Алгоритмы решения изобретательских задач

Лекция10. Проблемные ситуации и выбор задач. Основы теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Алгоритм решения изобретательских задач. Методология решения задач по ТРИЗ.

Выбор задачи и анализ системы. Выбор задачи — чрезвычайно важный этап в творческой деятельности, от которого существенно зависит успех дальней­шего решения.

Если выявлен недостаток и установлена целесообразность его устранения, то это не значит, что тем самым выбрана задача — начат лишь анализ возможных задач, которых, как правило, множество. Многие из них взаимосвязаны и взаимо­обусловлены. Можно говорить о системе задач, связанных с основной задачей (ЗО) — устранением выявленного недостатка. Структуру системы задач раскры­вают пути выявления причинно-следственных связей между ними.

Принцип системного подхода, примененный при анализе системы задач, требует также рассмотрения задач в надсистеме, в которую входит рассматривае­мая система (или системы).

При этом задачи, связанные с надсистемой и ее элементами, называют об­ходными, а задачи, связанные с системой, в которой выявлен недостаток,— пря­мыми.

В решении изобретательской задачи наибольшая доля творческого акта при­ходится на формулировку условий задачи и поиск идеи решения. При поиске идеи решения важно быстро и правильно отыскать принцип разрешения (преодоления) противоречия, для чего необходимо иметь большой информационный аппарат (фонды физических эффектов, эвристических приемов, технических противоречий и т. д.). Чрезвычайно важно, чтобы эти эффективные инструменты находились в памяти изобретателя.

Наиболее современными, научно обоснованными и хороша зарекомендо­вавшими себя в практике изобретательского творчества являются методы про­граммированного решения изобретательских задач, которые были созданы в СССР. К этим методам относятся алгоритмы решения изобретательских задач. (АРИЗ) и обобщенный алгоритм поиска новых технических решений. При разра­ботке этих методов был использован ряд. прогрессивных идей некоторых методов, рассмотренных ранее,

С созданием алгоритма решения изобретательских задач Г. С. Альтшуллера началась разработка теории решения изобретательских задач, в результате чего появилась перспектива решения творческих задач с помощью электронных вы­числительных машин (ЭВМ). Первой попыткой решения изобретательских задач с

помощью ЭВМ является обобщенный алгоритм поиска новых технических реше­ний А. И. Половинкина и других, вобравший в себя основные прогрессивные чер­ты АРИЗа и других методов поиска новых решений.

Слово «алгоритм» в узком смысле означает абсолютно детерминированную последовательность математических операций. В широком смысле слова «алго­ритм» — это любая достаточно четкая программа действий. Именно в этом смыс­ле АРИЗ и назван алгоритмом.

Важно, однако, подчеркнуть, что с каждой новой модификацией в АРИЗ усиливаются главные признаки алгоритма: детерминированность, массовость, ре­зультативность,

Внешне АРИЗ представляет собой программу последовательной обработки изобретательских задач. Законы развития технических систем заложены в самой структуре программы или выступают в «рабочей одежде» — в виде конкретных операторов. С помощью этих операторов изобретатель шаг за шагом (без пустых проб) выявляет ФП и определяет ту часть технической системы, к которой оно «привязано». Затем используются операторы, изменяющие выделенную часть системы и устраняющие ФП. Тем самым трудная задача (т. е. задача не первого уровня) переводится в легкую задачу (первого уровня).

При разработке АРИЗ проводился систематический анализ патентного фон­да. Выделялись и исследовались изобретения третьего и более высоких уровней, определялись содержащиеся в них технические и физические противоречия и ти­повые приемы их устранения. Для таблицы применения типовых приемов в одной из последних модификаций АРИЗ было проанализировано около 40 тыс. описаний отобранных изобретений высших уровней. Затем в течение трех лет таблица кор­ректировалась: в нее вводились прогностические поправки, она проверялась на новых и сложных задачах. Такая таблица не только отражает коллективный опыт огромного числа изобретателей, но и имеет солидный запас про гностической прочности: рекомендуемые ею приемы не устареют в ближайшие 10—15 лет.

