Страница:
Когда задача возникает, ее пытаются решить сначала на первом уровне, затем на втором и т. д. Изобретатель, приступающий к решению задачи четвертого уровня, с 10чки зрения психологов, начинает с первой попытки. На самом деле он начинает с n-й попытки, причем п - весьма большое число.
При решении задачи первого уровня человек прежде всего использует «житейское знание». Как показали опыты Л. Секея *, именно это мешает понять задачу сразу; Но разница между житейским знанием» и подходом, требуемым на первом уровне, очень невелика. Поэтому достаточно нескольких попыток, чтобы осмыслить задачу.
Идеальная тактика решения на первом уровне практически совпадает с реальной тактикой. На четвертом уровне такого совпадения нет.
Когда наш далекий предок встречал льва, возникала примерно такая задача: «Позади высокое дерево. Чуть дальше - скалы, И еще озеро, оно совсем рядом. Куда бежать?» Ход решения: «Хорошо бы в озеро, но, кто знает,- вдруг лев может плавать… Дерево? Не успею забраться. По опыту знаю, на такую процедуру нужно время-и чтобы кто-нибудь подсадил Остаются скалы… Ну, нажмем!»
Задачи такого уровня сложности решались из поколения в поколение и продолжают решаться сегодня каждым из нас в повседневной жизни. Эволюция выработала механизмы мышления, соответствующие таким задачам.
Изобретательская задача четвертого уровня значительно сложнее повседневных ситуаций. Если обратимся к нашей модели со львом, то сложная изобретательская задача выглядит так: «Вокруг -500 хищников. Не все они львы. Некоторые временами превращаются в змей, некоторые - в воробьев, а некоторые - непонятно в кого. Бежать к озерам? Но их сто штук и на пути к каждому множество разных препятствий* Да и сами озера вед»т себя сложно! иногда мелеют, иногда движутся. К тому же динамичные хищники, вероятно, могут превращаться в крокодилов - что им озеро… Деревья? Но они меняют высоту прямо на глазах - то становятся карликовыми, то превращаются в баобабы. А тут еще что-то такое летает в воздухе. То ли орлы, то ли скворцы. И неизвестно, что за этим холмом, и что за другими холмами, и что вон за тем кустарником… Трудное положение! Правда, спешить некуду: я могу разбираться в этой ситуации хоть пять лет…»
* * *
Теперь мы можем четко сформулировать отличие между задачами первого и четвертого уровней.
Для изобретательской задачи первого уровня (а также для повседневных житейских задач»и экспериментальных психологических задач) характерно:
1. Небольшое число элементов в задаче.
2. Неизвестных элементов нет (редко один-два неизвестных элемента).
3. Легкость анализа: элементы, которые могут быть изменены, легко отделяются от элементов, не поддающихся изменениям в условиях данной задачи. Легко прослеживается взаимное влияние элементов.
4. На решение дается короткое время. Изобретательская задача четвертого уровня отличается:
1. Большим числом элементов.
2. Значительным числом неизвестных элементов.
3. Трудностью анализа: сложно отделить известные элементы от неизвестных; практически невозможно построить полную модель, учитывающую взаимодействие элементов.
4. На решение дается достаточно большое время.
* * *
В процессе эволюции наш- мозг научился находить приближенные решения простых задач. Но эволюция не выработала механизмов для медленного и точного решения сложных задач,
Если бы мы с величайшей точностью знали все, что происходит в голове хорошего изобретателя, это не приблизило бы нас к созданию тактики, соответствующей четвертому уровню. Мы бы просто обнаружили, что при решении задачи четвертого уровня изобретатель применяет ту же тактику, что и на первом уровне.
Эвристические механизмы высших порядков не могут быть открыты - их нет. Но они могут и должны быть созданы.
ИЗОБРЕСТИ СПОСОБ ИЗОБРЕТАТЬ
При решении задачи первого уровня человек прежде всего использует «житейское знание». Как показали опыты Л. Секея *, именно это мешает понять задачу сразу; Но разница между житейским знанием» и подходом, требуемым на первом уровне, очень невелика. Поэтому достаточно нескольких попыток, чтобы осмыслить задачу.
Идеальная тактика решения на первом уровне практически совпадает с реальной тактикой. На четвертом уровне такого совпадения нет.
Когда наш далекий предок встречал льва, возникала примерно такая задача: «Позади высокое дерево. Чуть дальше - скалы, И еще озеро, оно совсем рядом. Куда бежать?» Ход решения: «Хорошо бы в озеро, но, кто знает,- вдруг лев может плавать… Дерево? Не успею забраться. По опыту знаю, на такую процедуру нужно время-и чтобы кто-нибудь подсадил Остаются скалы… Ну, нажмем!»
Задачи такого уровня сложности решались из поколения в поколение и продолжают решаться сегодня каждым из нас в повседневной жизни. Эволюция выработала механизмы мышления, соответствующие таким задачам.
