов идей в 5-7, иногда больше человек. При этом необходимо следить за тем, чтобы в группе были специалисты разных областей, например, инженеры и биологи, математики и психологи. Не допускается включение в группу лиц, находящихся в отношении начальник-подчиненный. Проведением мозгового штурма руководит специалист, наиболее эрудированный в этой проблеме. В его задачу входит организация непринужденной обстановки, пресечение любого вида критики, даже в виде жестов или скептических хмыканий, поддержка наиболее оригинальных идей.

После записи идей на магнитофон или в протокол специальная группа экспертов отбирает наиболее интересные для внедрения или дальнейшего развития.

Поначалу появление мозгового штурма вызвало бурю восторга, но многочисленные эксперименты показали его практическую непригодность для решения серьезных изобретательских задач, содержащих в себе технические противоречия. Действительно, сотня-другая идей - это максимум, который можно получить при использовании мозгового штурма, а если задача требует перебора тысяч вариантов, что тогда? Или для решения требуются знания физического или иного эффекта, о котором никто из группы не слышал?

Увлечение мозговым штурмом быстро пошло на спад, но для рекламных целей, для определений областей, где можно внедрить уже сделанное изобретение, метод может успешно применяться. Например, группа слушателей одного из семинаров по Теории решения изобретательских задач за четверть часа выдала несколько десятков идей о том, где можно внедрить интересное изобретение - колесо В. Ищеина, которое изменяет свой диаметр в широких пределах, оставаясь идеально круглым,

От мозгового штурма к синектике

Синектика, предложенная в середине 50-х годов американским исследователем У. Гордоном, представляет собой тот же мозговой штурм, но в котором участвует группа профессионалов, специально подготовленных людей, использующих при решении задач четыре типа аналогий.

Прямая аналогия. Ее часто ищут в биологических системах; например, изучение особенностей спектра звуков, издаваемых дельфинами, натолкнуло одного из авторов книги на способ борьбы с многолучовостью в системах связи, позволяющий улучшить качество передачи информации.

Личная аналогия, или эмпатия. Решатель задачи должен попытаться отождествить себя с объектом, который нужно улучшить. Скажем, надо представить себя подводным крылом «Метеора» или «Ракеты». Крыло быстро разрушается от эффекта кавитации - схлопывания мелких пузырьков газа на поверхности крыла. Как себя вести, чтобы защититься от этих пузырьков? Надо очень сильно вжиться в образ совершенствуемого объекта, чтобы получить новую идею. Но при использовании эмпатии существует опасность, что для решения задачи объект надо разделить, а это сделать трудно, ибо кому охота делить себя на части? Данная трудность устранена в методе моделирования маленькими человечками, который будет рассмотрен при знакомстве с ТРИЗ.

Символическая аналогия. Делается попытка передать сущность объекта или процесса в метафоре, образе, сравнении. Например, символическая аналогия для фонтана будет звучать как текущая неподвижность, для стекла - невидимая стена. Символическая аналогия позволяет представить образ объекта целиком, схватить его суть в двух словах.

Фантастическая аналогия. Необходимо представить себе объект, процесс, ситуацию такими, какими мы хотели бы их видеть, не учитывая реальных ограничений. Например, дорожная сумка или рюкзак, которые не имеют веса и не занимают объема; зонтик, который появляется лишь тогда, когда начинается дождь, и совершенно исчезает в солнечную погоду.

Метод эмпитии
Метод эмпитии

Проблема на заседании синекторов решается в определенной последовательности. Сначала она рассматривается так, как дана основным заказчиком. Затем проходит очищение от тривиальных и очевидных решений, что можно делать по методу мозгового штурма. Далее следует этап превращения необычного в привычное путем использования аналогий, при этом допускается игнорирование физических законов. Например, можно рассматривать возможность передачи вещества или информации со скоростью, большей скорости света. Но самый интересный этап состоит в том, что участники творческого заседания пытаются понять проблему более глубоко, вплоть до неявного выявления противоречия, не позволяющего решить задачу известными методами.

В ходе заседания руководитель задает наводящие вопросы, призывая использовать те или иные виды аналогий, направляет дискуссию в перспективном, на его взгляд, направлении.

Синектика считается самым сильным методом решения задач, сохраняющим принцип перебора вариантов. Но серьезнейший недостаток, даже порок ее в том, что в ней никак не используется знание закономерностей развития техники, разве только эти закономерности проявляются в опыте синекторов. Более того, постепенно выяснилось, что участие в сессиях синекторов часто приводит к переутомлению нервной системы, из-за чего их группы быстро распадаются, несмотря на большие затраты по обучению. Фирма «Синектикс» берет за обучение одной группы от нескольких десятков до сотен тысяч долларов.

Сокровища морфологического ящика

В 1942 году швейцарский астрофизик Ф. Цвикки, работая в США, применил морфологический подход к решению задачи поиска новых реактивных двигателей. Этот момент и принято считать началом использования морфологического анализа систем в технике.

Цель, поставленная Ф. Цвикки, состояла в исключении случайности при поиске новых идей - этим морф-анализ выгодно отличается от мозгового штурма и появившейся позже синектики.

По самому простому варианту морфанализа составляется морфологическая карта. Например, необходимо разработать способ очистки кровеносных сосудов от налипших на них бляшек, которые приводят к тяжелым заболеваниям сердца и мозга. Чтобы бороться с бляшками, прежде всего нужна энергия - это будет первая морфологическая ось, или морфологический признак. Второй признак - инструмент, который будет воздействовать на бляшки.

Запишем теперь известные нам виды энергии, не думая заранее о возможности или невозможности их применения в медицине, и различные способы воздействия, то есть виды инструментов. Энергия: химическая (бляшки можно растворить), механическая, электрическая, ядерная, магнитное поле, гравитация. Инструмент: скальпель, растворитель, пучок частиц высоких энергий, ферропорошок, газ, жидкость. Итак, имеем таблицу, в которой содержится формально 30 вариантов очистки сосудов.

Часть из них нереальна, например, непонятно, как управлять скальпелем с помощью ядерной энергии, но большинство вполне дееспособно. Возьмем химическую энергию и ферропорошок: скажем, ампула с растворителем бляшек и ферропорошком может быть легко и точно подведена к опасному месту в сосуде с помощью магнита, там ампула растворяется, лекарство начинает действовать, а для повышения эффекта переменным магнитным полем воздействуют на феррочастицы, которые чисто механически соскребают бляшки.

Реально составляют многомерные таблицы, имеющие десятки морфологических признаков и десятки вариантов DO каждому признаку, - в результате получается морфологический ящик. Ф. Цвикки составил ящик, в котором содержалось 36 864 типа реактивных двигателей (в 1951 году), а ранее, в 1943 году, у него получился небольшой «ящичек», содержавший 576 вариантов двигателя, в числе которых оказались и секретные немецкие самолет-снаряд «Фау-1» и ракета «Фау-2».

Морфологический ящик для узкого класса быстрых обнаружителей сигналов, составленный одним из авторов книги, содержит 20 736 реальных вариантов построения обнаружителей.

Морфологический анализ, пожалуй, самый сильный из неалгоритмических методов, и его эффективность объясняется снижением элемента случайности, устранением слепого перебора вариантов. Но метод этот имеет принципиальный недостаток - в нем нет правил отбора наиболее предпочтительных сочетаний вариантов морфологических признаков. Здесь явно видно противоречие: для охвата всех возможных на сегодня структур заданной технической системы надо строить ящик с очень большим числом морфопризнаков и максимально возможным числом вариантов реализации каждого признака. Лучший ящик тот, который похож на гигантский морфологический контейнер. Но для 20 признаков и 10 вариантов по каждому признаку ящик будет содержать 1020 возможных реализаций технической системы! Перебрать все структуры ящика не поможет никакая ЭВМ. Это как поиск кладов, где для стопроцентного успеха надо перекопать все - леса, горы, долины, ощупать морское дно, обшарить все чердаки и подвалы. Тогда удача вам улыбнется. Вот только для этого потребуются тысячи лет. Разумные искатели кладов поступают иначе: они изучают документы, узнают места, где утонули корабли с золотом и т. д. Так надо поступать и в технике - изучать законы ее развития и на основе этих законов прогнозировать будущие машины, тогда ненужным окажется дурной перебор вариантов.

Зададим себе вопрос

Не удовлетворяясь методами случайного поиска, многие авторы предлагали списки наводящих вопросов, помогающих изобретателю более систематически искать идею изобретения. Известны списки А. Осборна, английского изобретателя Т. Эйлоарта и математика Д. Пойа.

В списке наводящих или контрольных вопросов А. Осборна девять групп вопросов; приводим их в сокращении.

1. Какое новое применение технического объекта вы можете предложить?

2. Возможно ли решение изобретательской задачи путем приспособления, упрощения, сокращения?

3. Какие модификации технического объекта возможны?

4. Что можно увеличить в техническом объекте? Что можно присоединить?

5. Что можно в техническом объекте уменьшить?

6. Что можно в техническом объекте заменить?

7. Что можно в техническом объекте преобразовать?

8. Что можно в техническом объекте перевернуть наоборот?

9. Какие новые комбинации элементов технического объекта возможны?

Каждая группа включает по нескольку подвопросов. Так, в 7-й группе предлагается изменить последовательность операций, скорость, темп; заменить модель и т. д.

Наиболее известен в технике список Т. Эйлоарта (полностью опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор», J\2 5, за 1970 год). Т. Эйлоарт предлагает перечислить и изменить все качества предполагаемого изобретения, набросать фантастические, биологические, экономические и другие аналогии, попробовать различные виды материалов и виды энергии, узнать мнение дилетантов в данном деле, устроить сумбурное групповое обсуждение. Далее автор рекомендует попробовать национальные решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и т. д. Т. Эйлоарт рекомендует спать с проблемой, гулять, есть - все с ней, бродить среди свалки, дома, в магазинах дешевых вещей, читать комиксы и журналы. Важно изучить историю вопроса, определить идеальное решение, выяснить ложные толкования проблемы.

Из приведенных списков видно невооруженным взглядом, что это все тот же метод проб и ошибок с единственным отличием: но списку вопросов можно проще и быстрее пробежать некоторое начальное поле вариантов. Вопросы отражают личный опыт изобретателей - авторов вопросов, и' поэтому они столь же ограниченны, как любой опыт.

Что там за семью печатями!

Кроме рассмотренных основных методов активизации творческого мышления, существуют и другие, представляющие в основном комбинации методов перебора вариантов. Среди них можно назвать стратегию семикратного поиска рижского исследователя Г. Буша, в которой процесс решения задачи делится на семь стадий, по каждой стадии даются наводящие вопросы типа «использовать морфологическую матрицу», «провести дикие эксперименты», «генерировать свободные и детерминированные ассоциации» и т. д.

В методе психоэвристической активизации, разработанном в Тбилиси под руководством А. Чавчанидзе, сделана попытка возложить ведение диалога на ЭВМ, которая подсказывает ведущему вопросы, задаваемые затем испытуемому, призванному решать изобретательские задачи. Получается симбиоз метода контрольных вопросов и синектики, правда, в отличие от рекомендаций Т. Эйлоарта здесь предлагается для участников заседаний создать хорошие, комфортные условия: продумать освещение и звукоизоляцию помещения, установить удобные столы и кресла, даже предусмотреть приятный вид, открывающийся с балкона. Хорошие рекомендации! Вот только почему-то у многих они вызывают улыбку. Наверное, по той причине, что это нереально, или по другой - если человека посадить в мягкое кресло в тихом месте, да еще после хорошего обеда, то, пожалуй, ему будет не до изобретательства.

Итак, сделаем выводы. Методы психологической активизации творческой деятельности просты, их можно быстро освоить и использовать на практике, но пользы от них немного. Это показывают многочисленные эксперименты, в проведении которых участвовали и авторы книги. Слабость методов состоит в игнорировании законов развития техники. Работать даже по усиленному методу проб и ошибок - это все равно, что при лечении больного давать ему подряд все лекарства, хранящиеся в аптеке. Там наверняка есть нужное, но пока до него доберутся, больной может хватить что-нибудь такое, после чего и лечение станет ненужным...

От знания законов техники к теории мышления в технике

Для начала об одном эксперименте. На первом занятии по Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) в Минском радиотехническом институте аспирантам, студентам, научным сотрудникам дается два часа для решения одной, заведомо трудной задачи любым методом. Через два часа выясняется, что контрольного ответа нет ни в одной работе. После изучения неалгоритмических методов проводится мозговой штурм - ответ не получается. И только после изучения курса Теории решения изобретательских задач слушатели решают заданную задачу с точным выходом на ответ. Подобный эксперимент проводился для многих задач с тем же исходом - лучше всего сложные изобретательские задачи решаются с использованием ТРИЗ.

Что же это за волшебная теория, которая так заметно усиливает интеллект человека?

Усиление интеллекта человека
Усиление интеллекта человека

Работа по созданию теории изобретательства началась сорок лет назад; основы ее, призванной навести мосты между фундаментальными науками и техникой, заложил инженер и писатель из Баку Г. Альтшуллер (писательский псевдоним Генрих Альтов).

Основное положение ТРИЗ гласит: технические системы развиваются по определенным законам, которые могут быть выявлены и использованы для сознательного решения изобретательских задач, без случайного блуждания и бессмысленных проб. Незнание законов развития техники подчас обходится обществу очень дорого: тратятся средства, материалы, энергия и высококвалифицированный труд на разработку проектов машин, обреченных на вымирание еще до рождения. А этого можно было бы избежать еще на начальном этапе работы, проверив, соответствует ли идея машины основным законам техники. Например, слепое использование аналогий породило в свое время «ногастый» паровоз, автор которого копировал лошадь, в 1787 году был разработан «весластый» пароход с очень сложной и практически неработоспособной системой преобразования вращения вала паровой машины в движения, подобные взмахам гребца. Незнание закона увеличения идеальности систем привело к тому, что колесные тракторы даже лучших фирм возят по 600 килограммов груза, предназначенного только для предотвращения их опрокидывания.

Но знания законов развития техники для решения задач мало; кроме знания, нужно умение. Именно соединение знания с умением рождает мастерство. Поэтому в ТРИЗ разработана специальная программа пошагового решения задачи - это алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). При работе с АРИЗом по определенным правилам находят идеальный конечный результат (ИКР) для данной задачи, выявляют техническое и физическое противоречия и устраняют их применением специальных переходов с использованием указателей различного рода эффектов.

АРИЗ - это алгоритм, которым пользуется человек, а не машина, поэтому он включает специальные операторы по управлению психологией с целью снятия инерции мышления.

Минимальная техническая система, состоящая из двух веществ и поля, получила в ТРИЗ название веполе от слов «вещество» и «поле». Разработан язык вепольных преобразований, знание которых позволяет формально использовать законы техники для синтеза новых технических систем.

В последние годы интенсивно развиваются стандарты на решение изобретательских задач (не путать с ГОСТами). Стандарты гарантируют высокий уровень решения, при этом нет необходимости в использован АРИЗа.

Ныне Теории решения изобретательских задач обучают в 200 школах изобретательства. Ее осваивают инженеры, научные работники, аспиранты, студенты, школьники. Соответствующие книги широко издаются на многих языках мира.

Теория изобретательства давно показала свою эффективность, она может быть освоена любым человеком, кто стремится создавать новое в науке и технике. Поэтому и мы попробуем представить основные методы ТРИЗ и посмотреть, как даже самые трудные задачи поддаются напору АРИЗа, вепольного анализа и стандартов.

Изобретения бывают разные

Среди необъятного патентного фонда (а в мире выдано несколько миллионов патентов) можно найти изобретения, которые по силам любому человеку, но есть и такие, над которыми работали поколения изобретателей. В Теории решения изобретательских задач принято все изобретения делить на пять уровней.