Для новых модификаций АРИЗ разработаны таблицы применения физиче­ских эффектов и создан подробный справочник «Указатель применения физиче­ских эффектов и явлений». С помощью таблиц можно определить эффекты, наи­более подходящие для преодоления содержащегося в задаче противоречия, «Ука­затель» дает сведения о самих эффектах и веществах, реализующих эти эффекты.

В сущности, АРИЗ организует мышление изобретателя так, как будто в рас­поряжении одного человека имеется опыт всех (или очень многих) изобретателей. И, что очень важно, опыт этот применяется талантливо. Обычный, даже очень опытный изобретатель черпает из опыта решения, основанные на внешней анало­гии: вот эта новая задача похожа на такую-то старую задачу, значит, и решения должны быть похожи. «Аризный» изобретатель видит намного глубже: вот в этой новой задаче такое-то ФП, значит, можно использовать решение из старой задачи, которая внешне совсем не похожа на новую, но содержит аналогичное ФП Сто­роннему наблюдателю это кажется проявлением мощной интуиции...

Информационный аппарат АРИЗ регулярно пополняется и совершенствует­ся. Вообще АРИЗ быстро развивается. Модификации АРИЗ имеют индексы с обо­значением года публикации, а не очередного номера. Четкое указание на «год вы­пуска» обязывает систематически улучшать АРИЗ, не давая ему стареть.

ОТ АРИЗ— К ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

С появлением первых модификаций АРИЗ началось становление теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Соотношение между АРИЗ и теорией примерно такое, как между самолетом и авиацией, между автомобилем и авто­транспортом.

Теория воплощена в АРИЗ, хотя, конечно, не сводится к нему. В следующих главах нам придется в равной мере касаться конкретных механизмов АРИЗ и об­щих положений теории, они взаимосвязаны.

ТРИЗ учит решать изобретательские задачи «по формулам» и «по прави­лам». Возникает парадоксальная ситуация: человек делает изобретения высокого уровня (т. е. получает высококачественный продукт творчества), не прилагая при этом творческих усилий (т. е. без процесса творчества). Одна и та же задача (учебная или производственная) решается в разных городах разными людьми по одним и тем же правилам и получаются одинаковые результаты независимо от индивидуальных качеств этих людей. Этот результат (изобретение) формально яв­ляется творческим, фактически же он — обычная инженерная продукция, как, на­пример, расчет балки по формулам сопротивления материалов.

Парадокс этот вызван тем, что понятие «творчество» не есть что-то неиз­менное, застывшее: содержание, вкладываемое в это отнятие, постоянно меняется. В средние века, например, решение уравнений третьей степени было настоящим творчеством. Устраивались турниры: математики задавали друг другу уравнения; надо было найти корни... А потом появилась формула Кар дано, и решение уравне­ний третьей степени стало доступным каждому математику первокурснику...

Теперь представьте себе «переходный период»; все отыскивают корни ал­гебраических уравнений, перебирая варианты, а мы с вами знаем формулу Карда-но. Для всех мы — гении (или таланты), но мы-то знаем, что работает формула...

ТРИЗ позволяет сегодня решать изобретательские задачи на том уровне организации умственной деятельности, который завтра станет нормой.

Когда одну и ту же задачу решают два человека перебором вариантов и по ТРИЗ—это что-то вроде соревнования бегуна и автомобилиста. Один бежит, так сказать, своими ногами, другого мчит мощный мотор, а судьи оценивают только время... Сегодня ТРИЗ — как автомобиль в начале века: машина новая, еще далеко не совершенная, но заведомо более быстрая, чем человек, а главное, поддающаяся дальнейшему почти неограниченному совершенствованию. ТРИЗ пока не осили­вает некоторые классы задач (получение новых веществ, выявление оптимальных режимов работы и т. д.). Со временем и эти задачи окажутся под силу ТРИЗ, здесь нет принципиальных затруднений.