Генрих Альтов - Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач
Практика применения эмпатии при решении учебных и производственных задач показывает, что эмпатия действительно иногда бывает полезна. Но иногда она бывает и очень вредна. Почему?
Отождествляя себя с той или иной машиной (или ее частью) и рассматривая ее возможные изменения, изобретатель невольно отбирает те, которые приемлемы для человека, и отбрасывает неприемлемые для человеческого организма, например разрезание, дробление, растворение в кислоте и т. д.
Неделимость человеческого организма мешает успешно применять эмпатию при решении многих задач, подобных, например, задачам 23-25.
Недостатки эмпатии устранены в моделировании с помощью маленьких человечков (ММЧ) - методе, который применяется в АРИЗ. Суть его состоит в том, чтобы представить объект в виде множества («толпы») маленьких человечков. Такая модель сохраняет достоинства эмпатии (наглядность, простота) и не имеет присущих ей недостатков.
В истории науки известны случаи, когда стихийно применялось нечто похожее на ММЧ. Два таких случая особенно интересны. Первый - открытие Кекуле структурной формулы бензола.
«Однажды вечером будучи в Лондоне, - рассказывает Кекуле, - я сидел в омнибусе и раздумывал о том, каким образом можно изобразить молекулу бензола С6 Н6 в виде структурной формулы, отвечающей свойствам бензола. В это время я увидел клетку с обезьянами, которые ловили друг друга, то схватываясь между собой, то опять расцепляясь, и один раз схватились таким образом. что составили кольцо. Каждая одной задней рукой держалась за клетку, а следующая держалась за другую ее заднюю руку обеими передними, хвостами же они весело размахивали по воздуху. Таким образом, пять обезьян, схватившись, образовали круг, и у меня сразу же блеснула в голове мысль: вот изображение бензола. Так возникла вышеприведенная формула, она нам объясняет прочность бензольного кольца» (цит. по [7. т. 2, с.80-81]).
Второй случай еще более известен. Это мысленный эксперимент Максвелла при разработке им динамической теории газов. В этом мысленном опыте были два сосуда с газами при одинаковой температуре. Максвелла интересовал вопрос, как сделать, чтобы в одном сосуде оказались быстрые молекулы, а в другом медленные. Поскольку температура газов одинакова. сами по себе молекулы не разделятся: в каждом сосуде в любой момент времени будет определенное число быстрых и медленных молекул. Максвелл мысленно соединил сосуды трубкой с дверцей, которую открывали и закрывали «демоны» - фантастические существа примерно молекулярных размеров. Демоны пропускали из одного сосуда в другой быстрые частицы и закрывали дверцу перед маленькими частицами.
Рис. 1.Два эти случая интересны, прежде всего тем, что объясняют, почему в ММЧ взяты именно маленькие человечки, а не, например, шарики или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали, могли действовать. Эти требования естественнее всего ассоциируются с человеком: у него есть глаза, мозг, руки. Применяя ММЧ, изобретатель использует эмпатию на микроуровне. Сохранена сильная сторона эмпатии и нет присущих ей недостатков.
Эпизоды с Кекуле и Максвеллом описывались многими авторами. Но никто не связывал их вместе и не задумывался над вопросом: вот два случая в разных отраслях науки, почему бы не превратить эти случаи в метод, используемый сознательно? Историю с Кекуле обычно приводили, чтобы поговорить о роли случайности в науке и изобретательстве. А из опыта Максвелла делали и без того очевидный вывод, что ученому нужно воображение...
Техника применения метода ММЧ сводится к следующим операциям:
- на шаге 3.3 надо выделить часть объекта, которая не может выполнить требования, указанные на шаге 3.2, и представить эту часть в виде маленьких человечков;
- надо разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи;
- полученную модель надо рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия.
Например, в задаче 24 рисунок к шагу 3.3 обычно выглядит так, как показано на рис. 1, а : выделен внешний слой круга, который по структуре ничем не отличается от центральной части круга. На рис. 1, б показан тот же рисунок, но сделанный с использованием ММЧ. Маленькие человечки, соприкасающиеся с обрабатываемой поверхностью, удаляют частицы металла, а другие человечки придерживают «работников», не давая им вылететь из круга, упасть, быть отброшенными. Меняется глубина впадины - соответственно перестраиваются человечки. Рассматривая левый рисунок, не так просто прийти к выводу о необходимости раздробить наружную часть на «зерна», сделав эти зерна подвижными и в то же время «цепляющимися» за круг. Правый рисунок приводит к этой идее.
