Алгоритм решения изобретательских задач. Стандарты на решение изобретательских задач

Лекция 1 Алгоритм решения изобретательских задач. Стандарты на решение изобретательских задач Можно выделить следующие типы инструментов ТРИЗ, с помощью которых изучаются системы, создаются модели задач и решений (рис. 2.1): – инструменты выбора критериев для оценки рассматриваемых систем (может быть и не нужно ничего развивать); – инструменты постановки и выбора задач для решения (не все что кажется задачей, таковой является и не всякую задачу нужно решать); – инструменты моделирования задач и систем (разные инструменты могут использовать разные модели перехода от реальной ситуации к их моделям, о них и пойдет речь дальше – например, противоречия, элеполь); – инструменты перехода от модели задачи к модели решения (разные модели задачи используют и разные модели решения, например, ИКР, приемы и принципы разрешения противоречий, элепольный анализ и т.д.); – инструменты развития систем (законы и тренды развития позволяют создавать образ прогноза развития систем); – инструменты перехода от моделей решения к самим решениям. Обычно выделяют четыре основных направления развития систем: Рис. 2.1. Общие принципы инструментов ТРИЗ: создание моделей задач и моделей решений – повысить полезные, нужные параметры системы; – понизить вредные параметры системы и затраты; – изменить систему в соответствии с известными законами и трендами развития систем; – найти применение системы в новой области. В этом пособии мы будем рассматривать только основные, базовые инструменты ТРИЗ. Системой, объединяющей эти инструменты в единый процесс, является алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). АРИЗ можно рассматривать как инструмент, помогающий переформулировать текст исходной задачи или проблемы в ее решение. Об этом будет сказано в конце раздела об инструментах ТРИЗ. 2.1. Противоречия требований и противоречия свойств 2.1.1. Противоречия требований Основной тезис ТРИЗ – решение изобретательских задач возможно не по наитию, не по воле случая, а на основе последовательного, целенаправленного поиска при помощи методов и инструментов, которые можно выявить, описать, изучить и применять на практике при решении изобретательских задач. Вместе с тем, само понимание того, что такое изобретательская задача требует уточнения. Фактически это ключевое понятие во всей ТРИЗ. Итак, что мы будем понимать под изобретательской задачей. Приведем примеры изобретательских задач из разных областей (другие примеры приведены также в Приложение П6). Задача 1. Достаточно сложная и уникальная программа расчета размещалась для хранения в виде исполняемого файла в машинных кодах в месте, которое могло быть доступно сотрудникам института. Были опубликованы также результаты работы этой программы: исходные данные, результаты расчетов. Защищать программу паролем нельзя во избежание попыток его раскрытия. Как сделать так, чтобы доступной всем программой мог пользоваться только сам автор этой программы? Задача 2. Необходимо визуализировать на сайте информацию об истории развития компании. При этом возникает несколько рядов такой информации: объем продаж, структура компании, география деятельности компании, продуктовый ряд Рис. 2.2. и так далее (рис. 2.2). Как наиболее лаконично и в Иллюстрация тоже время наиболее полно визуализировать эту к задаче 2. информацию? Объем информации должен быть большой, чтобы ничего не упустить, и должен быть маленький, чтобы было удобно ею пользоваться, и можно было охватить всю информацию сразу. Как быть? Задача 3. Мальчик лет восьми оказался перед проблемой: как войти в дверь, закрытую с другой стороны младшей сестрой лет четырех? Применить силу или угрозы, поднять крик? Это опасно для маленькой девочки, и как-то не по-мужски даже для восьмилетнего мальчика. Как без применения силы открыть закрытую дверь? Что общего между этими тремя разными ситуациями? Во всех трех ситуациях имеется противоречие требований: при выполнении одного требования оказывается не выполненным другое, при улучшении одного параметра – ухудшается другой параметр. В первой задаче возникает противоречие: исполняемый файл не должен быть в общем доступе, чтобы не было несанкционированного доступа к программе, и должен быть в общем доступе по требованиям информационного центра и для удобства самого автора программы. Во второй задаче при увеличении степени детализации информации о компании мы теряем цельность ее восприятия. В третьей задаче также имеется противоречие: если дверь открыть силой, то мальчик выполнит свое желание добраться до свой сестренки, но при этом сама сестренка может пострадать от сильного рывка или просто испугаться. Главным признаком изобретательской задачи является наличие противоречия требований! Этот признак универсален для любой области деятельности человечества: техника, искусство, информационные технологии, маркетинг, бизнес и т. д. В ТРИЗ используется специальная форма для формулировки противоречий требований: ЕСЛИ (описать возможное изменение), ТО (указать необходимое положительное требование или действие), НО (указать нежелательные последствия). Например, для задачи 1 можно сформулировать противоречие требований в таком виде: ЕСЛИ убрать исполняемый файл в машинных кодах из общего доступа, ТО мы защищаем его от несанкционированного доступа, НО теряется удобство доступа к этому файлу и самого автора программы, нарушаются правила работы центра. Для технических систем противоречие требований принято называть техническим противоречием. Приведем в качестве примера изобретательских задач еще три проблемные ситуации. Задача 4. Производителю пирожков поставщики повысили цену на муку и другие продукты. Для сохранения рентабельности он также вынужден поднять цены. При этом возникло противоречие: если повысить отпускную цену пирожков, то это хорошо – сохранится рентабельность бизнеса, но это и плохо – снизится спрос. Как повысить цену, чтобы спрос при этом не уменьшился? Задача 5. На стальном тросе А висит груз. В плоскости, перпендикулярной тросу А, движется трос Б. Поднимать и опускать трос А и трос Б нельзя – это приводит к потери времени и ресурсов. Как сделать, чтобы трос Б, продолжая движение, не разорвал бы трос А и сам не был разорван? Рис. 2. 3. Иллюстрация к задаче 5 Задача 6. Задача о сортировке массива. Массив, содержащий, например, целые числа, можно отсортировать методом пузырька. Однако время выполнения алгоритма растет пропорционально квадрату длины массива, то есть для достаточно длинных массивов это время становится недопустимо большим. Можно создать новый алгоритм сортировки, но на это также потребуется много времени. Создание нового метода «с нуля» является трудной задачей. Как сократить время сортировки длинного массива, не создавая новый алгоритм сортировки? Как сформулировать противоречия требований для задач 4-6? При формулировке противоречий требований необходимо учитывать, что для одной и той же проблемной ситуации можно сформулировать не одно, а два или более противоречий требований. Происходит это по нескольким причинам: – в одной и той же проблемной ситуации можно выбрать разные изменения в системе в качестве возможных путей для разрешения конфликта (например, в задаче 1 можно убрать файл из общего доступа, а можно ввести пароль для его использования, не убирая из общего доступа); – можно рассматривать два противоположных изменения в проблемной ситуации (например, в задаче 2 можно рассматривать противоречия, возникающие в ситуации, когда описывается вся всевозможная информация о компании, а можно сформулировать противоречия для ситуации, когда вообще практически отсутствует информация о компании); – в одной и той же ситуации в качестве конфликтующих можно рассматривать разные требования и ограничения. Например, в задаче 1 противоречие может быть между нежелательностью поместить файл в общем доступе и необходимостью это сделать, а можно выделить конфликт других требований: пароль должен быть, чтобы защитить файл и пароля и не должно быть, чтобы никто не пытался его расшифровать. Главный тезис ТРИЗ: если удалось сформулировать противоречие требований, то возможно найти и решение этого противоречия. 