«Как стать изобретателем»

DjVu

      К ЧИТАТЕЛЮ
      Перед вами книга о творчестве: о теории, приемах и способах получения новых идей. Генерация идей — единственный надежный способ продвижения вперед, не раз уже спасавший человечество. «Производством» идей занимаются изобретатели: в широком смысле — это люди, создающие новое в любой области жизни общества.
      Как же работает «промышленность изобретений» и какова ее эффективность? Удивительно, но это единственная «отрасль» в нашем организованном мире, которая сохранила кустарный, почти неуправляемый способ производства. Общество вынуждено ждать милости от стихии изобретательства. Захотел кто-то придумать нечто новое — общество получает идею, не захотел — не получает. Но драма изобретательства заключается еще и в том, что можно очень хотеть изобрести, потратить годы, а то и жизнь, и... не решить поставленной задачи. И происходит это чаще всего потому, что большинство изобретателей пользуются дедовским методом проб и ошибок. Вспомните героев книг и фильмов в момент решения трудной задачи: «А если сделать так?.. Нет, так не получается, попробуем иначе... А может быть, зайти с другой стороны?.. И так не получается. Попробуем еще раз...» Продолжаются эти поиски до тех пор, пока «яркая вспышка озарения» не высветит искомое решение. Это может произойти после двадцатой, сотой, тысячной пробы. А может и вообще не произойти — не хватит жизни. Эпоха собирательства случайно появляющихся идей подходит к концу, пора переходить к новой технологии творчества.
      Такая технология творчества создана! Мы предлагаем вам познакомиться с этой парадоксальной наукой, закономерно появившейся в наше время.
      Цель книги — дать систематизированное изложение основных идей ТРИЗ — теории решения изобретательских задач. Все положения, выводы и рекомендации теории основаны на анализе больших массивов патентной информации и проверены в процессе практического применения. Многолетний опыт преподавания ТРИЗ показал возможность резкого повышения творческого потенциала специалистов народного хозяйства — это оказалось, вопреки бытующему и поныне скепсису приверженцев «творческого озарения», задачей посильной и вполне осуществимой. Причем занятия посещались зачастую не только техниками (инженерами, научными работниками и студентами), но и специалистами гуманитарных профессий — учителями, врачами, литераторами и др. Мы пришли к убеждению, что значение врожденных качеств не столь велико (или вовсе не имеет значения), как это обычно принято считать. Практически любой человек, если он сам того твердо желает, может стать активным новатором, изобретателем, научиться творчески мыслить.
      В течение уже многих лет (с 1974 г.) в «Пионерской правде» печатаются материалы по ТРИЗ под рубрикой «Изобретать? Это так сложно! Это так просто!» (6 — 8 полос в год). По мере накопления опыта заочного обучения школьников элементам теории стали предприниматься попытки живого преподавания в школах, ПТУ, кружках, Дворцах пионеров и на станциях юных техников. Уже первые эксперименты такого рода показали, что планомерно обучать детей творчеству можно и даже... легче, чем взрослых (у детей значительно меньше стереотипов мышления и выше восприимчивость к новому, необычному). Важным открытием оказалось также и то, что для школьников подходят почти все задачи из взрослого курса ТРИЗ (естественно, в доступном для них изложении). Это намного облегчило адаптацию теоретического материала к детскому восприятию. Более того, именно такие — реальные (самые настоящие!) изобретательские задачи, а не надуманные, искусственно сконструированные «детские», вызывают наибольший интерес и чувство сопричастности школьников к решению проблем научно-технического прогресса в стране.
      Что может дать книга учителю? Здесь возможны несколько уровней восприятия материала. Самое простое — рассматривать книгу как сборник интересных фактов, примеров и приемов, которые можно использовать для оживления преподавания тех или иных предметов. Это не очень выгодный путь: обойма примеров будет быстро израсходована, а умение самостоятельно находить и использовать элементы творчества на своих уроках не будет приобретено. Гораздо полезнее разобраться в основных идеях теории творчества, овладеть методом решения, а затем и постановки творческих задач — вот тогда предмет станет действительно интересным для учащихся и... для самого учителя. Ведь нигде в мире не обучают школьников изобретательскому (в широком смысле) творчеству!
      Хороший метод учиться — это учиться, обучая других. Поэтому книга преследует две цели: дать учителю основные понятия и инструменты ТРИЗ и одновременно снабдить его материалом для преподавания, который рассчитан в среднем на 50-часовую программу. Отсюда вытекает и структура книги — краткое, по возможности, популярное изложение теоретических вопросов и обилие примеров и задач. Краткость изложения вынужденная — современная ТРИЗ, даже если брать только основные ее разделы, не вмещается в рамки такой книги. Расчет — на активность читателя в освоении материала и использовании дополнительной литературы, на самостоятельную работу с изобретательской информацией.
      Как пользоваться книгой? Прежде всего она рассчитана на тех, кто заинтересован в получении основательных знаний по изобретательскому творчеству — для них она представляет собой эффективное и простое пособие. Вначале к читателю предъявляются минимальные требования, а по мере вхождения в материал стратегия изменяется и нагрузки возрастают — кое-где они могут показаться читателю перегрузками. Это сделано умышленно: научиться по-настоящему можно только на трудных задачах, легкие задачи могут служить лишь разминкой — они нисколько не наращивают силу творческого воображения. Каждый раздел, каждая задача предназначены для добросовестной проработки. В идеале читатель решает самостоятельно примерно треть?задач и еще для трети задач находит решение хотя бы в общем виде. Причем при первом чтении количество решенных задач может быть еще меньше. Важнее не получение ответа, а честная попытка решения задачи во всю силу собственного воображения с последующим анализом возможных расхождений с предлагаемыми в книге ответами. Изобретательские задачи могут иметь несколько ответов, поэтому самое ценное — выработка навыков оценки и выбора лучшего решения.
      При повторном чтении книги задачи, естественно, отойдут на второй план. Здесь самое важное — работа с конспектом: нужно записать разборы решения задач, идеи, попутные мысли и более глубокие размышления о тех или иных элементах теории и способах их преподавания. Это наиболее эффективный путь освоения методологии творчества.
      В основу книги, кроме собственных авторских разработок, положены материалы исследований автора ТРИЗ — изобретателя, инженера, писателя-фантаста Г. С. Альтшуллера, опубликовавшего за многие годы работы над теорией целый ряд книг. Для более ясного представления об истории и о современном состоянии теории полезно познакомиться хотя бы с некоторыми из них. Книги Г. С. Альтшуллера (Г. Альтова) занимательны в самом хорошем смысле этого слова. Особо следует отметить книгу «И тут появился изобретатель...» (М.: Детская литература, 1984, 1989), специально написанную для школьников по материалам публикаций в «Пионерской правде».
      Современная ТРИЗ во многом детище ОЛТИ (Общественной лаборатории теории изобретательства), сотрудником которой является и. автор данной книги. Приятно выразить здесь свою благодарность коллегам по ОЛТИ, чьи материалы автор частично использовал: Ю. С. и И. Н. Мурашковским (примеры по искусству), П. Амнуэлю и С. С. Литвину (научно-фантастическая литература), И. М. Верткину (качества творческой личности).
      Всякая развивающаяся наука нуждается в энтузиастах. Поэтому автор приглашает всех желающих к сотрудничеству по организационным, методическим и исследовательским вопросам в развитии идей, изложенных в книге, и будет благодарен за любые замечания, предложения и советы, позволяющие открыть новые пути применения ТРИЗ.
     
      Попробуйте решить простую задачу методом проб и ошибок
      Задача действительно простая, для ее решения вполне достаточно школьных знаний, если уметь ими пользоваться.
      При подъеме затонувших кораблей применяют понтоны — пустые емкости («бочки»). Их заполняют водой, опускают вниз, и водолазы крепят их к кораблю. Потом воду из понтонов вытесняют сжатым воздухом, понтоны всплывают, поднимая корабль.
      Одна из главных трудностей состоит в том, что часто корабль удерживается на дне толстым слоем вязкого ила. Ил мешает работе водолазов, а главное — держит корабль.
      Обычно пытаются размывать ил с помощью брандспойтов или откачивают насосами. Это очень трудоемко. Как быть?
      Назовем эту задачу «Сокровища погибших кораблей». Нужно найти универсальный способ подъема кораблей, лежащих в глубоком слое ила. Глубину до твердого грунта примем 50 — 60 м.
     
     
      1. МИЛЛИОН ПРОБ И ОДНА ЖИЗНЬ
     
      Каждая новая машина, каждая новая технология начинаются с новой идеи. Весь окружающий нас мир — это изобретенный человеком мир, так как любой предмет нашей жизни, будь то пища, одежда, здания, книга, очки, стол, бумага, средства передвижения, связь, лекарства, появился и проявился под воздействием человека как результат его изобретательности. Все, что создано человеком, когда-то не существовало уже потому, что было неизвестно. Делать неизвестное известным — творческий процесс.
      С творческими задачами человек сталкивается всю жизнь, но решает их далеко не всегда на творческом уровне. Что это такое — творческий уровень? Если сказать очень коротко, это простое решение задачи, кажущейся обыденному сознанию предельно сложной. Часто такие решения называют остроумными, изобретательными. Парадокс процесса создания нового состоит в том, что сложное новое сделать просто, а простое новое — чрезвычайно сложно. Иными словами, не всякое новое является продуктом творчества.
      Проиллюстрируем это на примерах из самого материального вида творчества — технического. Сейчас на острие научно-технического прогресса вышли робототехника и микроэлектроника. Вот несколько простых задач из этих областей техники.
     
      Задача 1. В цех привезли робота, собрали его, настроили и поставили к станку. Пожилой рабочий, много лет проработавший на этом станке, с удивлением наблюдал, как «железный человек» молниеносно выполняет все рабочие операции. Но уже через полчаса робот остановился. Теперь пришла очередь удивляться группе инженеров-электронщиков: что случилось? Все вроде бы в порядке... Оказалось, что в остановке виновата стружка, попавшая в движущиеся части станка. Рабочий бы смахнул ее щеткой и продолжил работу, а для робота это совершенно непредусмотренная тупиковая ситуация. Инженеры почистили щеткой станок и снова включили, результат тот же — робот опять остановился. Как быть? Не ставить же рабочего со щеткой...
     
      Обычно предлагают сложные решения: поставить систему смыва стружки водой или сдува воздухом, приделать роботу третью руку-щетку и т. д. Вот если бы стружка с обрабатываемой детали сама падала только на пол, не попадая на станок. Как это сделать? Это возможно лишь в том случае, если между деталью и полом не будет станка. Простое остроумное решение — перевернуть станок вместе с роботом — приходит в голову далеко не сразу. Это и есть изобретательское решение, здесь удалось сломать стереотип мышления (робота, в отличие от рабочего, можно перевернуть «вверх ногами»).
     