Первый уровень составляют мелкие усовершенствования уже известных технических систем. Например, в изобретении № 1116239 для надежной фиксации конца пружины предложено заливать его в месте крепления легкоплавким металлом. По авторскому свидетельству № 854714 сплавляемые по воде бревна надо покрывать с торцов пенопластом, чтобы они не впитывали воду. Идею изобретения первого уровня можно найти, рассмотрев всего лишь несколько вариантов.

Изобретать на первом уровне очень просто - в этом вы сейчас убедитесь сами. Попробуем решить задачу: как очищать от металлической пыли абразивные круги, которыми шлифуют стальные детали? Механическими скребками пыль не возьмешь, но может помочь магнит. Действительно, сильное магнитное поле быстро очистит шлифовальный круг от пыли. На этот способ выдано авторское свидетельство № 662331.

Второй уровень - это изобретения, в которых простое техническое противоречие устраняется известным в данной отрасли техники способом. При этом частично меняется один из элементов системы.

В авторском свидетельстве № 715406 предложено делать дно в приемной камере овощехранилища на пружинах переменной жесткости. Картофель теперь не станет падать с высоты, а будет плавно опускаться вместе с дном по мере заполнения камеры.

В задаче прослеживалось противоречие: чтобы клубни не разбивались, хранилище надо делать мелким, но при этом оно маловместительно. Сделали подвижное дно, и противоречие исчезло.

Задачи второго уровня обычно требуют перебора нескольких десятков вариантов. И сделать это по силам любому грамотному специалисту.

Изобретения первых двух уровней самые многочисленные - они составляют примерно 77 процентов патентного фонда.

Третий уровень составляют изобретения, в которых противоречие преодолевается путем полного изменения одного из элементов системы. Цена такого изобретения - сотни вариантов решений, сотни пустых проб. Противоречие преодолевается способом, известным в пределах одной науки. Например, замена чернил в авторучках на густую пасту устранила опасность клякс, которые, как известно, попадают на самые важные бумаги и в самое неподходящее время. Шариковая ручка - типичное изобретение третьего уровня.

Четвертый уровень изобретений - это крупные идеи, на основе которых создаются новые технические системы. Русский революционер и изобретатель К. Шиловский, находясь в эмиграции во Франции, в 1914 году предложил схему гидролокатора, названного им в патенте «абсолютным акустическим лагом». Вместе с П. Ланжевеном он построил действующую модель локатора с генератором и приемником ультразвуковых колебаний. Измеряли расстояние до дна и раньше, но с помощью груза и веревки. Теперь их заменил ультразвук. Появилась совершенно новая техническая система.

Пятый уровень - это изобретения, следующие непосредственно за новыми открытиями. При этом, как правило, создается новая отрасль техники. Передача А. Поповым 7 мая 1895 года первой в мире радиограммы «Генрих Герц» была первым криком новорожденного изобретения пятого уровня. Этот день считается днем рождения радио. Правда, долгое время в странах Запада считали изобретателем радио Г. Маркони, действительно много сделавшего для внедрения радио в жизнь. И хотя Г. Маркони не прочь был полностью присвоить себе лавры первооткрывателя, А. Попов относился к этому снисходительно и даже подарил ему к свадьбе серебряный самовар.

К пятому уровню можно отнести изобретение автомобиля, самолета, электронной вычислительной машины, лазера.

Пойдешь направо - коня потеряешь, налево - головы не снесешь

Примерно такая дилемма встречалась витязям из русских сказок. И что делать-то? Коня жалко терять, да и голова еще может пригодиться. Даже сказочные персонажи сталкивались с противоречиями.

Противоречия есть повсюду. Вам хочется пойти в кино про Фантомаса, но в это время надо идти на лекцию; а тут еще погода неустойчивая, приходится каждый раз думать, как одеться, пойдешь в пиджаке - замерзнешь, если похолодает; оденешь пальто - тяжело таскать его, если будет тепло. Ничего не поделаешь! Мир состоит из противоречий, и развивается он через преодоление противоречий. Закон единства и борьбы противоположностей - главный закон диалектики.

Противоречия в изобретении
Противоречия в изобретении

Вы только что закончили технический вуз, распределение получили в НИИМАВР (вам смутно представляется будущая работа, да вы даже не успели запомнить название НИИ, но настроение прекрасное, будущее грандиозно). И вот вас вызывает начальник и говорит:

- Ну, молодой человек, посмотрим, на что вы способны. Вот вам задание на ближайший месяц. Надо два раза повысить скорость «мышления» экспериментального робота для сборки часов. - Начальник посмотрел на вас довольно сочувственно. - Всем он хорош, работает точно, безотказно, но уж очень медленно. Пока сообразит, что надо делать, конвейер уходит. Работницы цеха смеются. Вы, я знаю, по роботам писали диплом, так что вам и карты в руки.

«Влип! Попал, как кур в ощип!» - подумали вы, по виду, конечно, не подали.

- Сделаем, шеф. - И, зажав под мышкой папку о техническим описанием «головы» робота, довольно бодро проследовали на свое первое в жизни рабочее место.

К концу рабочего дня стало тоскливо. Увеличить-то скорость «мышления» надо - начальник очень просит, но как это сделать, как?

В этом эпизоде показан вариант возникновения административного противоречия, возникающего между общественной потребностью и возможностью ее удовлетворения. Форма такого противоречия проста: надо улучшить что-то, а как - неизвестно. С ними сталкивается обычно начинающий исследователь или опытный инженер в новой для него области.

Вас перевели в отдел истории противоречий в технике, в группу авиации. Покопавшись в литературе, вы увидели, что в 30-х годах XX века для увеличения скорости самолетов необходимо было убрать все выступающие части, в том числе шасси, но как садиться при этом? Конструкторы пробовали установить обтекатели перед шасси, но это мало помогало. Такое противоречие принято называть техническим - суть его в том, что при улучшении одного показателя технической системы, например скорости самолета, недопустимо ухудшается другой показатель, в данном случае безопасность посадки самолета (без шасси садиться опасно, да и самолет разобьется).

При испытаниях истребителя МиГ-19 выяснилось, что на «послезвуке» руль переставал действовать. Опять противоречие: повысишь скорость - понизишь управляемость самолета. Сделали рулем весь стабилизатор - плохо, на «дозвуке» стал слишком сильно реагировать на действия пилота. Противоречие осталось.

Борьба с противоречиями ведется двумя путями. Оптимизация - это первый путь, которому часто следуют конструкторы. В этом случае стараются проектировать систему так, чтобы компромиссное решение (немного выиграл в одном, немного проиграл в другом) приводило к приемлемому варианту системы. Но на этом пути успех сопутствует не всегда, и в конце концов приходится находить такое решение, при котором улучшение одного показателя не приводит к ухудшению другого.

Сделали шасси самолета убирающимися, и противоречие исчезло.

Выдающийся авиаконструктор Р. Бартини, член Компартии Италии, эмигрировавший в СССР в 1924 году для исполнения своей клятвы - «положить все силы на то, чтобы красные самолеты летали быстрее черных», активно пропагандировал сознательный поиск способов устранения противоречий в технике. Он требовал при решении задачи определять факторы, играющие решающую роль, отделив все второстепенные элементы. «После этого надо сформулировать наиболее контрастное противоречие: или-или... Решение задачи надо искать в логической композиции тождества противоположностей... и-и».

И Р. Бартини удавалось намного опережать других конструкторов при проектировании знаменитых самолетов марки «Сталь» как по скорости, так и по остальным показателям. Именно Р. Бартини первым из советских конструкторов применил убирающееся шасси в истребителе «Сталь-6». Ориентация на устранение и обострение противоречий сделала Р. Бартини ярким генератором идей для авиации как довоенной, так и послевоенной.

Причиной технических противоречий выступают физические противоречия, для выявления и устранения которых служит АРИЗ, описываемый в последующих главах.

Для неподготовленного человека формула физического противоречия звучит довольно дико: объект должен находиться сразу в двух взаимоисключающих физических состояниях. Например, быть холодным и горячим, заряженным и нейтральным, быть в данном месте и не

Как известно, Гамлет терзался вопросом: «Быть или быть?» Изобретатель же, который хочет решать настоящие изобретательские задачи, должен уметь поступить так, чтобы можно было сказать: «И быть и не быть!» Шасси должно быть и не должно быть. И это оказалось возможным: оно есть при посадке и взлете самолета и его нет в воздухе.

Еще один пример. В металлургии для некоторых целей применяют вращение емкостей с жидким металлом, но при этом металл размывает футеровку (стенки емкости). Надо предложить простой метод ее защиты.

Оговоримся заранее: вводить дополнительный защитный слой нельзя - дорого, да и примеси окажутся в металле. Так что думайте. И помните, что противоречий не надо бояться, их надо преодолевать по схеме и-и. Для нашего случая это: защита есть и защиты нет. Трудно? Конечно, ведь задача с противоречием. Это не то, что предложить удочку для ленивого рыбака, в которой мормышку дергает микродвигатель (авторское свидетельство № 1132882).

Ответ дается в авторском свидетельстве № 577242: наружный слой металла вращают магнитным полем со скоростью вращения емкости. Заметьте, что функцию защиты взял на себя пристенный слой металла. Противоречие устранено полностью. И не пришлось вводить защитный слой, и в то же время футеровка не размывается. Защиту взял на себя сам металл. Это и есть признак сильного решения задачи - когда объект сам выполняет требуемые действия. В свою очередь, это явно свидетельствует о том, что данная система развивается в соответствии с законом увеличения степени идеальности систем - основным законом развития техники.

В повести братьев Стругацких «Понедельник начинается в субботу» сотрудники НИИ чародейства и волшебства (НИИЧАВО) не любили стоять в очередях, поэтому они заклинаниями синтезировали себе подобных дублей и отправляли их в день зарплаты к кассе. Дубли были абсолютно похожи на своих оригиналов, но умели делать только две вещи: считать деньги, не отходя от кассы, и кричать: «Кто там лезет без очереди?» Блестящий пример преодоления противоречия типа: быть одновременно и за рабочим столом, и в очереди в кассу.

Противоречия играют ключевую роль и в науке. Например, некоторое время в физике пользовались моделью атома Резерфорда, по которой электроны обращались вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца. Но согласно электродинамике электроны должны были непременно упасть на ядро в результате потери энергии при излучении электромагнитных волн. Возникло противоречие: электроны должны падать, а не падают. Известно, что данное противоречие привело Н. Бора к гипотезе устойчивых орбит,! по которым электрон движется без излучения, а квант света излучается лишь при переходе с высшей орбиты на низшую.

Известна притча. Если военный говорит - да, то это - да; если - нет, то это - нет; если - может быть, j то это не военный; если дипломат говорит - да, то это - может быть; если - может быть, то это - нет; если - нет, то это не дипломат. А вот изобретатель, видя, что в системе появилось противоречие типа «или да, или нет», должен сказать «и да, и нет» - и сделать это. Если он делает только да или нет, либо ни да, ни нет, то это не изобретатель.

Как утверждал Б. Шоу, люди только тогда сообщают нам интересные сведения, когда мы им противоречим. То же и в технике - интересные идеи появляются только тогда, когда преодолеваются противоречия.

Оригинальные идеи по типовым приемам

В любой деятельности человека - от приготовления пищи до проектирования сверхумных компьютеров - можно выделить особые приемы, с помощью которых достигаются нужные эффекты. Заглянем в борцовский зал. Вот юноша в куртке с красным поясом резко дернул противника за рукав, подставив свою стопу под ногу противника. Партнер падает, встает, и картина повторяется снова. Это идет отработка приема борьбы самбо, называемого подсечкой. После изучения десятков подобных приемов человек становится сильнее по сравнению с необученным.

Приемы используются и в интеллектуальной деятельности. Например, в книге Т. Котарбинского «Трактат о хорошей работе» приведено несколько примеров по внедрению проектов. Особенно настоятельно автор рекомендует использовать метод свершившегося факта: если нужно отдать распоряжение, требующее утверждения свыше, то лучше сначала отдать распоряжение как предварительное, а затем уже добиваться его утверждения. Опыт говорит, что такой способ действий чаще приводит к успеху, чем обычная процедура, при которой сначала получают разрешение, а потом отдают распоряжение. Метод свершившегося факта используется широко и в других областях. К чему эта притча?

Применение особых приемов для достижения нужного эффекта
Применение особых приемов для достижения нужного эффекта

Пока не будем выдавать секрет!

В изобретательстве тоже давно замечено, что есть похожие задачи, которые решаются одинаковыми приемами. Такие приемы изучались, публиковались их списки. Рассмотрим три изобретения. По авторскому свидетельству № 901217 для предотвращения замерзания сыпучего материала предлагается его охладить заранее, до погрузки в вагон. В ЦНИИ лесной генетики и селекции выращивают деревья с заранее заданной декоративной структурой. Для этого к дереву прививаются так называемые камбиальные клетки, образующие на стволе различные наросты (а. с. № 1009334). Литье под давлением требует сложных пневматических устройств. Но, оказывается, можно обойтись и без них, если в литейную пресс-форму предварительно ввести вещество, при нагреве выделяющее газ, создающий в форме избыточное давление (а. с. № 933225).

Из этих примеров видно, что нужное действие в системе создается заранее, - такой прием называется приемом предварительного исполнения.

А вот прием «заранее подложенной подушки», по которому объект изобретается с целью предотвращения возможных аварийных ситуаций. Это довольно сильный прием, который использован и в таком важном проекте, как КОСПАС - САРСАТ, - системе, предназначенной для спасения людей, попавших в аварию, терпящих бедствие в море и на суше.

На судне либо самолете заранее устанавливаются специальные передатчики, сигналы от которых принимаются спутниками, и координаты этих объектов, если они терпят бедствие, передаются на Землю, откуда и приходит помощь. Уже в процессе отладки системы советский спутник «Космос» помог спасти несколько человек, попавших в аварию.

Не обошлось и без курьезов. Один любитель водных походов из Англии приобрел передатчик системы КОСПАС - САРСАТ и поставил его в шкаф, забыв выключить после проверки работоспособности. Каково же было его изумление, когда к нему явились полицейские. Оказывается, система сработала безупречно - был поднят поисковый вертолет, который сначала искал «терпящего бедствие» в реке, но затем точно определил, что он находится в квартире.

Из этих примеров видно, что совсем разные задач решаются одинаково.

Здравая мысль составления списков типовых решений появилась еще в начале нашего века. Ко практика не подтвердила их эффективности. Приемов много, их десятки, а пользоваться ими неудобно, так как нет указаний, когда какой нужно применять. Поэтому для отбора наиболее сильных из них Г. Альтшуллером было проведено обширное исследование патентного фонда, которое привело к созданию фонда из 40 приемов и таблицы, позволяющей находить нужный для преодоления того или иного технического противоречия. Приемы отныне стали увязанными с конкретными противоречиями, что сразу повысило действенность таблицы.

Таблица поиска выглядит очень просто. В вертикальной колонке записаны показатели технической системы, которые надо улучшить, а в горизонтальной строке показатели, которые недопустимо ухудшаются при использовании известных способов решения задачи. На пересечении вертикальной колонки и горизонтальной и строки указаны номера приемов устранения технических противоречий. Остается только вникнуть в суть рекомендаций, и тут же появляется идея сильного решения.

К примеру, необходимо повысить прочность зубчатых колес, в которых уже используются самые прочные материалы, но все же зубья ломаются. Прочность можно увеличить, сделав колесо более толстым, но при этом повысится его вес, что обычно недопустимо. Итак, в вертикалькой колонке находим графу «прочность», а в горизонтальной строке графу «вес подвижного объекта». На пересечении указан прием номер 1, который рекомендует сделать объект разборным. В авторском свидетельстве № 905556 так и предложено - делать зубчатое колесо со сменными зубьями. Сломался зуб - его легко заменить, и колесо опять как новое, а раньше оно просто выбрасывалось. Более того, в разборном колесе можно поставить демпфирующие прокладки, еще более повысив его долговечность. Разборным удобно делать и винт судна, ведь одну лопасть легче и дешевле менять, чем весь винт (а. с. № 242697).

