Страница:
Первый, еще весьма беглый, очерк на эту тему был опубликован в 1956 году в далеком от техники журнале «Вопросы психологии» и не привлек внимания изобретателей. Положение изменилось только в 1959 году, когда «Комсомольская правда» рассказала о практических результатах, даваемых методикой изобретательства. Вслед за этим ее основные принципы были изложены в журнале «Изобретатель и рационализатор»
КВ течение года на страницах журнала проходила дискуссия.
Большинство участников дискуссии выразило уверенность в том, что методика «станет могучим оружием в руках тысяч новаторов техники и производства». Одобрил методику и Экспертный совет Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.
Подводя итоги дискуссии, редакция писала: «В наше время бурного развития науки и техники, когда созидательное творчество стало делом миллионов советских людей, проблема раскрытия «секретов» изобретательского мастерства, выведения разумных правил, действенных способов работы над техническими новшествами становится все более и более насущной…»
В 1961 -1965 годах был опубликован ряд работ, которые дали возможность изобретателям использовать методику при решении новых технических задач, на практике испытать и подправить рекомендуемые методы творческой работы. Одновременно продолжалось изучение накопленного изобретателями опыта. Дважды проводились анкетные опросы новаторов - в них участвовали изобретатели более чем из 180 городов нашей страны. В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне и других городах были организованы семинары по теории и практике изобретательства. Общее количество изобретений, сделанных с помощью предложенной методики,- по далеко ие полным данным - превышает 3 тысячи
В 1968 году Центральный совет ВОИР создал Секцию методики технического творчества, а год спустя - Общественную лабораторию методики изобретательства Лаборатория, объединившая усилия энтузиастов, подготовила и опубликовала»учебные яособия -гпрограмму, сборники задач, тексты лекций Была наложена подготовка преподавателей, и теперь теория и практика решения изобретательеких^задач преподаетесь общественных, институтах изобретательского творчества, в молодежных изобретательских «школax, в университетах технического, творчества.
С 1971 года в Баку при республиканском -совете-ВОИР и ЦК ЛКСМ Азербайджана работает учебный и исследовательский Общественный институт изобретательского творчеству. Институт готовит изобретателе^, способных решать сложные творческие задачи в разлив иых отраслях техники Основной учебный предмет в институте-алгоритмическая методика решения изобретательских зздач. Умение пользоваться эвристическим алгоритмом вырабатывается в процессе практических занятий- сначала на учебных задачах, а затем на новых, взятых из производственной практики.
УМЕНИЕМ , А НЕ ЧИСЛОМ
ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА
Большинство участников дискуссии выразило уверенность в том, что методика «станет могучим оружием в руках тысяч новаторов техники и производства». Одобрил методику и Экспертный совет Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.
Подводя итоги дискуссии, редакция писала: «В наше время бурного развития науки и техники, когда созидательное творчество стало делом миллионов советских людей, проблема раскрытия «секретов» изобретательского мастерства, выведения разумных правил, действенных способов работы над техническими новшествами становится все более и более насущной…»
В 1961 -1965 годах был опубликован ряд работ, которые дали возможность изобретателям использовать методику при решении новых технических задач, на практике испытать и подправить рекомендуемые методы творческой работы. Одновременно продолжалось изучение накопленного изобретателями опыта. Дважды проводились анкетные опросы новаторов - в них участвовали изобретатели более чем из 180 городов нашей страны. В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне и других городах были организованы семинары по теории и практике изобретательства. Общее количество изобретений, сделанных с помощью предложенной методики,- по далеко ие полным данным - превышает 3 тысячи
В 1968 году Центральный совет ВОИР создал Секцию методики технического творчества, а год спустя - Общественную лабораторию методики изобретательства Лаборатория, объединившая усилия энтузиастов, подготовила и опубликовала»учебные яособия -гпрограмму, сборники задач, тексты лекций Была наложена подготовка преподавателей, и теперь теория и практика решения изобретательеких^задач преподаетесь общественных, институтах изобретательского творчества, в молодежных изобретательских «школax, в университетах технического, творчества.