      Задача 2. При пуске роботизированной линии на швейной фабрике возникли большие трудности с выкройкой и обработкой деталей одежды. Детали из ткани не имеют жесткой формы, поэтому захваты роботов сминали их и из-за этого сшивали детали «гармошкой», делали множество других ошибок. Не помогли прижимы, следящие системы с фотодатчиками и телекамерами. Кто-то предложил смачивать ткань, в таком виде она хорошо прилипала к конвейеру, но и это не помогло — детали при сшивании слипались, мялись, деформировались. Как быть?
     
      Шаблонный стиль мышления будет подталкивать к усложнению — сделать роботов с возможностями человека. Но до этого роботам еще очень далеко. Даже в таком показателе, как поднятие тяжестей, они намного отстают от человека: например, демонстрировавшийся на «ЭКСПО-85» чемпион мира среди роботов двурукий «Фанук Мэн» поднимает 110 кг при собственном весе... 25 т! Менять, скорее всего, надо не роботов, а ткань — это намного выгоднее (по средствам и по времени). Но нельзя же делать одежду из ткани, подобной жести, скажете вы. Конечно, нельзя. Такой, как жесть, она должна быть только во время обработки, а потом — становиться обычной тканью. И зобретательское решение: заморозить ткань. Поддерживать на конвейере температуру ниже нуля особенно просто зимой, ведь роботы не мерзнут...
     
      Задача 3. Для предохранения пластинки с микросхемами и другими радио-деталями от вредных воздействий ёе покрывают лаком и сушат при повышенной температуре. При этом из пластинки в некоторых местах выделяются микропузырьки газа (от оставшегося после пайки флюса) и прокалывают еще не просохшую пленку лака. Целостность защитного покрытия нарушается. Как быть?
     
      Теперь вы уже знаете, что предлагать сушку в вакуумной камере (для быстрого отсоса газов из-под жидкого еще слоя лака) и прочие громоздкие и дорогие установки — неизобретательское решение. Предложена предельно простая и остроумная идея: покрывать пластинку вспененным лаком — микропузырьки газа становятся при сушке частью пены, не нарушая герметичности покрытия.
      И еще о роботах.
     
      Задача 4. При массовом применении роботов участились случаи их «бунта». В Англии робот, вывозивший остатки ядерного горючего на склад АЭС, вдруг завертелся на одном месте в опасной близости от бетонной стены; техник не растерялся — успел перерубить кабель. В Болгарии манипулятор стукнул по спине своего создателя, а потом стал исправно работать по программе. В США робот для погрузочно-разгрузочных работ внутри реактора вдруг начал беспорядочно бить стальной рукой по собственной станине и через несколько минут развалился на части. На радиозаводе в Англии после вспышки блицлампы фоторепортера сработали инфракрасные глаза-датчики робота-пожарного и весь запас пены был выплеснут на группу приглашенных гостей... Ложные срабатывания датчиков, внезапные неисправности в «мозгах» роботов — вот причины возникновения опасных для людей ситуаций.
      Допустим, человек заметил, что назревает явная авария. Как с безопасного расстояния усмирить взбунтовавшегося робота — мгновенно остановить его, изменить программу или вовсе выключить?
     
      Опять нужно решение. И только изобретательское!
      Совсем недавно такие задачи не стояли перед изобретателями. Будущее приходит быстро: сегодня это робототехника, микроэлектроника, биотехнология, космотехнология, завтра — проблемы колонизации космоса, биоэлектроника и т. д.
      Роботизация — революционный процесс. Но такие* технические потрясения происходили и раньше: 50 лет назад тракторы заменили лошадь в сельском хозяйстве и миллионы крестьян освободились от тяжелого труда, еще раньше в промышленности началась электрификация — не менее грандиозный процесс, а до этого был переворот в технике, связанный с изобретением паровой машины, и т. д. Собственно, вся история человечества — это история изобретений. Техника всегда активно влияла на судьбы людей.
      Возникла техника одновременно с образованием человеческого общества, она порождена человеком, она служила ему средством освобождения от рабской зависимости от природы и средством удовлетворения его биологических и социальных потребностей. Но одновременно техника и формировала нового человека, создавала предпосылки для появления новых потребностей. В этом и состоит диалектическая сущность неразрывного единства техники и человеческого общества.
      Изобретение — это не игра ума; изобретение — необходимый фактор выживания человека. Человек был вынужден изобретать, чтобы не исчезнуть из этого мира. Он единственное существо в живой природе, которое сумело в жестокой конкурентной борьбе за жизнь приобрести новое качество — способность мыслить. Зачатки мышления были и у обезьяны, но только у человека оно стало главным средством борьбы за существование. Для первобытных людей (австралопитеков 2 млн. лет назад) смысл этой борьбы сводился, главным образом, к добыванию пищи. Растительная пища добывалась руками, иногда с помощью камней и палок, удлиняющих руку. С ростом населения стал ощущаться недостаток этого вида пищи и человек вынужден был начать охотиться и разделывать туши убитых животных. Но для этого ему не хватало естественной силы органов. Появилась потребность в орудиях, увеличивающих возможности человека. Так были найдены в окружающей среде предметы, у которых обнаружились нужные для человека функции: заостренные палки, осколки камней с острыми краями. Но эти предметы ломались, тупились, терялись. Необходимо было искать, запасать, подправлять естественные орудия — возник процесс изготовления средств труда. Это и есть первый момент возникновения техники.
      С ростом потребностей росло количество используемых человеком орудий труда, простых технических систем, а затем и более сложных, и в процессе развития техники возникало множество проблем и противоречий. Все проблемы решались единственным способом — методом проб и ошибок (МПиО). Этот метод известен человечеству с древнейших времен, но был сформулирован и получил название лишь в 1898 г.
     
      ИЗОБРЕТЕНИЕ В ПОЭМЕ «ВАСИЛИЙ ТЕРКИН»
      Решение задачи 1 — прием «сделать наоборот» — один из самых распространенных в изобретательстве. Вот как использовал его А. Т. Твардовский в поэме «Василий Теркин». Обычно в военных отчетах пишут, что «военные действия шли вдоль реки». Но написать в поэме строчку «война шла вдоль реки» было бы слишком тривиально. А. Т. Твардовский находит остроумное решение:
      У лесной глухой речушки,
      Что катилась вдоль войны...
     
      КАК ВОЗНИКЛО ИСКУССТВО?
     
      В свободное от охоты время первобытные мужчины занимались тренировкой в метании копья, стрельбе из лука. Возникла потребность в модели (мишени), которая бы выдерживала множество попаданий. «Натуральные модели» (животные и пленники) были недолговечны, так же как и шкуры животных или комья глины, надетые на палки и прислоненные к стене. Не попавшие в мишень копья и стрелы оставляли вдоль границ тела отметки, выбоины. Эти контуры и стали использовать вместо разрушенных мишеней. Но и выбоины вскоре сливались в сплошной фон. Тогда животное или пленного обводили линией (чаще всего охрой) и отбивали контур каменным орудием. «Первая картина состояла из одной единственной линии, которая окружала тень человека, отброшенную солнцем на стену» (Л. да Винчи. «Книга о живописи»). Непосредственный обвод заменился затем рисованием «на глазок». Изображению начали придавать и другие функции: его одушевляли, ублажали ритуальными танцами, просили, а рассердившись, били или уничтожали. Поскольку у изображений были «души», то и рисовать их научились «как живых»: и глаза, и цвет шкур, и одежду людей, и внутренние органы (см.: Столяр А. Д. Происхождение изобразительного искусства. — М.: Искусство, 1985).
     