2.1.2. Противоречия свойств Формулировка противоречия требований – это один из первых шагов по переходу от проблемной ситуации и соответствующей ей задачи к модели этой задачи. Чаще всего требуется более глубокий анализ причин возникновения противоречий требований. Какие свойства рассматриваемой системы и ее элементов приводят к тому противоречию требований, которое нам мешает? Разберем противоречия для задачи 6. Противоречие требований: ЕСЛИ используется существующий алгоритм, ТО массив сортируется, НО сортировка занимает слишком много времени. Это противоречие связано со свойствами используемого алгоритма сортировки и свойствами массива целых чисел, который необходимо отсортировать. Можно, например, сформулировать такое противоречие требуемых свойств массива: массив должен быть достаточно длинным, чтобы обрабатывать весь необходимый диапазон возможных исходных данных для сортировки, и массив должен быть достаточно коротким, чтобы сортировка шла быстро. В основе каждого противоречия требований можно выделить противоречие свойств того или иного элемента, входящего в рассматриваемую систему. Противоречие свойств – это формулировка противоположного состояния того или иного свойства одного элемента системы, необходимое для реализации противоположенных требований к системе. Если противоречие требований может быть связано с разными элементами проблемной ситуации, то противоречие свойств относится к одному элементу рассматриваемой системы. В ТРИЗ используется специальная форма для формулировки противоречий свойств: Конфликтующий элемент (указать) должен обладать свойством «Q», чтобы обеспечить главное требование (указать), и должен обладать свойством «АНТИ-Q», чтобы устранить недостаток (указать) или обеспечить другие требования. Приведем еще один пример. Для задачи 5 можно сформулировать противоречие требований: ЕСЛИ поднимать, а потом снова опускать трос А, ТО можно продолжить движение троса Б, НО при этом возникают дополнительные потери времени, необходимость затрат на подъем и опускание груза. Для этого противоречия требований можно сформулировать противоречие свойств: место пересечения троса А с тросом Б должно быть жестким (твердым), чтобы обеспечить удержание груза, должно быть проницаемым, чтобы он мог пройти сквозь трос Б. Для технических систем противоречие свойств получило название «физическое противоречие», так как противоречия в материальных объектах, с которыми приходится иметь дело в технических изобретательских задачах, как правило, связаны с физическими свойствами этих объектов и их элементов. Рис. 2. 4. Дерево формирования противоречий В основе одного противоречия требований может быть несколько противоречий свойств (рис. 2.4): – они могут быть связаны со свойствами разных элементов одной и той же конфликтной ситуации; – они могут быть связаны с разными свойствами одного и того же элемента, входящего в конфликтную ситуацию. Таким образом, из одной проблемной ситуации можно выделить несколько противоречий требований, а для одного противоречия требований, как правило, можно выделить несколько противоречий свойств. Решение каждого из этих разных противоречий может приводить и к разным концепциям решения изначальной проблемной ситуации. Об этом мы поговорим чуть позже. В ТРИЗ под творческими, изобретательскими задачами понимают задачи, содержащие в себе противоречия. Контрольные вопросы и задания 1. В чем состоят основные постулаты ТРИЗ? Опишите модель развития систем и решения задач на основе инструментов ТРИЗ. 2. Для чего необходимо применение ТРИЗ в развитии программного обеспечения и информационных технологиях? 3. Что такое изобретательская задача? 4. Что является признаком изобретательской задачи в ТРИЗ? 5. Что такое противоречие требований? Приведите примеры. 6. Что такое противоречие свойств? Приведите примеры. 7. Сформулируйте противоречия требований для задач 1-6. Лекция 2 Противоречия и приемы их преодоления Г.С.Альтшуллер сформулировал 40 основных и 10 дополнительных приемов устранения технических противоречий, анализируя сотни тысяч изобретений из самых разных областей техники. Со списком приемов можно познакомиться в приложении П1. Прием устранения противоречий это то Рис. 2.5. Сдвоенный автобус или иное изменение в системе, благодаря которому можно преодолеть существующее противоречие требований. Например, необходимо, чтобы автобус был одновременно очень вместительным и при этом маневренным. Если сделать его очень длинным, то с вместительностью все получается, а вот с маневренностью возникают проблемы: длинному автобусу не развернуться на узких улицах. Можно применить прием дробления и тогда вместо длиннющего автобуса у нас получается сдвоенный автобус с гармошкой в середине. Автобус получается и длинным и коротким одновременно. Если присмотреться внимательнее, то в этом переходе используется сразу несколько приемов: дробления, объединения, динамизации, использования гибких конструкций. При решении противоречий очень характерно использование не одного, а комплекса приемов одновременно. Использование для одного и того же противоречия разных приемов приводит к другим решениям. Рис. 2.6. Двойной и двухэтажный Например, если взять сочетание автобус приемов дробление, переход в надсистему, би-принцип, то мы получим всем известный двухэтажный автобус или другой вариант решения – автобус-гармошка. Причем ничего не мешает использовать обе концепции одновременно: двухэтажный автобус и с гармошкой одновременно. Как находить для противоречия требований нужный прием или нужный набор приемов? Для этого Г.С.Альтшуллер составил таблицу применения приемов (приложение П1). Покажем, как использовать эту таблицу на примере задачи 5 о тросах. Напомним формулировку противоречий для задачи 5. Противоречие требований: ЕСЛИ поднимать, а потом снова опускать трос А, ТО можно продолжить движение троса Б, НО при этом возникают дополнительные потери времени, необходимость затрат на подъем и опускание груза. Теперь, собственно, можно переходить к применению таблицы. В ней имеется список типовых требований к технической системе. Необходимо вначале подобрать тот из них, который в большей степени подходит к формулировке того, чего требуется добиться в задаче: «продолжить движение троса Б». Находим в вертикальном списке подходящий параметр 9 «Скорость». Теперь найдем наиболее близкий параметр к формулировке «потери времени, необходимость затрат на подъем и опускание груза». По горизонтальному списку типовых параметров можно выбрать параметр 19 «Затраты энергии подвижным объектом». На пересечении получаем номера рекомендуемых приемов – 8, 15, 35, 38 (табл. 2.1). Таблица 2.1. Применение приемов для нахождения противоречий № Названи Описание приема Возможн е приема ость применения 8 Антивес а) компенсировать вес Идея объекта соединением с другими миниобъектами, обладающими вертолета или подъемной силой; воздушного б) компенсировать вес шара объекта взаимодействием со оригинальная, средой (за счет аэро- и но нам не гидродинамических сил) подойдет. 1 Динами а) характеристики объекта Действит 5 чность (или внешней среды) должны ельно, нам же меняться так, чтобы быть нужно оптимальным на каждом этапе распилить трос работы; б) разделить объект на и сразу же его части, способные перемещаться скрепить. Чтоотносительно друг друга; в) то в этом есть! если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся 3 Изменен а) изменить агрегатное Газообра 5 ие физико- состояние объекта; б) изменить зный или химических концентрацию или расплавленный параметров консистенцию; в) изменить трос нам не объекта степень гибкости; г) изменить подходит. температуру 8 3 Примен а) заменить обычный ение сильных воздух обогащенным; б) окислителей заменить обогащенный воздух кислородом; в) воздействовать на воздух или кислород ионизирующим излучением; г) заменить озонированный (или ионизированный) кислород озоном Ионизац ия, озон или кислород нам никак не помогут в данной задаче. К задаче 5 больше всего подходит прием 15 «Динамичность»: нужно как-то разделить цельный трос на части и сделать в нем эти части подвижными относительно друг друга. Решение довольное простое. Оно показано на рисунке 2.7. Трос А разделен. К его верхней части прикреплена полусогнутая труба с вырезом вдоль нее для шести звездного, вращающегося на подшипниках шарнира, прикрепленного к нижней части троса. Когда один из двух упоров выходит из верхней полусогнутой трубы, в него одновременно заходит следующий упор. Соединение сохраняется, а трос может передвигаться дальше вперед. Задача решена, непреодолимое, как казалось, противоречие оказалось разрешенным. Рисунок 2.7. Одно из решений задачи 5 В задачах, связанных с развитием программного обеспечения или других нематериальных объектов невозможно использовать все предложенные приемы устранения противоречий. Поэтому был подготовлен и опробован укороченный список приемов и типовых требований к системам. Это позволило использовать таблицу применения приемов и для нетехнических задач. Об этом и пойдет речь дальше. 