Изобретательская задача четвертого уровня значительно сложнее повседневных ситуаций. Если обратимся к нашей модели со львом, то сложная изобретательская задача выглядит так: «Вокруг -500 хищников. Не все они львы. Некоторые временами превращаются в змей, некоторые - в воробьев, а некоторые - непонятно в кого. Бежать к озерам? Но их сто штук и на пути к каждому множество разных препятствий* Да и сами озера вед»т себя сложно! иногда мелеют, иногда движутся. К тому же динамичные хищники, вероятно, могут превращаться в крокодилов - что им озеро… Деревья? Но они меняют высоту прямо на глазах - то становятся карликовыми, то превращаются в баобабы. А тут еще что-то такое летает в воздухе. То ли орлы, то ли скворцы. И неизвестно, что за этим холмом, и что за другими холмами, и что вон за тем кустарником… Трудное положение! Правда, спешить некуду: я могу разбираться в этой ситуации хоть пять лет…»
* * *
Теперь мы можем четко сформулировать отличие между задачами первого и четвертого уровней.
Для изобретательской задачи первого уровня (а также для повседневных житейских задач»и экспериментальных психологических задач) характерно:
1. Небольшое число элементов в задаче.
2. Неизвестных элементов нет (редко один-два неизвестных элемента).
3. Легкость анализа: элементы, которые могут быть изменены, легко отделяются от элементов, не поддающихся изменениям в условиях данной задачи. Легко прослеживается взаимное влияние элементов.
4. На решение дается короткое время. Изобретательская задача четвертого уровня отличается:
1. Большим числом элементов.
2. Значительным числом неизвестных элементов.
3. Трудностью анализа: сложно отделить известные элементы от неизвестных; практически невозможно построить полную модель, учитывающую взаимодействие элементов.
4. На решение дается достаточно большое время.
* * *
В процессе эволюции наш- мозг научился находить приближенные решения простых задач. Но эволюция не выработала механизмов для медленного и точного решения сложных задач,
Если бы мы с величайшей точностью знали все, что происходит в голове хорошего изобретателя, это не приблизило бы нас к созданию тактики, соответствующей четвертому уровню. Мы бы просто обнаружили, что при решении задачи четвертого уровня изобретатель применяет ту же тактику, что и на первом уровне.
Эвристические механизмы высших порядков не могут быть открыты - их нет. Но они могут и должны быть созданы.
ИЗОБРЕСТИ СПОСОБ ИЗОБРЕТАТЬ
В 1953 году американский психолог А. Осборн предпринял попытку усовершенствовать метод «проб и ошибок». Пытаясь решить задачу этим методом, изобретатель выдвигает какую-то идею («А если сделать так?»), а затем проверяет, годится она или нет. Есть люди, которые по складу ума хорошо «генерируют» идеи, но плохо справляются с их анализом. И наоборот: некоторые люди больше склонны к критическому анализу идей, чем к их «генерации». Осборн решил разделить эти процессы. Пусть одна^ группа, получив задачу, только выдвигает идеи, хотя бы и самые фантастические. Другая группа пусть только анализирует выдвинутые идеи.
Мозговой штурм (брейнсторминг)-так назвал Осборн свой метод - не устраняет беспорядочных поисков. В сущности, он делает их даже более беспорядочными. Как мы видели, «пробы» долгое время идут в направлении «вектора инерции»: они не просто беспорядочны, они преимущественно направлены не в ту сторону. Поэтому переход к «простой беспорядочности» - уже какой-то прогресс.
Основные правила мозгового штурма несложны:
1. В группу «генераторов» идей должны входить люди различных специальностей.
2. «Генерирование» идей ведут, свободно высказывая любые идеи, в том числе явно ошибочные, шутливые, фантастические. Регламент - минута. Идеи высказываются без доказательств. Все идеи записываются в протокол или фиксируются магнитофоном.
3. При «генерировании» идей запрещена всякая критика (не только словесная, но и молчаливая - в виде скептических улыбок и т. п.). В ходе штурма между его участниками должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. Желательно, чтобы идея, выдвинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими.
Рис 3 Американский психолог А. Ф, Ооборн усовершенствовал метод «проб и ошибок», предложив «мозговой штурм*
4. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.
Обычно группа «генерации» идей состоит из шести-» десяти человек. Продолжительность штурма невелика: 20-40 минут.
На рис. 3 показана схема штурма (для трех участников- Л, Б, В).Специальности у штурмующих разные (условно это показано тремя разными окружностями), поэтому пробы не так привязаны к вектору инерции ВИ,
как обычно. К тому же правила штурма стимулируют «генерирование» смелых и даже фантастических идей: штурмующие выходят за пределы узкой специальности - а именно там, за этими пределами, и лежат решения высших уровней.
На схеме отражен еще один важный механизм штурма- взаимодействие и развитие идей. Участник штурма Авысказал идею /, ее тут же видоизменил В- возникла идея 2.Теперь Линаче видит свою идею, это позволяет продолжить -ее развитие (стрелка 3).Образуется цепь идей 1- 2- 3- 4,направленная к решению второго уровня. Правда, механизм подхватывания идей иногда столь же последовательно (цепь 5- 6)ведет и в сторону от решения…
В уже упоминавшейся книге Дж, Диксона «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений» приведены протоколы нескольких мозговых штурмов. Вот отрывок из одного протокола, зафиксировавшего решение задачи о том, как при сортировке отделить зеленые (незрелые) помидоры от созревших.
«ТОМ: Мы сортируем их по цвету. В данном случае, вероятно, нужно применять индикатор цвета. ЭД: Излучательная или отражательная способность. Зеленый помидор должен иметь большую отражательную способность.
ДЕЙВ: Твердость. Мы надавливаем на них слегка или притрагиваемся к ним. ДИК: Электропроводность. ТОМ: Сопротивление электрическому току. ДЕЙВ: Магнетизм!