С 1971 года в Баку при республиканском -совете-ВОИР и ЦК ЛКСМ Азербайджана работает учебный и исследовательский Общественный институт изобретательского творчеству. Институт готовит изобретателе^, способных решать сложные творческие задачи в разлив иых отраслях техники Основной учебный предмет в институте-алгоритмическая методика решения изобретательских зздач. Умение пользоваться эвристическим алгоритмом вырабатывается в процессе практических занятий- сначала на учебных задачах, а затем на новых, взятых из производственной практики.
УМЕНИЕМ , А НЕ ЧИСЛОМ
Развитие техники, как и всякое развитие, происходит по законам диалектики. Поэтому теорня изобретательства основывается на приложении диалектической логики к творческому решению технических задач. Но для создания работоспособной методики одной логики недостаточно. Необходимо учитывать особенности «инструмента», с помощью которого работает изобретатель, а это «инструмент» весьма своеобразный - мозг человека. При правильной организации творческой работы максимально используются сильные стороны человеческого мышления, такие, как интуиция, способность воображения, но учитываются- во избежание ошибок - и слабые стороны мышления, например его инерция.
Наконец, теория изобретательства многое черпает из опыта, из практики. У квалифицированных изобретателей постепенно вырабатываются свои приемы решения технических задач. Как правило, количество этих приемов ограничено и относятся они к какой-либо одной стадии творческого процесса Методика изобретательства обобщает критически отобранные наиболее ценные приемы.
Разумеется, для того чтобы сделать очень крупное или великое изобретение (т. е. изобретение, относящееся по нашей классификации к верхним подуровням пятого уровня), необходимы и соответствующие исторические обстоятельства, и благоприятные для творческой работы условия, и выдающиеся человеческие качества: настойчивость, огромная работоспособность, смелость, эрудиция и т д Методика изобретательства отнюдь не является «самоучителем» или рецептом для штамповки изобретений Ее цель - научная организация творческого труда. А насколько нужна научная организация творчества, читатель, вероятно, уже понял по примерам, приведенным в первой главе. Но приведу еще одну из историй, о каких
часто рассказывает журнал «Изобретатель и рационализатор».
«Бился я над изобретением,-придумывал, как автоматизировать спуск на воду спасательных средств. Ничего у меня не получалось.
И вот еду в трамвае, читать нечего, думаю о своих спасательных средствах. Вошла женщина, молодая, симпатичная. «Садитесь,- говорю,- пожалуйста»,- и хочу место ей уступить. А она поблагодарила, но отказалась: скоро, мол, выходить.
Сижу я и гляжу ей вслед. Действительно, выходит. Вышла, я ее глазами проводил. И вдруг заметил, как закрываются трамвайные двери. Сколько раз глядел, а тут впервые обратил внимание: цилиндр со штоками! Они очень подходят для моего изобретения.
Позже я получил авторское свидетельство».
Рассказано это для того, чтобы произнести традиционную мораль: всякое, мол, бывает. Но обратите внимание-как плохо организован поиск решения. Спасательные средства (шлюпки, например), судя по задаче, должны были как-то выдвигаться в сторону от борта корабля, а затем опускаться на воду. Цилиндр со штоками - решение, в общем, тривиальное, в пределах первого уровня. И все-таки потребовалось нагромождение случайностей (трамвай, незнакомка, взгляд на дверь), чтобы прийти к этому простому решению.
Однажды, просматривая патентные описания, я наткнулся на изобретение под иазванием «Водолазная галоша»1. Я уже знал, что запаздывание изобретений - почти железный закон. Но тут был случай, изумительный по своей наглядности.
«Известные водолазные галоши,- писали изобретатели,- как правило, изготавливаются одного размера. По* этому они для одних водолазов велики, а для других малы. Предлагаемая водолазная галоша устраняет эти недостатки за счет того, что она имеет передвижной штампованный носок с продольным пазом. Сквозь паз проходит винт-ограничитель, фиксирующий носок в соответствии с размером ступни водолаза относительно задника».
Итак, на протяженна, по крайней мере, 100 лет свинцовые галоши для водолазов делались одного размера. На протяжении 100 лет галоши были одним малы, а другим велики. Люди работали в неудобной обуви. И за 100 лет никто не сделал галош с передвижным носком!