2.2.2. Общесистемные приемы разрешения противоречий требований Укороченный список приемов устранения противоречий требований и таблица для их применения в нетехнических областях приведены в Приложении П2. Рассмотрим, как можно пользоваться этой таблицей на примере задачи 2 о визуализации информации о компании на сайте. Уточним формулировку противоречия требований для задачи 2. Противоречие требований: ЕСЛИ представить информацию о компании во всех деталях, ТО она будет охватывать всю возможную информацию, НО при этом ею будет пользоваться неудобно, она будет плохо восприниматься. Таблица 2.2. Пример использования укороченной таблицы приемов устранения противоречий требований для задачи 2 34 35 36 Удоб Адаптация, Слож … ство универсальность ность … ремонта устройства … … … … 3 Удобств 1, 11, 2, 13, 15 27, 26, 2 о 9 1 изготовления 3 Удобств 26, 1, 26, 3 о 15, 34, 1, 16 эксплуатации 3 Удобств 7, 1, 4, 16 1, 13, 4 о 11 ремонта … Теперь переходим к применению таблицы (приложение П2). К искомому требованию «охватывать всю возможную информацию» может подходить параметр 33 «Удобство эксплуатации». К требованию, которое при этом не удовлетворяется – «неудобно, плохо восприниматься», подходит типовое требование 35 «Адаптация, универсальность». Из таблицы получаем рекомендации использовать 4 приема или их сочетания: 15, 34, 1, 16 – динамичность, отброса и регенерации частей, дробления, частичного или избыточного действия (табл. 2.2). Можно использовать в таблице и другую пару требований: необходимо улучшить параметр «Потери информации» (№ 24) и при этом ухудшается параметр «Производительность» (№ 39). Получаем рекомендации применить приемы 13, 23, 15. Эти рекомендации можно свести в единый список (табл.2.3): Таблица 2.3. Рекомендации для применения приемов для задачи 2 № Назва Описание приема Возможн ние приема ость применения 1 Принц а) характеристики объекта Информ 5 ип (или внешней среды) должны ации должно динамично- меняться так, чтобы быть быть то много, сти оптимальным на каждом этапе то мало в работы; б) разделить объект на зависимости 4 3 Принц ип отброса и регенерации частей 3 1 Принц ип «наоборот» 2 Принц ип обратной связи части, способные перемещаться относительно друг друга; в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся а) выполнившая свое назначение или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и т. д.) или видоизменена непосредственно в ходе работы; б) расходуемые части объекта должны быть восстановлены непосредственно в ходе работы а) вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие; б) сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную – движущейся; в) перевернуть объект «вверх ногами», вывернуть его а) ввести обратную связь; б) если обратная связь есть, изменить ее от потребности пользователя. Нужная информация должна появляться, когда это нужно и исчезать потом. Отображ ение информации должно быть подвижным. Пользов 3 атель должен иметь возможность создавать обратную управляемую связь с отображаемой информацией. Это довольно простой метод. При этом получаемые подсказки помогают получить образ решения задачи. Практика применения приемов для решения изобретательских задач очень полезна и необходима для развития навыков решения таких задач. Метод поиска решений на основе применения таблиц приемов устранения противоречий имеет очевидные недостатки: ограниченный список типовых требований, сложность в обновлении и расширении списка приемов. Поэтому кроме списка приемов в ТРИЗ были созданы и другие, более универсальные инструменты решения изобретательских задач. Об этом будет сказано ниже. 2.2.3. Принципы разрешения противоречий свойств Может ли быть предмет холодным и горячим? Конечно. Например, сигарета с одной стороны холодная, а с другой – горячая. Компот во время приготовления – горячий, а когда мы его пьем – холодный. Может ли неподвижное быть подвижным? Безусловно. Например, все отдельные точки экрана компьютера неподвижны, но вместе может возникать ощущение подвижных элементов. Можно выделить три основных принципа разрешения противоречий свойств: во времени, в пространстве, системным переходом. Таблица 2.4. Основные принципы разрешения противоречий Название Описание Примеры. принципа Во Противоречивые Необходимое меню времени свойства реализуются в появляется только на то разное время. время, которое нужно. Индексация файлов включается в момент, когда нет других заданий на компьютере. В Противоречивые Для обеспечения пространстве свойства реализуются в безопасности основные (в направлении) разном месте базы данных хранятся на пространства (или в безопасных серверах. разных направлениях Необходимые одной точки подсказки возникают пространства) только при подведении курсора к определенному месту экрана. В многоядерном процессоре вычислительная нагрузка перераспределяется так, чтобы плата нагревалась равномерно. Системны Система обладает Отдельные звенья й переход (в одним свойством, а ее велосипедной цепи надсистеме, в подсистемы или жесткие, а цепь в целом – подсистеме) надсистемы – другим: гибкая. – Объединение Отдельные элементы однородных или иконки для программы неизменные, а иконка в неоднородных систем – От системы к антисистеме или к сочетанию системы с антисистемой – Вся система наделяется свойством С, а ее части – свойством анти-С. В Разновидность сравнении (для надсистемного художественных перехода: Сама по себе и других систем) система обладает одним свойством, а в сравнении с другими элементами – другим свойством. Зрительные эффекты, изменяющие кажущуюся длину или форму фигуры или предмета. целом динамично изменяется. В социальной сети взаимодействие с каждым пользователем строго регламентировано, а сеть в целом гибкая и динамично изменяется. Даная. Рембрандта. На темном фоне кажется, что Даная сама как источник света. По сравнению со знакомыми, но удаленными предметами, система, размещенная ближе, кажется очень большой. Быстроизменяющийс я элемент на экране компьютера создает впечатление, что процесс идет быстрее, чем на самом деле. На Разновидность Вместо микроуровне системного перехода. механического крана для (для техники) воды – регулирование зазора при помощи нагреваохлаждения (от температуры изменяются размеры металла). Физико– возникновениеВ воде воздуха нет, химические и исчезновение но при охлаждении фазовые вещества появятся пузырьки переходы (для (разложениярастворенного газа. То же техники) соединения) происходит и с воздухом: – замена фазового при его охлаждении состояния части появляются капельки воды. системы или Для транспортировки внешней среды мороженых грузов – двойственное используют опоры из фазовое состояние брусков льда. одной части системы – использование явлений, сопутствующих фазовому переходу – замена однофазового вещества двухфазовым Применим принципы разрешения противоречий свойств для задачи 2 о визуализации информации о предприятии. Разделение противоречивых требований во времени: в какое-то время информации должно быть много, а в какой-то – мало. Разделение противоречия в пространстве: в какой-то части экрана информации должно быть много, а в какой-то – мало. Устранение противоречия системным переходом: система в целом должна иметь много информации, а ее доступные элементы, подсистемы должны иметь мало информации. Контрольные вопросы и задания 1. Для чего необходимы приемы устранения противоречий требований? 2. Приведите примеры приемов устранения противоречий требований. 3. Для чего нужна таблица применения приемов устранения противоречий требований? 4. Для чего необходима укороченная таблица применения приемов устранения противоречий требований? 5. Используя укороченную таблицу, предложите приемы для решения задач 1, 3 и 4. 6. Перечислите принципы разрешения противоречий свойств. Приведите примеры их использования в информационных технологиях. Лекция 3 Системный оператор при решении изобретательских задач Надсистема – это та система, в которую входит рассматриваемая система. Надсистемой компьютерной программы можно рассматривать программный комплекс или компьютер, на котором выполняется программа. Закон перехода в надсистему: развитие системы, достигшей своего предела, может быть продолжено на уровне надсистемы. Например, компьютеры переходят в своем развитии к локальным, а затем и к глобальным сетям. Процессоры, состоящие из одного ядра, переходят в многоядерные системы. Программы становятся частью программных комплексов, программные комплексы – частью библиотек и т. д. Линия «МОНО–БИ–ПОЛИ» является одним из инструментов реализации закона перехода в надсистему. Закон перехода в надсистему содержит четыре тенденции: – параметры объединяемых систем все больше отличаются от параметров технической системы; – основные функции объединяемых систем все больше отличаются от функций технической системы; – интеграция между технической системой и объединяемыми с нею системами становится глубже; – увеличивается число объединяемых систем. Рис. 2.18. Системный оператор. 