      Американский психолог Э. Торндайк обосновал и применил МПиО в своих исследованиях по обучению. Он считал, что главное в решении задач — это приобретение мыслительных навыков, которые появляются в результате множественного повторения хаотичных попыток. Так, доказывал он, кошка, посаженная в «проблемную клетку» и лишенная пищи, сначала начинает метаться по клетке, а потом случайно находит выход и получает пищу. Если же такой опыт повторить многократно, то животное научается открывать клетку сразу, т. е. приобретает мыслительный навык, обучается. Но если сменить клетку или способ ее открывания, то кошке не поможет никакое предыдущее обучение — она опять начнет метаться, ведь для нее это абсолютно новая задача!
      А изобретатель? Может быть, решив десяток-другой задач, он приобретает навык изобретательства?
      Вот типичный случай использования МПиО — история изобретения Ч. Гудьиром способа вулканизации каучука (получения резины). Купив однажды каучуковый спасательный круг, он решил усовершенствовать клапан, через который в круг накачивается воздух. С новым клапаном он пришел в фирму, выпускавшую круги. Но там ему сказали, что, если он желает разбогатеть, пусть ищет способ улучшения свойств каучука. К этому времени каучук использовался только для пропитки тканей, например были популярны непромокаемые плащи Ч. Макинтоша (патент 1823 г.). Сырой каучук имел массу недостатков: он отслаивался от ткани, а вещи, сделанные целиком из него, таяли на солнце и теряли эластичность на холоде. Гудьир «заболел» идеей улучшения каучука. Он начал опыты наугад, смешивал сырую смолу с любым попадавшимся под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом, — полагая, что рано или поздно он перепробует все, что есть на земле, и наткнется на удачное сочетание. Гудьир влез в огромные долги, семья его перебивалась на картофеле и диких кореньях. Чудом ему удалось открыть лавку, на полках которой красовались сотни пар галош. Но в первый же жаркий день они растаяли и превратились в дурнопахнущее месиво. Говорят, что на вопрос, как разыскать Гудьира, жители городка отвечали: «Если вы увидите человека в каучуковых пальто, ботинках и цилиндре и с каучуковым кошельком в кармане, в котором нет ни одного цента, то можете не сомневаться — это Гудьир». Обыватели считали его сумасшедшим. Но он упорно продолжал поиски и однажды, обработав каучук парами кислоты, увидел, что свойства материала намного улучшились. Это был первый успех. Но потребовалось еще множество «пустых» проб, прежде чем он случайно обнаружил второе условие полной вулканизации — подогрев. Это был 1839 г., год изобретения резины. Но лишь в 1841 г. Гудьир смог подобрать оптимальный режим получения резины. Изобретателя засыпали предложениями о покупке патента, и он, согласившись, но не имея опыта, слишком занизил причитающуюся ему долю прибыли с компаний. Умер он в 1860 г., оставив после себя 200 тыс. долларов долгу. К этому времени в мире уже работали 60 тыс. человек на мощных фабриках, изготавливавших 500 видов резиновых изделий на сумму 8 млн. долларов в год.
      Гудьир решил всего одну задачу, для приобретения «изобретательского навыка» у него просто не хватило жизни. В сущности, ему при решении даже этой задачи невероятно повезло, так как многим изобретателям, решавшим эту и подобные задачи, не хватило жизни и они так и остались в безвестности.
      К концу XIX в. сложился вполне определенный тип изобретателя-самоучки (сохранившийся и поныне), незнакомого иногда и с основами наук (а то и презирающего их, подобно Эдисону), вооруженного лишь МПиО и безоглядно бросающегося на штурм трудной задачи. Их упорство и энтузиазм, питаемый надеждой на успех, создавали им, в случае победы, ореол гениальности. Всюду господствовал МПиО в чистом виде. Но уже в то время можно было заметить, что часть изобретателей применяли, хотя и не вполне осознанно, некоторые простейшие приемы изобретательства, например: копирование природных прототипов (махолет, когти для лазанья на столбы, висячие мосты — подобие паутины); увеличение размеров и числа одновременно действующих объектов (царь-колокол, царь-пушка, сложное парусное снаряжение); объединение разных объектов в одну систему (пароход — судно плюс паровой двигатель, тачанка 1918 г. — повозка плюс станковый пулемет). Однако никто эти приемы не систематизировал и не знакомил с ними изобретателей.
      Одновременно начал формироваться и другой тип изобретателя, ставший в XX в. преобладающим, — изобретателя, опирающегося на научные знания.
      В течение тысячелетий техника развивалась без поддержки естествознания — его тогда практически не существовало. Медленно развивающаяся наука далеко отставала от техники и не могла предложить ей новые решения, указать новые пути прогресса. Лишь в середине XIX в. наука догнала технику в своем развитии и дала ей новые знания: например, обоснование КПД паровой машины, электричество, химию. А в XX в. наука перегнала технику, накопила множество эффектов и явлений, часть которых до сих пор не воплощена в технических изобретениях. Возникла даже иллюзия, что изобретательство в технике — это всего лишь прямое применение научных знаний. Если бы было все так просто... Но об этом мы еще будем говорить. Здесь же отметим только, что наука действительно помогла изобретательству, сократив число явно пустых, нарушающих основные законы проб (т. е. появился первый фильтр, отсеивающий абсурдные идеи).
      В XIX в. были предприняты также первые научные попытки разгадать секреты творчества (хотя, вообще говоря, еще в древнем мире появилось понятие об эвристике — науке о том, как делаются открытия). Пока люди не имели ясного представления о механизмах творчества, они объясняли все это точно так же, как и явления природы, — «волей божьей». С этого начинали и исследователи творчества, объясняя, например, как появляется идея изобретения:. «Этот небесный огонь слетает на голову избранника даже независимо от его усилий и зачастую не по заслугам. Наши лучшие мысли возникают нередко за пустым разговором, за ежедневным делом, даже во сне» (Изобретатель и рационализатор. — 1981. — № 7. — С. 29). Это высказывание Петра Клементьевича Энгельмейера, одного из первых теоретиков творчества, из его книги «Изобретения и привилегии. Руководство для изобретателей со вступительным письмом графа Л. Н. Толстого», вышедшей в 1897 г. в Москве. Но уже в этой книге он указывал и на то, что «...только трезвое отношение к своей работе, только ясное знание всех условий своей задачи» могут привести к «дельному изобретению». В последующих книгах и статьях он твердо указывал на необходимость создания универсальной научной теории творчества, «...которая охватывает все явления творчества, как то: художественное созидание, техническое изобретение, научное открытие, а также и практическую деятельность, направленную на пользу или на добро, или на что угодно» (Теория творчества. — СПб, 1910); и далее: «...оказывается, что гениальность вовсе не такой божественный дар, что она... составляет удел всякого, кто не рожден совсем идиотом».
      Достижения МПиО на конец XIX в. впечатляющи: электродвигатели и генераторы, электролампа и трансформатор, горные проходческие машины, центробежные насосы, двигатель внутреннего сгорания, буровые установки, конвертер, мартеновские печи, крекинг-процесс, железобетон, автомобиль, метрополитен, испытания первых самолетов, телеграф, телефон, радио, кинематограф, фонограф и многое-многое другое. Чем же объясняется такой стремительный про-Рис. 1 гресс? Несмотря на низкую эффективность МПиО, этот метод пока еще справлялся с творческими задачами по следующим причинам: возник союз науки и техники, возрос приток исследователей и разработчиков в техническое творчество, продолжалось открытие очевидных (не требующих глубинных исследований) природных эффектов и явлений и их прямое использование в технике, технические системы были относительно просты. Однако все чаще появлялись изобретательские задачи, на решение которых уходили десятилетия. Эти задачи не обязательно были сложными, МПиО спотыкается и на простых задачах.
      Вот одна из таких задач.
     
      Задача 5. Пытаясь использовать вольтову дугу для освещения, изобретатели Европы, Америки и России в течение 30 лет искали надежный способ регулирования расстояния между подгорающими угольными электродами в дуговой лампе. Нужно было обеспечить постоянный зазор между электродами до полного их сгорания. Одна хитроумная конструкция сменялась другой, были перепробованы сотни вариантов. Однако все эти поиски ничего не дали. Устройства получались громоздкими и ненадежными. П. Н. Яблочков видел тщетность этих попыток. Его решение было предельно простым и остроумным... Как бы вы решили эту задачу?
     
      МПиО — предельно неэффективная технология творчества в условиях современной НТР. Потери времени и сил от несовершенства МПиО страшнее потерь от стихийных бедствий.
     
      ПОПРОБУЙТЕ САМИ...
      Плутарх писал о изобретениях Архимеда: «Если бы кто-либо попробовал разрешить эти задачи, он ни к чему не пришел бы, но если бы он познакомился с решениями Архимеда, у него тотчас бы получилось такое впечатление, что это решение он.смог бы найти и сам — столь прямым и кратким путем ведет нас к цели Архимед». Напомним его главные изобретения: способ определения центра тяжести тел, закон рычага, закон Архимеда, блоки, лебедки, зубчатые передачи, военные метательные машины, архимедов винт, домкрат.
      Предложите своим знакомым решить задачи 1 — 3, понаблюдайте за их попытками и ходом рассуждений.
      А для вас — следующие две задачи.
     
      КАК ИЗМЕРИТЬ ВЫСОТУ ПЕЩЕРЫ,
      до свода которой не доходит даже свет фонарика, а вскарабкаться по стене невозможно? Нужен простейший способ, причем вес «прибора» должен быть близок к нулю (спелеологи, как и альпинисты, очень не любят лишний вес).
     
      ЗАДАЧА О ПИРАМИДЕ ХЕОПСА
      У специалистов вызвало удивление, что основание пирамиды — 4,5 га — имеет абсолютно ровную горизонтальную поверхность. Как древние египтяне, не имея современных точных приборов и способов выравнивания поверхностей, могли хорошо выполнить эту работу?
     
      ПРИМЕР ОСТРОУМНОГО РЕШЕНИЯ
      Изобретение Фалесом из Милета (625 — 547 гг. до н. э.) способа определения высоты пирамиды — одно из лучших творческих решений того времени: «...когда тень от палки станет равной ее длине, длина тени пирамиды будет равна ее высоте» (Кликс Ф. Пробуждающееся мышление. — М.: Прогресс, 1983. — С. 253).
     
      ДИЛЕТАНТЫ И ПРОФЕССИОНАЛЫ: ДИАЛЕКТИКА ОТНОШЕНИЙ
      «Мой отец, несмотря на то что был академиком, говорил мне, что новое и в науке и в искусстве чаще всего открывают любители, потому что у нового нет профессии. Паровозник вряд ли изобретет электровоз. Он все время будет улучшать отдельные части парового двигателя, а любитель догадается воткнуть электромотор. Станиславский — любитель, и Эдисон, и Циолковский, и Форд. В общем, профессионал, выросший из любительства, чаще всего новатор» (Образцов С. В. По ступенькам памяти . Новый мир. — 1984. — № 11. — С. 40).
      «Дилетантизм имеет одну хорошую сторону и одну дурную. Хорошая его сторона, т. е. сила дилетантизма, состоит в том, что его мысли свободны для новых комбинаций, не будучи заранее парализованы традицией школы. А слабость дилетантизма сказывается в плохом отстаивании своих идей, так как ему недостает той эрудиции, которая необходима для прочного обоснования идей» (Энгельмейер П. К. Теория творчества. — Спб, 1910. — С. 204).
      «Так вбт, чтобы убедиться в том, что Достоевский — писатель, неужели же нужно спрашивать у него удостоверение? Да возьмите вы любые пять страниц из любого его романа, и без всякого удостоверения вы убедитесь, что имеете дело с писателем. Да я полагаю, что у него и удостоверен и я-то никакого не было!» (Булгаков М. Мастер и Маргарита. — М.: Современник. — 1986. — С. 329).
      Отсутствие у дилетанта диплома о специальном образовании не означает отсутствия знаний. Как ни парадоксально, но основы большинства наук были заложены дилетантами: теплотехника (врач Р. Мейер, пивовар Д. Джоуль, врач Г. Гельмгольц); математика (юристы П. Ферма и Г. Лейбниц, биолог Л. Эйлер, врач Д. Алам-бер, цирюльник С. Пуассон, военный Р. Декарт); в астрономии — юрист Э. Хаббл (теория разбегания галактик), в физике — лингвист Ч. Таунс (один из авторов лазера), в кибернетике — врач Р. Эшби и т. д.
     
      Мозговой штурм: несбывшиеся надежды улучшить МПиО
      Более 50 лет назад А. Осборн (США) сделал попытку повысить эффективность МПиО, предложив мозговой штурм (МШ).
      Основная идея МШ — отделить процесс генерирования идей от их анализа и критики.
      С появлением МШ связывались большие надежды, но длительная практика показала, что штурм годен преимущественно для решения организационных задач (поиск нового применения выпускаемых изделий, создание новых видов рекламы и т. д.). Сложные технические задачи мозговой штурм не берет.
      Один из предшественников МШ — корабельный совет. Чтобы не было боязни критики, сначала выступал самый младший — юнга, потом — матросы, после них — боцман и т. д.
     