Изобретение простейшее, тут даже не возникает вопрос: «Как решать такую задачу?» Ее способен решить и школьник. Гораздо труднее понять, почему изобретение не было сделано лет семьдесят или восемьдесят назад…
Могут сказать: галоши, в конце концов, мелочь. Но, во-первых, не такая уж мелочь; во-вторых, крупнейшие изобретения тоже запаздывают, и порой надолго. Линзы и очки были известны за 300 лет до изобретения телескопа. 300 лет никому не приходило в голову взять одну линзу и посмотреть на нее через другую. Допустим, не было необходимости в телескопах. Но полководцы - с древнейших времен! - нуждались в подзорных трубах. И все-таки первоклассное по масштабам изобретение запоздала на 300 лет.
Почему?
Считалось, что линза дает искаженное изображение. Две последовательно расположенные линзы должны были (так подсказывал «здравый смысл») дать двойное искажение… Этот «психологический барьер» на три столетия задержал появление телескопа. Между тем едва ли можно назвать изобретение, которое оказало бы большее, чем телескоп, революционизирующее влияние на мировоззрение человека. Телескоп открыл человеку далекие звездные миры, отодвинул в бесконечность границы вселенной, подорвал основу основ религии - представление об ограниченности нашего мира. Применение телескопа дало огромный тслчок развитию науки. Трудно даже представить, насколько ушла бы вперед современная цивилизация, появись телескоп вовремя…
В одной из статей А. Эйнштейна есть такие строки: «История научных и технических открытий не так уж бле-шет независимостью мысли и творческим воображением. Человек непременно нуждается в каком-то внешнем стимуле, чтобы идея, давно уже выношенная и нужная, претворилась в действительность. Человек должен столкнуться с явлением, что называется, в лоб, и только тогда рождается идея». К сожалению, практика современного
изобретательства убедительно подкрепляет эту горькую истину.
Рассмотрим, например, авторское свидетельство Кя162593 на автономный подводный светильник. Водолазу, чтобы избежать непроизвольного всплытия, навешивают тяжелый свинцовый груз: пусть вместо него подвешивается аккумуляторная батарея для светильника. Простая и остроумная идея. Конструируя подводные светильники, боролись за: каждый грамм - ведь это дополнительный и потому ненужный вес. Но никто не обращал внимания, что в самом водолазном снаряжении есть пассивный груз.
Использование пассивного груза - этот принцип давно известен в авиастроении. Еще в 40-х годах на самолетах С. В, Ильюшина броня «по совместительству» выполняла функции конструктивных элементов - шпангоутов, лонжеронов и т. п.
Подавляющее большинство изобретений основано на принципах, которые в том или ином виде уже применялись при решении задач в других отраслях техники.
Сравните два изобретения:
Изобретение № 112684 Изобретение № 163892
1958 г. 1964 г.
«Устройство для очи- «Устройство для очистки поверхностей свай, стки всасывающего па-находящихся в воде, от- трубка насоса от морских л и чающееся тем, что водорослей, отличаю-оно выполнено в виде оде- щееся тем, что оно вы-ваемого на сваю кольце- полнено в виде смоитиро-вого поплавка, снабжен- ванных подвижно на па-ного подпружиненными трубке хомутов с ножами, рифлеными валиками, причем очистка патрубка очищающими поверхность производится при. верти-сваи в процессе верти- кальиом движении локального перемещения плавка на волнах», поплавка при -волнении».
Изобретения относятся к разным патентным разделам^ а идея у них общая: цилиндрическая конструкция (свая, труба), находящаяся в воде, может «самоочищаться» кольцевым поплавком, перемещающимся при волнении. Но второе изобретение сделано только через
шесть лет после первого. Пройдут годы, и кто-то вновь использует эту идею применительно к другой конструкции (не обязательно даже цилиндрической).
Здесь отчетливо проявляется низкий уровень организации изобретательского творчества. Есть общий принцип, общий ключ к целой группе изобретений, но после однократного использования этот ключ выбрасывают и в еле-. дующий раз приходится заново искать решение путем долгих «проб и ошибок».