Полный список приемов устранения технических противоречий и таблица-указатель опубликованы в книге Г. Альтшуллера «Алгоритм изобретения»; много интересных примеров по их использованию приведено в книге А. Селюцкого, Г. Слугина «Вдохновение по заказу».

Приведем еще несколько примеров. Прием «местного качества» состоит в переходе от однородной структуры объекта к неоднородной. Таким путем изобретатели из Тбилиси хотят улучшить теплообмен в зданиях. Они предложили одно оконное стекло в раме делать теплоотражающим, а другое теплопоглощающим. Рама закрепляется на шарнирах. Не хотите, чтобы от летнего солнца стало жарко, поверните раму теплоотражающим стеклом наружу; похолодало - поверните обратно.

По приему «использования механических колебаний» необходимо привести объект в колебательное движение, применить ультразвук, в том числе в сочетании с другими полями. Ультразвук в настоящее время применяется изобретателями довольно активно. Он помогает сделать более мелкозернистым и потому более прочным сварной шов (а. с. № 927432), растапливает лед и снег на дорогах, снимает приступы астмы (а. с. № 850078), быстро останавливает кровотечение из обширных ран и крупных сосудов (а. с. № 614788).

Звуковые колебания с частотой в несколько гигагерц могут проникать в глубь предметов, давая картину их внутреннего строения, что по идее советского ученого С. Соколова можно использовать для создания микроскопа. Уже построены гиперзвуковые микроскопы, по разрешающей способности не уступающие оптическим.

В технике применяются и низкочастотные звуковые волны. В Швеции инфразвуковые генераторы очищают от нагара и пыли промышленные котлы и трубы, а в США слабым звуком низкой частоты лечат облысение. К сожалению, в заметке не сообщается, скольким же пациентам удалось гладкую кожу головы покрыть густой шевелюрой, которая вообще-то далеко не идеальна - ведь за ней требуется уход. Но здесь уже действуют иные законы.

Иногда полезно поступать наоборот, например, вместо тщательной шлифовки поршня автомобильного двигателя лондонские изобретатели покрыли поверхность тонкими выступами высотой до 30 микрометров, что уменьшило трение на 14 процентов! Оказывается, сетка выступов задерживает пленку масла, которое и снижает трение, к тому же охлаждая стенки поршня.

Прием «обратить вред в пользу» дает возможность получения положительного эффекта за счет вредных факторов. Например, известно, что трещины в деталях очень опасны, так как приводят к быстрому выходу машин из строя. Но если в керамических изделиях заранее образовать множество микротрещин, то стойкость керамики при внезапных механических и термических перегрузках повышается. Это происходит потому, что возникающая трещина как бы распыляет свою энергию по большому числу микротрещин и быстро затухает.

В Швейцарии теплом от ЭВМ отапливают здания, а в Польше пожары в шахтах тушат метаном! Метан, которого на угольных разработках имеется в изобилии, не только вреден, он просто опасен, так как может взрываться при определенной смеси с воздухом. Но вся соль в том и состоит, что опасен он только при строго определенной концентрации. А при закачке 90-процентного метана в горящий штрек воздух вытесняется и огонь гаснет.

Прием «непрерывность полезного действия» рекомендует устранять в системе холостые ходы. То, что нефтяные танкеры на обратном пути перевозят зерно, уже не новость. А идея загрузки опорожнившихся танков родилась в 1941 году, когда командовавший военными перевозками А. Данченко предложил увезти от немцев зерно элеваторов Феодосии в танкерах. Зерно спасли, а позже А. Данченко организовал в танкерах перевозку бобов из Китая, чем сэкономил немалые средства - ведь сухогрузы оказались ненужны; да и не хватало их сразу после войны. Теперь этот способ перевозок называется русским.

Сделаем вывод: типовые приемы устранения технических противоречий являются полезными инструментами изобретателя, они помогают решать многие трудные задачи, но... не все. Есть задачи, для решения которых нужно применять несколько приемов сразу, да еще с определенным физическим эффектом. Изучение подобных комплексов приемов с физическим эффектом привело к созданию вепольногого анализа - языка технических систем.

Веполь, или система-минимум

Чтобы изогнуть кристалл, к нему напылением присоединяют материал с другим коэффициентом теплового расширения, всю систему охлаждают и кристалл изгибается (а. с. № 799959).

Давайте запишем идею решения данной задачи в виде простой формулы (веполя). Нам дано одно вещество - кристалл; обозначим его В1. Для изгибания кристалла надо добавить второе вещество В2 и тепловое поле Пт. При решении задачи совершен переход от одного объекта В1 к тройке, что можно изобразить графически.

Веполь по решению поставленной задачи
Веполь по решению поставленной задачи

Двойная стрелка указывает направление перехода, обычные указывают, куда направлено действие.

Таким же образом можно записать идею изобретения № 1006058, в котором для быстрого и надежного зажима отливок любой конфигурации предлагается использовать «твердеющую» в магнитном поле дробь. Здесь та же формула совершен переход от одного объекта - отливки к тройке, куда входят отливка В1, дробь В2 и магнитное поле Пм:

Формула совершения перехода  от одного объекта - отливки к тройке
Формула совершения перехода от одного объекта - отливки к тройке

Вот еще пример. В 1903 году судно «Гаусс» немецкой полярной экспедиции вмерзло в лед в двух километрах от чистой воды. Несмотря на небольшое расстояние, пробить дорогу к воде не удалось даже с помощью взрывчатки. Помогли... зола и уголь, которых было на корабле в избытке. Идею спасения корабля тоже можно представить в виде треугольника

Идея спасения корабля
Идея спасения корабля

где В1 - лед, В2 - темная зола, П - солнечное излучение, нагревавшее рассыпанную по льду золу, а через нее и лед.

Из примеров видно, что во всех случаях совершен переход от одного объекта (его мы обозначили как В1) к взаимодействующей тройке элементов. Такая тройка представляет собой минимальную техническую систему - веполь.

Изучением свойств веполей занимается раздел ТРИЗ, названный вепольным анализом. Понятия вещества и поля в вепольном анализе понимаются несколько расширенно: веществом может быть деталь, узел, целая машина - в зависимости от модели задачи; полем может быть любое из физических полей - электромагнитное, гравитационное, сильное и слабое взаимодействия, а также тепловое воздействие, поле механических сил.

Зная правила вепольного анализа, подробно рассматриваемые в литературе по ТРИЗ, можно чисто формально синтезировать структуру новой технической системы. Первое правило, например, требует достройки системы до полного веполя, если исходная система состоит из одного или двух элементов. Действие этого правила демонстрируют рассмотренные три примера.

Правило второе гласит, что вепольные системы имеют тенденцию превращаться в вепольные системы, обязательно включающие в себя магнитное поле и ферропорошок.

На выставке НТТМ-82 на ВДНХ СССР демонстрировалась мельница для размола монолитных кусков цемента. Вместо использовавшихся ранее стальных шаров с механическим перемешиванием в мельнице применен ферромагнитный порошок. Вращающееся магнитное поле увлекает за собой ферропорошок, который и размалывает куски цемента. В вепольной форме можем записать:

Вепольная формула записи работы мельницы с ферромагнитным порошком
Вепольная формула записи работы мельницы с ферромагнитным порошком

где В1 - цемент, В2 - стальные шары, Вф - ферропорошок, Пмех Пэм - соответственно механическое и электромагнитное поля.

В вепольных системах также типичен переход от сплошного инструмента, который обычно обозначается как В2, к дисперсному, состоящему из порошка, жидкости и пр., которыми легче и точнее можно управлять. К примеру, при протягивании проволоки через обычные фильеры наблюдается много недостатков: дорогие твердосплавные фильеры быстро изнашиваются, не удается обеспечить хороший отвод тепла, возникающего от трения проволоки о фильеру, что не позволяет увеличить скорость волочения. Но проблемы снимаются, если фильеру сделать из ферропорошка. В построенной в городе Череповце установке магнитный порошок при включенных магнитах жестко обхватывает проволоку, выполняя роль фильеры. При этом удается даже повысить силу обжатия, так как тепло отводится от порошковой фильеры легче. Большим преимуществом такого способа волочения можно считать возможность изменения диаметра фильеры и даже формы отверстия, что было крайне трудно делать раньше - ведь фильеры изготавливаются из твердых сплавов, которые обрабатываются непросто...

Вепольный анализ тесно связан со стандартами на решение изобретательских задач, поэтому многие примеры будут рассмотрены при знакомстве со стандартами.

По алгоритму надежнее

Мысль человека склонна к блужданию, подобно киплинговской кошке, которая гуляла сама по себе. Поэтому благих призывов о необходимости выявлять и преодолевать противоречия при решении задач мало. Надо иметь четкую программу поэлементного анализа задачи с целью выхода на противоречие и на способ его преодоления. Такой программой является АРИЗ - алгоритм, предназначенный для решения задач, начиная с третьего уровня сложности и выше.

В новейшей модификации алгоритма - АРИЗ-85В - девять частей.

В части первой проводится анализ изобретательской задачи для перехода от зачастую неопределенно заданной изобретательской ситуации к четкой модели задачи.

Рассмотрим задачу. В КБ А. Туполева решали проблему защиты антенн самолетных радиолокационных станций от разрушения набегающим воздушным потоком. Пробовали накрывать их обтекателями из слоистых пластиков. Но они были тяжелыми, к тому же поглощали частично энергию радиоизлучения. Как быть?

По первой части АРИЗа требуется записать условия мини-задачи без специальных терминов, создающих психологическую инерцию, и сформулировать техническое противоречие.

Противоречие здесь видно хорошо. Если крышка (обтекатель) есть, то антенна не ломается, но при этом увеличивается вес и падает мощность излучения. Если крышки нет, то сигнал не затухает, но ломается антенна. Вот уж точно: куда ни кинь - всюду клин.

Программа АРИЗ
Программа АРИЗ

Семь шагов и семнадцать примечаний первой части АРИЗа, не позволяя зря блуждать мысли изобретателя, выводят его на постановку модели задачи с указанием конфликта между элементами системы. При этом запись задачи по АРИЗу сильно отличается от заданной вначале.

Для нашей задачи обработка по АРИЗу приведет к такой записи: даны отсутствующая крышка и антенна. Такая крышка не задерживает радиосигнал, но и не защищает антенну от разрушения. Надо найти некоторый икс-элемент, который, сохраняя способность отсутствующей крышки не мешать радиосигналу, обеспечивал бы защиту ее от воздушного потока.

Наверняка у вас возникли вопросы, Что это за «отсутствующая крышка»? И что за новый элемент - почти что «мистер-икс»?

АРИЗ - инструмент для решения очень трудных задач, содержащих в глубине себя техническое противоречие. Для решения таких задач зачастую нужны «дикие», невероятные, совершенно оригинальные идеи. Поэтому не будем бояться непривычных терминов, коль мы решили искать оригинальные идеи. Введение икс-элемента дает сильнейший психологический эффект, внушая человеку возможность отыскания такого элемента, в котором совмещаются противоречивые требования.

Термин «отсутствующая крышка» тоже нацеливает решателя на поиск такой защиты, которая вроде бы есть (крышка) и которой вроде бы нет (крышка-то отсутствующая) .

Вскроем резервы

Во второй части алгоритма проводится учет всех ресурсов, которые имеются в технической системе и в надсистемах. К ним относятся вещества, поля, время и пространство.

Единственное вещество, которого много вокруг самолета, - это воздух. АРИЗ требует тщательно рассмотреть возможность использования бесплатного и легкого воздуха для защиты антенн. Крышка из воздуха? Звучит диковато, но не будем спешить. Ведь так заманчиво защищать антенны радиолокаторов без введения лишних элементов.

Идеальный - значит наилучший

Третья самая важная часть АРИЗа помогает изобретателю сформулировать образ идеального конечного результата (ИКР) и определить физическое противоречие (ФП), мешающее достижению ИКРа.

ИКР записывается по строгим правилам, и для нашей задачи идеальное решение будет следующим: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет поломку антенн, не мешая прохождению радиосигнала.

Итак, магический мистер икс прекрасно выполняет заданные требования! Посмотрим, почему не удается это сделать реально, что этому мешает. А мешает физическое противоречие, которое и надо определить на очередном шаге АРИЗа.

Не вдаваясь в тонкости анализа (они очень важны, но для их изучения надо посещать занятия по ТРИЗ), запишем физическое противоречие: в зоне перед антенной должен находиться жесткий материал, не допускающий поломки антенны, и не должен находиться материал, чтобы не мешать прохождению радиосигнала.

АРИЗ требует при поиске способа преодоления противоречия использовать в первую очередь то, что уже имеется в системе. Попробуем сделать защиту из воздуха. Итак, воздух не мешает сигналу - это хорошо, но он не жесткий, крышка из него не получается. Стоп! А почему не получается?

Здесь прервем наш анализ и приведем цитату из статьи Л. Кербера «Талант инженерного предвидения» (журнал «Техника и наука», № 9 за 1982 год): «Антенны бортовых РЛС ажурной конфигурации разрушались при выведении в воздушный поток на больших скоростях. Пришлось накрывать их обтекателями из радиопрозрачных слоистых пластиков. Были они тяжелыми, мало того, часть излучаемой энергии в них затухала. Боролись с этим примитивно - увеличивая мощность передатчиков. В итоге и без того большой вес конструкции еще более возрастал.

Просмотрев сводку весов очередного самолета, А. Туполев разгневался:

- Какой материал самый легкий и в то же время абсолютно радиопрозрачный? Разумеется, воздух. Его и используем. Говорите, из него ничего не построишь? Неверно, я сам видел конструкцию на нашем пчельнике в деревне. Ее создали блестящие конструкторы - пчелы! Их соты на 90 процентов состоят из воздуха, а мы попробуем заимствовать идею.

...Из тонкой, пропитанной бакелитовым лаком ткани изготовили соты, которые закрыли листами того же материала. Новый обтекатель прочен, радиопрозрачен и почти невесом».

Так и получилась крышка для антенн из воздуха. Академик А. Туполев был не только выдающимся авиаконструктором, но и находчивым изобретателем, и решение им задачи о защите антенн лишний раз показывает, что сильное мышление отличается двумя особенностями: направленностью на идеальное решение, которое если и не всегда достижимо, зато всегда ведет к нетривиальным идеям, и ориентацией на преодоление противоречий, а не на сглаживание их.

АРИЗ вобрал в себя опыт целых поколений лучших изобретателей. Для создания алгоритма было проанализировано около 200 тысяч (!) изобретений верхних уровней. Поэтому-то и нас алгоритм вывел на сильное решение, предложенное в свое время А. Туполевым.

Представляете, что такое АРИЗ? Это соединение лучших сторон таланта В. Шухова, А. Туполева, С. Ильюшина и других творцов техники. И если крупные изобретатели накапливали свой опыт годами и десятилетиями напряженной работы, порой ошибаясь и попадая в тупики, то сейчас имеется возможность освоения коллективного опыта решения трудных задач в учебной аудитории. Правда, изучение АРИЗа требует не менее напряженной работы. Ведь при этом происходит не просто усвоение каких-то принципов, фактов, формул - нет, изучение АРИЗа приводит к перестройке мышления человека, к выработке ясного видения ИКРа, умения выявлять физические противоречия и использовать физические и другие эффекты для их устранения. А это подчас процесс мучительный, так как сильно мешает древний и очень живучий метод проб и ошибок.

Но в то же время опыт показывает, что АРИЗ успешно осваивают все желающие: научные работники, инженеры, аспиранты, студенты, школьники. Для школьников даже разработан сокращенный вариант АРИЗ - АРИЗенок.

Да, 40 шагов и 71 правило и примечание к тексту АРИЗ-85 требует настоящей работы при освоении алгоритма, но, как говорится, Париж стоит мессы. Знание АРИЗа - это сэкономленные годы, это более высокий уровень решений, это ощущение непередаваемого восторга от сознания решенной трудной задачи!

Коль развитое чутье идеальности и видение противоречий отличает сильное мышление, давайте остановимся на этих понятиях подробнее.