     
      2. МОНОПОЛИЯ НА ТВОРЧЕСТВО? ЕЕ ПРОСТО НЕТ
     
      СОПЕРНИЧАЯ С ЭДИСОНОМ
     
      Метод, которым пользовались большинство изобретателей в XIX в., можно назвать слепым МПиО — перебор вариантов вели буквально наугад. Правил выдвижения идей не было, в принципе могла быть принята любая идея. Часто не было и субъективных критериев, приходилось ставить эксперименты, определять на опыте пригодность того или иного варианта. Совершалась своеобразная обменная операция: незнание обменивалось на время («чем меньше знаем, тем дольше ищем»). Так, П. Эрлих (основоположник современной химиотерапии), поставив задачу «химически прицеливаться в микроба — возбудителя болезни», твердо верил в успех и не остановился после 300, 400, 500... неудачных опытов. 606-й препарат — знаменитый сольварсан — принес ему триумф... 914-й (новарсенол) — оказался еще более эффективным...
      Так же начинал и Т. А. Эдисон. Подхватив эстафету по созданию электрической лампы накаливания от А. Н. Лодыгина (1873 г., вакуумная лампа с угольными стерженьками), он приступил в 1878 г. к решению этой задачи. В первых опытах нить накала из обугленной бумаги светилась 8 мин, из платины — 10 мин. Затем испытывались нити из сплава титана с иридием, из бора, хрома, молибдена, осмия и никеля, давшие плохие результаты. Следует новая серия проб: образцы нитей из 1600 различных материалов. Снова неудача. Наконец, обугленная хлопчатобумажная нить светится 13,5 ч, а через 14 месяцев экспериментов нить из обугленного картона — 170 ч, из обугленного бамбука (от футляра японского веера) — 1200 ч! Это был 1879 г. — позади около 6 тыс. опытов. А уже в 1880 г. он создает систему электроосвещения (генераторы тока, провода, выключатели, предохранители, патроны для ламп). Перебор огромного числа вариантов (главный недостаток МПиО) — характерная черта многих из 1093 изобретений Эдисона. Изобретая, надример, щелочной аккумулятор, Эдисон получил положительный результат, проделав 50 тыс. опытов! И все это за короткое время — поразительно! Как же удалось ему обменять незнание на время без проигрыша? В этом и состоит главное изобретение Эдисона: он изобрел научно-исследовательский институт. 50 тыс. проб он поделил на 1000 сотрудников. Столь простая идея дала ошеломляющие результаты; казалось, что с главным недостатком МПиО покончено навсегда.
      Но наступил XX в., количество и сложность задач резко возросли. А так как не решать их было нельзя, то начался стремительный рост числа научно-исследовательских лабораторий в США (1920 г. — 300, 1930 г. — 1600, 1940 г. — 2200, 1967 г. — 15000) и во всем мире. Пока были свободные людские ресурсы и экономика выдерживала беспрецедентный рост ассигнований на научно-технические разработки, принцйп «больше людей — больше идей» вполне оправдывал себя. Но к 70 — 80-м годам во всех развитых странах материальные и людские ресурсы были исчерпаны, рост отпускаемых обществом средств на науку и технику замедлился и, наконец, остановился на уровне своего «потолка» — темпов роста национального дохода. Теперь рост эффективности научно-технического творчества может быть обеспечен только интенсификацией процесса решения творческих задач.
      Недостатки МПиО беспокоили ученых и инженеров давно: с задачей «ценой» в миллион проб часто не справлялись и крупные НИИ. Поэтому интенсификация МПиО шла в двух направлениях: увеличение скорости производства идей (чем больше идей выдвинуто до начала эксперимента, тем больше вероятность появления удачной идеи) и увеличение степени фильтрации вариантов (чем больше идей отбросят на предварительном обсуждении, тем меньше нужно будет ставить опытов). Оба направления удачно (как показалось вначале) сочетались в методике проведения мысленных экспериментов: ведь результат большинства проб можно заранее предсказать, используя огромный объем накопленных человечеством знаний, а главное, такие эксперименты идут намного быстрее и почти не требуют затрат. Но оказалось, что им присущи два крупных недостатка, сводящие на нет все достоинства: субъективность отбора вариантов (незащищенность от ошибок) и отсутствие неожиданных побочных открытий (нет «эффекта Колумба» — искал Индию, открыл Америку).
      Значительная часть открытий была именно побочным следствием вещественных экспериментов, тому множество примеров в истории науки и техники. Тот же Эдисон открыл принцип работы фонографа, занимаясь опытами с автоматическим телеграфным аппаратом. Зато в другой раз он совершил поразительную ошибку, не обратив внимания на эффект движения электрических зарядов в вакууме и не запатентовав, по своему обыкновению, эту «безделицу» (впоследствии этот эффект привел к открытию электрона, созданию электронной лампы и радиоэлектроники).
      Другой пример. Разным группам инженеров и научных работников мы давали одну и ту же задачу на проведение мысленных экспериментов. Вот она.
     
      Задача 6. При бурении глубоких скважин надо точно знать состояние зубьев вгрызающегося в породу инструмента (не сломался ли зуб?). Не зная этого, приходится работать вслепую, время от времени заменяя (на всякий случай) инструмент на новый; для этого из скважины достается вся, иногда длиной в несколько километров, колонка труб — чрезвычайно трудоемкая и длительная операция! Нужна идея простого способа контроля состояния инструмента.
     
      Вместе с задачей давались различные варианты направлений поиска: десяток обычных (сделать зубья неломающимися, самоза-меняющимися, спроектировать автомат по скоростному демонтажу труб, поставить систему электронных датчиков и др.) и несколько «диких» (посоветоваться с парфюмером, изучить систему бытового газоснабжения, заглянуть в раздел химии сложных эфиров). Результаты мысленных экспериментов были всегда одни и те же: с ходу отметались «дикие» идеи (нелепые!) и разгорались споры об автоматике, микропроцессорах и бегающих внутри трубы микророботах...
      Между тем только «дикие» идеи могли вывести на правильный ответ (авторское свидетельство СССР на изобретение (а. с.) 163 559): использовать микрокапсулы, вделанные в зубья и наполненные душистыми (парфюмерия, сложные эфиры) или дурнопахнущими веществами (в бытовой газ подмешивают метилмеркап-тан — вещество с отвратительным запахом уже при концентрации 1 мг на 10 тыс. м3 воздуха!).
      Итак, изобретательские задачи бывают простые и сложные. С первыми справится любой. Давайте убедимся в этом.
     
      Задача 7. Все знают, что такое инкубатор. Но вот потребовалось вывести цыплят в космосе. На орбитальной станции для этого есть все условия (нормальная атмосфера, тепло), кроме одного, — нет силы тяжести. Из-за этого цыплята никак «не хотят» выводиться. Нужна идея космического инкубатора. Что бы вы предложили для создания искусственной силы тяжести?
     
      Скорее всего, идея ответа у вас возникла, когда вы еще не дочитали условия до конца. Правильно, нужно закрутить инкубатор или яйца вокруг оси. Просто? Может быть, это не изобретение? Нет, это самое настоящее изобретение, на него выдано авторское свидетельство 1020098 в 1983 г. Решили бы вы эту задачу несколько лет назад, и именно вы были бы признаны изобретателем.
      Попробуем решить еще одну задачу — задачу Эдисона.
     
      Задача 8. Эдисон любил давать «хитрые» технические задачи принимаемым на работу сотрудникам,, особенно теоретикам... Однажды он пригласил в свою лабораторию математика Эптона и предложил ему срочно вычислить объем колбы лампы. Эптон, провозившись более часа с измерениями и сложными вычислениями, справился с задачей и гордо подал листок с ответом. Тогда Эдисон за несколько секунд продемонстрировал изумленному математику простейший (и более точный!) способ измерения объема колбы лампы.
     
      А вы выдержите экзамен Эдисона? Для этого, кстати, достаточно элементарных знаний школьной физики.
      Эту задачу мгновенно решали школьники средних классов, хуже — старших, совсем плохо — студенты. Тут хорошо видна закономерность: чем дальше, по возрасту, испытуемые отстояли от закона Архимеда, который они когда-то «проходили», тем хуже шло решение. В группе инженеров всегда находились 1—2 человека, которые тоже мгновенно решали эту задачу, так как этот закон был для них почему-то самым ярким воспоминанием о школьной физике.
      Чтобы вы убедились в существовании такой закономерности, решите еще одну задачу.
     
      Задача 9. Голландская фирма «Филипс» рекламирует свое устройство для прямолинейных микроперемещений (на сотые доли микрометра), применяемое в микроскопах. Устройство довольно сложное: электродвигатель, червячная передача, двухступенчатый фрикционный механизм и т. д.; причем все детали прецизионной (особой, эталонной) точности, из специальной твердой стали. Фирма подчеркивает достоинства: отсутствие люфта, мертвого хода и смазки.
      Предложите идею простейшего устройства, принцип действия которого известен из первой части школьного курса физики: также без смазки, мертвого хода, но с большей точностью.
     
      Чем же тогда отличаются сложные задачи от простых, спросит читатель, если и там и здесь достаточно всего лишь школьных знаний?
     
      УНИЗИТЬСЯ ИЛИ ПОЙТИ НА КОСТЕР?
      Художник Л. Кранах-младший получил заказ написать портрет кардинала А. Бранденбургского — одного из страшнейших людей своего времени. Кардинал должен был быть изображен в своем кабинете с Библией и распятием (фигурой Христа на кресте). Написать кардинала таким, каков он есть, нельзя, но и пойти против своей совести — тоже нельзя. Как быть?
     
      «ЗЕБРА» ИЛИ «ВОЛНА»?
      Одну из площадей города превратили в детский городок, но прекратить автомобильное движение по прилегающей к площади улице не было возможности. Встала проблема: как заставить абсолютно всех водителей проезжать этот участок с малой скоростью? Обсуждались две идеи: нанести на весь участок пешеходную «зебру» или сделать эту часть дороги волнистой. Первое решение было дешевым, но малоэффективным, второе — дорогим, но надежным. Хотелось бы, естественно, чтобы достоинства идей сочетались, а недостатки исчезли. Ваше предложение?
     
      МПиО В ИСКУССТВЕ
      «Поиск идет ощупью, как в годы войны ночной полет авиации» (поэт Е. Винокуров).
      «Для нашего дела необходим период страстных поисков, возникновения, проверки, отрицания рабочих гипотез. «Перегибаешь палку», с хода влетаешь в тупик, расшибаешь лоб в кровь, отчаяние от собственной бездарности, тупости, неумения... И после тысячи неудачных опытов вдруг начинает сплетаться ниточка художественной мысли» (режиссер Г. Козинцев).
     