ДИК: Размер. Разве зеленые помидоры не меньше по размеру?
– ЭД: Вес. Соз:ревшие помидоры будут тяжелее. ТОМ: Размер и вес должны быть связаны друг с другом.
ДЕЙВ: Размер и вес дают плотность. ЭД: Удельный объем.
ТОМ: В зрелых помидорах очень много воды, потому они имеют удельный объем воды. ДЕЙВ: Они плавают илн тонут?
ДИК: Может быть, сортировать их по плотности - в зависимости от того, плавают они в воде или тонут?
ЭД: Не обязательно в воде, может быть и в другой жидкости» К
Известны различные разновидности мозгового штурма: обратный штурм (ишуг недостатки машины или процесса; выявление недостатков позволяет поставить новые изобретательские задачи), индивидуальный, парный, массовый, двухстадийный (два этапа по полтора часа, в перерыве ведется свободное обсуждение проблемы), поэтапный (последовательно штурмуются постановка задачи, решение, развитие идеи в конструкцию, проблема внедрения).
За последние годы мозговой штурм использовался для решения проектных, конструкторских и различного рода практических проблем. Этот успех объясняется не столько достоинствами метода мозгового штурма, сколько недостатками традиционного метода «проб и ошибок». Если начальная температура -100°, то и переход к -50е - уже оттепель.
«Бестолковость» поисков, возведенная мозговым штурмом в принцип, компенсируется количественным фактором - задачу штурмуют «оравой». Внешне штурм выглядит эффектно - задача решается за один день. Но выигрыш тут в значительной мере кажущийся: 50 человек в течение одного дня затрачивают столько же работы, сколько один человек за 50 дней. А мозговой штурм всегда требует (учитывая время на предварительную подготовку) несколько сотен человеко-дней. Выигрыш достигается лишь за счет сокращения малоперспективных попыток в направлении «вектора инерции».
Мозговой штурм дает положительный эффект, например, когда надо найти новые способы рекламы, но он не дает существенных результатов, когда дело касается более сложных проблем, которые могут быть решены на изобретательском уровне: здесь его «потолок» - решения второго уровня.
Есть два пути усовершенствовать мозговой штурм: перейти к профессиональному мозговому штурму (об этом я расскажу чуть позже) и повысить эффективность самой процедуры штурма. Второй путь изучался Обще-
ственной лабораторией методики изобретательства при НС ВОИР на задачах, по которым исследователи знали ответ. При такой постановке опытов экспериментаторы находились как бы над лабиринтом, в котором блуждали испытуемые: было отчетливо видно, ведет ли тот или иной шаг к ответу или куда-то в сторону.
При этом выяснились принципиальные недостатки мозгового штурма. Мозговой*штурм исключает управление мышлением - в этом его принципиальный недостаток. Штурм действительно помогает преодолевать инерцию: мысль сдвигается «с мертвой точки», разгоняется… и часто проскакивает то место, где надо остановиться. Десятки раз в ходе экспериментов наблюдалась такая картина: один участник штурма высказывает мысль, ведущую в правильном направлении, другой подхватывает эту мысль, развивает ее; до выхода на финишную прямую остается несколько шагов, но в этот момент кто-то выдвигает совершенно иную идею, цепь обрывается, и группа снова оказывается на исходных позициях.
В ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.
Мы проводили мозговые штурмы с запретом скрытой критики: не разрешалось обрывать развивающиеся цепи идей - требовалось доводить каждую идею до логического завершения («А если разделить корабль на две части?… Предлагаю делить на много частей: корабль из блоков… Корабль из мелких частиц… Из порошка… Корабль из отдельных молекул, корабль-облако… Из отдельных атомов…»). При такой организации эффективность штурма повышается Но резко возрастают и затраты времени: штурм приходится вести в течение многих дней. Это уже не мозговой штурм, а мозговая осада.
При мозговой осаде можно в какой-то степени управлять мышлением, но суть дела от этого не меняется: поиск по-прежнему ведется простым перебором вариантов.
* * *
Вероятно, кое-кому из изобретателей приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить - для каждой задачи - список всех возможных вариантов? Ведь имея такой список, не рискуешь что-либо упустить…
Чтобы составить полный список нужен специальный метод. Таким методом (точнее - приближением к нему) является так называемый морфологический анализ, предложенный в 1942 году известным американским астрономом Ф. Цвшски.
На первый взгляд может показаться странным, что метод организации творческого мышления придумал астроном. На самом же деле здесь все закономерно. Астрономия первой из наук столкнулась с большими динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила необходимость б методах, позволяющих анализировать такие системы.
В начале XX века нидерландский астроном Герц-шпрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр - светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой - светимость звезд. Оказалось, что каждому спектральному классу звезд соответавует определенная светимость. В бесчисленное множество звезд сразу был внесен порядок- звезды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»). Более того, упорядочилось и представление о развитии звезд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности».
Диаграмма Герцшпруига - Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблица Менделеева - на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звезд-гигантов, звезд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы.
В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятна на диаграмме «Масса - светимость», сделал выдающееся открытие - теоретически доказал существование нейтронных звезд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенес метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом.
Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов. Предположим, надо найти оптимальную конструкцию ранцевого устройства для передвижения
пловца-подводннка. Мы можем начать перебирать различные «а если сделать так?». Например: а если использовать электромотор и аккумуляторы? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха н турбинку? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха, по не с турбинкой, а с плавником типа «рыбий хвост»?…
При морфологическом методе-до выбора - нужйо построить многомерную таблицу, на одной оси которой надо отложить (в данном случае) вид используемой: энергии (электрическая, механическая, химическая и т. д.), на другой оси - разные типы двигателей (электромоторы, турбины, ракетные двигатели различных систем), на третьей - типы возможных движителей (винт, плавник, ракета и т. д). Такой ящик охватит почти все мыслимые комбинации.
Конечно, ящик будет тем полнее, чем больше осей amp;нем и чем длиннее эти осн. Так, ящик, составленный Цвиккй для прогнозирования oдного только типа ракет- двигателей, имел - при 11 осях - 36864 комбинат ций!…
В этом, собственно, и заключается один из основных недостатков морфологического метода. При решении изобретательской задачи даже средней трудности в ящике* могут оказаться еотни тысяч и миллионы вариантов.
Другой недостаток метода - отсутствие уверенности в том, что при построении ящика учтены все оси и все классы вдоль этих осей. Интуитивный поиск вариантов заменяется интуитивным же поиском осей и классов. Выигрыш в том, что мы переходим от перебора мелких (й потому легко теряющихся) единиц (вариантов) к подбору крупных единиц (оси, классы по осям). Проигрыш в тйм, что, упустив хотя бы одну оеь, мы автоматически теряем очень большую группу вариантов. А с осями, как с вариантами, самые тривиальные лезут в глаза, а самые интересные прячутся за психологическими барьерами. И все-таки морфологический метод - большой шаг вперед по сравнению с обычным перебором вариантов.
Наиболее эффективно применение этого метода при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, для примера, проектирование снегоходов. Можно построить морфологический ящик со следующими осями и классами по осям *.
1. Двигатель: внутреннего сгорания; газовая турбина; электрический; турбореактивный;
парусный (для снегоходов это не лишено смысла).
2. Движитель:
моноколесо (кабина внутри колеса); обычные колеса; ребристые колеса; овальные колеса; квадратные колеса; цилиндрические пневмокатки; гусеницы; снежные винты; лыжи и вибролыжи; воздушный винт; воздушная подушка; ноги (шагающий движитель); спиральный движитель; рессорно-листовой движитель; импульсно-фрикционный движитель; снегометный движитель;
вращающиеся тарелки и еще не менее 15 комбинированных движителей.
3. Опора кабины:
на движитель (например, на лыжи); непосредственно на снег.
4. Тип кабины: открытая;
закрытая однокорпусная;
катамаран;
сдвоенная тандемного типа.
5. Обеспечение амортизации: за счет движителя;
за счет специальных амортизаторов; без амортизации.
6. Управление:
изменение направления двигателя; изменение направления движителя; снежные рули; воздушные рули.
7. Обеспечение заднего хода: реверс двигателя; реверс движителя;
без реверса (разворотом).
8. Торможение: основным двигателем; вспомогательным двигателем; воздушными тормозами; снежными тормозами.
9. Предохранение от примерзания на стоянкек механическое;
механическое с помощью двигателя;
электрическое;
химическое;
тепловое;
без предохранения. Мы охватили далеко не все возможные оси и не все классы по осям. Тем не менее в ящике уже более миллиона вариантов.
Морфологический метод надо признать, таким образом, как полезный вспомогательный прием.
* * *
Чтобы как-то упорядочить перебор вариантов, можно составить списки наводящих вопросов. Такой метод называется методом контрольных вопросов. Различные списки предлагались многими авторами еще в 20-е годы.
В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна. В этом списке девять групп вопросов, например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «Что можно в техническом объекте перевернуть?» Каждая группа вопросов содержит подво-просы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать или применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздробить?
Один из наиболее полных и удачных списков принад-
лежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту КВот некоторые пункты этого списка: «Набросать фантастические биологические, экономические и другие аналогий. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения… Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей… В воображении залезть внутрь механизма…»
В сущности, каждый вопрос-это проба (пли серия проб). Составляя списки, их авторы, естественно, отбирают из изобретательского опыта относительно сильные вопросы. Однако отбор ведется без исследования внутренней механики изобретательства. Поэтому списки указывают, что делать, и не Объясняют, как это делать. Как, например, «установить варианты» или «проследить возможные связи», если их очень много? Как построить аналогию или как «в воображении залезть внутрь механизма», чтобы это действительно йавело на решение задачи?
Метод контрольных вопросов noMOfaeT в какой-то мере уменьшить психологическую инерцию, и только.
* * *
Пытаясь усовершенствовав мозговой штурм, нетрудно обнаружить, что целесообразно было бы использовать две возможности:
1. Создать не одни метод, а комплекс разных методов.
2. Организовать дело так, чтобы этот комплекс применяли группы людей, специально обученных и постепенно накапливающих опыт методического решения задач.
Из этих положений исходил американский исследователь Уильям Гордон, предложивший так называемую синектику и основавший в I960 году изобретательскую фирму «Синектикс».
Слово «синектика» в переводе с греческого означает «совмещение разнородных элементов». В проспекте фирмы «Синектикс» дано такое определение «Синектические группы - группы людей различных специальностей, которые встречаются с целью попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов».
В основу синектики положен мозговой штурм, проводимый постоянными группами.Такие группы, накапливая приемы, опыт, работают сильнее случайно собранных В синектические группы обычно включают людей разных специальностей (за обучение одной группы фирма «Си-нектикс» берет от 20 до 200 тысяч долдаров; заказчики - «Дженерал моторе», «ИБМ», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).