Иголка для хозяйки

- Кругом одни изобретатели. А докторов, кандидатов наук сколько! Только толку-то мало, - ворчит хозяйка, прочитав в популярном журнале, что в стране ежедневно защищают диссертации почти сто человек. - Сто кандидатов ежедневно, а вот иголку придумать нормальную не могут! Позор... Каждый раз мучаешься, вставляя нитку в ушко.

Швея еще долго промывала бы кости докторам и кандидатам, но... тут появилось изобретение Ю. Ермакова, по которому нитка вставляется в ушко элементарно, даже очки искать не надо.

Как же сумел он улучшить такую древнюю систему, какой является иголка?

В Ленинграде уже более десяти лет работает народный университет научно-технического творчества, где изучают ТРИЗ.

Выпускник университета Ю. Ермаков получил много «аризных» изобретений, среди которых робот-манипулятор, обувь для плохой погоды и идеальная игла. Итак, тысячи лет развития иглы привели к созданию исключительно простой системы, которая чрезвычайно широко используется человеком. Но даже тысячи лет проб и ошибок не устранили принципиальный недостаток иглы - узкое ушко, куда так трудно вставлять нитку хозяйкам.

ИКР для иглы прост: отверстие должно само становиться большим, когда нужно вставлять нить. Но если сделать большое ушко, скажем, размером с монету, то как .шить? Ведь оно не пролезет за иглой. Вот мы и получили физическое противоречие: ушко должно быть большим, чтобы легко вставлять нить, и оно должно быть маленьким, чтобы не мешать шитью.

Ю. Ермаков преодолел коварное противоречие применением эффекта памяти формы: прикоснулись иглой к теплому предмету, и ушко тут же расширяется, делается круглым, нитка легко продевается в него, а через секунду-другую оно опять узкое.

А если попытаться пойти дальше и ушко убрать вообще? При сшивании краев ран при операциях даже очень узкое ушко травмирует ткань, так как нить в месте сгиба утолщена. Существует изобретение, которое решает эту проблему идеально: конец нити металлизируется, заостряется и служит иглой. И никаких проблем.

Понятие идеальной машины: 'Машины нет а функция ее выполняется'
Понятие идеальной машины: 'Машины нет а функция ее выполняется'

Здесь мы подошли к понятию идеальной машины, которая определяется так: «Машины нет, а функция ее выполняется». Иглы фактически нет, а шить можно. Тяжелого обтекателя нет, а антенна защищена, причем помехи радиосигналу не создаются. Идеальное решение - это маяк, на который должен двигаться человек, решающий задачу. ИКР не всегда достижим, чаще нужно чуть-чуть от него отступить, но только чуть-чуть - именно в этом суть талантливого мышления.

ИКР отражает действие главнейшего из законов развития технических систем - закона увеличения степени идеальности системы.

Независимо от желания тех или иных инженеров и даже целых НИИ технические системы становятся все более идеальными: увеличивается мощность двигателей в пересчете на килограмм веса, повышается быстродействие вычислительных устройств с одновременным уменьшением потребляемой мощности и стоимости, становится дешевле передача по каналу связи одного бита информации, причем с большей скоростью и т. д.

Вот пример, когда машины точно нет, а функция ее прекрасно выполняется.

Одной лаборатории поручили создать надежную систему отключения электромотора в случае, если температура окружающей среды превысит определенный порог. Недолго думая, инженеры спроектировали и успешно испытали систему аварийного отключения с датчиком температуры, реле, усилителями и кучей проводов. Датчик измерял температуру, давал сигнал, тот усиливался, подавался через логическую схему на реле, реле срабатывало, двигатель останавливался. Прекрасное кибернетическое устройство с обратной связью, как и положено в XX веке! Вот только конструкторы не учли, что всю эту умную электронику негде размещать, да и надежность оказалась маловата. Заказчик попался строгий, требовал невозможного - мол, систему надо сделать такую, чтобы места совсем не занимала.

Случайно споры услышал физик из соседней лаборатории. Он предложил выполнить полюса двигателя из сплава, точка Кюри которого в точности равна заданному порогу. Так и сделали. Теперь мотор работает, пока температура не превысит точку Кюри. Превышение произошло, мотор останавливается. Температура упала, опять запускается. И никакой кибернетики.

Просто? Да, но ведь физик мог и не слышать спора электронщиков. Чтобы не зависеть от случайностей, изобретатель должен владеть и физикой, и химией, и геометрией, для чего в ТРИЗ созданы и создаются специальные указатели различного рода эффектов - физических, химических, математических. Но об этом позже. Пока мы говорим об идеальности.

Итак, никаких датчиков, реле, а управление двигателем происходит. Машины нет - функция ее есть.

Знание принципов идеальности позволяет не только проектировать хорошие машины, но и предсказывать, какая из похожих систем более перспективна и имеет большие шансы на выживание.

Возьмите две шариковые ручки. У одной для выдвижения пишущего узла существует специальный механизм с поршнем, нажимая на который можно выдвигать или вдвигать стержень. У другой ничего подобного нет, функцию поршня взяла на себя верхняя часть корпуса ручки. Вторая ручка более идеальна.

Контактные линзы идеальнее очков, но полностью идеального конечного результата очков достиг профессор С. Федоров. Он исправляет близорукость хирургически, причем операция проводится амбулаторно.

Крупнейшим достоинством неймановской структуры ЭВМ явился принцип программного управления, по которому работой ЭВМ управляет программа, размещенная в памяти самой же ЭВМ. Машина сама собой управляет. Опять налицо ИКР.

Лет пятнадцать назад в некоторых институтах вахтеры не пускали студенток на лекции в джинсах. Борьба кончилась полной победой студенток, да и как бороться с джинсами, если они приближаются к ИКРу брюк: мало того, что их не нужно гладить, но они еще с течением времени становятся более модными (некоторые «джинсоносители» даже терли новую ткань кирпичом, чтобы выглядела помоднее). Вообще, на одежде действие закона увеличения степени идеальности прослеживается очень легко. Был период, когда юбки стремительно становились все более идеальными, то же самое происходило и с купальными костюмами, но тут изменилась мода, которая подчиняется уже нетехническим законам, и «мини» всех сортов стали исчезать. Хотя в романе И. Ефремова «Туманность Андромеды» земляне запросто щеголяют в платье короля из сказки Андерсена. Значит, в будущем закон идеальности должен взять свое даже у капризной моды.

Несколько лет назад идеальный мост для Ленинграда предложил учащийся ГПТУ из города Барановичи В. Петровский. Вместо механизмов для подъема разводных мостов он предложил водяной парус.

Ночью, перед проходом морских судов, в воду с моста опускается металлический лист, и мост под действием силы течения поворачивается, становясь вдоль реки. Утром такой те парус опускается под некоторым углом с другой стороны моста, и тот становится на свое место.

Здесь также сделано приближение к ИКРу. В. Петровский получил первое в своей жизни авторское свидетельство, а патентный фонд пополнился красивой идеей.

Теперь вы в состоянии оценить, какое мороженое идеальней: эскимо на палочке или пломбир в вафельном стакане? Ясно, что пломбир - ведь он не дает отходов. Стакан идеален: он есть, пока нужно удерживать мороженое, и его нет, когда мороженое съели. А вот миллионы палочек для эскимо - - это гектары леса... За неидеальность приходится платить.

А вот пример специально для читательниц. В серьезном объединении Союзтракторотяждеталь создан аэрозольный баллончик, который разбрызгивает синтетический состав правильной сеточкой.

- Ну и что из этого следует? - резонно спросят представительницы лучшей половины человечества.

Дело в том, что теперь порванные чулки и колготки можно ремонтировать прямо на ноге, достаточно побрызгать из баллончика порванное место.

Идеальные машины изобретались не только в технике, но и в литературе. Все веселое семейство Хогбенов из рассказа писателя-фантаста Г. Каттнера «Котел с неприятностями» не могло отучить папулю от увлечения веселящими напитками, он додумался до ИКРа - синтезировал этиловый спирт прямо в крови из сахара, который в ней содержится.

Шутки шутками, но иногда умение использовать ИКР помогает спасать жизни людей. Члены экипажа дирижабля «Италия», потерпевшего катастрофу на пути к Северному полюсу весной 1928 года, были спасены находчивостью механика, который сделал зеркальце из шоколадной фольги и сумел послать зайчик пилоту поискового самолета.

Из пушки на Луну попасть еще никому не удавалось, но зато американскими инженерами разработан проект спутника - ретранслятора радио и телесигналов, для запуска которого не нужны ракеты. Ажурная конструкция, выполненная из тоненьких углеродных волокон в виде купола диаметром три метра, будет запущена на высоту около ста километров с помощью воздушного шара, а в заданной точке спутник должен поддерживаться давлением микроволн, излучаемых с Земли.

С внедрением интегральных микросхем, потребляющих мало энергии, вовсю стали предлагаться различные устройства, не требующие источников питания: часы, работающие от тепла руки, беспилотные самолеты, работающие от солнечных батарей, и т. п. А индийский инженер С. Коста в качестве теле-и радиоантенн УКВ-диапазона использует... деревья, втыкая в них острый металлический наконечник либо прикрепляя его зажимом к листу пальмы.

Так что лозунг «Спасение утопающих - дело рук самих утопающих» не лишен смысла, в нем выражен ИКР. Чем плохи известные домкраты? Во-первых, тяжелы и громоздки; во-вторых, чтобы поднять колесо автомобиля, надо прилично потрудиться.

А вот ответ. В Бразилии и США запущен в производство надувной мешок-домкрат, который за минуту поднимает колесо автомобиля, наполняясь газами от выхлопной трубы автомобиля. Достигнут двойной ИКР: домкрат не занимает много места и не требует богатырской силы для работы с ним.

Правда, с ИКР бывают и курьезы. Согласно формуле ИКРа идеальная машина - это машина отсутствующая. На петрозаводском семинаре по ТРИЗ в июле 1985 года один из участников семинара щелкал фотоаппаратом, в котором не было объектива. По залу пронесся шепот: «Смотрите, действительно идеальный объектив. Интересно, чье это производство?»

Смешно и грешно вспоминать, но один из авторов книги тоже принял этот эпизод за чистую монету и даже начал мысленно прикидывать, каким образом удалось создать идеальный объектив. Но задачу решить не успел, так как быстро выяснилось, что в спешке фотограф просто забыл привинтить объектив!

Всеобщая мобилизация

Решение задачи при работе с алгоритмом может появиться на этапе определения ИКРа и физического противоречия. Но если хороших идей нет - не беда, продолжим анализ.

Четвертая часть АРИЗа посвящена мобилизации и применению вещественно-полевых ресурсов технической системы и внешней среды.

Из дерева давно уже делают подшипники скольжения, но свойства таких подшипников можно заметно улучшить, пропитав дерево медью. Только как это сделать? Даже мелкий порошок меди глубоко в дерево не загонишь, да и как его размолоть до размеров атомов?

Правила четвертой части алгоритма прямо дают ответ: надо, чтобы атомы нужного вещества появлялись в заданном месте либо из более крупных образований (молекул, например), либо из более мелких (ионов).

Изобретатели Института механики металлополимерных систем АН БССР так и поступают: они пропитывают дерево раствором муравьино-кислой меди, из которого при нагреве выделяется медь, заполняющая поры дерева (а. с. № 854713).

Алгоритм постоянно нацеливает на идеальные решения, требуя использования в первую очередь только тех веществ и полей, которые уже есть, либо их производных. Например, везде присутствует гравитационное поле, давление атмосферы, всегда можно использовать воздух (обычный, сжатый, разреженный - вплоть до вакуума).

Например, вакуум используют для транспортировки листов стекла, причем 300-граммовое вакуумное устройство легко транспортирует листы весом до 15 килограммов; вакуум надежно держит детали па столе, в крышке которого просверлены отверстия и через них откачивается воздух (а. с. №631301). Более прочным получается бетон, если твердеет под вакуумом, в а. с. № 682369 предложено вакуумом ошкуривать деревья - при низком давлении влага в древесине вскипает и отрывает кору.

Все видели, как укатывают асфальт, но не все знают, что для достижения хорошего качества дороги асфальт надо «утюжить» тремя катками разного веса - от трех до двенадцати тонн. Неудобно. А нельзя ли это делать одним катком? Наверное, можно, если менять его вес. Имеем ИКР: каток легкий, но давит на асфальт как тяжелый. (Хм, похоже, мы вышли на управление гравитацией, а это пока по силам только фантастам.)

Давайте все же посмотрим наши ресурсы и попытаемся использовать их. Итак, гравитация на нас уже работает - каток давит как ему положено по его, так сказать, комплекции. Остается как-то использовать атмосферное давление. Хорошо бы над катком столб воздуха сделать потяжелее, и все решилось бы. Или под катком создать вакуум, тогда давление тоже усилится.

Именно вакуум использовали ленинградские изобретатели. Э. Деникан, А. Шестопалов, II. Хархута (см. а. с. № 633973) для увеличения давления асфальтового катка на дорогу. А идея станет ясна, если рассмотрим изобретение тех же авторов, сделанное несколько ранее (а. с. № 591550). Вот цилиндрическое устройство для вдавливания свай в грунт. Если из-под поршня откачать воздух, оно устремится вниз и вдавит сваю в грунт, причем без шума, без грохота. Не вдаваясь в подробности конструкции, отметим, что при диаметре круглой крышки 0,6 метра и давлении под крышкой в 0,2 атмосферного на сваю будет действовать сила в 8 тонн! Так заставили работать атмосферное давление.

В катке вакуумная камера крепится йод «брюхом», а вакуум создается просто - у катка ведь есть двигатель, мощности которого для этих целей достаточно с большим запасом.

Бесплатным ресурсом является и воздух. Помните, как эффективно его использовал А. Туполев?

Прекрасная Афродита - символ красоты и женственности - возникла, как известно, из пены. Отблеск красоты Афродиты падает и на изобретения, сделанные с применением пены. Судите сами.

В статье М. Померанца «Почти идеальное вещество» (журнал «Техника и наука», № 5 за 1981 г.) приводится история о подъеме судна, которое затонуло в 1964 году в гавани города Эль-Кувейт, имея на борту 6 тысяч овец. Специалисты просили полгода для подъема корабля, но от трупов животных за это время могла вспыхнуть эпидемия, поэтому попытались найти другой выход. Датчанин К. Кройер предложил закачать внутрь корабля пену из полистирола, что и сделали; 27 миллионов пузырьков пены подняли корабль.

Использование пены позволяет преодолеть противоречие, состоящее в том, что нужно какое-то пространство заполнить веществом, но этого делать нельзя из-за его большего веса. Вот здесь-то пена и незаменима - весит мало, а места занимает много. Пена тушит пожары, глушит ударные волны, служит теплоизолятором, упаковкой при перевозке хрупких предметов. Во Франции предложено на пену сажать аварийные самолеты. Пена делает нас более красивыми, ведь она входит в мыло, шампуни, дезодоранты.

Систем много, а принципов мало

Для разрешения физических противоречий в АРИЗе существует специальный имформационный фонд, включающий 11 принципов разрешения, указатель физических эффектов и набор стандартов.

Издавна в литературе по изобретательскому творчеству обращали внимание на роль аналогий в поиске идеи решения; как мы уже знаем, они широко используются в синектике. Но оказалось, что самая глубокая аналогия выявляется на уровне устранения физических противоречий.

Скажем, как быстро измерить длину реки по карте с помощью линейки? Очень просто, ответите вы. Надо вместо кривой линии реки нанести на карту несколько прямых отрезков, длину которых легко измерить. Точность немного упадет, но для карты вполне сойдет. Таким приемом широко пользуются в математике, когда решают нелинейные уравнения, исследуют поведение различных нелинейных систем и т. д. С нелинейностями работать трудно, так как сложен или не разработан математический аппарат. А вот с линейными зависимостями проблем нет, поэтому и сводят нелинейные функции к набору линейных.

А теперь возьмите в руки металлический браслет от часов. Обратите внимание - браслет сам гибкий, хотя состоит из твердых жестких стальных пластинок. Такими же свойствами обладает гусеница трактора.

