, .

CAD / CAM / CAE - софтуерни решения и технологии.

.

АБОНИРАЙТЕ СЕ

Бюлетин

Абонамент за е-бюлетин




Анкета

Как да изглежда форума в частта, касаеща софтуера?
1. Да се раздели по категории - CAD, CAM, CAE
2. Да не се променя
3. Друго - отправете предложения

СПЛАВ НА ЛОГИКА, ИНТУИЦИЯ И ОПИТ.

Bookmark and Share

СПЛАВ НА ЛОГИКА, ИНТУИЦИЯ И ОПИТ

Хенрих Алтшулер

 

СПЛАВ НА ЛОГИКА, ИНТУИЦИЯ И ОПИТ

Като използува алгоритъма, изобретателят постепенно се приближава към решението. Някои от етапите по този път са почти изцяло подчинени на логиката. При други етапи тя остава на заден план и тогава алгоритъмът започва да подтиква въображението на изобретателя в правилната посока, да създава условия за проявяване на интуицията. Съществуват и етапи, при които алгоритъмът насочва, като използува обобщения изобретателски опит.

Първите два стадия са поставени на избора на задачата и уточняване на условията й. Първоначалната формулировка, с която тя се представя на изобретателя, е почти винаги неточна, даже погрешна. Казва се например: „Необходимо е да се намери начин за осъществяване на еди - каква си операция". Но нали може да се тръгне по друг околен път и да се отстрани необходимостта от тази операция? Много често околните пътища се оказват по-перспективни, от правите."

В първия стадий на творческия процес изобретателят определя крайната цел на решението, проверява възможностите за използуване на околни пътища, уточнява условието на задачата. Особено важна е петата стъпка, при която изобретателят повишава до известна степен изискванията, които се съдържат в условията на задачата. Да допуснем, че съгласно, условието на задачата е необходимо да се осигури точност ±0,5 микрона. Целесъобразно е изобретателят сам да завиши това изискване и да счита, че необходимата точност е, ±0,1 микрона. Докато се разработва и внедрява изобретението, ще мине известно време, през което изискванията към точността неизбежно ще се повишат.

Анкетното допитване на изобретателите и непосредствените наблюдения на творческия процес показват, че в повечето от случаите изобретателят започва да решава задачата, без да се е ориентирал достатъчно внимателно в условието и. След всеки неудачен опит той се връща към него, изяснява някакво положение и веднага извършва поредната „проба". Това се повтаря многократно и нерядко изобретателят се отказва от опитите си да намери решение, без да е вникнал основно в условията на задачата.

Алгоритъмът отчита съществуването на тази разпространена грешка. Като работи по указанията на алгоритъма, изобретателят преди всичко изучава основно задачата. Стъпка по стъпка от нея отпадат външните, нехарактерни слоеве и остава същественото.

Първата част на алгоритъма представлява верига от логични действия. Тук достатъчно ясно се вижда ролята на логиката в творческия процес.

Първоначалната формулировка на задачата прилича на голяма буца от каменни въглища. Можем да се опитваме колкото пъти искаме да запалим тази буца, но огън няма да получим. Логиката изисква буцата да се раздроби. Колкото са по-дребни въглищните частици, толкова по-лесно се запалват. На определен стадий на раздробяване даже се появява възможност за самозапалване.

Втората част на алгоритъма външно прилича също на серия от логически действия. Изобретателят продължава да работи по точна програма. Задават се конкретни въпроси, които изискват конкретни отговори. Освен това запазва се въведената по-рано организираност и насоченост на мисленето. АРИЗ обаче не е програма, предназначена за машини. Алгоритъмът е създаден за ползуване от човек и той трябва да е съобразен с особеностите на мисленето и човешката психика.

В автобиографичните записки на Л. Инфелд се разказва за задачата, която П. Капица предложил на Л. Ландау и Л.Инфелд: „... за опашката на куче завързали тиган когато кучето бяга, тиганът се удря в тротоара. Въпрос: с каква скорост трябва да бяга кучето, за да не се чува чукането на тигана в тротоара? Ние с Ландау дълго мислихме над възможното решение. Накрая Капица се смили и ни каза отговора, който беше разбира се, много смешен ...,". Отговорът наистина неочакван — скоростта е равна на нула.

Кое е затруднило решаването на тази толкова проста задача?