      ИСКРА СЛУЧАЯ МОЖЕТ И НЕ ВСПЫХНУТЬ
     
      На эту возможность приверженцы МПиО отвечали просто: количеством проб. А раз так, то, увеличив скорость последовательного перебора вариантов, можно ускорить процесс решения сложных задач. Этот принцип и был заложен в первых поколениях ЭВМ. Но довольно быстро (к концу 50-х годов) стало ясно, что сплошной перебор вариантов — даже при огромном быстродействии — не годится для решения творческих задач.
      Член-корреспондент АН СССР Г. Р. Иваницкий (Природа научного открытия. — М.: Наука, 1986. — С. 73 — 74) указывает на неприменимость этого метода для исследования даже простых, с его точки зрения, систем (синтез химических веществ, выведение новых сортов растений, создание машин и произведений искусства). А для решения задач в биологии требуется перебор столь колоссального числа вариантов (например, для построения модели простого белка лизоцима — 1О120, модели бактериальной клетки — 1О20 000!), что использование метода становится принципиально невозможным ни на сегодняшних, ни на будущих ЭВМ.
      В 60-е годы возникла идея эвристического программирования: пусть машина не перебирает все варианты, а по определенным правилам отберет небольшое их количество, достаточное для решения. Программы получили громкие названия (например, «Общий решатель проблем»), но под новой («кибернетической») терминологией скрывалась старая идея: создать метод решения творческих задач на основе недиалектической логики («жесткой», математической). Как отмечает проф. Ю. А. Шрейдер (Природа. — 1986. — № 10. — С. 14 — 22), проверка программ в СССР показала их бесполезность даже для таких задач, где было абсолютно достаточно данных для построения модели: например, известна химическая структура соединения и вся информация о нем, нужно было предсказать его лекарственные свойства — ничего не получилось...
      Попытки справиться с перебором вариантов были перенесены и на машины 3—4-го поколений. Основные идеи этого этапа: математическое моделирование и разделение океана проб на отдельные реки и ручейки с их параллельной обработкой. Математические модели не отменяют вещественные эксперименты, они лишь дополняют их — машины досчитывают все промежуточные результаты или на основе натурных данных рассчитывают варианты, для которых эксперименты поставить невозможно (аварийный режим работы ядерного реактора, изменения в климате Земли и в экологических системах и т.п.). Например, в 1967 г. было рассчитано, а затем подтверждено в эксперименте новое физическое явление в плазме — так называемый Т-слой. Здесь налицо получение новых знаний с помощью ЭВМ. Но можно ли говорить о творческом уровне решения задач на ЭВМ? Академик Г. С. Поспелов, председатель научного совета «Искусственный интеллект», отвечает: «Она как будто, я подчеркиваю, — как будто — работает творчески... лишь следует составленной человеком программе, слепо подчиняясь ей. Ведь не говорим же мы о скрипке, что умны слагающие ее детали. Так почему вдруг «поумнели» микросхемы?» (НТР: проблемы и решения. — 1986. — №8. — С. 6). Вот пример задачи, решенной с помощью вычислительного эксперимента.
     
      Задача 10. Идея закалки металла лазерным лучом в атмосфере азота состояла в том, что под действием высокой температуры азот будет проникать в поверхностный слой металла и образовывать с ним высокопрочное соединение (нитрид). Но в опытах под действием высокой температуры металл испарялся и «улетал» из зоны закалки, не успев образовать соединение. Вначале процесса испарение было небольшим, затем скорость испарения росла и достигала максимума к концу закалки. Поэтому эксперименты стали вести в камере под давлением 100 атм. Однако для промышленности такое давление оказалось неприемлемым и внедрение способа застопорилось. Как быть?
     
      Попробуйте представить себе изобретательское решение этой задачи. На основе предыдущих примеров у вас, наверное, возникло ощущение, что в решении должна быть какая-то «хитрость», например давления нет совсем, а процесс закалки идет нормально. Вы правы, это было бы творческое решение. С точными критериями оценки и правилами их получения вы познакомитесь в следующих разделах. А пока оцените решение, полученное на ЭВМ.
      Задача решалась двумя институтами АН СССР (Вестник АН СССР. — 1985. — № 3. — С. 57 — 69) с использованием сложных математических моделей в два этапа (только на первом из них решалась система из 15 уравнений), при этом отмечалось, что «по степени сложности задача находится на грани возможностей современной вычислительной математики». Несмотря на это, решение все же было получено: поддерживать давление 30 атм, мощность лазерного луча дать максимальной только в первый момент, а затем снизить ее (к концу процесса в 10 раз)... Далее следует примечательный вывод: «Задачи технологии (как правило, многопараметрические) часто оказываются сложнее даже задач ядерной физики, физики плазмы, космонавтики».
      Но почему трудно решать трудные задачи на ЭВМ? Только ли из-за огромного количества вариантов? Главная причина в том, что «машины абсолютно логичны, в то время как для творчества во многих случаях требуется, наоборот, алогичность» (Орфеев Ю. Такие разные АСУ . Техника и наука. — 1983. — № 12. — С. 23). Т. е. для решения творческих задач нужна не традиционная формальная логика (основа современных ЭВМ), а логика диалектическая — умение выявлять и разрешать противоречия: 100 атм — хорошо для закалки, но плохо для производства, 1 атм (нет избыточного давления) — хорошо для производства, но плохо для процесса закалки; ЭВМ выбирает среднее — 30 атм, а нужно было бы разрешить противоречие так, чтобы при 1 атм хорошо шла закалка. Старой логике не помогает и коллектив высококвалифицированных экспертов, привлеченных для составления моделей задач: «Усредняя мнение гениев, мы в лучшем случае получим мнение посредственности. Убирая противоречивые мнения — обедним модель экспертных знаний. Остается один путь — искать логику работы с противоречиями, что, конечно, не так-то просто» (Шрейдер Ю. А. ЭВМ как средство представления знаний .Природа. — 1986. — № 10. — С. 20).
      В США, где бум «творчества» на ЭВМ давно прошел, ищут «новые» способы гальванизации МПиО. Например, в фирме ИБМ появилось 45 «вольных сотрудников» — «мечтателей; еретиков, возмутителей спокойствия, чудаков и гениев». «Нас меньше, чем вице-президентов корпорации, — сказал один из них. — Вольный сотрудник получает, в сущности, полную свободу действий на пять лет. У него совсем простая роль: сотрясать систему. И он сотрясает» (Лит. газета. — 1986. — 5 февр). Шанс поймать хорошую идею очень мал, поэтому главная заповедь гласит: «Вы должны быть готовы к неудаче... Вы не можете быть новатором, если не готовы мириться с ошибками». Все верно, МПиО и есть на 99,99% ошибки, и неизвестно, когда вспыхнет искра случая... Круг замкнулся, «вольные сотрудники» — это те же «вольные изобретатели» XIX в., но работающие на фирму.
      От МПиО общество несет огромные материальные потери. Эффективность научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ чрезвычайно низкая — и у нас, и на Западе. В ведущих капиталистических странах 50% начатых разработок вскоре закрываются как бесперспективные, из оставшихся половина не выдерживает требований производства, и только пятая часть разработок приносит фирмам успех (Изобретатель и рационализатор. — 1981. — № 8. — С. 37). В нашей стране не доходят до производства две трети разработок, а остальные внедряются на одном-двух предприятиях, и только 2% — на пяти и более предприятиях (Социалистическая индустрия. — 1982. — 26 июня).
      Но МПиО связан не только с бесполезными потерями времени и сил. Большой ущерб он наносит, не давая возможности своевременно увидеть новые задачи. Тут потери могут измеряться десятилетиями и столетиями. Так, менисковый телескоп, по признанию его изобретателя Д. Д. Максутова, мог быть создан еще во времена Декарта и Ньютона. Была потребность и была возможность изобретения такого телескопа. Задачу просто не видели до середины XX в. По мнению Ч. Таунса, лазеры могли появиться в конце 20-х годов, тогда для этого уже были теоретические основы. Советский ученый В. А. Фабрикант высказал идею лазера в 1939 г., в 1951 г. он подал заявку на изобретение и... получил отказ — экспертиза сочла идею неосуществимой. Только в 1964 г. решение экспертизы было пересмотрено. Но если о потребности общества в тех или иных технических системах можно спорить, то острая потребность в таком лекарстве, как пенициллин, спасшем многие миллионы жизней, не вызывает и тени сомнений. Поражает даже не то, что открытый А. Флемингом в 1929 г. пенициллин стал широко использоваться лишь во время второй мировой войны. Нет, история этого лекарства более трагична и нелепа: пенициллин исследовали и применяли задолго до Флеминга — в 1871 г. опубликовали результаты опытов русские ученые В. А. Манассеин и А. Г. Полотеб-нов, в 1906 г. — болгарин С. Григоров, и, как оказалось, даже в Древней Греции знали о свойствах плесневых грибков.
      МПиО ответствен и за отсутствие критериев оценки новых идей: нет ни одного крупного изобретения, по поводу которого в свое время не было бы сказано — «это невозможно». Годы, а то и десятилетия ждали своего признания крупнейшие изобретения нашего времени: диффузионная сварка в вакууме (И. Ф. Казаков, 1951 г.), эффект памяти формы в сплавах (Г. В. Курдюмов, Л. Г. Хандрос, 1948 г.), электрогидравлический эффект (Л. А. Юткин, Л. И. Гольцова, 1950 г.), гидроэкструзиоиная обработка металлов (1958 г.) и др.
     
      ЗА ГОД ДО ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЕФОНА
      Из американских газет за 1875 г.: «Вчера был арестован некий человек по обвинению в попытке получить в банке кредит под фальшивым предлогом. Он заявил, что может сделать устройство, состоящее из двух небольших аппаратов и длинной проволоки. С помощью этого устройства один человек будет разговаривать с другим, находящимся от него на расстоянии нескольких миль. Безусловно, этот человек явный мошенник и бессовестный аферист, которому надо показать, что американцы — народ достаточно умный, чтобы не попасться на такой дешевый трюк. Даже если эта сумасшедшая идея и может быть осуществлена, все равно она никакого практического применения не найдет. Разве что для показа фокусов на цирковой арене...»
     
      НУЖНА «МЯГКАЯ» ВОДА
      Прыжки в воду становятся все сложнее, от спортсмена требуется виртуозное их исполнение. На тренировках бывает множество неудачных прыжков. Как исключить травмы при ударе о воду? Представьте себе: спортсмен прыгнул, тренер видит, что прыжок не получился... Что надо сделать?
     
      КАК ВЫРАЗИТЬ ДУШУ?
      Проектируя здание правительства в Кувейте, финский архитек-тор7 Р. Пиэтиле захотел «выразить финскую душу в этой земле». Но финская архитектура — прямые линии, резкие углы — никак не сочеталась с типичным арабским стилем — плавным, закругленным, извилистым... Как быть?
     