9-ти экранная схема талантливого мышления Системный Оператор – еще один инструмент анализа развития систем. Системный Оператор (или 9-экранная схема талантливого мышления) – это системный метод мышления, который сочетает эволюцию системы из прошлого через настоящее в будущее с организационной иерархией системы от компонентов до надсистемы (рис. 2.18). Основная идея, этого подхода, состоит в том, что для улучшения системы можно изменить что-либо не только в самой системе, но в ее прошлом, будущем, в надсистеме или подсистеме т. д. Новые инновационные возможности появляются по мере того как мы удаляемся от центрального экрана системного оператора. Системный оператор в действительности имеет более девяти экранов. Например, каждый экран имеет более чем одну Надсистему. Для каждой системы имеется также и Антисистема (система, в которой один или несколько параметров, свойств или действий изменены на противоположное значение). Для каждой системы имеются также и подсистемы. Достоинства метода: – системный (алгоритмический) подход к решению задач и вообще к мышлению; – преодолевает психологическую инерцию – значительное изменение в одном из экранов перерастает в значительное изменение в Системном Операторе – небольшое изменение в одном из экранов может перерасти в значительное изменение в Системном Операторе – скорее вероятны фундаментальные качественные изменения в системе, чем дополнительные качественные изменения Недостатки метода: – анализ возможных последствий изменений для одного из экранов может отнять много времени; – могут возникнуть трудности с мониторингом изменений в Системном Операторе вследствие изменений в одном из экранов. «Картинки» на экранах системного оператора будут разные в зависимости от того как, по какому направлению «приходить» к этому экрану. Например, к надсистеме в прошлом (верхний левый экран) можно «подойти» двумя путями. Если рассматривать этот экран как надсистему для изделия или для товара, то получим завод или магазин. Если рассматривать этот экран как прошлое локальной сети, то это может быть, например, внутренняя почта, пневмопочта или просто не связанные между собой компьютеры. Таким образом, за каждым экраном в действительности много разных экранов, связанных с рассматриваемой системой. Если не учитывать эти связи, то легко допустить системную ошибку. Рис. 2.19. Системный онтогенез и филогенез в развитии систем Еще одна особенность, которую необходимо учитывать при построении системного оператора: рассматриваем мы систему во времени в онтогенезе (конкретную систему) или в филогенезе (в историческом развитии). Онтогенез (от греч. ón, род. падеж óntos – сущее и ...генез), индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до конца жизни. Системный онтогенез – индивидуальное развитие любой системы. Филогенез (от греч. phýlon – племя, род, вид и генез), филогения, историческое развитие организмов. Термин введен немецким эволюционистом Э. Геккелем в 1866. Системный филогенез – рассмотрение исторического развития любых систем. Филогенез опирается на абстрактные, обобщенные представления о системе в ее историческом развитии и невозможен без последовательного ряда онтогенеза систем. Мы получим разные результаты при построении системного оператора в зависимости от того, будем ли рассматривать его в онтогенезе или в филогенезе (рис. 2.19). Системный оператор можно использовать для поиска необходимых ресурсов для решения задач, определения причин возникновения противоречий, отслеживание последствий предлагаемых изменений в системе, прогнозирования развития систем и т. д. В качестве примера вспомним условия задачи 4 о повышении цены на пирожки. Как повысить цену без снижения спроса? Если сделать пирожки меньше, то цену можно не поднимать, но покупатель сразу же поймет, что за ту же цену он покупает меньше и это, безусловно, тоже повлияет на спрос. Зная о линии развития МОНО-БИ-ПОЛИ и законе перехода в надсистему довольно просто придти к идее перехода от пирожков одного типа к пирожкам двух или нескольких типов. Самый простой вариант: выпускать пирожки разных размеров. Необходимо сделать так, чтобы, по крайней мере, на первых порах, пирожков привычного размера не было: либо заметно больше, либо заметно меньше. Легко согласиться с тем, что пирожки большего размера должны быть дороже. Пирожки меньшего размера будут, естественно, дешевле, чем прежние, но не во столько же, во сколько будет уменьшен их вес. 2.4.2. Законы развития технических систем Мы уже познакомились с некоторыми основными законами развития технических систем: закон стремления к идеальности, закон перехода в надсистему, закон развития через возникновение и преодоление противоречий. Законы развития технических систем (по Г.С Альтшуллеру) 1. Закон полноты частей системы Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы. 2. Закон «энергетической проводимости» системы Законы развития технических систем (по Г.С Альтшуллеру) Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы. 3. Закон согласования ритмики частей системы Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование (или сознательное рассогласование) частоты колебаний (периодичности работы) всех частей системы. 4. Закон увеличения степени идеальности системы Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности. 5. Закон неравномерности развития частей системы Развитие частей системы идет неравномерно: чем, сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей. 6. Закон перехода в надсистему Развитие системы, достигшей своего предела, может быть продолжено на уровне надсистемы. 7. Закон динамизации технических систем Жесткие системы, для повышения их эффективности должны становиться динамичными, то есть переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраивающемуся под изменения внешней среды. 8. Закон перехода с макроуровня на микроуровень Развитие рабочих органов идет сначала на макро-, а затем на микроуровне. 9. Закон увеличения степени вепольности1 Развитие технических систем идет в направлении увеличения степени вепольности: невепольные системы стремятся стать вепольными, а в вепольных системах развитие идет путем увеличения числа связей между элементами, повышения отзывчивости (чувствительности) элементов, увеличения количества элементов. В 70-х годах прошлого века Г.С.Альтшуллер предпринял шаги по переходу от методики изобретательства к теории изобретательского творчества, а затем и к теории развития технических систем. Важная роль в этом переходе была отведена созданию системы законов развития технических систем, которые стали базой для тех инструментов решения задач, которые используются в ТРИЗ. В 1977 году Г.С.Альтшуллер опубликовал первый вариант системы законов развития технических систем (ЗРТС). 1 Понятие «веполь» рассмотрено в разделе 2.5. Последователи и ученики Г.С.Альтшуллера (Ю.Саламатов, С.Литвин, Б.Злотин) создавали и другие системы законов. Но базой для этих систем законов остается система законов, предложенная Г.С.Альтшуллером. Ниже приводится один из вариантов системы законов, которая вполне может быть перенесена с технических систем на информационные технологии. Рис. 2.20. Законы развития систем О некоторых из этих законов мы уже говорили выше. О некоторых речь пойдет дальше, например, в разделе об элеполях. Законы развития систем могут использоваться не только как теоретическая основа для инструментария ТРИЗ, но и непосредственно при анализе систем и подготовке прогнозов их развития. 2.4.3. Тенденции и линии развития систем В технологиях развития систем можно выделить две разные концепции. Одна связана с выделением, выбором и решением задач. Другая концепция связана с внесением изменений в систему в соответствии с тем или иным приемом, законом или линией развития, описывающую тенденции в развитии системы. В качестве примера можно рассмотреть линию дробления и динамизации (рис. 2.21). Она соответствует приему динамизации и закону повышения динамичности, о которых мы говорили выше. Движение вдоль этой линии развития может быть описано следующими шагами: 1. Выделить отдельный элемент, который рассматривается как целое. 2. Разделить элемент на две части (би-элемент) и соединить их между собой полем взаимодействия. 3. Сделать это поле взаимодействия более гибким, динамичным, управляемым, адаптирующимся к ситуации. 4. Разделить элемент не на две, а больше частей (поли-элемент) и соединить их между собой полями взаимодействия. 5. Сделать эти поля взаимодействия более гибкими, динамичными, управляемыми, адаптирующимися к ситуации. 