Когда мы аппроксимируем кривую линию отрезками прямых и из жестких звеньев делаем гибкий браслет, мы оказывается, преодолеваем противоречие одним и тем же системным переходом. Противоречие при решении нелинеиных уравнении состоит в том, что мы умеем решать линейные уравнения, но не имеем методов решения нелинейных. Вот если бы сделать так, чтобы наше нелинейное уравнение одновременно было и нелинейно и линейно... По это-то и делается системным переходом, который утверждает, что систему надо наделить свойством С, а ее части - свойством анти-С. Итак, кривая в целом нелинейна, но состоит из линейных кусочков. Точно так же и в браслете: сам браслет обладает свойством С - быть гибким, а его части - свойством анти-С - быть жесткими.

Всего выявлено, как уже говорилось, 11 принципов разрешения физических противоречий, из них пять носят общесистемный характер, то есть могут применяться не только в технике, но и в науке и т. д.

В Италии сконструирован топливный бак, который не загорится ни при каких условиях, так как разделен на две группы мелких отсеков: в одних хранится топливо, в других - огнегасящее вещество. При аварии топливо смешивается с гасителем и не загорается.

По авторскому свидетельству № 204626 в ядовитые вещества предлагается заранее добавлять противоядие.

В двух последних примерах использован другой системный переход: объединение системы с антисистемой. Яд и лекарство, топливо и гаситель - это примеры систем, функции которых противоположны, однако системы эти можно объединять и тем преодолевать противоречия.

А вот объединение иного типа. При разработке самолета Ту-114 понадобились гораздо более мощные двигатели, чем были на его предшественнике Ту-104. Но мощный двигатель должен вращать большой винт диаметром 9 метров, а для этого требовалось поднять крыло самолета на 5 метров, что было недопустимо. Менее мощных двигателей с меньшими винтами надо было ставить 8 штук, и это тоже было плохое решение. А. Туполев преодолел противоречие, объединив два винта на одном валу. Винты вращались от одного двигателя, но в разные стороны.

Это пример использования третьего принципа преодоления физического противоречия: объединения однородных или неоднородных систем в надсистему. Два одинаковых винта представляют собой однородные системы. А вот объединение разнородных систем - литейной машины и прокатного стана - привело к устранению целой технологической операции. Теперь непрерывно отливаемая заготовка, не успев остыть, поступает в прокатный стан. До создания данного гибрида заготовку нужно было перед подачей в прокат разогреть.

Противоречивые требования можно разделять в пространстве. Всем понятно, к чему может привести пожар, вспыхнувший при аварийной посадке самолета или вертолета, если его быстро не потушить. Для тушения таких пожаров используют пену. Применением так называемой пены низкой кратности удается быстро сбивать огонь, но она нестойкая, быстро разрушается, и потушенный участок может вновь загореться. Пена же средней краткости хорошо защищает поверхность горючей жидкости от повторного возгорания, но боится открытого огня.

Противоречие преодолено (см. а. с. № 936933 и 1111767): создана установка, генерирующая струю низкократной пены, которая подхватывает пену средней кратности и переносит на горящую поверхность, одновременно защищая ее в полете от открытого пламени. Применение таких установок сэкономило в 1983- 1984 годах более 20 миллионов рублей.

Возле оживленных перекрестков можно видеть такую картину. Подошел очередной троллейбус, раскрылись двери, и вышедший из него поток пассажиров потянулся « подземный переход. Но молодой человек с «дипломатом» решил ускорить процесс перехода из точки А в точку Б и ринулся через улицу, минуя переход. А зря. Конфликт между автомобилями и пешеходами успешно устраняется подземным переходом, абсолютно безопасным для пешеходов, им и должен был воспользоваться наш герой.

Совместить несовместимое можно и разделением противоречивых требований во времени. Еще пример из опыта Р. Бартини. Для самолета «Сталь-6» понадобилось сварить два сорта сталей - хромомолибденовую и нержавеющую.

Проблема состояла в том, что качественный шов для нержавейки получался лишь при сваривании сильным, но коротким импульсом тока, иначе из расплава успевали выпасть присадки, делавшие металл нержавеющим. В то же время хромомолибденовую сталь положено варить медленно, слабым током, не допуская перегрева сварной точки, при котором место сварки становилось хрупким. Налицо противоречие: ток должен быть и сильным и слабым.

Р. Бартини и инженер С. Попов поступили так: вначале в точку сварки давали сильный, но очень короткий ток, так что хромомолибденовая сталь не успевала перегреться, затем ток снижали, получая относительно низкую температуру, при которой из нержавейки присадки не выпадали.

В книге И. Чутко «Красные самолеты» приведено много подобных находок Р. Бартини, эта же нам интересна тем, что в ней противоречивые требования разнесены во времени: разной силы ток подается в одно и то же место, но в разное время. Этим способом преодолено было противоречие и в случае шасси: в разное время шасси в самолете то появлялось, то исчезало.

Во времени разрешается конфликт между пешеходами и автомобилями на регулируемом перекрестке: и люди и машины могут находиться на одном и том же участке дороги, но опять же в разное время. А недисциплинированный пешеход нарушает не только правила дорожного движения, он нарушает законы развития технических систем, за что и наказывается.

И насколько совершеннее была бы наша техника, если бы каждое нарушение законов техники в НИИ, КБ, заводах сопровождалось милицейским свистком и штрафом!

Экзамен на доктора

Познакомившись с пятью принципами разрешения физических противоречий, попытаемся решить одну задачу из далекой от техники области - языкознания.

Пример решения задачи из области языкознания
Пример решения задачи из области языкознания

Древними народами было создано несколько систем письма. Например, в пиктографии знаки передают не звуки, а общие понятия и ситуации, которых может быть огромное количество, поэтому такая система была вытеснена другими, в частности, привычной нам звуковой, в которой для передачи информации достаточно иметь лишь несколько десятков знаков, кодирующих отдельные звуки. Существует так называемая морфемная система, где каждый письменный знак кодирует корень слова или грамматическую частицу, для чего надо иметь 1000- 1500 морфем.

Этих сведений пока достаточно для понимания сути проблемы, с которой столкнулись исследователи языка майя. Подсчитав общее количество различных знаков по трем сохранившимся рукописям майя, они установили, что их всего 300. К какой системе письма отнести письменность майя? К пиктографии нельзя - знаков у майя для этого слишком мало. К звуковой? Но в рукописях 300 знаков, а в самых сложных звуковых системах письма их не больше 80. Не проходит и идея морфемного письма, содержащего более чем 1000 знаков. Вот вам прекраснее противоречие: для отнесения письменности майя к одной из известных систем (а это было крайне важно сделать для расшифровки текстов!) надо бы иметь или гораздо меньше 300 знаков, или гораздо больше.

Противоречие преодолел Ю. Кнорозов, молодой ученый из Ленинграда, которому на защите кандидатской диссертации была сразу присвоена докторская степень. Конечно, степень доктора была присвоена не только за идею, однако всегда, в любом исследовании, идея «весит» больше всего. Попробуйте и вы применить один из системных переходов для поиска гипотезы о том, какая система письма была у майя. Учтите, на занятиях по ТРИЗ задача решается специалистами, туманно представляющими себе проблемы языкознания, но хорошо освоившими принципы устранения противоречий.

Если не получается, не отчаивайтесь, курсы и школы ТРИЗ сейчас есть во многих городах страны, и при желании всегда можно пройти соответствующее обучение.

Ответ здесь прост. Кстати, вы заметили, что все решения, в которых преодолены противоречия, выглядят очень просто? Это действительно так: они просты и красивы, но какими непростыми они кажутся для неподготовленного человека!

Ю. Кнорозов предположил, что система языка майя смешанная: часть знаков является морфемами, а часть передает звуки и слоги. Майя объединили две различные системы письма в надсистему, тем самым сильно озадачив лингвистов.

А почитать о том, что было написано в текстах майя, можно в книге 10. Кнорозова «Письменность индейцев майя».

В таблице разрешения противоречий, прилагаемой к АРИЗу, есть еще шесть принципов, с которыми можно познакомиться в книгах по ТРИЗ последних изданий. Хотя один из них мы все-таки отметим.

Вспомните задачу о пропитке древесины медью. Ее трудно пропитать чистым металлом, но его туда можно ввести в виде ионов, а потом превратить в то, что нам нужно. Такой прием, когда решение находится на микроуровне, так и называется - переход к системе, работающей на микроуровне. Когда деталь штампуется механическим штампом - это работа на макроуровне, но когда она получается от давления, создаваемого при переходе воды в лед, - это уже микроуровень, так как нужное воздействие создается за счет перестройки внутренней структуры вещества.

Р. Бартини сравнивал хорошую идею с лишней пешкой, которая, будучи извлеченной из кармана, спасает шахматиста от неминуемого проигрыша. Правда, в шахматах лишняя пешка запрещена и за подобные приемы члены «Клуба четырех коней» города Васюки собирались крепко бить заезжего гроссмейстера О. Бендера, но в технике хорошие идеи на вес золота. Хотя, бывает, за наиболее оригинальные предложения тоже бьют - на конференциях, совещаниях, в кабинетах. И тут ничего не поделаешь, не всем удается быстро понять суть крупной идеи, а еще ведь существуют и конкурирующие школы, которые не всегда в восторге от того, что их обошли...

Сильные изобретатели находили «лишние пешки» после упорной работы, порой мучительной и долгой, но теперь их опыт можно изучать в виде принципов разрешения противоречий. А владеть коллективным опытом лучших изобретателей - значит иметь в запасе не только «лишнюю пешку», но и «слонов», «ладьи». Ну а теория решения изобретательских задач в целом - это уже «ферзь», который поможет выиграть любую партию, если им умело пользоваться.

На семинарах по ТРИЗ слушатели нередко приносят свои наболевшие задачи, и они решаются прямо у доски, что производит на непосвященных зрителей иногда ошеломляющее впечатление.

Жизнь одна, а эффектов тысячи

В создании современных машин невозможно обойтись без фундаментальных наук: физики, химии, математики. Как изобретателю воспользоваться хотя бы основными их достижениями?

Для этого в ТРИЗ уже многие годы разрабатываются указатели эффектов - физических (сегодня уже создано несколько указателей), химических и математических (находятся в стадии разработок).

Эффекты - это сконцентрированные знания, а «знанье ведет корабли, направляя и весла и парус», - о чем знал еще древнеримский поэт Овидий.

Проблема в том, что инженеры знают фундаментальные науки плохо. В технических вузах на них много часов не отведешь (и так программа перегружена), в курсе физики, к примеру, изучается около 200 физических эффектов, тогда как их известно несколько тысяч. Поэтому для изобретателей необходимы справочники особого типа. В них должна содержаться вся физика и вся химия, причем в компактном виде, без лишних формул, однако с примерами применений эффектов в технике.

К сожалению, типовые учебники физики на эту роль не подходят, не годятся и существующие физические справочники, так как в них физические явления описываются по принципу: есть объект, при воздействии таком-то у него появляются такие-то новые свойства. «Щелкни кобылу в нос - она махнет хвостом», - писал Козьма Прутков. Сам того не зная, он выразил формулу прямого указателя эффектов - от объекта и воздействия к новому качеству системы.

Изобретателю же больше нужен обратный указатель - от требуемого качества к нужному эффекту с примерами практического использования эффектов. Скажем, требуется в замкнутой камере создать очень высокое давление без применения мощных и громоздких прессов. Указатель подсказывает - надо использовать фазовый переход второго рода. Известно, что при достижении температуры 13,2 градуса Цельсия белое олово превращается в серое с увеличением объема на 26,7 процента. Следовательно, достаточно положить кусок олова в камеру, нагреть его - и в камере поднимается давление. В популярном журнале описывается история разработки метода контроля чистоты ампул, которые моют перед заполнением лекарством. По инструкции ампулы мыли трижды, но никто не мог сказать, насколько они оказывались чистыми, так как контроль не проводился из-за сложности и низкой точности известных методов. Ампул миллионы, поэтому контроль должен быть очень простым и подходящим для массового применения.

Решение задачи искали классическим методом проб - перебрали кучу вариантов, потеряли время и силы, пока случайно не наткнулись на люминофор. Помогла авария: автор идеи, проезжая мимо поваленного машиной разбитого дорожного знака, заметил, что валявшиеся осколки светятся в лучах фар. На следующий день перед мойкой в грязные ампулы стали напылять крупинки люминофора. И что оказалось? Даже при многократном мытье в ампулах под ультрафиолетовым излучением вспыхивали яркие точки - брак! Пришлось вакуумную мойку дополнить ультразвуком и таким образом решить проблему. Но ведь это можно было сделать быстрее, без пустых проб, обратившись к указателю физических эффектов, где люминофорам отведено довольно почетное место.

Вот конструктор не спит ночами, пытаясь придумать хитрое приспособление для закрепления на ровной поверхности хрупкой детали. Не получается. То деталь ломается, то механика сложна... А указатель бесстрастно подсказывает: надо применить электрореологический эффект. Созданная в Институте тепло- и массообмена АН БССР электрореологическая суспензия, состоящая из обычного трансформаторного масла и частиц кремнезема, может мгновенно твердеть под действием электрического поля. Смазали суспензией поверхность стола, положили деталь, щелкнули тумблером - и готово, деталь зажата. Щелкнули еще раз - деталь свободна (а. с. 546075).

Изобретатель должен быть с физикой не. «ты», а для этого надо пользоваться указателем физических эффектов и явлений, фрагменты которого опубликованы журналом «Техника и наука» в номерах за 1981-1982 годы.

В химии накоплен огромный объем знаний, которые тоже нужно организовать в указатели, пригодные при поиске решений изобретательских задач. Но такая работа только начата. Скажем, знание эффекта, открытого голландскими химиками и состоящего в том, что реакция некоторых веществ сопровождается громким щелчком с генерацией ультразвука, может подсказать пытливому уму не одну оригинальную идею.

Советские химики О. Лебедев, С. Казарновский п Э. Розанцев сделали открытие нового класса химических соединений - нитроксилов, которые могут применяться для индикации излучения, лечения рака, управления химическими реакциями. Подобные знания тоже надо бы иметь под рукой...

Остро нужен изобретателю и указатель геометрических и вообще математических эффектов. Как часто инженеры годами бьются над своими проблемами, не зная, что они уже давно решены математиками, надо только отыскать соответствующую научную работу и разобраться в джунглях теорем, лемм и следствий... Но проблема в том-то и состоит, что среди сотен тысяч теорем ему разбираться, во-первых, некогда, а во-вторых, трудно из-за сугубо специального языка современной математики.

Выход состоит опять же в создании справочников на стыке математики и техники, где без длинных доказательств приводилась бы только суть идеи «для глушения шума можно использовать свойства такой геометрической фигуры, как тор (а. с. 723196); хотите просто менять кривизну рабочего органа машины - сделайте его в виде гиперболоида вращения» и т. д. Суть математического эффекта состоит в указании того, где можно практически применить ту или иную теорему. Многие знают главное свойство ленты Мебиуса - она имеет одностороннюю поверхность. Это свойство эксплуатируют в десятках авторских патентов: есть шлифовальные ленты, закрученные по Мебиусу, что удваивает длину шлифовального слоя, есть магнитофоны с лентой Мебиуса. Но у ленты есть еще несколько свойств, которые можно применить в технике, а изобретатели о них осведомлены весьма туманно...

Составление указателей математических эффектов требует очень кропотливой и длительной работы, но она необходима и уже многое здесь делается. Инженер И. Викентьев из Ленинграда для составления указателя только геометрических эффектов проделал поистине гигантскую работу, проанализировав огромное число формул изобретений СССР и более ста тысяч иностранных патентов. В результате собрана бесценная картотека, из которой рождается путеводитель в страну геометрию, путеводитель, страхующий изобретателя от бессмысленной траты времени на блуждание в лабиринтах пустых проб... Остается пожелать И. Викентьеву большого терпения и удачи на пути к намеченной цели.