Решение задачи синектической группой начинается с ознакомления с «проблемой, как она дана» (ПКД). Затем группу уточняя проблему, превращает ее в «проблему, как она понимается» (ПКП), Далее начинается собственно решение, основанное, как пишет Гордон, на превращении непривычного в привычное и привычного - в непривычное, т. е на систематических попытках взглянуть на задачу с какой-го новой точки зрения и тем самым сбить психологическую инерцию Для этого в синек-тике используют четыре вида аналогий
Прямая аналогия (ПА)-рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы. Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебелц, то применение ПА будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашиваются минералы, цветы, птицы и т д Или - как окрашивают бумагу, как «окрашивают» телеизображение
Личнаяаналогия (ЛА)-ее называют также эмпати-ей: решающий задачу человек вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Например, в предыдущем случае можно представить себя белой вороной, которая хочет как-то окраситься
Символическая аналогия (СА) - обобщенная, абстрактная аналогия Например, для шлифовального круга СА будет «точная шероховатость»
Фантастическая аналогия (ФА) - в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи Или какие-нибудь фантастические средства (шапка-невидимка, сапоги-скороходы и т п)
Ход синектического заседания обязательно записывается магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.
Синектика - наиболее сильное из того, что есть в зарубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Синектика осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития техники. Задачи второго уровня и нижних подуровней третьего уровня - таков потолок синектики.
* * *
Для эффективного решенияизобретательских задач высших уровней нужна эвристическая программа, позволяющая заменить переборвариантов целенаправленным продвижением в район решения. Иначе говоря, нужен эвристический алгоритм, способный свести, скажем, задачу четвертого уровня «ценой» в 100 000 проб к задаче первого уровня «ценой» в 10 проб.
Такой алгоритм не может быть создан на основе опыта отдельного изобретателя или даже группы изобретателей. Чтобы получить работоспособный эвристический алгоритм, нужно: выявить объективные закономерности развития технических объектов; исследовать большие массивы патентной информации; создать программу решения, в которой каждый шаг органически вытекал бы из предыдущего; постоянно отрабатывать и совершенствовать эту программу на практике.
Я начал эту работу в 1946 году. Не хотелось бы сейчас, задним числом, утверждать, что уже тогда имелось в виду получение общей методики изобретательства. Первоначальная цель была намного проще: найти приемы, помогающие в моей личной изобретательской практике. Однако к 1948 году изобретения отошли на второй план. Стало очевидным, что «изобретение способа изобретать»- проблема намного более интересная. «Обычным» изобретениям оставалась роль подопытных кроликов; на которых испытывался алгоритм решения изобретательских задач.
В следующих главах мы подробнее познакомимся с основными положениями методики изобретательства и алгоритмом решения изобретательских задач. Сейчас отмечу только, что алгоритмическая методика рассматривает процесс решения изобретательской задачи как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия.Направлен ность мышления достигается при этом ориентировкой на идеальный способ,идеальное устройство.На всех этапах решения используется системный подход.Алгоритм включает также конкретные шаги по устранению психологических барьеров, имеет развитый информационный аппарат- данные о типовых приемах преодоления технических противоречий.
Чтобы создать практически работоспособную методику решения изобретательских задач, каждый вывод, каждая рекомендация обязательно испытывались на практике.
Мозговой штурм (брейнсторминг)-так назвал Осборн свой метод - не устраняет беспорядочных поисков. В сущности, он делает их даже более беспорядочными. Как мы видели, «пробы» долгое время идут в направлении «вектора инерции»: они не просто беспорядочны, они преимущественно направлены не в ту сторону. Поэтому переход к «простой беспорядочности» - уже какой-то прогресс.
Основные правила мозгового штурма несложны:
1. В группу «генераторов» идей должны входить люди различных специальностей.
2. «Генерирование» идей ведут, свободно высказывая любые идеи, в том числе явно ошибочные, шутливые, фантастические. Регламент - минута. Идеи высказываются без доказательств. Все идеи записываются в протокол или фиксируются магнитофоном.
3. При «генерировании» идей запрещена всякая критика (не только словесная, но и молчаливая - в виде скептических улыбок и т. п.). В ходе штурма между его участниками должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. Желательно, чтобы идея, выдвинутая одним участником штурма, подхватывалась и развивалась другими.
4. При экспертизе следует внимательно продумывать все идеи, даже те, которые кажутся явно ошибочными или несерьезными.
Обычно группа «генерации» идей состоит из шести-» десяти человек. Продолжительность штурма невелика: 20-40 минут.
На рис. 3 показана схема штурма (для трех участников- Л, Б, В).Специальности у штурмующих разные (условно это показано тремя разными окружностями), поэтому пробы не так привязаны к вектору инерции ВИ,
как обычно. К тому же правила штурма стимулируют «генерирование» смелых и даже фантастических идей: штурмующие выходят за пределы узкой специальности - а именно там, за этими пределами, и лежат решения высших уровней.