6. Раздробить поли-элемент с динамичными полями взаимодействия до степени возникновения принципиально нового элемента. Рис. 2.21. Линия дробления и динамизации Аналогичным образом развиваются и программные продукты. Введение модульной структуры программных продуктов и динамизация связей между этими модулями – тенденция, которую легко проследить в развитии программного обеспечения. В приложении к стандартам на решение изобретательских задач (приложение П5) приводится описание восьми линий развития и некоторые примеры к ним: 1. переход в надсистему и к подсистемам (на микроуровень); 2. линии коллективно-индивидуального использования систем; 3. линия введения элементов (веществ); 4. линия введения и развития полей взаимодействия; 5. линия дробления и динамизации; 6. линии согласования-рассогласования и структуризации; 7. линия развития систем в соответствии с S-образными кривыми; 8. линии и тенденции развития программного обеспечения. Линии развития систем содержат в себе значительный прогностический потенциал и требуют отдельного, детального изучения. Это опыт анализа развития многих систем из разных областей деятельности человечества. О линии перехода в надсистему и к подсистемам было написано в разделе 2.4.1. Очень важной для постановки задач и прогнозирования развития систем является линия развития систем в соответствии с S-образными кривыми. Г. С. Альтшуллер писал: «Жизнь технической системы (как, впрочем, и других систем, например, биологических) можно изобразить в виде S-образной кривой, показывающей, как меняются во времени главные характеристики системы (мощность, производительность, скорость, число выпускаемых систем и т. д.)». Рис. 2.22. Этапы на S-образной линии развития систем: разные стратегии достижения идеальности. При развитии систем, решении изобретательских задач необходимо знать особенности «жизненных кривых» систем (рис. 2.22). Это необходимо для правильного ответа на вопрос, крайне важный для изобретательской практики: «Следует ли решать данную задачу и совершенствовать указанную в ней техническую систему или надо поставить новую задачу и создать нечто принципиально иное?» Чтобы получить ответ на этот вопрос, надо знать, каковы резервы развития данной технической системы. Если система находится на 1-м этапе развития (начало развития), то: – необходимо максимально использовать уже существующие инфраструктурные ресурсы и потребности; – рекомендуется объединить систему с лидирующими в данный момент системами. Если система находится на переходном этапе от 1-го ко 2-му, то: – необходимо максимально ускорить внедрение. – требуется достичь минимально приемлемого значения основных параметров и резкого опережения как минимум по одному из них. – следует внедрять ТС в одной конкретной области, где соотношение ее достоинств и недостатков наиболее приемлемо, а параметр-«чемпион» имеет особое значение. – систему нужно приспособить к существующим инфраструктуре и источникам ресурсов. – допустимы серьезные изменения в составе системы и ее элементов. Принцип действия самой ТС (ее ядро) менять не следует. Если система находится на 2-м этапе развития (бурное развитие), то: – рекомендуется адаптировать систему к новым видам применения; – адаптировать имеющиеся инфраструктурные ресурсы к нуждам развивающейся системы. Если система находится на 3-м этапе развития (стабилизация, прекращение роста), то: – на ближнюю и среднюю перспективы следует решать задачи по снижению затрат и развитию сервисных функций; – на дальнюю перспективу следует предусмотреть смену принципа действия системы или ее компонентов, разрешающую тормозящие развитие противоречия; – очень эффективны глубокое свертывание, объединение альтернативных систем и другие способы перехода в надсистему. Если система находится на 4-м этапе развития (спад), то: – на ближнюю перспективу следует решать задачи по снижению затрат и развитию сервисных функций; – на среднюю и дальнюю перспективы следует предусмотреть смену принципа действия системы, разрешающую тормозящие развитие противоречия. Анализ на основе линии развития систем в соответствии с Sобразными кривыми – неотъемлемая часть анализа при постановке задач и выполнения прогнозных проектов. В качестве примера на рисунке 2.22 показан график изменения удельной энерго-информационной эффективности процессоров с 1950 по 2010 год. Из него видно, что процессоры находятся на 3-м этапе развития и для них можно рекомендовать снижение себестоимости, развитие сервисных функций, объединение альтернативных системы и другие перечисленные выше рекомендации. Еще одна универсальная линия развития систем: линии коллективноиндивидуального использования систем. Можно выделить три основных состояния, характеризующие взаимосвязь системы и ее пользователя и направления его развития: – Если имеется система индивидуального пользования, то происходит постепенное увеличение степени коллективного применения системы. – Если имеется система коллективного пользования, то происходит постепенное увеличение степени индивидуальности применения системы. – Система индивидуального или коллективного пользования с развитием становится системой индивидуальноколлективного пользования, совмещаю преимущества той и другой системы. Приведем несколько примеров. – Первые часы, например, были часами коллективного пользования, так были очень дорогими. Каждый новый тип часов проходил стадию появления конструкции для индивидуального пользова-ния: солнечные, водные, песочные, механические, электронные. Сейчас мы фактически имеет систему коллективно-индивидуаль-ного пользования: есть очень точные коллективные часы, которые «раздают» правильное время всем индивидуальным часам. – Интернет является системой коллективного пользования. Постепенно можно наблюдать процессы индивидуализации Интернет: в поисковых программах учитывается, в каком городе Вы находитесь, какие запросы Вы до этого уже делали, какие разделы информационных потоков Вас больше интересуют. Уровень индивидуализации Интернет будет повышаться. Появился, например, военный Интернет, могут возникнуть и другие варианты специализации Интернет. – Редакторы текста появились как программа индивидуального пользования. Сейчас начали появляться редакторы текста общего пользования. Компания Google планирует выпустить оффлайновую версию своего текстового редактора Google Docs. Вместе с тем онлайновый вариант программного обеспечения также сохранится и будет развиваться в дальнейшем. Google предложит систему WebOffice, которая объединит в себе как онлайновые, так и настольные офисные приложения. «Мы сможем заполнить пробел, образовавшийся сегодня между онлайновыми и оффлайновыми программами», – говорят в Google2. Рис. 2.23. Линия коллективно-индивидуального использования систем 2 http://www.klerk.ru Рис. 2.24. К задаче 8. Магнитопровод трансформаторов и схема соединения их обмоток могут быть разными Задача 8. В 1980-х годах в СССР для расчета переходных процессов в электрических цепях с линиями электропередач (ЛЭП) использовался программный комплекс МАЭС. Программа могла составлять топологию электрической цепи и делать расчеты токов и напряжений. Достаточно было только указать, какие блоки и как соединены между собой в цепь. В 1982 году возникла задача проведения расчетов переходных процессов в ЛЭП с учетом конфигурации и магнитных свойств (насыщения) трехфазных трансформаторов. Обычно для расчетов ЛЭП применялись одни программы, а для трансформаторов – другие программы. Необходимо было в очень короткие сроки (2-3 месяца) создать блок (подпрограмму) для программного комплекса МАЭС, моделирующий работу 3-х фазного трансформатора с учетом магнитных свойств сердечника, с учетом различной конфигурации магнитных сердечников и различных способов соединения обмоток трансформаторов. Специалисты сказали: создать такой блок к программе невозможно. Требовалось написать очень громоздкую и сложную систему уравнений в частных производных для трехфазных трансформаторов с различными магнитопроводами и схемами соединения обмоток, представить их в дискретном и линейном виде для возможности использовать численные методы решения систем уравнений и только тогда перейти к программированию и отладке программы (www.temm.ru). Как решить эту задачу с наименьшими затратами? Какую линию развития можно применить для решения этой задачи? Контрольные вопросы и задания 1. Для чего необходима и как может использоваться система законов развития технических систем? 2. Перечислите основные законы развития технических систем. Приведите примеры их проявления. 3. Чем тенденции и линии развития систем отличаются от системы законов развития систем? 4. Перечислите основные линии развития систем. Приведите примеры. 