В минской школе ТРИЗ несколько лет ведется работа по созданию фонда математических эффектов для поиска новых методов обработки сигналов в диалоге с ЭВМ. Работа еще далека от завершения, но выделенные эффекты уже помогли в решении нескольких задач.

Физика, химия, математика... А ведь еще есть биология, психология. В ботанике недавно установлено, что ткани некоторых растений способны проводить свет на расстояние до нескольких сантиметров, но ведь это еще один путь управления ростом растений! Листья деревьев, оказывается, накапливают микродозы минералов, находящихся в земле, что предложено использовать при поиске полезных ископаемых. На самолете устанавливается спектранализатор, быстро и точно показывающий, есть ли что стоящее под крылом самолета или нет.

Эффекты надо знать заранее

Мы показали, что для решения трудных задач надо знать и физические, и химические, и математические, и еще много других эффектов. А еще есть эффекты, которые не вошли пока ни в какие указатели, но знание которых полезно любому мыслящему активному индивиду, творящему для людей и живущему среди людей.

Установлен эффект компетентного соавтора: если вы хотите получить квалифицированную консультацию по сути интересующего вас изобретения, то надо беседовать с тем, кто в списке соавторов стоит последним. А списки бывают длинными, например, проблема сшивания рукава из ленты материи пала лишь под дружным напором 33 богатырей-соавторов (а. с. № 891505), зато создание краски для век оказалось под силу всего лишь 19 мыслителям (а. с. № 587938).

Подобные, несомненно, полезные эффекты выявляются, конечно, экспериментальным путем. В книге В. Леви «Искусство быть другим» рассказывается, как выявлялся «эффект бытия». Экспериментатор в лучших традициях гуманизма решил провести серию экспериментов на себе: в разных не очень людных и не слишком ярко освещенных местах он искал возможности быть побитым, чтобы выяснить, как обычно бьют. Выяснился интересный эффект: оказывается, сначала жертве навязывают сценарий, согласно которому ей отводится именно роль жертвы. Несчастному сначала внушают, что он должен быть бит, и только потом бьют. Варианты здесь самые разные: могут попросить закурить, после чего бьют, могут поинтересоваться погодой в Бермудском треугольнике, потом все равно побить. Не в этом дело. Главное в том, что жертве навязывается пассивная роль. В книге предлагается несколько рецептов по снижению вероятности быть побитым. Все рецепты основаны на разрушении навязываемого сценария. Пример: вас останавливают вечером в темном переулке.

- Эй, гусь, дай закурить. (Ясно, что собираются бить.)

- Не курю. И вам не советую. Посмотрите, у вас же опухоль на ухе, операцию делать надо. (Это вариант врачебный. По оперативному варианту надо требовать документы.)

В любом случае хорошо отработанный прием переключения внимания агрессоров с жертвы на самих себя позволяет выиграть время. Именно за счет разрушения первоначального сценария.

Установление эффектов необходимо делать заранее
Установление эффектов необходимо делать заранее

К сожалению, изобретателей тоже частенько бьют. За оригинальность идей, за настойчивость при внедрении, за назойливость при выколачивании авторского вознаграждения. И поэтому надо уметь бороться за свои идеи с возможно меньшими потерями времени, нервов и сил, которые понадобятся для новых идей. И здесь может оказаться полезным прием или эффект разрушения сценария. По крайней мере, когда вы изобрели что-то, на ваш взгляд, чрезвычайно полезное, не нужно обольщаться, что оно само войдет в жизнь общества и благодарное человечество еще при жизни поставит вам памятник. Нет, памятники обычно запаздывают, а вот за внедрение идеи надо бороться. Так что, ходя по инстанциям, не принимайте роль жертвы-просителя, ибо жертву бьют чаще. А ходить приходится, ибо еще не изобрели заказанную В. Маяковским в 1929 году «автомехано-вышибалу» для вышибания бюрократов.

Бывает и так. В пятницу вечером молодой творец спешит домой, полный планов и творческих замыслов на выходные дни. Он проголодался, но, к несчастью, ужин оказался не готов, и наш творец, выступая в роли голодного мужа, совершает две роковые ошибки. Он упрекает жену, утверждая, что она всегда плохо готовит, при этом ссылается на пример соседей («вот у них еще не было случая, чтобы ужин не был вовремя приготовлен»). На что жена может вспомнить, что он совсем семью забросил, все выходные возится со своими железками, в гости уже полгода не ходили, родственники обижаются и т. п. Пошло-поехало. Итог печален: рабочее творческое настроение сорвано, два дня для творчества потеряны.

Мораль здесь проста. Наш изобретатель не знает элементарных фактов из психологии семейных отношений: во-первых, ни при каких обстоятельствах нельзя говорить жене, что кто-то что-то делает лучше ее; во-вторых, крайне нежелательно обобщать единичный случай (или даже случаи), утверждая, что «ты вообще плохо готовишь». Такие промахи приводят к серьезным размолвкам, но, оказывается, есть способ быстрого исправления ошибок, если в любом споре с женой начинать с заявления: «Ты мое самое дорогое сокровище» - это тоже эффект! Все только что сказанное описано в книге Я. Камычека «Вежливость на каждый день».

Так что, если мы вас убедили в пользе знания всевозможных эффектов, начинайте их изучать. Выходной - не выходной, праздник - не праздник, научно-технический прогресс не ждет! Скорее садитесь за рабочий стол, спешите начать. Ну а если устали, то послушайте волшебные мелодии Моцарта и снова в путь. Оказывается, музыка Моцарта вызывает сильную тягу к творчеству. Этот эффект обнаружен в психологических исследованиях Л. Новицкой, в которых приняли участие 162 студента вуза. А вот рок- и диско-музыка, увы, никакой мотивации к творческой деятельности не пробуждает, что было отмечено всеми участниками экспериментов.

Тайны зеленой тетради

Когда в начале августа инспектор отдела кадров привел в конструкторское бюро группу студентов-практикантов, никто из сотрудников КБ особой радости по этому поводу не выразил, справедливо полагая, что возни с ними много, а проку мало. Обрадован был лишь начальник КБ, быстренько прикинувший, что теперь у него достаточно людей для посылки «на сепо» и овощную базу. Студенты были распределены по рабочим местам, но одной девушке места как-то не нашлось, и ее послали в патентный отдел «изучать передовые идеи патентного фонда», как сказал начальник, что на самом деле означало: «Печатать заявки, а то там машинисток не хватает».

В патентном отделе студентка-практикантка появилась с толстой общей тетрадью зеленого коленкора и сразу же заявила, что работать машинисткой она, конечно, не собирается, не для того ее учили, а вот если кому не удается решить изобретательскую задачу, то она готова помочь. Может выдать идею решения или проконсультировать, куда идет развитие той или иной технической системы.

В отделе такое заявление сочли за студенческий треп, но через неделю, когда к «Архимеду в юбке» потянулись даже маститые изобретатели, мнение пришлось изменить. Некоторое время наблюдалась одна и та же картина. Студентка брала очередную заявку, бегло прочитывала формулу изобретения и, взглянув поверх очков на авторов, чаще всего произносила одну и ту же фразу: «Детский сад, а не идея! Надо вам показать тетрадку». Смущенные авторы, посмеиваясь друг над другом, поначалу недоверчиво листали зеленую тетрадь, выслушивая пояснения студентки, потом начиналась дискуссия, которая кончалась всегда одним и тем же - просьбой одолжить тетрадку, чтобы снять с нее копию. Итак, что же находили изобретатели в тетрадке?

Для начала познакомимся с двумя изобретениями. В Ленинградском НИИ фанеры получено авторское свидетельство № 307912, по которому ориентацию стружек при изготовлении древесностружечных плит проводят в магнитном поле. В карбамидную смолу, применяемую для склеивания плит, добавляется ферромагнитный порошок, который и помогает ориентировать в нужном направлении древесную стружку. Прочность плит удалось повысить в три раза.

В Воронежском сельхозинституте предложено для сепарации семян обволакивать их ферропорошком и затем воздействовать магнитным полем. Сортировка получается более точной и производительной, чем при использовании воздушной струи.

В обоих примерах в одно из веществ технической системы добавили ферропорошок и магнитное поле, действующее на этот порошок. Случайно ли полное совпадение идей решения этих задач? Нет, не случайно. Оказывается, в патентном фонде есть сотни изобретений, сделанных по формуле «ферромагнетик плюс магнитное поле». Отличаются эти изобретения только областью применения - одни сделаны в деревообработке, другие в сельском хозяйстве, а суть у них одна: если дано вещество, которое плохо поддается управлению, надо перейти к ферропорошку и магнитному полю.

Таким образом, получается практически стандартное решение. Достаточно запомнить простую формулу «ферропорошок плюс поле» и без всяких творческих мук и озарений, без мозговых штурмов и семикратных поисков можно сразу же выходить на сильное решение задачи.

Надо разрушать горную породу? Введите в жидкость, заполняющую скважину, тот же ферропорошок и воздействуйте электромагнитным полем (а. с. № 933927). В некоторых случаях водоемы предохраняют от замерзания плавающими па его поверхности теплоизоляционными гранулами. Но как быть, если водоем проточный, ведь гранулы просто уплывут? Тот же стандартный путь - добавили в гранулы ферропорошок, теперь покрытие не уплывает, его будет держать на месте магнитное поле (а. с. № 1006598).

Сравним между собой еще два изобретения. По авторскому свидетельству Л?° 412062 защиту подводных крыльев от кавитации предложено делать путем намораживания на поверхность крыльев корки льда.

Авторы изобретения №1127604 спасают спортсмена от сильного удара о воду при неудачном прыжке с вышки (как говорят зрители - «брюхом») насыщением воды пузырьками воздуха за несколько секунд до прыжка.

Что здесь общего? Общее, что в обоих примерах для разрушения вредной связи между двумя веществами веполя вводят третье вещество, являющееся видоизменением одного из уже имеющихся веществ. Лед - это видоизменение воды, пена в бассейне - это видоизменение (смесь) воды и воздуха.

Запомним этот очень сильный стандарт: если надо избежать соприкосновения двух подвижных относительно друг друга веществ, то между ними надо ввести третье вещество. Но оно должно получиться как бы без введения, за счет двух уже имеющихся. В этом и состоит сила стандарта - он направлен в сторону увеличении идеальности системы. Вещество вводят (меняя одно или оба имеющиеся) и не вводят (нового-то третьего вещества не ввели).

В патентном фонде имеется огромное количество изобретений, идеи которых похожи между собой, то есть изобретательские задачи разных разделов техники были решены одинаковыми приемами. Такие решения в ТРИЗ были названы стандартами на решение изобретательских задач. В настоящее время на различного рода курсах ТРИЗ изучается система из 69 стандартов. Особенность их в том, что в них входят как приемы, так и физические эффекты, причем определенным образом объединенные в систему.

Мы рассмотрели два стандарта на изменение систем. Есть еще стандарты на обнаружение и измерение систем и стандарты на применение стандартов.

Первый измерительный стандарт требует изменить систему так, чтобы вообще отпала необходимость в измерении. Помните, ранее мы рассматривали электромотор, который сам отключается, когда температура достигнет точки Кюри. Это типичный пример перехода к более идеальной системе, в которой измерение температуры не требуется. Температуру-то измеряли для того, чтобы вовремя отключать мотор. Теперь он отключается сам, и измерение стало не нужно.

По следующему стандарту, в случае, если система плохо поддается обнаружению, задача решается введением легкообнаруживаемых добавок. В задаче о контроле чистоты ампул автор ввел в ампулы люминофор, история этого изобретения попала даже на страницы популярного журнала, а задача, оказывается, решается по стандартам...

Стандарты на применение стандартов дают рекомендации, как вводить вещества и поля при постройке, перестройке и разрушении веполей, как использовать фазовые переходы, каким образом объединять объекты в систему.

Например, есть довольно трудное противоречие, состоящее в том, что по условиям работы системы вещество в нее вводить нельзя, а по условиям задачи вводить надо. Преодолевается оно по стандарту несколькими путями: вместо вещества вводят «пустоту» либо поле, вместо внутренней добавки вводят наружную, иногда выгодно вводить в малых дозах очень активную добавку, а иногда обычную добавку располагают концентрированно в отдельных частях объекта; бывает, что вместо объекта целесообразнее использовать его модель, допускающую введение добавок, и, наконец, добавку вводят в виде химического соединения, из которого она потом выделяется (вспомните пример с насыщением древесины медью).

При объединении объектов в систему или систем в надсистему их собственные частоты должны быть согласованы - это тоже стандарт. Например, эффективность разделения частиц материала при вибромагнитной сепарации повышается, если направление вращения магнитного поля менять синхронно с вибрациями (а. с. 698663).

Лечение целебными грязями и растворами, как известно, весьма действенно при радикулитах, невралгиях и других подобных хворях, а можно ли как-то интенсифицировать процесс лечения? Оказывается, можно, если воспользоваться стандартом. По а. с. № 614794 в стенку ванны, куда помещают больного, монтируется диафрагма насоса, передающая целебной жидкости импульсы синхронно с ударами сердца. Архимеду такие ванны и не снились!

В цифровых ЭВМ большие неприятности вызываются импульсными помехами, возникающими при включении-выключении электродвигателей внешних устройств ЭВМ (которых могут быть сотни!). Согласование частот позволяет помехи устранить: включение нагрузки проводят в момент перехода напряжения сети через ноль, а выключение - в момент прекращения протекания тока через нагрузку. Схемы, управляющие включением-выключением, очень просты, их изготовление по силам радиолюбителям, а эффект большой - выше становится надежность работы дорогостоящей ЭВМ (а. с. № 228738).

Стандарты гарантируют сильное решение за счет того, что в них, во-первых, используются законы развития технических систем, а во-вторых, в идеях, рекомендуемых стандартами, физическое противоречие уже преодолено заранее, поэтому иногда складывается впечатление, что можно обойтись и без выявления противоречий. Противоречия были выявлены, но на других, полностью аналогичных задачах. Ведь и сепарацию, и купание в ваннах, и надежность ЭВМ улучшают одинаково - путем согласования частот подсистем.

Знание стандартов не только дает мощный и быстрый инструмент решения действительно трудных задач, содержащих противоречия, но и помогает прогнозировать развитие технических систем. Стандарты так и расположены в сборнике - по линии развития технических систем. Сначала идут стандарты по синтезу веполей, затем рассматривается преобразование веполей, потом синтез сложных вепольных систем, устранение вредных связей в веполях и т. д.

Теперь, очевидно, ясно, что находилось в зеленой тетрадке, которую принесла с собой в отдел студентка-практикантка. В ней был конспект системы стандартов, недавно записанный на занятиях по ТРИЗ.

Кстати, заметим, что уже сегодня система стандартов полностью готова для использования с ЭВМ. Представим себе такую картину: инженер или рабочий, столкнувшись с трудной задачей, идет в дисплейный класс, вызывает соответствующую программу, и машина, задав несколько вопросов, рекомендует нужный стандарт для ее решения, пояснив при этом идею несколькими примерами.

«Машинизация» стандартов полезна и при изучении ТРИЗ, так как разгружает преподавателя от проверки сотен домашних заданий с одновременным увеличением числа учебных задач для слушателей.

Система стандартов развивается очень быстро. Если в книге Г. Альтшуллера «Творчество как точная наука», изданной в 1979 году, рассмотрено десять стандартов, то сейчас в школах ТРИЗ изучается 69, а с 1986 года будет изучаться 77.

В соответствии с законом

Мир развивается по объективным законам, которые можно познать и использовать в своей практической деятельности - это мы усваиваем еще со школьной и студенческой скамьи. Правда, многое из этого забывается, но три закона - это законы диалектики - забыть невозможно, так как в них сконцентрирована мудрость всех мыслителей от античных времен до наших дней. Законы диалектики относятся ко всем системам, ко всей материи, они наиболее общие. Кроме них, существуют еще законы биологии, физики, психологии, то есть конкретных наук. В технике тоже выявлено несколько законов, которым подчиняется развитие всех технических систем.