      НАДЕЖДЫ, КОТОРЫЕ НЕ ОПРАВДАЛИСЬ
     
      Когда стало ясно, что накопление знаний само по себе утратило прежнюю ценность и на первый план выдвинулась способность к их обновлению и что новые идеи (научные, технические, гуманитарные, социальные) составляют основное богатство страны, в значительной мере определяют ее экономический, культурный и военный потенциал, то во всех развитых странах начались активные поиски путей интенсификации притока новых идей. Возникла мысль как-то упорядочить изобретательский процесс, найти правила выхода из тупика, создать методы решения творческих задач.
      Постепенно накапливались наблюдения над творческими процессами, стали развиваться научные исследования в этом направлении, появилась надежда на отыскание каких-то универсальных правил решения творческих задач. Развитие науки укрепляло уверенность в этом: люди научились управлять грозными силами природы, познали глубинные тайны материи, заглянули в самые далекие уголки Вселенной, так почему бы не познать секреты творчества и не научиться сознательно управлять ими?! Поначалу все шло более или менее гладко: появилось множество работ психологов («О ранних умственных способностях 300 гениев», «Исследование гениальности»; «Психология изобретательства» и т.п.), а историки науки воссоздали все мельчайшие детали обстановки, в которой гениев посещали великие «озарения», что они говорили при этом, видели во сне накануне... Но «всеобщие» правила творчества так и не были найдены, и изобретатели продолжали работать по-старому.
      Тогда психологи еще глубже погрузились в исследование тончайших механизмов работы мозга (стали искать секреты изобретательства в голове изобретателя), историки же продолжали тщательно собирать факты из прошлого науки и техники, располагать их на шкале времени, производить анализ эпох и научно-технических революций в связи с социальными изменениями в обществе.
      Безусловно, все эти исследования были необходимы. Но их разобщенность (в силу узкой специализации научных дисциплин) не позволяла выработать практически действенные рекомендации: психологи полностью игнорировали закономерности исторического развития техники (да и любых других систем, будь то художественные или социальные), а историки совсем не учитывали психологические особенности творческого процесса. Между тем современная научно-техническая революция вовлекла в свою орбиту миллионы людей — изобретательство стало массовым движением. Резко возросла потребность в ответе на вопрос «как изобретать?». Именно поэтому прорыв к тайнам творчества был сделан в технике: была разработана одна из первых методика решения творческих задач, рассчитанная на практическое применение, — мозговой штурм (МШ). При этом основной упор делался, как это видно из названия, на психологические особенности изобретательства. Несмотря на свои слабости, просчеты и принципиальные недостатки (непонимание объективного характера развития систем), методика сыграла определенную роль в раскрытии некоторых механизмов творчества, привлекла интерес к проблеме создания теории творчества.
      В основе МШ лежит четкая мысль: процесс генерирования идей необходимо отделить от процесса их оценки. При обсуждении задачи многие не решаются высказать смелые, неожиданные идеи, опасаясь насмешек, ошибок, отрицательного отношения руководителей и т. д. Если же такие идеи все-таки высказываются, их зачастую подвергают уничтожающей критике другие участники обсуждения: идеи гибнут, не получив развития. А. Осборн предложил вести генерирование идей в условиях, когда критика запрещена и, наоборот, всячески поощряется каждая идея, даже шуточная или явно нелепая. Для этого отбирают небольшую и, по возможности, разнородную группу (6 — 8 человек) генераторов идей. В эту группу не включают руководителя, а сам процесс генерирования ведут в непринужденной обстановке. Высказанные идеи записывают на магнитофон или в виде стенограммы. Полученный материал передают группе экспертов для оценки и отбора перспективных идей.
      Создание благоприятных условий для группы «фантазеров» делает возможным набрать за полчаса штурма 50 — 100 идей, из которых затем выбирается несколько «не лишенных смысла». В пиковые минуты «коллективного вдохновения» возникает своего рода ажиотаж, идеи выдвигаются как бы непроизвольно, прорываются и высказываются смутные догадки, предположения. Именно такие идеи считаются наиболее ценной продукцией МШ. «Мысли мчатся лавиной. Группа приходит в состояние «творческого озарения»... Решается задача: как быстро, прочно и просто соединить два провода. — Надо зажать две проволоки зубами и дело с концом! — крикнул кто-то. Это на первый взгляд абсурдное предположение и легло в основу клещевидного зажима, способного производить холодную сварку проводов...».
      Философская основа МШ — фрейдизм. Абсурдные, иррациональные идеи прорываются, по 3. Фрейду, сквозь тонкий и непрочный слой сознания из бушующей стихии подсознания. Обычное мышление контролируется сознанием, оно сдерживает нас от нелогичных поступков, налагает массу запретов. Но каждое изобретение — это преодоление привычных представлений о возможном и невозможном. Поэтому раскрепощенный, освобожденный от гнета сознания, мозг способен выдавать неожиданные идеи.
      Мозговой штурм, появившись в США, попал на хорошо подготовленную фрейдизмом почву. В первые 10 — 20 лет с ним связывались большие надежды, метод казался неограниченно сильным. Постепенно выяснилось, что МШ хорошо «берет» разного рода организационные, рекламные и т. п. задачи, однако современные изобретательские задачи штурму не поддаются.
      Сравним три задачи.
     
      Задача 11. Вот формула изобретения по а. с. 1011460: «устройство для упаковки сосок, отличающееся тем, что с целью улучшения товарного вида упаковки путем одинакового расположения в ней сосок оно снабжено ориентирующим механизмом, состоящим из транспортера с гнездами, установленного над ним поворотного на 180° кантователя со сквозными гнездами и закрепленными на нем захватами для удержания неправильно ориентированных сосок и смонтированного под транспортером соосно с гнездами кантователя с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости толкателя».
     
      Не беда, если формула показалась вам сложной и вы плохо представляете себе сущность этого изобретения — в данном случае подробности не нужны. Считайте, что придуман робот — дорогой и громоздкий — для укладки сосок ровными рядами в коробки (для придания упаковке товарного вида). Нужно значительно упростить эту техническую систему, повысить производительность, обеспечить мгновенную ориентацию всех сосок. Т. е. требуется новая идея.
      Ваше предложение?
     
      Задача 12. Одна из зарубежных фирм, выпускающая ножи для очистки картофеля, начала испытывать трудности со сбытом продукции. Ножи делались из прочной стали, были красивыми, с удобной пластмассовой ручкой, и быстро завоевали популярность. Но через несколько лет спрос резко упал: ножи не ломались, медленно стачивались — домохозяйкам не нужен второй нож. Фирма, не желая терпеть убытки, обратилась к специалистам по творческому решению задач: как повысить спрос на эти ножи, не снижая их высокого качества и без затрат на новую рекламу? Сойдет любой способ, но желательно — бесплатный...
     
      Задача 13. Служащие в новом здании фирмы стали все чаще жаловаться на плохую работу лифтов, особенно в часы пик: долгое томительное ожидание, нарастающее раздражение... Перед руководством фирмы встала проблема — либо увеличить число лифтов, либо заменить лифты на скоростные, либо установить компьютерный центр, который бы следил за работой лифтов. Все это было слишком дорого, поэтому пригласили консультантов по творческому решению задач.
      Как разрешить эту проблему простыми средствами?
     
      В группах, имеющих даже небольшой опыт «штурма» задач, подобных задачам 12, 13, довольно быстро находят более или менее остроумные решения. Эти решения часто не уступают по простоте тем, которые были «внедрены» в фирмах: по задаче 12 было предложено выпускать ножи с ручкой под цвет картофельных очисток (ножи стали чаще попадать в мусорные бачки), по задаче 13 — рядом с кабинами лифтов предложили повесить большие зеркала, так как причина жалоб не в действительном времени ожидания, а скуке ожидания (кажущееся время), поэтому надо человека чем-то занять и это занятие должно доставлять ему удовольствие.
      Сложнее с задачей 11. Обычно предлагаются не менее сложные и ненадежные решения: ориентация сосок на вибростенде, в воде, в струе воздуха, с помощью вакуумных присосок, скатыванием по наклонной плоскости и т. д. Часто кажется, что вот-вот выскажут простое и абсолютно надежное решение — ввести в соску или в пластмассовое колечко феррочастицу (мельчайший кусочек магнита) и ориентировать в магнитном поле, но в этот момент кто-то выдвигает другую идею, мысль перескакивает — и все повторяется сначала.
      Попробуйте дать группе «подопытных» эту задачу и вы увидите всю бестолковость, нерациональность поисков, возведенную, однако, в принцип.
     
      ИЗОБРЕТАТЕЛЬНАЯ РЕКЛАМА
      Существует много способов «вбивания» в голову покупателя нужного названия. Одна из табачных фирм ФРГ поместила в газетах объявление: «Запомните название: «PILO», а под объявлением фотография товара с надписью... «POLO». Сразу же последовали сотни писем читателей, заметивших ошибку. Газеты немедленно опубликовали: «Просим извинения, «PILO» было явной ошибкой, правильное название «POLI». В следующие дни появились опечатки: «PRZO», «PAOLO» и т. д. В конце концов газеты сообщили, что «наборщик, ответственный за ошибки, уволен», а новый товар действительно называется «POLO». После исправления всех опечаток табачная фирма перечислила крупную сумму рекламному бюро (Вокруг света. 1971 № 10. — С. 78).
     
      ОБ АВТОРЕ МОЗГОВОГО ШТУРМА
      А. Осборн родился в Нью-Йорке, добывал деньги на обучение, работая на стройке, потом посыльным и клерком в отеле. В 21 год стал полицейским репортером в газете, работал продавцом, одновременно преподавал в вечерней школе. Затем служил помощником управляющего небольшого завода. И наконец, вошел одним из компаньонов в рекламную фирму. Мозговой штурм был разработан Осборном в 1937 г., а публикация о нем появилась лишь в 1957 г., после того как фирма «Баттон Бартон Дарстин и Осборн» успешно использовала его в течение 20 лет. После войны фирма имела уже 14 отделений и 1800 служащих.
      В настоящее время существует более десяти разновидностей МШ: индивидуальный, парный, многостадийный, поэтапный, конференция идей, кибернетическая сессия, «совещание пиратов» и т. д. Все они слабее чистого МШ, поскольку попытки управлять стихийным процессом губят самый ценный механизм штурма — создание условий для проявления иррациональных идей.
     