5. Сформулируйте противоречия требования и ИКР для задачи 8. Какие приемы и принципы разрешения противоречий можно использовать для этой задачи? Лекция 4 Методы решения изобретательских задач ТРИЗ окажется бессильной перед человеком, не способным поверить, принять верные, но на первый взгляд совершенно дикие идеи решения. Такая «дикость» была разной в разные времена. Например, в 1873 году полиция Бостона предупреждала «невежественных людей», что телефон – это сказки, и вообще передача голоса на расстоянии невозможна. В 2005 году владельцы газет не верили, что объявления и новости могут куда-то уйти с бумажных страниц. Психологическая инерция (ПИ) – это привычка к стандартным реакциям в стандартных ситуациях. Нешаблонность мышления – это наша способность бороться с психологической инерцией, умение увидеть ситуацию в совершенно новых обстоятельствах, с новыми «игроками». Методы РТВ и ТРИЗ позволяют вместо случайных шагов делать последовательные, методически отработанные шаги, приводящие к совершенно неожиданным, неочевидным идеям. Рис. 3.1. Метод проб и ошибок уводит в сторону вектора инерции от идеального решения Метод проб и ошибок существует с момента «сотворения мира» и сопровождает развитие цивилизации со дня ее зарождения. Случайная ветка становилась копьем, случайный камень – ножом. Случайная конструкция лодки или телеги закреплялась за счет своего выживания, а потом многократно повторялась учениками и последователями. Случайность привела к появлению резины и лампы накаливания. Ускорение темпов развития цивилизации сделало необходимым повысить эффективность метода проб и ошибок. В исследовательских работах эффективность этой технологии получения нового оценивается для не очень сложных задач примерно в 0,01%. Для действительно сложных задач эта эффективность уменьшается еще в 100 и даже в 1000 раз. Ни хватит не только ресурсов, но и просто времени для перебора разных вариантов (рис. 3.1). Можно выделить три стратегии для повышения эффективности метода проб и ошибок (рис. 3.2): – делать как можно больше проб; – снизить влияние вектора инерции, чтобы эти пробы не «кучковались» только в одном и неверном направлении; – перейти к целенаправленному поиску в направлении идеального решения вместо случайного поиска. Рис. 3.2. Стратегии для повышения эффективности метода проб и ошибок 3.2. Мозговой штурм. Синектика Мозговой штурм Метод создан А. Осборном (США) в 1957 г. Основная идея метода основана на теории Фрейда – отделение процесса генерации идей от их критики и оценки. В группу «генераторов идей» подбирают специалистов различного профиля, склонных к творческой работе. Во время проведения «штурма» запрещаются критика и обсуждение выдвигаемых идей. Напротив, руководитель группы должен стараться побудить участников решения проблемы развивать полученные идеи. Возможно проведение обратного «мозгового штурма», когда группа ищет недостатки, слабые места в объекте анализа. Как при прямом, так и при обратном «мозговом штурме» все идеи фиксируются и после окончания заседания «генераторов идей» рассматриваются группой экспертов-специалистов в данной области. Существует большое число методов, производных от классического мозгового штурма, отличающихся количеством участников, допускающих различные элементы критики и т. д. Мозговой штурм и производные от него методы наиболее эффективны при решении организационных проблем, а также технических задач невысокого уровня сложности. Цель мозгового штурма выдвинуть как можно больше идей в течение определенного времени. Достоинства метода: Очень прост, легок в освоении участниками штурма. Незначительные затраты времени на проведение. Хорошие результаты достигаются при решении организационных проблем, технических задач невысокой сложности. Недостатки метода: Плохо решаются задачи средней сложности (более 1000 проб и ошибок). Отсутствуют какие-либо критерии, дающие приоритетные направления выдвижения идей. Практически не решаются задачи высокой сложности (более 10000 проб и ошибок). Задания для мозгового штурма 1. Представьте, что у Вас есть самый мощный в мире компьютер. Для каких целей Вы его сможете использовать? Какие задачи ему можно поручить? 2. Придумайте новый телефон, телефон будущего. Как он может выглядеть? Какими функциями он может обладать? Что изменится в мире при появлении таких телефонов? Какое программное обеспечение может понадобиться для таких телефонов? Синектика Синектика – (предположительно от греческого «синектик» – соединять вместе разнородные элементы). Синектика – теория или система постановки и решения проблем, основанная на творческом мышлении, которое включает свободное использование метафор или аналогий при неформальном общении внутри тщательно подобранной небольшой группы людей, обладающих разными индивидуальными качествами и работающими в различных областях («Большой академический словарь Уэбстера», 9 изд., 1988 г). Синектика была создана Уильямом Гордоном в 50-е годы XX столетия. Синектика – это попытка усовершенствовать мозговой штурм за счет введения правил использования аналогий и профессиональной подготовки постоянных участников рабочей группы. Члены группы привыкают работать вместе, перестают бояться критики, не обижаются, когда отвергают их предложения. Еще одно преимущество – накопление опыта решения задач, состав группы можно совершенствовать. В 1960 году Джордж М. Принс, в прошлом руководитель группы разработки изобретений фирмы «Артур Д. Литтл», и трое его коллег создали фирму «Синектикс». Новая компания продолжила изучение новаторского мышления и путей его применения в организациях. Первоначальные условия задачи не всегда ясны, нередко они подталкивают к поиску решения в неверном направлении. Поэтому процесс решения лучше начинать с уяснения и уточнения задачи – путем обсуждения перейти от начальной формулировки к рабочей: рассматривают возможность превратить незнакомую и непривычную проблему в ряд более обычных задач. Поиск новых идей с помощью различного типа аналогий. 1. Прямая аналогия Надо ответить на вопрос – как решаются подобные задачи в других областях техники, в быту, в природе? 2. Личная аналогия (эмпатия) Исследователь отождествляет себя с техническим объектом и представляет себе, что бы он сделал сам, если бы он оказался на месте этого объекта. 3. Фантастическая аналогия Представить себе вещи такими, какими мы хотели бы их видеть. При поиске новых идей прибегают к помощи сказочных и фантастических персонажей, животных и растений – золотой рыбки, волшебной палочки и пр. Примеры. По легенде формула бензола была открыта Кекуле с помощью фантастической картинки – он представил себе обезьян, которые сплелись в кольцо, ухватив, последовательно друг друга за хвост. Для уточнения механизма тепловых явлений в газах Дж. Максвелл предложил использовать фантастическое существо – «демона», который нарушал 2-й закон термодинамики. 4. Символическая аналогия Необходимо найти сочетание двух слов, обычно прилагательного и существительного, которое в краткой парадоксальной форме, или в виде яркой метафоры, охарактеризовало бы суть задачи или объекта. Большую помощь при поиске символической аналогии оказывает построение так называемого «оксюморона» – объединение парадоксальным образом несовместимых в обычном смысле понятий, относящихся к одному объекту. Такие парадоксальные конструкции очень распространены в публицистике, художественной литературе, в кино – они гораздо точнее отражают противоречивую действительность, в том числе и техническую. Примеры. Названия произведений (литература, кино) – «Живой труп», «Горячий снег», «Лысый брюнет», «Слепящая тьма», «Жар холодных чисел», «Обыкновенное чудо», «Правдивая ложь». Названия альбомов рок-групп – «Звуки Тишины» (Саймон и Гарфанкл, 1966), «Живой Мертвец» (Грейтфул Дэд, 1971), «Ревущая Тишина» (Манфред Мэнн, 1976), «Нежный Грохот Грома» (Пинк Флойд, 1988). Достоинства метода: – относительно прост в освоении; – незначительные затраты времени на проведение; – дает большое количество идей. Недостатки метода: – плохо решаются задачи средней сложности (более 1000 проб и ошибок); – отсутствуют какие либо критерии, дающие приоритетные направления выдвижения идей; – практически не решаются задачи высокой сложности (более 10000 проб и ошибок). 3.3. Метод фокальных объектов Метод фокальных объектов направлен на создание объектов с новыми свойствами. Основная идея метода – подавление психологической инерции, связанной с объектом исследования, установить его ассоциативные связи с различными случайными объектами. Метод рекомендует переносить признаки каких-то других объектов на усовершенствуемый объект, который в этом случае находится как бы в фокусе переноса. После переноса возникают необычные сочетания, которые можно развить путем свободных ассоциаций, после чего произвести отбор полезных решений. Метод фокальных объектов в первоначальном виде был известен под названием «метода каталога», предложенного профессором Берлинского университета Ф. Кунце еще в 1926 г. Позже, в 50-е годы, он был усовершенствован американским специалистом в области методологии изобретательства Ч. Вайтингом (США, 1953 г.) для создания объектов с новыми свойствами. Предположим мы хотим придумать новый редактор текстов. Далее случайным образом необходимо назвать любые существительные, например, роза, гвоздь, лед, мечта. Каждое существительное необходимо охарактеризовать прилагательными (рис. 3.3). Рис. 3.3. Иллюстрация к методу фокальных объектов Система, которую мы хотим изменить (редактор текста), оказывается «в фокусе» 4-х других систем или понятий. Получаются сочетания целевой системы и перечисленных свойств. Например: – детский редактор текста; – нежный редактор текста; – тающий редактор текста; – твердый редактор текста; – острый редактор текста и т.д. Каждую полученную идею необходимо дополнить путем свободных ассоциаций. Метод успешно используется для получения неожиданных идей для новых продуктов, фантастических рассказов, игр и т. д. Задания для самостоятельного выполнения: – предложить идею усовершенствования сумки или рюкзака для компьютера. – предложить идею развития компьютерной игры. – предложить оригинальную идею компьютерного ежедневника. 