На схеме отражен еще один важный механизм штурма- взаимодействие и развитие идей. Участник штурма Авысказал идею /, ее тут же видоизменил В- возникла идея 2.Теперь Линаче видит свою идею, это позволяет продолжить -ее развитие (стрелка 3).Образуется цепь идей 1- 2- 3- 4,направленная к решению второго уровня. Правда, механизм подхватывания идей иногда столь же последовательно (цепь 5- 6)ведет и в сторону от решения…
В уже упоминавшейся книге Дж, Диксона «Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений» приведены протоколы нескольких мозговых штурмов. Вот отрывок из одного протокола, зафиксировавшего решение задачи о том, как при сортировке отделить зеленые (незрелые) помидоры от созревших.
«ТОМ: Мы сортируем их по цвету. В данном случае, вероятно, нужно применять индикатор цвета. ЭД: Излучательная или отражательная способность. Зеленый помидор должен иметь большую отражательную способность.
ДЕЙВ: Твердость. Мы надавливаем на них слегка или притрагиваемся к ним. ДИК: Электропроводность. ТОМ: Сопротивление электрическому току. ДЕЙВ: Магнетизм!
ДИК: Размер. Разве зеленые помидоры не меньше по размеру?
– ЭД: Вес. Соз:ревшие помидоры будут тяжелее. ТОМ: Размер и вес должны быть связаны друг с другом.
ДЕЙВ: Размер и вес дают плотность. ЭД: Удельный объем.
ТОМ: В зрелых помидорах очень много воды, потому они имеют удельный объем воды. ДЕЙВ: Они плавают илн тонут?
ДИК: Может быть, сортировать их по плотности - в зависимости от того, плавают они в воде или тонут?
ЭД: Не обязательно в воде, может быть и в другой жидкости» К
Известны различные разновидности мозгового штурма: обратный штурм (ишуг недостатки машины или процесса; выявление недостатков позволяет поставить новые изобретательские задачи), индивидуальный, парный, массовый, двухстадийный (два этапа по полтора часа, в перерыве ведется свободное обсуждение проблемы), поэтапный (последовательно штурмуются постановка задачи, решение, развитие идеи в конструкцию, проблема внедрения).
За последние годы мозговой штурм использовался для решения проектных, конструкторских и различного рода практических проблем. Этот успех объясняется не столько достоинствами метода мозгового штурма, сколько недостатками традиционного метода «проб и ошибок». Если начальная температура -100°, то и переход к -50е - уже оттепель.
«Бестолковость» поисков, возведенная мозговым штурмом в принцип, компенсируется количественным фактором - задачу штурмуют «оравой». Внешне штурм выглядит эффектно - задача решается за один день. Но выигрыш тут в значительной мере кажущийся: 50 человек в течение одного дня затрачивают столько же работы, сколько один человек за 50 дней. А мозговой штурм всегда требует (учитывая время на предварительную подготовку) несколько сотен человеко-дней. Выигрыш достигается лишь за счет сокращения малоперспективных попыток в направлении «вектора инерции».
Мозговой штурм дает положительный эффект, например, когда надо найти новые способы рекламы, но он не дает существенных результатов, когда дело касается более сложных проблем, которые могут быть решены на изобретательском уровне: здесь его «потолок» - решения второго уровня.
Есть два пути усовершенствовать мозговой штурм: перейти к профессиональному мозговому штурму (об этом я расскажу чуть позже) и повысить эффективность самой процедуры штурма. Второй путь изучался Обще-
ственной лабораторией методики изобретательства при НС ВОИР на задачах, по которым исследователи знали ответ. При такой постановке опытов экспериментаторы находились как бы над лабиринтом, в котором блуждали испытуемые: было отчетливо видно, ведет ли тот или иной шаг к ответу или куда-то в сторону.
При этом выяснились принципиальные недостатки мозгового штурма. Мозговой*штурм исключает управление мышлением - в этом его принципиальный недостаток. Штурм действительно помогает преодолевать инерцию: мысль сдвигается «с мертвой точки», разгоняется… и часто проскакивает то место, где надо остановиться. Десятки раз в ходе экспериментов наблюдалась такая картина: один участник штурма высказывает мысль, ведущую в правильном направлении, другой подхватывает эту мысль, развивает ее; до выхода на финишную прямую остается несколько шагов, но в этот момент кто-то выдвигает совершенно иную идею, цепь обрывается, и группа снова оказывается на исходных позициях.
В ходе мозгового штурма запрещена явная критика, но она почти неизбежно заменяется скрытой критикой в форме выдвижения новых предложений, пресекающих развитие других идей.
Мы проводили мозговые штурмы с запретом скрытой критики: не разрешалось обрывать развивающиеся цепи идей - требовалось доводить каждую идею до логического завершения («А если разделить корабль на две части?… Предлагаю делить на много частей: корабль из блоков… Корабль из мелких частиц… Из порошка… Корабль из отдельных молекул, корабль-облако… Из отдельных атомов…»). При такой организации эффективность штурма повышается Но резко возрастают и затраты времени: штурм приходится вести в течение многих дней. Это уже не мозговой штурм, а мозговая осада.
При мозговой осаде можно в какой-то степени управлять мышлением, но суть дела от этого не меняется: поиск по-прежнему ведется простым перебором вариантов.
* * *
Вероятно, кое-кому из изобретателей приходила на ум заманчивая идея: а нельзя ли получить - для каждой задачи - список всех возможных вариантов? Ведь имея такой список, не рискуешь что-либо упустить…
Чтобы составить полный список нужен специальный метод. Таким методом (точнее - приближением к нему) является так называемый морфологический анализ, предложенный в 1942 году известным американским астрономом Ф. Цвшски.