      СНИМЕМ ПОКРОВ ТАИНСТВЕННОСТИ
     
      Сейчас кажется странным, что тогда (100 — 50 лет назад) никто из исследователей творчества не обратил внимания на главную особенность — объективность развития техники. Находки археологов (очень похожие, а то и идентичные, каменные орудия из разных частей света), исследования историков, многочисленные примеры независимых «параллельных» открытий и изобретений (в разных странах на протяжении всей истории) — все эти бросающиеся в глаза факты должны были привести к одному очевидному выводу: технические системы (как и любые другие — социальные, научные, художественные и т. д.) развиваются по своим, не зависящим от желания человека законам. Но сила старых представлений о природе творчества, о единственно возможной, как тогда считалось, технологии решения творческих задач (МПиО), оказалась столь колоссальной, что путь к пониманию этого основополагающего для теории творчества положения растянулся на многие десятилетия.
      Система регистрации технических изобретений с почти одинаковыми во всем мире правилами описания новых идей дает уникальную возможность проследить всю историю развития любой технической системы начиная с момента ее возникновения. Потребность в решении той или иной задачи ощущается одновременно многими изобретателями, но патент выдается только первому, кто решил ее. Так, А. Белл, преподаватель школы для глухонемых, подал в патентное бюро заявку на телефон 14 февраля 1876 г. и получил через 3 недели патент, а аналогичная заявка физика И. Грея, поданная всего лишь на один час позже, была отклонена. После этого А. Белл выиграл еще около 600 судебных процессов по спорам о приоритете на изобретение телефона.
      Именно патентные эксперты чаще всего сталкиваются с одинаковыми идеями, поступившими в одно время из разных концов страны: «По собственному опыту работы экспертом (а я провел государственную экспертизу свыше 400 заявок), — сообщает Н. Патрахаль-цев, — могу отметить, что идентичные решения одной и той же задачи от разных авторов приходят очень часто и в течение сравнительно короткого периода времени. Очевидно, сама жизнь, наука, производство, промышленные запросы стимулируют изобретательскую мысль на такие решения. Более того, было бы удивительно, если бы в массе решений не появились идентичные» (Изобретатель и рационализатор. — 1979. — № 11. — С. 33).
      На объективность процесса развития техники почти не влияют государственные границы и различия в социальных системах. Академик В. В. Струминский рассказал об удивительном на первый взгляд совпадении. Во время войны в Корее, развязанной США, наша страна помогла КНДР авиацией. Был впервые испытан в деле новый советский истребитель МиГ-15 — он произвел ошеломляющее впечатление на американских военных. «После того, как МиГи покорили небо Кореи, американцы выпустили новинку — первый свой реактивный истребитель со стреловидными крыльями F-86 «Сейбр». Делались оба самолета в разных странах, каждый в обстановке большой секретности. Но едва начались сражения в небе, выяснилось, что самолеты эти удивительно похожи, а их данные на редкость близки... И вот что значит наука! Серьезные исследования разных ученых, разных инженеров, проведенные совершенно независимо друг от друга, привели к чрезвычайно близким результатам»1.
      1 Арлазаров М. Винт и крыло. — М.: Знание, 1980. — С. 140.
      В сущности, речь идет о том, чтобы признать, что техника материальна, а ее развитие диалектично. Казалось бы, в этом не может быть ни малейших сомнений. Материальность технических систем очевидна и столь же очевиден факт их развития, подчиняющегося, как и всякое развитие, всеобщим законам диалектики. Отсюда со всей определенностью вытекает решающий для методологии изобретательства вывод: существуют объективные законы развития технических систем, эти законы можно познать и использовать для сознательного решения изобретательских задач без перебора вариантов.
      Однако на протяжении целого столетия — с тех пор как началось более или менее регулярное изучение творчества — внимание исследователей было сосредоточено на психологии изобретательства. Считалось (да и считается по сей день), что главное — это процессы, происходящие в голове изобретателя. Этому в немалой степени способствовали и сами изобретатели и ученые, которые за редким исключением не обходятся в рассказах о своем творчестве без ссылок на «интуицию», «догадку», «прозрение», «мгновенное озарение в потемках мыслей» (Т. А. Эдисон), «свободное творение разума» (А. Эйнштейн) и т. д. и т. п. Подобных, ничего не объясняющих высказывании накопилось столь много, что они стали вызывать раздражение и превратились в «коллекцию хлама, куда мы сваливаем все интеллектуальные механизмы, о которых не знаем, как их проанализировать или даже как их точно назвать, либо такие, анализ или наименование которых нас не интересует»1. Поэтому большая часть современных исследователей творчества сходится в том, что «интуиция», «озарение» и прочее — это плоды идеалистического мышления. Но отрицательные высказывания об интуиции, типа «бесплодная надежда лентяев... наивное дитя познания, чей бессвязный лепет лишен ясного смысла...»2, также ничего не объясняют.
      Возникает вопрос: как же рождались и в наши дни продолжают появляться изобретения, требующие перебора огромного количества вариантов (сотен тысяч, миллионов)? Еще К. Маркс объяснил этот парадокс, указав, что любое открытие или изобретение является всеобщим трудом: «Он обусловливается частью кооперацией современников, частью использованием труда предшественников»3, т. е. вопреки видимости, будто счастливые решения принадлежат гениям, на самом деле они плод усилий целой кооперации современников и эстафеты поколений. Обычно 90, а то и 99% проб выполнено другими, на долю же счастливчика остается лишь небольшое количество проб. «Открывательский марафон» чем-то напоминает соревнование золотоискателей: поисковое поле разбивается на тысячи участков, каждый «добытчик» копается на своем «застолбленном» квадрате. Одни упорно, несмотря ни на что, копают вглубь, другие, устав возиться с «пустой породой», переходят на свободные участки. Через какое-то время незанятых участков остается все меньше и меньше. В этот-то момент и появляется человек, который занимает счастливый участок: он попадается ему случайно (просто не осталось других) или этот участок выбирается осознанно с учетом результатов проб по всему полю (вверх или вниз по реке чаще попадаются золотые песчинки?). Но и на этом участке самородок не сразу дается в руки, нужен труд, иногда и везение, чтобы открыть наконец-то золотую жилу. Тут-то и появляются корреспонденты и психологи: «Как вам удалось?! Как вы работаете?..».
      О роли личности в истории однозначно писал, например, Г. В. Плеханов: для того чтобы понять истинную роль данной личности, надо понять, «...составляет ли... собственная деятельность этой личности необходимое звено в цепи необходимых событий», так как личности в истории «могут... изменять лишь индивидуальную физиономию, а не общее направление событий»4.
      Таким образом, роль отдельной личности в науке и технике будет тем больше, чем глубже эта личность постигнет объективную потребность общества в решении той или иной задачи и чем точнее деятельность личности совпадает (осознанно или случайно) с объективным развитием конкретной научной или технической системы.
      Вот редкое признание одного из авторов идеи поезда на магнитной подвеске: «Часто спрашивают, как возникает новая идея? Было бы, конечно, очень романтично, если бы мысль отказаться от колеса в транспортном средстве возникла, например, в момент, когда из-за поломки колеса автомобиль вместе с автором идеи проделывал очередной кульбит в воздухе. Одйако решение отказаться от колеса возникло в результате длительных раздумий о том, как увеличить скорость движения»1.
      Но означает ли это, что для того, чтобы сделать крупное открытие или великое изобретение, достаточно выявить объективную закономерность развития какой-либо системы? Конечно, нет. Скажи изобретателю: «Выдели закономерность развития системы и сделай следующий шаг» — и... ничего не получится. Здесь дело не только в том, что трудно определить, куда развивается система, но неизвестно и как обойти препятствие, которое обязательно (иначе не было бы задачи) лежит на пути ее развития. Поэтому теория творчества должна содержать не только стратегию (общие закономерности развития), но и тактику — методы и приемы обхода препятствий. Кроме того, нужно учитывать особенности применения «орудия», которым пользуется изобретатель, а это «орудие» весьма своеобразное — мозг человека. Традиционное мышление чрезвычайно консервативно, тысячелетиями в сознании закреплялся единственный метод — МПиО, лишь очень небольшая часть людей обладает склонностью к диалектическому мышлению, всегда направленному на новые идеи; необходимо сделать его доступным каждому — для этого в теории творчества должны быть правила применения диалектики. При правильной организации творческой работы должны также максимально использоваться сильные стороны человеческого мышления (воображение, фантазия) и учитываться — во избежание ошибок — слабые стороны мышления (психологическая инерция). И наконец, для решения современных изобретательских задач в технике нужны знания, т. е. изобретателю необходимо иметь под рукой информационный фонд.
      Сложно? Ничуть не сложнее, чем обучение езде на автомобиле. Можно, конечно, идти к цели пешком, долго блуждая и уповая на «небесный огонь», который, может быть, и «озарит» когда-нибудь путнику дорогу... Но насколько эффективнее (и современнее!) промчаться нехожеными тропами с захватывающей дух скоростью!
     
      ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВО — ЭТО СВОБОДА ИЛИ НЕОБХОДИМОСТЬ?
      Ф. Энгельс: «Люди привыкли объяснять свои действия из своего мышления, вместо того чтобы объяснять их из своих потребностей (которые при этом, конечно, отражаются в голове, осознаются)» (Маркс К.г Энгельс Ф. Соч. — Т. 20. — С. 493). Но откуда возникает потребность? — только ли из желания и «корыстна» людей? Обратимся к глубочайшему и емкому высказыванию В. И. Ленина: «...на деле цели человека порождены объективным миром и предполагают его, — находят его как данное, наличное. Но кажется человеку, что его цели вне мира взяты, от мира независимы («свобода»)» (Ленин В. И. — Т. 29. — С. 171).
     
      ЧТО БЫЛО БЫ, ЕСЛИ БЫ НЕ РОДИЛСЯ...
      И. Ньютон, Д. К. Максвелл, М. Планк, Д. И. Менделеев? Эти вопросы могут быть темой интересной дискуссии о роли личности в науке (материалы можно собрать в специальной литературе; см., например: Методологические и философские проблемы химии. — Новосибирск: Наука, 1981. — С. 262 — 293). Эпиграфом к дискуссии могли бы стать слова А. Эйнштейна: «Я совершенно не понимаю, почему меня превозносят как создателя теории относительности. Не будь меня, через год это сделал бы Пуанкаре, через два года сделал бы Минковский, в конце концов, больше половины в этом деле принадлежит Лоренцу. Мои заслуги здесь преувеличены» (Зелинг К. Альберт Эйнштейн. — М.> Наука, 1964). Не менее интересна дискуссия об авторах крупных изобретений в технике: лазера, ядерного реактора, голографии, космических кораблей и т. д.
      А в искусстве? Что было бы, если бы не родились авторы таких изобретений, как научная фантастика (Ж. Верн), симфонии (И. Гайдн), пейзаж (Брейгель), воздушная перспектива (Л. да Винчи), художественная документалистика (С. Алексиевич), опера, поэма, комедия, мюзикл и т. д.?
     
      ТАБУ НА СЛАБОЕ РЕШЕНИЕ
      В изобретательских задачах никогда и нигде нет недостатка, так как применение и развитие техники связано с решением многочисленных и разнообразных технических задач. Обычно решение этих задач начинают с поиска и применения уже известных технических средств и знаний. Однако часто эти средства и знания оказываются непригодными.
     