В условието на задачата се говори за скорост, а скоростта в нашата представа е твърдо свързана с движение. Като решаваме задачата, ние неволно разглеждаме вариантите, които предвиждат наличието на движение. Разбира се, на всеки е известно, че скоростта може да бъде в частност равна на нула. Това обаче е „нетипично” и инерцията на свързаните с думата „скорост” представи отвежда мисълта в страни. Ако задачата е формулирана без думата „скорост” („Какво трябва да прави кучето, за да не се чува ...”), решението ще бъде очевидно. Обектът, за който мисли изобретателят (машина, процес, вещество), „се задава” с определени термини. Всеки подобен термин има традиционни граници. А всяко изобретение е свързано с разширяване на тези граници. Когато си представяме например спускането на товар с парашут, ясно си рисуваме разположения отгоре купол и окачения отдолу товар. Но ето че се появява изобретение, в което всичко е обратно. Товарът е разположен над купола, който се спуска надолу с върха. Обикновеният термин разширява съдържанието си. Сега ние знаем, че парашутите могат да бъдат „нормални” и „обратни”. Изходната терминология сковава въображението на изобретателя. Семинарите по методология на изобретателството показаха, че успешното решаване на задачата до голяма степен се определя от умението да се разшири системата на изходните представи. Втората част на алгоритъма представлява програма за такова разширяване на представите.

Ако се съди по данните от анкетното допитване, част от опитните изобретатели съзнателно избягват да се запознаят с патентната литература, докато завършат решаването на задачата. Тези изобретатели твърдят, че изучаването на патентите „пречи да се мисли свободно”. Не трябва безотговорно да отхвърляме тези съображения. В творческия процес определена роля играят и чисто индивидуалните особености на изобретателя. Във всеки случай АРИЗ предвижда такова използуване на патентната литература, което не сковава, а стимулира въображението.

Като се води в работата си от алгоритъма, изобретателят не се ограничава със запознаването с патентите, които се отнасят непосредствено към дадената задача. Той преглежда описанията на подобни, но „по-трудни” изобретения. Ако например задачата е свързана с намаляване шума в техниката на строителството, има смисъл да се проучат патентите, отнасящи се за борбата с шума в авиацията. Целесъобразно е също така и да се проучат „обратните” изобретения (за усилване на звука).

Процесът на разширяване на изходните представи за задачата протича в продължение на цялата втора част на алгоритъма. Да премахнем например ограниченията, наложени от икономически съображения. Веднага се появяват нови подходи към решаването на задачата, които досега са били отхвърляни. Не е изключено обаче получените при тези решения загуби да се компенсират с някой неочакван и неизискван от условието на задачата полезен ефект. Поради това задачата задължително трябва да бъде разгледана и от тази гледна точка.

Необходимо е да се подчертае, че нито една стъпка не е включена в алгоритъма без многократни практически проверки в семинарите. При това в алгоритъма влязоха само тези стъпки, които съществено облекчаваха процеса на решаването. Съществуват значителен брой прийоми, подходи и методи, които понякога се оказват полезни, но в общия случай не са задължителни. Алгоритъмът е предвиден да бъде помагало на човека и затова трябва да е компактен. Прекалено дългото засилване не оставя сили за извършване на скока, за излитането. И обратното — когато всяка стъпка осезаемо изменя изходната задача и ясно се вижда, че задачата „се обработва”, възниква увереност, която е основа на вдъхновението.

За реализирането на първите две части на АРИЗ при средна по трудност задача се изразходва не повече от час и половина, без да се смята, разбира се, времето, необходимо за проучване на патентната литература. Този час и половина организирано мислене дава възможност на изобретателя да вникне в същността на задачата значително по-дълбоко, отколкото, ако се беше занимавал седмици и месеци с безпорядъчни опити. Сега той може уверено да премине към търсенето на техническото противоречие, което трябва да се отстрани.

Американският математик Д. Пойа, който се е занимавал с психологията на творчеството, разказва за следния опит. От едната страна на опъната мрежа била поставена кокошка, а от другата — храна. Кокошката не може да достигне до храната, докато не заобиколи мрежата. „Задачата обаче се оказва удивително трудна за кокошката, която се суети назад - напред в затвореното пространство и може да загуби много време, преди да се добере до храната, ако изобщо й се удаде да направи това. Впрочем след дълго тичане насам-натам кокошката може случайно да достигне до храната.” Но без ирония Пойа съпоставя поведението на кокошката с това на човек, който се опитва безсистемно да реши творческа задача. „Кокошката не трябва да се вини за несъобразителността й. Нали винаги е трудно човек да се отклони от целта, да се отдалечи от нея, да продължава да действува, без да я вижда пред себе си, да се отбие от правия път. Между нашите затруднения и тези на кокошката има явна прилика.”

Като илюстрация Пойа използува следната проста задача: как да се донесат от реката точно шест литра вода, ако за измерването се разполага само с две ведра, едното с обем четири литра, а другото — девет литра?