На первый взгляд может показаться странным, что метод организации творческого мышления придумал астроном. На самом же деле здесь все закономерно. Астрономия первой из наук столкнулась с большими динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила необходимость б методах, позволяющих анализировать такие системы.
В начале XX века нидерландский астроном Герц-шпрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр - светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой - светимость звезд. Оказалось, что каждому спектральному классу звезд соответавует определенная светимость. В бесчисленное множество звезд сразу был внесен порядок- звезды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»). Более того, упорядочилось и представление о развитии звезд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности».
Диаграмма Герцшпруига - Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблица Менделеева - на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звезд-гигантов, звезд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы.
В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятна на диаграмме «Масса - светимость», сделал выдающееся открытие - теоретически доказал существование нейтронных звезд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенес метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом.
Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов. Предположим, надо найти оптимальную конструкцию ранцевого устройства для передвижения
пловца-подводннка. Мы можем начать перебирать различные «а если сделать так?». Например: а если использовать электромотор и аккумуляторы? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха н турбинку? Или: а если использовать энергию сжатого воздуха, по не с турбинкой, а с плавником типа «рыбий хвост»?…
При морфологическом методе-до выбора - нужйо построить многомерную таблицу, на одной оси которой надо отложить (в данном случае) вид используемой: энергии (электрическая, механическая, химическая и т. д.), на другой оси - разные типы двигателей (электромоторы, турбины, ракетные двигатели различных систем), на третьей - типы возможных движителей (винт, плавник, ракета и т. д). Такой ящик охватит почти все мыслимые комбинации.
Конечно, ящик будет тем полнее, чем больше осей amp;нем и чем длиннее эти осн. Так, ящик, составленный Цвиккй для прогнозирования oдного только типа ракет- двигателей, имел - при 11 осях - 36864 комбинат ций!…
В этом, собственно, и заключается один из основных недостатков морфологического метода. При решении изобретательской задачи даже средней трудности в ящике* могут оказаться еотни тысяч и миллионы вариантов.
Другой недостаток метода - отсутствие уверенности в том, что при построении ящика учтены все оси и все классы вдоль этих осей. Интуитивный поиск вариантов заменяется интуитивным же поиском осей и классов. Выигрыш в том, что мы переходим от перебора мелких (й потому легко теряющихся) единиц (вариантов) к подбору крупных единиц (оси, классы по осям). Проигрыш в тйм, что, упустив хотя бы одну оеь, мы автоматически теряем очень большую группу вариантов. А с осями, как с вариантами, самые тривиальные лезут в глаза, а самые интересные прячутся за психологическими барьерами. И все-таки морфологический метод - большой шаг вперед по сравнению с обычным перебором вариантов.
Наиболее эффективно применение этого метода при решении конструкторских задач общего плана (проектирование новых машин, поиск новых компоновочных решений). Возьмем, для примера, проектирование снегоходов. Можно построить морфологический ящик со следующими осями и классами по осям *.
1. Двигатель: внутреннего сгорания; газовая турбина; электрический; турбореактивный;
парусный (для снегоходов это не лишено смысла).
2. Движитель:
моноколесо (кабина внутри колеса); обычные колеса; ребристые колеса; овальные колеса; квадратные колеса; цилиндрические пневмокатки; гусеницы; снежные винты; лыжи и вибролыжи; воздушный винт; воздушная подушка; ноги (шагающий движитель); спиральный движитель; рессорно-листовой движитель; импульсно-фрикционный движитель; снегометный движитель;
вращающиеся тарелки и еще не менее 15 комбинированных движителей.
3. Опора кабины:
на движитель (например, на лыжи); непосредственно на снег.
4. Тип кабины: открытая;
закрытая однокорпусная;
катамаран;
сдвоенная тандемного типа.
5. Обеспечение амортизации: за счет движителя;
за счет специальных амортизаторов; без амортизации.
6. Управление:
изменение направления двигателя; изменение направления движителя; снежные рули; воздушные рули.
7. Обеспечение заднего хода: реверс двигателя; реверс движителя;
без реверса (разворотом).
8. Торможение: основным двигателем; вспомогательным двигателем; воздушными тормозами; снежными тормозами.
9. Предохранение от примерзания на стоянкек механическое;
механическое с помощью двигателя;
электрическое;
химическое;
тепловое;
без предохранения. Мы охватили далеко не все возможные оси и не все классы по осям. Тем не менее в ящике уже более миллиона вариантов.
Морфологический метод надо признать, таким образом, как полезный вспомогательный прием.
* * *
Чтобы как-то упорядочить перебор вариантов, можно составить списки наводящих вопросов. Такой метод называется методом контрольных вопросов. Различные списки предлагались многими авторами еще в 20-е годы.
В США наибольшее распространение получил список вопросов А. Осборна. В этом списке девять групп вопросов, например: «Что можно в техническом объекте уменьшить?» или «Что можно в техническом объекте перевернуть?» Каждая группа вопросов содержит подво-просы. Например, вопрос «Что можно уменьшить?» включает подвопросы: можно ли что-нибудь уплотнить, сжать, сгустить, конденсировать или применить способ миниатюризации? укоротить? сузить? отделить? раздробить?