Необходимость соблюдения объективных законов при изобретении
Необходимость соблюдения объективных законов при изобретении

Что законы техники объективны и не зависят от воли отдельных людей, свидетельствуют хотя бы факты независимого создания одинаковых технических систем в разных странах практически в одно и то же время. И это не случайно. Ведь техника, с одной стороны, подчиняется законам физики, с другой - законам развития общества, экономики, культуры. Машина времени для путешествия в будущее реальна вполне - такой машиной могут служить черные дыры, эти загадочные объекты Вселенной. Наблюдатель, попав в поле тяготения такой дыры, будет жить в очень сильно замедленном времени, а окружающий мир - в обычном, таким образом можно увидеть будущее. На эту тему можно почитать интересные работы советского ученого Н. Кардашева. Но общество на современном этапе развития даже не пытается проектировать такую машину, так как оно не созрело еще для этого ни экономически, ни технически.

Исходным материалом для выявления закономерностей развития техники служит патентный фонд - хранилище миллионов изобретений и патентов. Он удобен тем, что в описании любого изобретения четко указывается, чем новая система лучше старой, отсюда можно довольно легко проследить развитие той или иной системы от ее появления на свет до гибели.

Начало жизни любой технической системы - от дверного замка до супер-ЭВМ - определяет группа законов «статики». Чтобы техническая система была принципиально жизнеспособна, необходимо:

1) наличие и минимальная работоспособность ее основных частей;

2) сквозной проход энергии к рабочему органу системы;

3) согласование периодичности (собственных частот) действия всех частей системы.

Первый закон помогает определить, можно ли назвать новую систему системой. Считается, что кастрюлю-скороварку изобрел более 300 лет назад швейцарский врач Д. Папен. Действительно, завинтив крышку кастрюли наглухо, можно было получить высокое давление и, соответственно, высокую температуру внутри кастрюли. Но это еще была не скороварка, потому что в кастрюле

Д. Папена не было управления. Известно, что первая кастрюля взорвалась, и это вынудило через 200 лет вставить в крышку предохранительный клапан, то есть ввести орган управления.

Не все технические системы, в которых нарушается тот или иной закон, взрываются. Многие «нарушители» продолжают существовать, но надо понимать, что они выживают за счет других систем, обладающих некоторым запасом живучести.

Очень интересен момент появления новой системы. Здесь проявляется эффект младенца: первые образцы новой системы практически бесполезны либо требуют сложного ухода. Первый магнитофон (или как его называли тогда - телеграфов), созданный датским физиком В. Паульсеном в 1900 году, записывал на тонкую стальную ленту телефонные разговоры и воспроизводил их с сильным искажением. Но несмотря на искажения, он имел принципиальное преимущество перед граммофоном - мог записывать звук на месте, а не на студии.

Первый фотоснимок, сделанный французским врачом Ж. Ньепсом в 1826 году, потребовал восьмичасовой экспозиции. Изображение двора загородного дома было получено на оловянной тарелке с отполированным битумным покрытием.

Первый пароход мог перевозить только топливо для парововой машины; первый автомобиль имел скорость пешехода, а первые самолеты поднимали в воздух только пилотов. Даже такая простая система, как пылесос, при своем рождении имела такие вес и размеры, что требовалась пара лошадей для перевозки.

Этот эффект надо хорошо знать, чтобы правильно оценивать ту или иную идею в технике. Наполеон не понял принципиального преимущества парохода перед парусником - независимости от ветра - и отверг представленный ему проект. Он же отказался принять и изобретателя подводной лодки (то же сделал и русский царь Александр I).

Второй закон - закон энергетической проводимости системы - не «допустил» к внедрению «весластый» пароход Фитча потому, что передача энергии от двигателя к рабочему органу - веслам - оказалась очень сложной и ненадежной, да и сам рабочий орган, взятый от старой, системы, оказался негодным для паровой машины.

Примеры к третьему закону мы уже приводили в предыдущем разделе.

Вторая группа законов определяет развитие техники независимо от конкретных технических и физических факторов. Все технические системы развиваются: 1) в направлении увеличения степени идеальности; 2) неравномерно, из-за чего и появляются технические и физические противоречия; 3) до определенного предела, после чего развитие идет в основном на уровне надсистемы.

Увеличение идеальности - важнейший закон развития систем. Примеры мы рассмотрели, когда знакомились с понятием идеального конечного результата. Отметим факт, что иногда требование идеальности (идеальная машина должна отсутствовать, а функция ее выполняться) достигается полностью. При автоматической сварке очень важно точно навести электрод на линию стыка. Для этого обычно используется механический копир-ролик, катящийся впереди сварочной горелки. Здесь проблема заключается в том, что ролик катится впереди электрода и копирует не тот участок, где будет проходить сварка. Предложено функцию копира передать самой присадочной проволоке, поскольку она контактирует с металлом непосредственно в зоне сварки. Это позволило заметно повысить точность. Копир исчез, а функция его осталась. Точно по определению идеальной машины.

Еще пример. Искусственный мрамор делают из цементного раствора и осколков благородного камня. Но после этого требуется шлифовка и полировка, удорожающие производство. По а. с. № 872501 мрамор формуют на листе гладкого стекла. После высыхания мраморной плиты стекло отнимают, и на плите остается его отпечаток - совершенно гладкая поверхность. Решение идеальное - мрамор не шлифуют, а получается как шлифованный.

Из соображений безопасности надо бы на автомобиль поставить третью фару для освещения дорожных знаков. Но это отклонение от идеальности. По английскому патенту вместо третьей фары делают на внутренней стороне стекла уже имеющейся фары выступ в виде призмы, который отклоняет часть света вбок и вверх, хорошо освещая дорожные знаки.

Неравномерность развития можно проследить на истории любой технической системы. После появления педалей у велосипеда ездить стало небезопасно, и тогда появились тормоза. При возрастании скорости самолетов выросла посадочная скорость; чтобы не увеличивать длину пробега, пришлось изобретать тормозные парашюты. Увеличение тоннажа судов резко увеличило погрузочно-разгрузочные работы, пришлось придумать суда с горизонтальным способом разгрузки, при котором груз «сам» въезжает на судно и съезжает с него.

Любая техническая система имеет предел развития. Сегодня ясно, что быстродействие ЭВМ близится к пределу из-за ограничений, накладываемых скоростью передачи сигналов между отдельными схемами. Но развитие будет продолжаться за счет разработки параллельных вычислительных систем, состоящих из многих ЭВМ, что опять приведет к повышению быстродействия.

Третья группа законов отражает развитие современных технических систем под действием конкретных факторов. Здесь два закона: 1) развитие рабочих органов системы идет сначала на макро- а затем на микроуровне; 2) технические системы развиваются в направлении увеличения степени вепольности.

Переход на микроуровень повышает управляемость системой. Для микронного перемещения предмета лучше использовать тепловое расширение, магнито- или электрострикцию, чем сооружать сложную механику винтов. Отключать электромотор при определенной температуре проще и надежней переходом через точку Кюри, чем на макроуровне, требующем датчиков, проводов, логических схем.

Суть последнего закона в том, что невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах, в свою очередь, происходит замена механического поля электромагнитным. Наблюдается также увеличение дисперсности (степени измельченности) веществ и числа связей в системе, которыми можно управлять.

В теории изобретательства рассматривается восемь основных законов развития технических систем. Но анализ патентного фонда показывает, что существуют и другие закономерности и тенденции, которые изобретателю тоже нужно знать для сознательного использования их в своей творческой деятельности.

В одной из своих бесконечных историй бравый солдат Швейк рассказал историю про изобретателя, который хотел внедрить в Праге защитную решетку на трамвайных путях. Какой закон техники нарушил изобретатель, Швейк не сообщает, но трамвайному управлению после испытаний защитной решетки пришлось платить пенсию вдове изобретателя. Так что законы надо изучать и применять, тогда и скороварки не будут -взрываться, и у Швейка было бы меньше поводов для своих баек.

С маркой АРИЗа

Первая работа по Теории решения изобретательских задач опубликована в 1956 году. За прошедшее время с использованием методов этой теории были решены тысячи задач, многие из них долгое время считались безнадежными и поддались только АРИЗу. Давайте познакомимся с ними, памятуя, что на них как бы стоит знак «сделано по АРИЗу».

В домнах образуется шлак, который сливают в ковши, установленные на чугунных платформах, и отвозят на переработку. Температура жидкого шлака около тысячи градусов Цельсия, но в пути он остывает, и на его поверхности появляется трудноразрушаемая корка, да и много застывшего шлака остается в ковшах. Пытались спроектировать чугунные крышки для ковшей, но они оказались слишком громоздкими, их было трудно снимать и ставить.

Задача решалась М. Шараповым, хорошо знакомым с АРИЗ-68. Уже на этапе формулирования ИКРа стало ясно, что крышку нужно делать из самого шлака, то есть шлак сам должен защищать себя от охлаждения. В полученном М. Шараповым авторском свидетельстве №400621 предложено вспенивать шлак во время его заливки в ковши, что можно сделать добавкой небольшого количества воды. Идеальность решения (чугунной огромной крышки нет, а функция ее выполняется пеной) позволила быстро внедрить изобретение сначала на Магнитогорском металлургическом комбинате, а затем и на других предприятиях страны с большим экономическим эффектом. Еще одно изобретение М. Шарапова. В установке для получения крупных гранул шлака вода уносит его мелкие частицы, которые оседают в трубах, выводя из строя всю систему. Есть, правда, отстойники, только от них пользы мало. Пробовали ставить фильтры, но они быстро забивались.

Эту задачу М. Шарапов решил через выявление ИКРа, но которому гранулы сами должны ловить мелкие частицы шлака. Отстойники заполняются гранулами, получается фильтр, ничего фактически не стоящий (гранулы есть в самой системе) и не требующий очистки (при засорении он просто присоединяется к очередной партии гранул). Решение защищено авторским свидетельством № 529899.

У М. Шарапова сейчас больше 50 изобретений, сделанных с применением ТРИЗ, многие из которых внедрены на металлургических предприятиях.

Преподаватель ТРИЗ из города Андропова И. Горчаков с коллегами решал срочную задачу: на печатной плате надо зафиксировать 150-200 электрорадиоэлементов для групповой пайки волной припоя. Раньше поступали так: на выводы элементов надевали прокладки, удаляемые затем растворением, либо выводы изгибали и в таком виде вставляли в отверстие. Но прокладки и изгибы задерживают газы кипящего флюса - получается непропай, к тому же устанавливать прокладки и вставлять в отверстия изогнутые выводы весьма трудно. Нужен был простой, надежный и высокопроизводительный способ.

При анализе задачи по АРИЗу было выявлено противоречие и получена идея решения. Под монтируемые элементы надо насыпать мелкие шарики, которые хорошо держат элементы и в то же время легко удаляются. Были испытаны два вида шариков: пшено и шарики для электрографии. Последние подошли лучше. Сейчас на счету школы ТРИЗ, работающей под руководством И. Горчакова, более тридцати решенных производственных задач.

В свое время, когда только были заложены основы ТРИЗ, Министерством угольной промышленности был объявлен конкурс на создание холодильного костюма для горноспасателей, занимающихся эвакуацией людей вовремя подземных пожаров. Конкурс на всю страну был объявлен не от хорошей жизни - задача многие годы не поддавалась решению ни в НИИ, пи в КБ.

Из-за ядовитых газов приходится пользоваться кислородными аппаратами, работающими по замкнутому циклу: имеется запас сжатого кислорода, который используется многократно путем очистки в специальном патроне. Спасателю не положено нести больше 28 килограммов груза. Кислородный аппарат и необходимый инструмент весят 19 килограммов, откуда следует, что на долю холодильного костюма остается всего 9 килограммов, а этого крайне мало для охлаждения тела человека, занятого интенсивным физическим трудом при температуре окружающего воздуха 100 градусов Цельсия, даже если использовать такое мощное холодильное вещество, как лед.

Противоречие состояло в том, что для создания холодильного устройства нужен запас веса примерно в 15- 20 килограммов (по расчетам), а запаса этого не было. Идею подсказал ИКР: надо объединить дыхательный и холодильный аппараты, пусть испарение и нагревание жидкого кислорода обеспечивает охлаждение спасателя, а нагретый до нормальной температуры кислород пойдет на дыхание.

Авторы идеи (Г. Альтшуллер и Р. Шапиро) подали на конкурс два варианта холодильно-дыхательного аппарата, которые получили первую и вторую премии. Найденный принцип лег в основу современных газотеплозащитных костюмов, выпускаемых ныне в разных странах мира. Было получено и авторское свидетельство (№111144).

В 1897 году английский физик Т. Рассел открыл новый физический эффект. Если взять кусок металла, удалить с него окислый слой и положить в темноте на фотопластинку, то она засветится, фиксируя какое-то излучение. Именно какое-то, так как десятки исследователей, работавших с эффектом Т. Рассела, так и не смогли убедительно объяснить природу излучения.

Ректор Ленинградского университета научно-технического творчества В. Митрофанов выдвинул новую гипотезу, хорошо объясняющую природу эффекта. Он воспользовался методом, рекомендованным ТРИЗ для анализа противоречий, возникающих при известных попытках объяснения явления. Ранее было твердо установлено, что на фотопластинку воздействует атомарный водород, но здесь-то и появилось противоречие: пластинка засвечивалась и на расстоянии до 10 миллиметров от металла. А ведь атомарный водород в воздухе никак не может пройти такое расстояние.

Гипотеза В. Митрофанова состоит в том, что два атома водорода могут образовывать не только обычную молекулу водорода, но и возбужденную. Она-то и может пройти расстояние в несколько миллиметров до пластинки, где, распадаясь на атомарный водород, вызовет потемнение фотоэмульсии. В. Митрофанов попытался объяснить и некоторые другие непонятные пока эффекты, о чем можно прочесть в журнале «Техника и наука», № 2 за 1982 год.

Инженер из Свердловска Г. Головченко применил положение ТРИЗ к анализу процесса развития растений и в результате подал заявку на открытие ветроэнергетики в ботанике. Он исходил из того, что в природе должны использоваться все источники энергии для поддержания жизнедеятельности, а не только прямое излучение солнца. Исследователю бросилось в глаза, что листья деревьев колеблются даже при очень слабом ветре. Появилась гипотеза, что листья колеблются не зря, они работают как насосы подкачивания влаги к кроне. Результаты исследований Г. Головченко опубликованы в специальном журнале, им подана заявка на открытие.

Огромную пользу приносит ТРИЗ при проведении функционально-стоимостного анализа (ФСА). А изучить основы ФСА и познакомиться с многими решенными по ТРИЗ задачами можно по книге Г. Альтшуллера Б. Зло-тина, В. Филатова «Профессия - поиск нового».

АРИЗ помог выдвинуть новую гипотезу и в такой интересной области науки, каковой является сегодня поиск внеземных цивилизаций.

Даешь радиоконтакт!

Во все времена своего существования человечество было неравнодушно к открытию новых островов, материков, к контактам с другими народами, цивилизациями. Наш век поставил на повестку дня контакт особого рода - контакт с внеземными цивилизациями, которые, возможно, существуют в беспредельных просторах космоса.

Разработка сигналов внеземным цивилизациям с помощью АРИЗа
Разработка сигналов внеземным цивилизациям с помощью АРИЗа

Двадцать пять лет назад впервые в истории земные радиотелескопы были повернуты в сторону звезд тау Кита и эпсилон Эридана с целью поиска сигналов от братьев по разуму... Тогда сигналов обнаружить не удалось, но, может, именно эти эксперименты подтолкнули В. Высоцкого к созданию песни: «В далеком созвездии тау Кита все стало для нас непонятно...» Действительно, после первых же неудачных экспериментов ЕО проблеме поиска внеземных цивилизаций многое стало «для нас непонятно». Но начнем по порядку.

В клубе проблем, связанных с поиском цивилизации космоса, выделяется проблема критериев искусственности космических сигналов. Как оказалось, отличить природные космические шумы от возможных искусственных сигналов не так-то просто, как думалось ранее.