Разбира се, не се допуска да се прелива „на око” половин, ведро или една трета от него. Задачата трябва да се реши, като се измери точно с двете ведра указаният обем.

На семинарите по методика на изобретателството аз предлагах на участниците да решат тази задача, преди да са започнали да изучават методите за търсене на решение. Получените резултати никога не се различаваха от изводите на Пойа. Задачата се решаваше, като се опитваха безсистемно всевъзможни варианти: „Ако се направи така?...„ До правилното решение се достигаше след многобройни „а ако”. А задачата се решава извънредно просто, само че трябва да се знае подходът към всички задачи, изискващи досещане.

Така стои въпросът и с изобретателските задачи. Мисленето на изобретателя има следната характерна особеност. Като решава задачата, той си представя усъвършенствуваната машина и мислено я изменя. Изобретателят като че ли строи различни мислени модели и ги експериментира. При това като изходен модел най-често се взема някоя вече съществуваща машина. Този изходен модел има ограничени възможности, за развитие, които сковават въображението. При тези условия е трудно да се дойде до принципно ново решение.

Ако изобретателят започне с определянето на идеалния краен резултат, за изходен модел той ще приеме крайно опростената и подобрена идеална схема. По-нататъшните мислени опити няма да са утежнени от товара на традиционните конструктивни форми и веднага ще получат най-перспективната насока. Изобретателят ще се стреми да постигне най-високи резултати с най-малки средства.

Да разгледаме задачата за двете ведра.

Когато тя се решава по метода „а ако”, всичките несполуки са свързани с опитите да се получи отговор, като се започва от началото и се отива към края. Ще се опитаме да постъпим обратно — да тръгнем от края към началото. Необходимо е в едно от ведрата да се намират шест литра вода. Очевидно това може да се осъществи само в голямото ведро. И така, идеалният краен резултат се състои в това голямото ведро да се окаже запълнено с шест литра вода. Затова е необходимо голямото ведро да се напълни догоре (напомняме, че то събира девет литра), а след това да се отлеят от него три литра. Ако малкото ведро имаше вместимост не четири, а три литра, задачата щеше веднага да бъде решена. То обаче е четирилитрово. За да стане трилитрово, в него трябва да се налее един литър вода. Тогава ще се появи възможност от голямото ведро да се отлеят три литра.

По този начин изходната задача се сведе до друга, по-лесна - да се отмери с двете налични ведра един литър. Това обаче не представлява трудност, тъй като 9-(4+4)= 1. Напълваме голямото ведро и два пъти отливаме от него по четири литра, като ги отмерваме с малкото ведро, в резултат голямото ведро остава с един литър вода, която изливаме в изпразненото малко ведро. Сега малкото ведро се „превърна” в трилитрово, а точно това ни беше необходимо. Напълваме добре голямото ведро и отливаме в малкото три литра. В голямото ведро, както се иска от задачата, остават шест литра вода.

Като се движихме последователно от края към началото, ние решихме задачата, без да направим нито една безполезна стъпка.

Да се формулира правилно идеалният краен резултат значи от самото начало да се тръгне по верния път за решаването на задачата.

Някои изобретатели правят точно така. Интересно е, че особено голямо значение на този метод отдават изобретателите, които нищо не споменават в анкетите за откриване в задачата на техническо противоречие. Ето например какво пише изобретателят Ю. Емелянов от Москва: „След като получа задачата представям си идеалната крайна цел и след това мисля как да достигна тази цел. Особени принципи не съм забелязал.” В този случаи „преди” и „след” определянето на идеалния краен резултат се върти стихийно. Използува се съзнателно само един метод. Това, разбира се, не е случайно. Доброто владеене на един метод компенсира липсата на други методи.

Повечето от методите, които влизат в АРИЗ, различно се използуват от изобретателите. Най-често отделният изобретател прилага един или два добре усвоени метода. Най-добре подготвените методично изобретатели „експлоатират” пет - седем метода. Теорията на изобретателството (даже при начално запознаване) обогатява творческия арсенал, като включва в него десетки методи, които образуват в съвкупност рационална система за решаване на задачи.