Однажды на семинаре по ТРИЗ слушателям была предложена задача об увеличении скорости движения ледокола: повысить скорость за счет увеличения мощности двигателей нельзя; современные ледоколы настолько «заполнены» двигателями, что почти не несут полезной нагрузки (подробные условия задачи и запись решения по АРИЗ, см. [13, с. 179-188]).
Рис. 2.
Сначала задачу решали, используя эмпатию. Один из слушателей, вживаясь в «образ ледокола», сосредоточенно ходил по комнате, а потом подошел к столу «Это - лед, - сказал слушатель. - А я - ледокол. Я хочу пройти сквозь лед, но лед меня не пропускает... ». Он давил на «лед», наскакивал на него с разбега, временами ноги «ледокола» пытались пройти под столом, но туловище этому мешало, иногда туловище пыталось пройти над столом, но мешали ноги... Отождествив себя с ледоколом, слушатель перенес на ледокол неделимость, присущую человеческому организму, и тем самым усложнил задачу, эмпатия в данном случае только затрудняла решение.
На следующем занятии тот же слушатель решал задачу, используя метод ММЧ. Он подошел к столу, несколько секунд подумал, потом с некоторой растерянностью сказал: «Не понимаю, в чем задача... Если я состою из толпы маленьких человечков, верхняя половина толпы пройдет над столом, нижняя - под столом... По-видимому, задача теперь в том, как соединить две части ледокола - надводную и ту, что подо льдом. Прядется ввести какие-то стойки, узкие, острые, они легко пройдут сквозь лед, не надо будет ломать огромную массу льда...»
Метод ММЧ еще не исследован до конца, в нем много загадочного. Скажем, в задачах на измерение длины выделенную часть элемента лучше представлять, не в виде сплошной шеренги человечков, а как шеренгу «через одного». Еще лучше, если человечки расположены в виде треугольника. И еще лучше - неправильным треугольником (с неравными или криволинейными сторонами). Почему? Пока тут можно только строить догадки. Но правило действует...
Вспомним хотя бы задачу 7. Нужно измерить глубину реки с самолета. По условиям задачи вертолет применить нельзя, высадка людей недопустима, использовать какие-нибудь свойства радиоволн тоже нельзя, потому что нет возможности заказывать специальное оборудование. К тому же замеры глубины надо вы- полнить в сущности бесплатно (допустимы только расходы на оплату полета вдоль реки).
Используем метод ММЧ. Еще неизвестная «измерялка», которую придется использовать, бросив или направив с самолета, должна иметь форму неправильного треугольника. Мыслимы только два варианта расположения маленьких человечков (рис. 2), образующих эту «измерялку».
Рис 3.
Верхние человечки должны быть легче воды, нижние - тяжелее. Предположим, что это деревяшки и камни, объединенные леской (рис. 3); реализовать такой треугольник нетрудно. Деревяшки А и Б соединены с камнем В лесками, причем длины обеих лесок заведомо превышают глубину реки (это можно проверить пробным сбросом). Чем глубже река, тем меньше расстояние АБ (деревяшки не связаны между собой). К одному из поплавков надо прикрепить (для «масштаба») метровую рейку, и можно сбрасывать это «оборудование», а затем фотографировать сверху. Зная АВ и БВ и измерив на снимке АБ, легко вычислить ВГ. Решение удивительно простое и красивое (а. с. № 180815), Прийти к нему без подсказки («Сбрось трех человечков, прикажи им расположиться в виде неправильного треугольника...») очень трудно, читатель сможет убедиться в этом, предложив задачу своим коллегам...
Рассмотрим теперь задачу 8, в ней речь идет об измерении радиуса шлифовального круга, поэтому здесь тоже должны помочь маленькие человечки.
Шлифовальный круг обрабатывает деталь - со шлифованием, таким образом, все в порядке (в отличие от задачи 24), веполь уже есть. Но круг работает внутри цилиндра, и надо определить изменение радиуса круга, не выводя инструмент из недр детали. Задача класса 14. Решение (по таблице типовых моделей): к В2 надо присоединить такое В3, которое меняет поле П в зависимости от состояния В3 и, следовательно, В2. Если на торец круга нанести электропроводную полоску и пропускать ток, то по изменению сопротивления можно судить об изменении радиуса круга (рис. 4).