3.4. Метод «Снежного кома». Метод «Золотой рыбки» Метод «Снежного кома» – это метод разработки новых идей путем перехода от системы к определенному классу надсистем. Главная цель: Получить яркую, нешаблонную фантастическую ситуацию или сюжет. Для этого необходимо взять одну исходную идею и развить ее по определенным правилам во множество ситуаций. Это прием, по существу реализующий компонентную ось системного оператора. Рекомендации: – В качестве исходной фантастической идеи можно брать любую идею: придуманную вами, придуманную не вами, взятую из фантастики. В этом методе главное – построение, конструирование фантастической ситуации. – Чем дальше от объекта – прототипа, тем нешаблоннее фантастическая ситуация. Если вы наслоите массу реальности из Надсистемы, вы очень сильно усилите эту нешаблонность. – При работе по методу «Снежного кома» предполагается, что все типовые слои реальности каким-то образом осуществляются. Типовые надсистемы: – Жилье: дом, квартира, мебель .... – Потребности: одежда, обувь, питание, сон.... – Отношения между людьми. – Работа, профессии, обстановка, трудовые отношения..... – Промышленность: завод, фабрика..... – Природа, сельское хозяйство..... – Торговля: магазин, гипермаркет..... – Транспорт и связь. – Искусство, развлечения, культура .... Алгоритм работы по методу «Снежного кома» 1. Выбрать объект анализа и уточнить его недостатки. 2. Сформулировать исходную фантастическую идею (ИСФ), позволяющую решить данный недостаток. 3. Совместить выбранную исходную фантастическую идею с типовыми надсистемами. Для каждой типовой надсистемы построить фантастическую ситуацию, выяснить, как влияет исходная фантастическая идея на эту надсистему. Контрольный вопрос: что изменится в исходной надсистеме, если ...? – ИФИ1 + НС1 = ФС2 (к Исходной Фантастической Идее-1, добавили НадСистему-1, получили Фантастическую Ситуацию2). – ФС2 + НС2 = ФС3 (К фантастической Ситуации 2 прибавляем другую надсистему НС2). – ФСn + НСn = ФС(n+1). 4. Отследить последствия этого изменения для самого объекта и его надсистемы. Обратить особое внимание на то, как это повлияет на различные этапы жизненного цикла объекта изготовление, хранение, эксплуатацию, транспортировку, утилизацию. 5. Записать полученные идеи. Метод «Золотой рыбки» Этот метод является инверсным по отношению к методу «Снежного кома». Если у вас есть некая исходная фантастическая ситуация, давайте сделаем обратное действие: посмотрим, а что в этой ситуации реального. Может быть, она не такая уж фантастичная. ФС1 – Р1 = ФС2 Получили фантастический остаток – фантастическую ситуацию 2 (ФС2). Найдем в ней еще что-нибудь реальное. ФС2 – Р2 = ФС3 Получили фантастическую ситуацию 3. И так далее, пока не докопаемся, что же в ней принципиально нереально: Ф = Р1 + Ф1 Ф1 = Р2 + Ф2 Ф2 = Р3 + Ф3 ……………… Иногда полезно бывает рассмотреть некую цель своей работы как фантастическую ситуацию. Допустим, вам надо добиться каких-то результатов от своей системы. Метод позволяет выделить из сложной ситуации собственно изобретательскую задачу. Алгоритм применения метода золотой рыбки для решения изобретательских задач: 1. В качестве фантастической вы берете ситуацию, когда проблема каким-то образом решена. Неизвестно как, но получен результат, который вам нужен. Довольно часто вы знаете, какой результат хотите получить, но не знаете, как этого достичь. 2. С этой фантастической ситуации – идеального решения, вы снимаете слои реальности, то есть выясняете, что же на самом деле в этом результате вполне реализуемо, а в чем фантастичность, чего же вы на самом деле не можете достичь. Когда вы очистите фантастическую ситуацию от всей реальной шелухи, это и будет ключевая задача, которую вам надо решать. А дальше решаете ее средствами ТРИЗ. 3.5. Оператор РВС. Метод числовой оси Оператор РВС (размер, время, стоимость) Цель оператора: снять психологическую инерцию в самом начале решения задачи. Размеры: Что произойдет, если размеры объекта (указанного в задаче) начнут уменьшаться? Что произойдет, если размеры объекта начнут увеличиваться? Время: Что произойдет, если рассматриваемое действие будет идти все медленнее? Что произойдет, если рассматриваемое действие будет идти все быстрее? Стоимость: Что произойдет, если стоимость объекта будет увеличиваться? Что произойдет, если стоимость объекта будет уменьшаться? Метод Числовой оси – это метод разработки новых идей путем систематического назначения численных значений (от - до +, включая ноль) основным параметрам рассматриваемой Технической Системы (рис. 3.3). В частном случае такими параметрами могут быть: Размер системы, Время протекания процесса, Стоимость – затраты на выполнение процесса. Численное значение - Сегодня + Рис. 3.3. Метод числовой оси Достоинства метода: – метод легок для понимания и использования; – устраняет психологическую инерцию; – предоставляет неограниченные ресурсы для новых идей; – приводит к появлению нестандартных идей; – является универсальным. Недостатки метода: – не может быть использован для решения комплексных проблем; – позволяет решать только простые задачи; – нет критериев оценки разработанных идей; Алгоритм работы по Методу Числовой оси (Оператору РВС) 1. Выбрать объект анализа и уточнить его недостатки 2. Выбрать любую количественную характеристику прототипа, например, его геометрический размер или стоимость 3. Определить типичное среднее значение этой характеристики, это будет положение ТС по этой характеристики в середине числовой оси 4. Провести значение выбранного параметра по числовой оси: – увеличить параметр в 10 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа; – увеличить параметр в 100 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа; – увеличить параметр в 1000 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа; – уменьшить параметр в 10 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа; – уменьшить параметр в 100 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа; – уменьшить параметр в 1000 раз, вплоть до 0 и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта. 5. Записать полученные идеи. 3.6. Метод маленьких человечков (ММЧ) Основная идея: Представить объект (или оперативную зону ОЗ) в виде толпы живых и мыслящих веществ – маленьких человечков, которые умеют выполнять поступающие команды. Правила ММЧ: 1. Выделить часть объекта, которая не может выполнить требуемые противоположные действия, представить эту часть в виде «толпы» МЧ. 2. Разделить МЧ на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи, т. е. плохо, как задано в задаче. 3. Рассмотреть полученную модель задачи (рисунок с МЧ) и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия, т. е. разрешалось противоречие. 4. Перейти к возможному ответу. Примечания: – Обычно выполняют серию рисунков: «было», «надо», «стало» или «было» и «как должно быть». – Человечков должно быть много. – Человечки легко (абсолютно) управляемы и послушны; обладают любыми нужными нам свойствами. – Человечки специализированы: делают только то, для чего предназначены. Для разных действий требуются разные человечки. – Человечки «слушаются» команд на «языке» полей. Разные человечки «слушаются» разных полей. показатели 1. Состав, элементы 2. Подсистемы 3. Объект 4. Переместить во времени 5. Отделить от функцию объекта 6. Ускорить замедлить е 2. Объединитьразъединить 3. Наоборот Универсальны 1. Увеличитьуменьшить 3.7. Морфологический анализ. Приемы фантазирования. Метод фантограмм Морфологический анализ – это метод совершенствования систем. Сущность метода состоит в том, что в совершенствуемой системе выделяют несколько характерных (морфологических признаков), далее по каждому признаку составляют списки альтернатив. Признаки с их различными альтернативами располагают в форме таблицы, что позволяют лучше представить поисковое поле. Морфологический анализ был разработан Фрицем Цвики (известный швейцарский астрофизик и теоретик аэрокосмической техники, работавший в Калифорнийском технологическом институте) в 1940-е и 50-е годы. Достоинства метода: – Прост для понимания и использования – Способствует преодолению психологической инерции – Требует, чтобы параметры и условия были четко определены. Нечетко определенные сущности сразу же становятся явными, как только на них делаются ссылки и они становятся предметом проверки на внутреннюю последовательность. – Стимулирует выявление и исследование граничных условий. То есть, пределов и крайних точек разных контекстов и факторов. – Приводит к появлению нестандартных идей. Недостатки: – Метод является громоздким – Не имеет системы категоризации и выбора предлагаемых идей Фантограмма – методика, предложенная Г. С. Альтшуллером для развития фантазии, формирования новых идей и получения нестандартных решений изобретательских задач. В основе метода – таблица, по вертикальной оси которой откладываются универсальные характеристики исследуемой системы, а по горизонтальной – некоторые приемы изменения этих характеристик (табл.3.1). Ниже приведена таблица в упрощенном виде. Таблица 3.1. Таблица для реализации метода фантограммы Приемы фантазирования 4. Надсистемы 5. Направления развития, эволюция 6. Воспроизведение 7. Энергопитание 8. Способ передвижения 9. Сфера распространения 10. Уровень организации, управления 11. Цель, назначение (смысл существования) Кратко опишем приемы фантазирования, разработанные Г.