Третата част на алгоритъма започва с определяне на идеалния краен резултат. На пръв поглед изглежда, че не е трудно да се отговори на въпроса: „Какво е желателно да се получи в идеалния случай?” Практиката на обучаване по изобретателство обаче показа колко е трудно човек да се освободи от ограниченията и забраните, налагани от реалните обстоятелства, и да си представи действително идеалния резултат. Ако например става дума за устройство, с което да се боядисва вътрешната повърхнина на тръба, идеалният резултат обикновено се представя като някаква достатъчно компактна „авто-четка”, която се движи вътре в тръбата. Тук ясно се вижда привързаността към вече известни устройства, предназначени за боядисване на външни повърхнини. Идеалният резултат би трябвало да се формулира така: „Боята сама постъпва в тръбата и сама равномерно покрива вътрешната й повърхнина”. По-късно може да се изясни (най-често така става), че боята не може сама да осъществи всичко това, което ни се иска. Тогава известната част от идеалната схема ние ще подпомогнем с някаква конструкция или технически метод, като се стремим обаче колкото се може по-малко да отстъпваме от идеала. Правилното определяне на идеалния краен резултат е извънредно важно за целия творчески процес. Поради това на методологичните семинари при решаването на учебни задачи въпросът се поставяше в следната форма: „Представете си, че държите вълшебна пръчица. Какъв ще бъде идеалният резултат (решението на дадената задача), ако използувате тази вълшебна пръчица?” От вълшебна пръчица няма да се поиска да създаде например „устройство за нанасяне на боя”. Самата пръчица е устройство”. И отговорът обикновено е правилен: „Нека боята сама постъпи в тръбата...” и т. н. Постепенно необходимостта от споменаването на вълшебната пръчица изчезва и остава само формулировката, записана в алгоритъма.

Съществуват две правила, които подпомагат да се определи по-точно идеалният краен резултат. I

Първо правило: не трябва да се гадае предварително дали е възможно или не достигането на идеалния резултат.

Да си припомним например задачата за подемното устройство, предназначено за транспортни самолети. На тази задача ще съответствува следният идеален резултат. При товаренето на самолета се появява кран, при полета този кран изчезва и при разтоварването след приземяване на летището той се появява отново. На пръв поглед това е невъзможно да се осъществи. Всяко изобретение обаче, както вече бе казано, е път през „невъзможното”. И в тази задача „невъзможното” означава само „невъзможно по известните начини”. Изобретателят е длъжен да намери нов начин и тогава невъзможното става възможно.

Монтираният на самолета кран, разбира се, може да изчезне. По време на полета обаче металната прътова конструкция на крана може да бъде включена в силовата схема на тялото. При полета кранът ще стане част от конструкцията на самолета, ще поема работно натоварване и фактически ще изчезне като товар. Теглото на крана ще се компенсира от съответно намаление в теглото на конструкцията на самолета.

Второ правило: не трябва предварително да се мисли по какъв начин ще бъде достигнат идеалният краен резултат.

Спомнете си как е достигнал Д. Д. Максутов до идеята за менисковия телескоп. Изобретателят трябваше по някакъв начин да затвори отвора на рефлектора, за да предпази огледалото от замърсяване и повреждане. Максутов започна с определянето на идеалния краен резултат. Той мислено затвори отвора на телескопа с пластинка от оптическо стъкло. В този момент той не е мислил как ще бъде осъществено това. Последното обстоятелство е извънредно показателно. Нали да се създаде училищен телескоп, значи да се създаде евтин телескоп А пластинката от оптическо стъкло очевидно прегражда пътя в тази насока, тъй като оптическото стъкло е скъпо.

Необходима е била голяма смелост на мисълта, за да се даде гръб на задачата. Само по този начин обаче може да се открие пътят към поевтиняване на конструкцията и намаляване на общата и цена.

При решаването на много задачи най-добрият начин да се определи идеалният краен резултат е да се превърне въпросът, съдържащ се в задачата, в утвърдителна форма. Да вземем магнитното закрепване на ролките при сглобяването на лагери. Въпросът, поставен в задачата, е такъв: как да се закрепят при монтаж ролките върху шийката на оста? Идеалният краен резултат може да се формулира по следния начин: „Ролките сами да се задържат на местата си”. Обърнете внимание: при определянето на идеалния резултат не влияят съображенията дали е възможно, или не ролките „сами” да се задържат и как това ще бъде осъществено.

Представете си два филмови кадъра. На единия е изобразена ситуацията, която е породила задачата. В дадения случаи на този кадър трябва да бъде показана оста с падащите ролки. Вторият кадър представя идеалния краен резултат. Ролките „сами” се държат върху оста.

Към такава зрителна представа „в два кадъра” лесно се привиква. Едновременно с това тя предпазва от много грешки при определянето на идеалния резултат. Киното ни е приучило да преодоляваме невъзможното. На екрана всичко е възможно — това е спецификата на киното. Поради това е целесъобразно да се използуват съществуващите във всеки човек „филмови навици”, за да се извърши правилно първата стъпка в аналитичния стадий.