Г. Гаусс предлагал вырубить в Сибири участок тайги в виде треугольника и засеять его пшеницей. Квадраты возле каждой из сторон должны были демонстрировать знание землянами теоремы Пифагора, что, по мнению ученого, достаточно для признания нашей разумности.

Австрийский астроном И. Литтров советовал демонстрировать разумность, выкопав в Сахаре канаву по окружности, которую предполагалось залить керосином и поджигать по ночам.

Проблема космического контакта волновала и великого К. Циолковского. В статье «Может ли когда-нибудь Земля заявить жителям других планет о существовании на ней разумных существ», опубликованной в ноябре 1896 года, он предлагал воспользоваться азбукой Морзе, а передачу осуществлять маневрированием ярко-белыми щитами, хорошо отражающими солнечный свет.

Многие авторы предлагали использовать числовые критерии искусственности: передавать серии целых чисел, числовые комбинации и т. п. Но все эти проекты были чисто умозрительными, без надежды на реальный эксперимент.

Ситуация резко изменилась в XX веке. В сентябре 1959 года американские физики Д. Коккони и Ф. Моррисон опубликовали статью, в которой показали, что чувствительность земных телескопов уже достаточна для приема разумных сигналов, а принимать их надо на волне межзвездного водорода (облака межзвездного водорода излучают на волне длиной 21 сантиметр). Водорода в космосе много, поэтому волна в 21 сантиметр будет известна астрономам всех цивилизаций, к тому же вблизи этой волны помехи слабы - к этому сводилась основная аргументация: авторов.

Статья оказалась последней каплей. Тут же хлынула лавина идей, публикаций, теорий, проектов. Оказалось, что молодой астроном из США Ф. Дрейк еще до статьи Д. Коккони и Ф. Моррисона подготовил проект поиска сигналов внеземных цивилизаций, который он назвал «проектом Озма» - в честь принцессы воображаемой страны Оз, «страны весьма далекой, трудно достижимой и населенной экзотическими существами».

8 апреля 1960 года 25-метровая антенна радиотелескопа обсерватории Грин Бэнк была направлена на звезду тау Кита. Поиск иных космических цивилизаций начался! Чуть позже в подобные исследования включилась группа советских ученых под руководством членов-корреспондентов АН СССР В. Троицкого и Н. Кардашева.

Перед началом экспериментов всегда вставал вопрос: какие сигналы можно будет считать искусственными? К первой Всесоюзной конференции но поиску сигналов из космоса, проведенной в 1964 году в Бюракане (Армения), выделились следующие критерии. Узкополосность спектра сигнала, даже монохроматичность, что должно говорить в пользу гипотезы об искусственном происхождении - ведь в природе не было обнаружено узкополосных сигналов (критерий В. Троицкого). Второй критерий: строго периодическая последовательность импульсов - таких сигналов тоже не было замечено в космосе. Кроме этого, по мнению Н. Кардашева, критериями искусственности могли служить переменность излучения во времени, точечность источника сигнала, характер спектра излучения, обратного спектру космических шумов.

Итак, три основных критерия искусственности: узкополосность, периодичность импульсов, характер спектра излучения. К сожалению, не проходит и пяти лет, как в космосе обнаруживаются вполне природные объекты, обладающие всеми перечисленными признаками.

Квазары - загадочные объекты с гигантской мощью излучения, расположенные на самой окраине Вселенной, имеют спектр, похожий по форме на спектр предполагавшихся искусственных объектов. Теперь квазары считают ядрами рождающихся галактик.

В космосе открыли мазеры, которыми являются, в частности, облака воды, излучающие в узкой полосе спектра. Открытие мазеров поколебало критерий узкополосности.

...В последнюю ночь дежурства на радиотелескопе

Кембриджского университета перед уходом на каникулы аспирантка Жаклин Белл обнаружила серию непонятных импульсов, повторяющихся строго через определенное время. Ж. Белл срочно сообщила данные наблюдений своему научному руководителю профессору Э. Хьюишу, таких сигналов не обнаруживал никто! После изучения полученных результатов было решено никому об этом не сообщать, ибо самой правдоподобной гипотезой была идея искусственного происхождения сигналов. Источник излучения назвали LGМ, что кодирует три английских слова, означающих «маленькие зеленые человечки». Но через некоторое время было открыто еще несколько подобных объектов, и стало ясно, что зеленые человечки здесь ни при чем. Более того, оказывается, что такие объекты уже предсказывались теоретиками: это нейтронные звезды диаметром примерно несколько километров, которые, быстро вращаясь, в отдельных случаях могут генерировать импульсы в радиодиапазоне. Так были открыты пульсары, за что Э. Хьюиш позже получил Нобелевскую премию.

Таким образом, оказалось, что все предложенные астрономами критерии искусственности не выдержали испытания временем. Природа оказалась богаче явлениями, чем думалось.

В 1977 году у одного из авторов книги возникла идея проанализировать проблему космических позывных с позиций АРИЗа.

В чем состоит главная функция сигналов, которые, возможно, космические цивилизации посылают в надежде, что они будут приняты кем-то другим?

Ясно, что в том, чтобы привлечь внимание к сигналу. Только в нашей Галактике - Млечном Пути - 200 миллиардов звезд, а всего в видимой части Вселенной примерно 100 миллиардов таких галактик! Как писал М. Ломоносов: «Открылась бездна, звезд полна. Звездам числа нет, бездне - дна». Значит, первая проблема состоит в том, чтобы из этого невообразимого количества объектов выделиться.

Анализ по АРИЗу сразу же вывел на недостатки прежних идей. Их авторы ориентировались на сигналы, которых не было в природе, но через короткое время такие сигналы были обнаружены. Да, человек умеет с помощью радиопередатчиков генерировать импульсные, строго периодические сигналы, однако это никак не означает, что этого не умеет делать неживая природа. Тому доказательство - открытие пульсаров. Нужен какой-то другой подход.

Идея появилась при поиске формулы ИКРа. Идеальным для привлечения внимания других разумных цивилизаций будет не просто не существующий в природе сигнал, а такой, который не может в ней существовать в принципе!

Представляете, какое внимание привлекло бы явление, свидетельствующее, скажем, о нарушении закона сохранения энергии в макромире.

Итак, идеальный способ выделиться среди природных космических объектов состоит в создании такого искусственного явления, которое в природе при данных физических условиях принципиально существовать не может.

Но как создать такое явление? Любая цивилизация в своей астроииженерной деятельности опирается на законы физики и создает технику, в которой эти законы выполняются, то есть любое искусственное сооружение и явление основано на законах природы и противоречить ей никак не может. Поэтому даже самое странное явление может быть физиками объяснено с естественных позиций. Так мы вышли на физическое противоречие: чтобы нести сильный критерий искусственности, сигнал космической цивилизации должен противоречить законам природы, а чтобы такой сигнал создать, он должен подчиняться законам природы. Антиприродный сигнал, выходящий за рамки законов природы, в космосе просто не может существовать... Но для того АРИЗ и создан, чтобы разрешать противоречия.

Противоречие типа «природный - антиприродный» разрешается, если взять не один сигнал, а пару. Каждый из пары сигналов в природе вполне возможен, а вместе они существовать не могут в принципе.

Первый вариант реализации такой пары появился в январе 1978 года. Представьте себе, что от точечного космического объекта наблюдается излучение со спектром, характерным для водорода, но сдвинутым в красную сторону по частоте. Любой студент физфака скажет вам, что сдвиг такого типа - проявление эффекта Доплера, а сам излучающий объект движется в сторону от наблюдателя. Да и во многих фантастических романах красочно расписывается, как меняется цвет звезд при ускорении звездолета. Но что подумает физик, если от того же объекта будет замечено излучение с таким же спектром, но сдвинутым по частоте в фиолетовую сторону? Имея такой факт, надо принимать гипотезу, что объект движется к наблюдателю, но мы уже приняли решение, что он движется от наблюдателя!

Конечно же, такой объект сразу привлечет к себе внимание астрономов и теоретиков-астрофизиков, чем и будет выполнена первая функция позывных - привлечь внимание. А сделать это нетрудно, достаточно возле объекта (звезды, облака) разместить передатчик, который копирует излучение объекта, но смещает его в противоположную сторону спектра - и готово: можно привлекать внимание других цивилизаций и озадачивать ученых.

Эта идея была опубликована в начале 1978 года, а через несколько месяцев начались ее приключения.

Американский ученый Б. Маргон обнаруживает, что объект SS-433 созвездия Орла имеет именно такой спектр с красно-фиолетовым смещением! Результаты Б. Маргона оказались сенсацией. По всем специальным и научно-популярным журналам пошли гулять модели, объясняющие странности спектра SS-433. Проводились специальные семинары, посвященные проблеме объекта.

Странный объект SS-433 расположен на расстоянии 10 тысяч световых лет от Солнца. Скажем прямо, далековато, чтобы думать хотя бы в XXI веке о посылке к нему зонда для детального изучения. А пока физики придумывают модели, объясняющие, каким образом может генерироваться такое излучение. Популярна модель двойкой звезды, одна из которых нейтронная. Взаимодействие двух звезд и вызывает появление двух струй плазмы, которые вытекают со скоростью 80 тысяч километров в секунду и дают смещение линий излучения как в красную, так и фиолетовую части спектра. Источник имеет и еще несколько странностей, но для нас важно то, что всеобщее внимание к нему привлек именно факт наличия одновременно красного и фиолетового смещений.

Мы считали такое явление признаком искусственности, астрофизики пытаются объяснить объект, исходя из естественных причин. Кто окажется прав - покажет время. Но заметим, что искусственные сооружения внеземных цивилизаций могут ничем не отличаться от естественных, как, скажем, не отличается выкопанное экскаваторами озеро от озера естественного. Поэтому не будем спешить с выводами. Лучшее, что можно извлечь из этой истории, - это доказательство того, что методами ТРИЗ можно не только решать инженерные задачи, но и выдвигать научные гипотезы, и даже предсказывать существование самых невероятных объектов.

Работы по поиску сигналов внеземных цивилизаций активно продолжаются. В 1978 году к экспериментам по данной проблеме подключился крупнейший в мире радиотелескоп РАТАН-600, огромная антенна которого диаметром 600 метров расположена вблизи станицы Зеленчукской на Северном Кавказе. Проверялась идея ленинградского ученого П. Маковецкого, по которой сигналом для начала сеанса межзвездной связи могут служить вспышки новых и сверхновых звезд, видимые во всей Галактике и даже за ее пределами. Если возле звезды Барнарда (которая расположена близко от нас, всего лишь на расстоянии шести световых лет и знаменита тем, что возле нее вроде бы имеются планеты) существует развитая цивилизация, астрономы которой включили свои космические передатчики в момент обнаружения вспышки новой звезды в созвездии Лебедя (на Земле эта новая была замечена 29 августа 1975 года, причем в Европе ее обнаружил восьмиклассник из Полоцка Юра Селенок), то к нам сигнал от «барнардцев» мог прийти в конце августа 1978 года.

Каждую ночь группа астрономов, прихватив с собой одного из авторов книги как специалиста по критериям искусственности, выходила на дежурство.

...Темная южная ночь. Глухо шумит Большой Зеленчук, в ледяной зеленоватой воде которого осмеливались купаться только кибернетики из Новосибирска, налаживавшие систему управления телескопом с помощью ЭВМ. В лужах, оставшихся на асфальте после вечернего дождя, блестят звезды, вдали рубиновым светом мерцает облучатель - идет настройка аппаратуры.

Вот алюминиевые щиты одного из секторов антенны РАТАНа чуть изменили свой наклон - значит, работа началась, звезда находится под наблюдением. Кто спокойно, кто тревожно, но все посматривают в сторону самописца и осциллографа. Увы, на голубом экране только белый шум... То есть ничего регулярного, напоминающего полезный сигнал.

Под утро устало возвращались в лабораторный корпус, рассаживались в столовой, пили «сливочный» чай, по инерции немного спорили. «Сливочный» чай - это когда нет сил заваривать свежий, тогда из нескольких заварочных чайников сливаются остатки вечернего в один чайник - что и зовется на РАТАНе «сливочным» чаем.

Днем отсыпались, готовились к новым наблюдениям, обсуждали проект похода через горы к самому крупному в мире оптическому телескопу БТА с зеркалом шестиметрового диаметра, купол которого в ясные дни хорошо виден у подножия горы Пастухова, до которой но прямой километров двадцать. В свободное время ходили за груздями и рыжиками, по воскресеньям ездили на станичный базар. Кто вставал раньше, тот захватывал общественный велосипед, на котором по двое, а то и по трое молодых специалистов ездят внутри антенны телескопа. Обычная работа в необычное время. Время, когда поиск разумных сигналов из космоса становится обычной работой...

Крупнейшие телескопы мира время от времени своими чуткими антеннами вслушиваются в шорохи космических шумов, пытаясь уловить что--то осмысленное.

Помните, у Алексея Толстого: «Голос Аэлиты, любви, вечности, голос тоски, летит по всей вселенной...»

И чтобы услышать этот голос, неисправимые романтики в разных странах ищут новые критерии искусственности, ночи напролет просиживают у самописцев и экранов, строят новые, еще более чувствительные антенны, проектируют совсем уж фантастические инструменты.

Советские ученые разработали проект космического радиотелескопа, антенна которого должна быть вынесена в открытый космос. Размеры ее могут достигать десятков километров. Такой телескоп позволит получить объемное изображение любого объекта Вселенной. Планеты типа Земли сможет обнаружить на расстоянии до 200 световых лет, а планеты типа Юпитера - на расстоянии до 1500 световых лет.

Не исключено, что не земляне обнаружат сигналы братьев по разуму, а высокоразвитые цивилизации найдут нас? Хорошо сказано у В. Хлебникова в поэме «Сияние оковы».

Я верю: разум мировой
Земного много шире мозга,
И через невод человека и камней
Единою течет рекой,
Единою проходит Волгой.

Проблема радиоконтакта сложна, здесь еще нет ни одного окончательно решенного вопроса, но зато для изобретательства простор поистине космический! И может, кому-то из читателей удастся разработать проект, по которому в невод человеческого разума попадет чей-то призыв...

А пока проблема контакта решена только у писателей-фантастов: земные звездолеты запросто проглатывают световые годы, суперзвездоходы исследуют планету за планетой, лихие штурманы влюбляются насмерть в зеленоглазых инопланетянок, попутно успешно прокладывая курс через метеоритные потоки и опасные поля.

Рэй Брэдбери как-то сказал: «Вы герои научной фантастики, живущие в эпоху научной фантастики». Можно добавить, в эпоху, когда идеи научной фантастики становятся реальной жизнью, а реальная жизнь - похожей на фантастику. Совсем недавно советские спутники Венеры сняли карту поверхности нашей соседки, мы узнали, что горы на Венере повыше земных, была открыта вершина высотой более 12 километров, на зависть земным альпинистам. Автоматические станции встречают комету Галлея, которая в свое прошлое посещение наводила ужас на людей. «Ты нам грозишь последним часом, из синей вечности звезда!» (А. Блок.) А сегодня гостью из синей вечности изучают земные автоматы. Советские космические станции «Вега I» и «Вега II», преодолев многие миллионы километров, точно пришли в расчетную точку свидания с таинственной кометой. И не только пришли, но и передали на Землю большую серию цветных фотографий ядра кометы, которые все мы с большим волнением наблюдали у себя дома на экранах телевизоров, а также измерили ее магнитное поле, поток излучаемых кометой частиц, с большой точностью определили текущие координаты ее ядра. Последнее позволило в десятки раз повысить точность наведения европейского космического аппарата «Джотто» и осуществить следующее свидание с кометой уже не с расстояния около 9 тысяч километров, а приблизительно с 500 километров.

Это ли не пример прекрасного сотрудничества государств в благородных мирных целях познания тайн Вселенной!

И все автоматы, ракеты, телескопы - это изобретательский гений человека.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'