С.Альтшуллером. 1. Увеличить – уменьшить «Гулливер в стране лилипутов», «Городок в табакерке», «Алиса в стране чудес». Увеличить-уменьшить количество пользователей, количество экземпляров продукта, занимаемый объем памяти и т. д. 2. Объединить – разъединить В новом продукте Google Apps электронная почта объединена с системой документооборота, календарем, сайтами и т. д. В Гридтехнологиях для ускорения процесса сложная задача разделяется на множество более простых и результаты снова объединяются. 3. Наоборот Компиляция – декомпиляция. Вместо большого экрана – маленькие очки. Вместо универсальности продукта – специализация. Задача. Два джигита соревнуются, чей конь последним придет к финишу. Но дело не идет, оба стоят на месте. Они обращаются за советом к мудрецу. Старик подошел, шепнул что-то на ухо каждому. После этого они поскакали во весь опор. Что сказал мудрец? 4. Переместить во времени. Поместить систему (обстоятельства) на 5, 10, 20, 50, 100 лет назад или вперед. Как должна измениться система, условия ее работы? 5. Отделить функцию от объекта. Улыбка Чеширского кота, но без кота. «Облачные» вычисления, размещение программ на удаленном сервере, «подкачивать» необходимые программные модули только в нужный момент. 6. Изменить характер зависимости «свойство-время» или «структуравремя». База данных, которая с увеличением количества данных становится меньше. Задача, которая с увеличением сложности начинает работать быстрее. Продукт с увеличением качества уменьшается в цене. 7. Ускорить – замедлить. Уменьшить время на разработку программы в несколько раз. Замедлить время предоставления данных для базы в несколько раз. Представить, что скорость работы программы увеличилась на несколько порядков – что при этом качественно может измениться? Предположим, поставлена задача придумать фантастический телефон. Первый шаг: записать конкретные показатели рассматриваемого объекта. Объект – мобильный телефон. Состав: корпус, аккумулятор, SIMкарта, дисплей, плата, разъемы и т. д. Надсистема – телефонные сети. Эволюция в направлении миниатюризации, увеличения числа функций. Сфера распространения – среди людей различной подготовки, мест проживания, вероисповедования и т. д. Второй шаг: выбрать клетку, соответствующую какому-либо одному показателю и какому-то одному изменению. Например, можно выбрать клетку «телефон-увеличение». Телефон размером с квартиру? Третий шаг: рассмотреть изменение показателя в зависимости от выбранного приема. Телефон размером с дом? Телефон размером с город? Четвертый шаг: Из полученных на предыдущем шаге вариантов выбираем один. Возьмем, например, телефон размером с дом. Разные части дома одновременно являются частями (элементами) телефона: телевизор, компьютер, зеркало, окно, бытовая техника, электропроводка, стены, крыша … Пятый шаг: определить для выбранного объекта другие показатели. Например, сфера распространения увеличена. Теперь это весть Земной шар (не только поверхность). Или весь микромир. Или Солнечная система. Как можно строить такие телефоны? Как они могут выглядеть? Как могут эволюционировать? 3.8. Эвроритм: 4-х этажная схема фантазирования В развитии любой фантастической темы (космические путешествия, связь с внеземными цивилизациями и т. д.), существуют четыре резко отличающиеся категории идей: – один объект, дающий некий фантастический результат; – много объектов, дающих в совокупности уже совсем иной результат; – те же результаты, но достигаемые без объекта; – условия, при которых отпадает необходимость в результатах. По каждой теме постепенно воздвигаются как бы четыре этажа фантастических идей. Этажи качественно отличаются друг от друга. Предположим мы придумали фантастическую антивирусную программу: она сама становится тем сильнее и эффективнее, чем больше в сетях, компьютерах и телефонах вирусов. Это первый этаж конструкции. Второй этаж – таких программ становится много. Есть, как минимум, два способа сделать их много: распространение одной и той же программы среди большого количества пользователей и появление многих разных программ такого класса. Какой новый эффект может возникнуть? Например, вирусы прячутся на время (сезонно), антивирусные программы становятся слабее и тогда вирусы неожиданно появляются снова. Или иначе: вирусы делают так, чтобы антивирусные программы воспринимали другие антивирусные программы как вирусы. Антивирусы начинают бороться с другими антивирусами, они уничтожают друг друга. Третий этаж – «тот же результат (борьба с плохими последствиями влияния вирусов), но без антивирусов. Например, любая программа одновременно является и антивирусной. Четвертый этаж – бороться с антивирусами не нужно. Найдется способ использовать антивирусы для работы полезных программ. Как только появляется какой-то вирус, его тут же приспосабливают для какихто полезных функций. Таким образом, эвроритм позволяет развивать любую фантастическую идею. 3.9. Методики придумывания сказок 1. Придать окружающим объектам волшебные свойства. Редактор текста исполняет записанные при его помощи желания. Яндекс-карты включили новый сервис по переносу человека или предмета по найденному адресу. Поисковик Google научился находить вещи на вашем столе, разрабатывается сервис по поиску вещей в вашей квартире. 2. Объясните волшебным образом уже происходящие явления, привычные действия или события. Программа не работает из-за того, что ее «сглазили». Файл не переписывается, потому что компьютер считает записанную в нем информацию вредной для компьютера. Погода начинает зависеть от показаний «погодных» программ. 3. Сказки от слова «Почему?» – Выберите любую систему, необычное свойство или интересное явление (СТАЛО). – Представьте, что когда-то все было не так (БЫЛО). – Объясните, почему так произошло (как от БЫЛО волшебным образом перешли к СТАЛО). Почему бывает дождь? Почему еж колючий? Почему у верблюда горб? Почему Windows зависает? 4. «Испорченные» сказки. Изменить персонажей известных сказок, изменить действия, события в них происходящие. Пример. «Сказка про теремок»3. Купили девочке Насте компьютер. Привезли домой, распаковали все коробки, а как собрать – не знают. Решили вызвать мастера, оставили части компьютера на столе и ушли. Вот подобралась мышка к системному блоку: – Тук-тук-тук, кто в тереме-теремочке живет? – Я – процессор – устройство для обработки информации! – Я – оперативная память – храню все программы и данные во время работы компьютера! – А ты кто? – Я – компьютерная мышь – устройство для ввода графической информации. … и так далее … 5. Приемы фантазирования Джанни Родари. 5.1. Фантастическое сложение – Бином фантазии. Выберете два слова. Составьте возможные словосочетания, используя предлоги в, над, под, из-за, перед, после и т. д. Придумайте сюжет сказки для полученной фразы. Например. Компьютер в мышке. Процессор из-за апельсина. Пароль под классом. Цветущая программа. Генетический компилятор файлов. 5.2. Фантастическое вычитание. В ситуации или в объекте удалите какой-то объект или возможность какого-то действия, свойства. Как изменится ситуация? Какие будут последствия? Придумать на этой основе сюжет. Например. Представьте, что в нашем мире нет радиоволн. Как будет развиваться мобильная связь? 6. Карты Проппа. Для сюжета сказки предлагаются типовые части (карты), из которых можно складывать разные сюжетные линии. Типичные части сказочных сюжетов: 1. Отлучка кого-либо из членов семьи 2. Запрет, обращенный к герою 3. Нарушение запрета 4. Вредительство (или недостача) 5. Получение волшебного средства (даритель) 3 http://informatiku.ru 6. Начинающееся противодействие 7. Беда ликвидируется 8. Возвращение героя 9. Герою предлагается трудная задача 10.Победа, подарок, радость 7. Алгоритм создания сюжета сказки. Этот алгоритм был предложен Г.С.Альтшуллером. Его основные шаги: 1. Выбрать персонаж или объект для сказочного сюжета 2. Кратко представить себе окружение персонажа 3. Применить прием фантазирования (увеличить, уменьшить, наоборот, оживить, бином фантазии и др.). Сформулировать сказочную ИДЕЮ 4. Сформулировать анти-идею и противоречие. Построить сюжет на основе решения этого противоречия 5. Ввести ограничение или создать новое противоречие в сюжете, используя п. 3. Решение противоречия – развитие сюжета 6. И так снова с пункта 1 или 2, вводя новых персонажей, обстоятельства и противоречия.