      Задача 14. С появлением в начале века нового вида оружия — танков возникла острая потребность в их нейтрализации. Чем? Самолетами. Но в дуэли танк — самолет последний явно уступал, его легко было поразить пулеметом, которым оснащались танки. Как быть? Конструкторам многих стран одновременно пришла мысль о защите, бронировании, самолета. Попытки предпринимались многими, но самолеты получались тяжелыми и тихоходными (например, «Ю-1» немецкой фирмы «Юнкере») — легкая добыча для наземного стрелкового оружия. Поэтому в первую мировую войну многие летчики вынуждены были подкладывать под сиденье... чугунные сковороды. После войны пять лет безуспешно решали эту задачу американцы: перепробовали множество вариантов бронирования, ставили мощные двигатели, снимали лишние грузы, ослабляли вооружение. Велись такие работы и у нас (в КБ А. Н. Туполева, Н. Н. Поликарпова) — также неудачно.
      Создалась парадоксальная ситуация: броня жизненно необходима в короткие мгновения боя, а все остальное время она мертвый груз, т. е. броневой щит должен быть, чтобы защитить экипаж и самолет от поражения, и его не должно быть, чтобы не увеличивать вес самолета.
      С началом Великой Отечественной войны проблема приобрела особо важное значение — сама обстановка накладывала запрет на слабые решения. Как быть?
     
      Итак, в системе «самолет — броня» с улучшением защитных свойств ухудшаются ее скоростные свойства. И наоборот: для увеличения скорости надо уменьшить толщину брони или вовсе ее убрать, т. е. ухудщить защитные свойства. Подобные конфликты между частями или свойствами системы называют техническими противоречиями (ТП).
      Задача, содержащая ТП, может быть решена либо поиском компромисса между противоречивыми характеристиками системы (сколько допустимо проиграть в одних свойствах, чтобы выиграть в других?), либо поиском путей устранения противоречия (как выиграть, ничего не проиграв?) Первый путь типичен для конструкторских решений, второй — для решений изобретательских.
      Советский авиаконструктор С. В. Ильюшин блестяще разрешил ТП в системе «самолет — броня»: он понял, что броня должна быть одновременно и несущей конструкцией самолета, она должна не только защищать машину, но и взять на себя силы, возникающие в полете; она должна работать на прочность, тогда в самолете не будет «мертвого веса». Знаменитый штурмовик «Ил-2» (а с 1944 г. — «Ил-10»), «летающий танк», стал лучшей боевой машиной в своем классе самолетов.
      Выигрыш, полученный от изобретения С. В. Ильюшина, был велик (превосходство наших самолетов в воздухе, приближение победы!), а проигрыш — несоизмеримо мал (изменения в конструкции самолета, в технологии изготовления). Изобретательское творчество как раз и состоит в том, чтобы найти такое техническое решение, «плата» за которое или вообще бы не требовалась, или она была бы непропорционально мала по сравнению с полученным результатом. Об этом соотношении надо постоянно помнить, решая изобретательские задачи. Сравним, например, два решения следующей задачи.
     
      Задача 15. Особенно опасно попадание снарядов и пуль в бензобак самолета — взрыв, казалось бы, неминуем. На самом деле вспышка возможна только в бензиновоздушной смеси, когда часть бака уже свободна и в воздушном пространстве скапливаются пары бензина. Как не допустить образования такой смеси и тем самым значительно снизить вероятность взрыва.
     
      Очевидная идея: предотвратить попадание воздуха в бак при его опорожнении. Но без доступа воздуха бензин не будет вытекать из бака. ТП: воздух должен быть, чтобы бензин свободно вытекал из бака, и его не должно быть, чтобы не образовалась опасная бензино-воздушная смесь. Разрешение ТП: в 1942 г. было предложено заполнять бак по мере его опорожнения инертным газом азотом (воздух на 4/5 это азот, т. е. воздух как бы есть и его нет — в обычном смысле). Задача решена, но какой ценой: баллоны с азотом, клапаны, трубки, система контроля и управления — все это весило десятки килограммов. Возможно, в то время это было единственное приемлемое решение. (К 1942 г. было найдено более простое решение — заполнение охлажденными выхлопными газами двигателя.) А вот современное решение. Оно основано на разрешении другого ТП: бензин должен быть в баке, чтобы обеспечить работу двигателя, и его не должно быть, чтобы не образовывались бензиновые пары. Бензин в баке, конечно, есть (иначе не будет выполняться полезная функция системы), но он в... гелеобразном состоянии (гель — то же, что желе, студень). Этот процесс превращения топлива (в современных самолетах — керосин) в почти безопасное вещество называется «стабилизация топлива»: достаточно ввести в топливо мизерную добавку (0,3 — 3%) специального полимера, и оно перестанет испаряться. Другие качества топлива не меняются (в том числе текучесть). Стабильное топливо не вспыхнет, например, при неудачной посадке самолета (Изобретатель и рационализатор. — 1982. — № 9. — С. 37), а в гоночных автомобилях бак можно вообще заменить каким-либо легким мешком (Химия и жизнь. — 1980. № 11. — С. 29). Горсть порошка полимера заменила громоздкую систему по заполнению бака азотом. Вещество системы (топливо) стало само обладать нужным свойством, без дополнительных технических устройств. Понятно, что такой эффект (резкое снижение испарения при переводе жидкости в гелеобразное состояние) должен был сначала стать известным в науке, а потом уж применён в технике. Использование в технике какого-либо эффекта, открытого наукой, может быть потом многократным — до тех пор, пока его применение не станет очевидным для всех. Но первое * использование эффекта в технике всегда изобретение; оно обогащает технику новой идеей. Например, науке давно известен эффект исчезновения магнитных свойств вещества при нагреве выше точки Кюри, но он и сейчас активно используется в изобретательской практике.
     
      Задача 16. В крупу иногда попадают личинки и яйца вредителей. Естественно, их надо обезвредить до расфасовки крупы. Лучшее средство — нагрев до 65°С. Но выше 68—70° крупу нагревать нельзя. Обеспечить же точную температуру при высокой производительности никак не удавалось: толстый слой крупы на противне не прогревался (или подгорал снизу), а тонкий слой, т.е. нагрев малых порций крупы, сильно снижал производительность установки. Пробовали применять и другие способы йагрева больших объемов крупы, в том числе продувку горячим воздухом слоя крупы через сито снизу, — все равно крупа портилась из-за местного перегрева. Нужен предельно надежный и высокопроизводительный способ.
     
      Абсолютную точность температурного режима обеспечили ферромагнитные дробинки, смешанные с крупой и имеющие точку Кюри 65°С. Если такие дробинки попадут в переменное магнитное поле, то они, как и любые ферромагнетики, нагреваются за счет индукции, но только до 65°. При этой температуре у них исчезнут магнитные свойства и они перестанут нагреваться. Как только температура дробинок упадет хотя бы на чуть-чуть ниже 65°, они снова сами включаются. После обработки крупы отделить дробинки нетрудно — они магнитны. Какое ТП было в задаче? — Крупа должна обрабатываться большими объемами (высокая производительность) и одновременно малыми (точность температурного режима).
      Таким образом, изобретательская задача — это такая техническая задача, которая содержит техническое противоречие, неразрешимое известными техническими средствами и знаниями, причем условия задачи исключают компромиссное решение. Если техническое противоречие преодолено — изобретательская задача решена, получено изобретение.
      Многочисленные примеры ТП приводит Ф. Энгельс в статье «История винтовки». В сущности, вся эта статья представляет собой анализ внутренних противоречий, определяющих историческое развитие винтовки. Энгельс показывает, например, что с момента появления винтовки главное противоречие состояло в том, что для усиления огневых свойств требовалось укорачивание ствола (заряжение производилось со ствола и при коротком стволе облегчалось), а для усиления «штыковых» свойств винтовки нужно было, наоборот, удлинять ствол. Это противоречие было разрешено с изобретением винтовки, заряжающейся с казенной части.
      Иногда ТП, содержащееся в задаче, отчетливо видно. Таковы, например, задачи, приведенные в этом разделе. Иногда противоречие незаметно, оно как бы растворено в условиях задачи. Тем не менее изобретатель всегда должен помнить о техническом противоречии, которое ему предстоит преодолеть. Легче выделить противоречия в задачах типа: «Улучшить такой-то объект, чтобы получить такие-то результаты»; труднее, если формулировка задачи половинчата: «Улучшить то-то» или «Достичь такого-то результата».
     
      ИЗОБРЕТЕНИЕ П. Н. ЯБЛОЧКОВА
      Техническое противоречие в задаче 5 можно сформулировать так: расстояние между углями должно регулироваться, чтобы оно всегда было постоянным и угли сгорали равномерно, и не должно регулироваться, чтобы не было сложного механизма. П. Н. Я.блочков остроумно решил задачу: электроды поставил вертикально рядом и изолировал их друг от друга каолином (вид глины). Угли сгорали одновременно и равномерно, расстояние между ними не менялось.
      Л. КРАНАХ-МЛАДШИЙ (с. 23) столкнулся с сильнейшим противоречием и преодолел его. Кардинал изображен с обычным лицом. Он смотрит на распятие. Фигурка Христа на распятии нарисована такой затравленной, перепуганной, жалкой, что становится ясно — на нее смотрит очень злой человек.
      И «ЗЕБРА» И «ВОЛНА» — так было разрешено противоречие, содержащееся в задаче на с. 24. На обычной дороге нарисована «зебра» такой, какой бы она виделась на волнистой дороге. У водителей четко срабатывает рефлекс: они сбавляют скорость, прежде чем успевают разобраться, что это обман зрения, а не волнистая дорога.
      ЧТОБЫ «ВЫРАЗИТЬ ФИНСКУЮ ДУШУ» (с. 28), архитектор не пошел на компромисс (сделать здание не очень прямым и не очень круглым) — это был бы проигрыш. Изобретение состоит в том, что здание построено из прямолинейных («финских») элементов, расположенных зигзагообразно, — общий контур извилистый, «арабский».
      СФОРМУЛИРУЙТЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ и вы получите изобретательскую задачу. Например, какое ТП было разрешено с изобретением солнечных очков типа «хамелеон» (изменяющих прозрачность в зависимости от освещения)? Любой предмет из вашего окружения можно улучшить. Составьте ТП для карандаша, иголки, ножниц и т. д.
     
      Вепольный анализ: искусство строить веполи
      Часто в задачах приходится вводить вещество для разрушения вредных связей между B1 и В2. Вводимое вещество должно быть и не должно быть. Используют видоизменение уже имеющихся веществ.
      Персики поступают в ящики по наклонному лотку. Чтобы персики не бились о дно и друг о друга, в ящики насыпают мягкие шарики (псевдоперсики). Благодаря вибрации шарики всегда находятся сверху персиков и принимают на себя удар падающих плодов. Для удаления из заполненного ящика шарики снабжены ферромагнитными вставками.
      По трубопроводу движется железорудная пульпа (взвесь руды в воде). Частицы руды быстро истирают задвижку. Как быть?