Один из наиболее полных и удачных списков принад-
лежит английскому изобретателю Т. Эйлоарту КВот некоторые пункты этого списка: «Набросать фантастические биологические, экономические и другие аналогий. Установить варианты, зависимости, возможные связи, логические совпадения… Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей… В воображении залезть внутрь механизма…»
В сущности, каждый вопрос-это проба (пли серия проб). Составляя списки, их авторы, естественно, отбирают из изобретательского опыта относительно сильные вопросы. Однако отбор ведется без исследования внутренней механики изобретательства. Поэтому списки указывают, что делать, и не Объясняют, как это делать. Как, например, «установить варианты» или «проследить возможные связи», если их очень много? Как построить аналогию или как «в воображении залезть внутрь механизма», чтобы это действительно йавело на решение задачи?
Метод контрольных вопросов noMOfaeT в какой-то мере уменьшить психологическую инерцию, и только.
* * *
Пытаясь усовершенствовав мозговой штурм, нетрудно обнаружить, что целесообразно было бы использовать две возможности:
1. Создать не одни метод, а комплекс разных методов.
2. Организовать дело так, чтобы этот комплекс применяли группы людей, специально обученных и постепенно накапливающих опыт методического решения задач.
Из этих положений исходил американский исследователь Уильям Гордон, предложивший так называемую синектику и основавший в I960 году изобретательскую фирму «Синектикс».
Слово «синектика» в переводе с греческого означает «совмещение разнородных элементов». В проспекте фирмы «Синектикс» дано такое определение «Синектические группы - группы людей различных специальностей, которые встречаются с целью попытки творческих решений проблем путем неограниченной тренировки воображения и объединения несовместимых элементов».
В основу синектики положен мозговой штурм, проводимый постоянными группами.Такие группы, накапливая приемы, опыт, работают сильнее случайно собранных В синектические группы обычно включают людей разных специальностей (за обучение одной группы фирма «Си-нектикс» берет от 20 до 200 тысяч долдаров; заказчики - «Дженерал моторе», «ИБМ», «Дженерал электрик» и другие крупнейшие фирмы).
Решение задачи синектической группой начинается с ознакомления с «проблемой, как она дана» (ПКД). Затем группу уточняя проблему, превращает ее в «проблему, как она понимается» (ПКП), Далее начинается собственно решение, основанное, как пишет Гордон, на превращении непривычного в привычное и привычного - в непривычное, т. е на систематических попытках взглянуть на задачу с какой-го новой точки зрения и тем самым сбить психологическую инерцию Для этого в синек-тике используют четыре вида аналогий
Прямая аналогия (ПА)-рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы. Например, если мы хотим усовершенствовать процесс окраски мебелц, то применение ПА будет состоять в том, чтобы рассмотреть, как окрашиваются минералы, цветы, птицы и т д Или - как окрашивают бумагу, как «окрашивают» телеизображение
Личнаяаналогия (ЛА)-ее называют также эмпати-ей: решающий задачу человек вживается в образ совершенствуемого объекта, пытаясь выяснить возникающие при этом чувства, ощущения. Например, в предыдущем случае можно представить себя белой вороной, которая хочет как-то окраситься
Символическая аналогия (СА) - обобщенная, абстрактная аналогия Например, для шлифовального круга СА будет «точная шероховатость»
Фантастическая аналогия (ФА) - в задачу вводятся какие-нибудь фантастические существа, выполняющие то, что требуется по условиям задачи Или какие-нибудь фантастические средства (шапка-невидимка, сапоги-скороходы и т п)
Ход синектического заседания обязательно записывается магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.
Синектика - наиболее сильное из того, что есть в зарубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Синектика осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития техники. Задачи второго уровня и нижних подуровней третьего уровня - таков потолок синектики.
* * *
Для эффективного решенияизобретательских задач высших уровней нужна эвристическая программа, позволяющая заменить переборвариантов целенаправленным продвижением в район решения. Иначе говоря, нужен эвристический алгоритм, способный свести, скажем, задачу четвертого уровня «ценой» в 100 000 проб к задаче первого уровня «ценой» в 10 проб.
Такой алгоритм не может быть создан на основе опыта отдельного изобретателя или даже группы изобретателей. Чтобы получить работоспособный эвристический алгоритм, нужно: выявить объективные закономерности развития технических объектов; исследовать большие массивы патентной информации; создать программу решения, в которой каждый шаг органически вытекал бы из предыдущего; постоянно отрабатывать и совершенствовать эту программу на практике.
Я начал эту работу в 1946 году. Не хотелось бы сейчас, задним числом, утверждать, что уже тогда имелось в виду получение общей методики изобретательства. Первоначальная цель была намного проще: найти приемы, помогающие в моей личной изобретательской практике. Однако к 1948 году изобретения отошли на второй план. Стало очевидным, что «изобретение способа изобретать»- проблема намного более интересная. «Обычным» изобретениям оставалась роль подопытных кроликов; на которых испытывался алгоритм решения изобретательских задач.
В следующих главах мы подробнее познакомимся с основными положениями методики изобретательства и алгоритмом решения изобретательских задач. Сейчас отмечу только, что алгоритмическая методика рассматривает процесс решения изобретательской задачи как последовательность операций по выявлению, уточнению и преодолению технического противоречия.Направлен ность мышления достигается при этом ориентировкой на идеальный способ,идеальное устройство.На всех этапах решения используется системный подход.Алгоритм включает также конкретные шаги по устранению психологических барьеров, имеет развитый информационный аппарат- данные о типовых приемах преодоления технических противоречий.
Чтобы создать практически работоспособную методику решения изобретательских задач, каждый вывод, каждая рекомендация обязательно испытывались на практике.