Бывает и хуже: ключ выбрасывают, даже не использовав! Как-то в журнале «Изобретатель и рационализатор» появилась ехидная заметка. Некий Р. Петц из Санкт-Петербурга, говорилось в заметке, получил привилегию № 22347 на пневматическую защиту паровоза при столкновении: по мысли изобретателя впереди паровоза размещался надувной резиновый амортизатор. Заканчивалась заметка так: «Разумеется, при первом же солидном ударе изобретение лопнуло бы и в прямом и в переносном смысле». Что ж, в прямом смысле изобретение могло бы и лопнуть.-Зато в переносном смысле оно оказалось весьма живучим: идея надувного амортизатора была вновь найдена другими изобретателями. Советский изобретатель Морев получил авторское свидетельство № 115000 на надувной мешок-амортизатор для авиапассажиров. Вскоре американцу Шандору Бела выдали патент № 2931665 на аналогичный амортизатор для шоферов. Затем на железных дорогах Франции стали применять надувные амортизаторы, предохраняющие грузы от ударов в пути. Наконец, появилось сообщение, что в Гамбурге ведутся опыты по применению надувных мешков из резины или нейлона для предохранения грузов от ударов при качке…
Анализ изобрегений (были проанализированы тысячи авторских свидетельств и патентов) показывает, что существует несколько десятков общих принципов, лежащих в основе большинства современных изобретательских идей.
Приведу пример. Чтобы шахтная крепь лучше противодействовала давлению вышележащих горных пород, перешли от прямых балок к арочным. Некоторое время спустя этот прием был использован и в гидростроении: на смену прямым плотинам пришли арочные. В горной технике следующим шагом был переход от жесткой ароч-
ной крепи к податливой шарнирной. Точно так же вслед за арочными плотинами были созданы податливые шарнирные плотины.
Производство экскаваторных ковшей - совсем другая область техники, однако и здесь та же логика развития: сначала передняя кромка ковша была прямой и зубчатой (она даже внешне походила на прямую плотину),затем появился арочный ковш. «Надо полагать,- писал я в первом издании этой книги,- следующим, пока еще не сделанным, шагом будет создание податливых шарнирных ковшей». Прогноз оказался верным, и вскоре я увидел в «Бюллетене изобретений» авторское свидетельство № 284715: «Ковш к машине для погрузки породы, включающий днище с режущей частью, боковые и заднюю стенки, отличающийся тем, что с целью уменьшения напорных усили-й при внедрении ковша его режущая часть выполнена по ширине ковша составной с секциями, каждая из которых шарнирно прикреплена к днищу».
Продолжая анализ изобретений, можно обнаружить общий для разных отраслей принцип - отчетливую тенденцию перехода от прямолинейных объектов к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от кубических конструкций к шаровым.
Существуют и другие общие принципы, из которых каждый дает «куст» изобретений. Все это патентоспособные и разные изобретения, в основе которых лежит общий принцип. Зная такие принципы и умея ими пользоваться, можно существенно повысить к.п.д. творческой работы. Это одна из главных предпосылок создания рациональной системы решения изобретательских
задач.
* * *
Задавая вопрос: «Как делаются изобретения?» - часто забывают, что изобретательское творчество не есть что-то неизменное. В разные эпохи изобретали по-разному. Поэтому утверждения, относящиеся к творчеству современного изобретателя, нельзя (без поправок на время) основывать на фактах, связанных с изобретениями, сделанными 50 или 100 лет назад. Однако чаще всего именно так и поступают. Описывается история какого-либо изобретения и само собой подразумевается, что выводы имеют силу и при решении современных технических задач.
«Известно,- пишет, например, Н. Середа в книге «Ра«бочий-изобретатель»,- что английский изобретатель Генри Бессемер (1813-1898), не будучи металлургом и не располагая необходимыми теоретическими сведениями, эмпирически открыл и запатентовал в 1860 году способ передела жидкого чугуна в литую сталь путем продува сквозь него сжатого воздуха во вращающемся конвертере. Следовательно, в числе изобретателей есть и такие, которые не имеют достаточных теоретических познаний, их изобретения являются результатом пытливой мысли и упорного, кропотливого труда…» 1
Бессемер действительно пришел к своему изобретению на ощупь, но сейчас, спустя столетие, в той же металлургии искать новое эмпирическим путем крайне нерационально. Взять хотя бы столь частную для металлургии задачу, как создание нового жаропрочного сплава. Вот что говорит об этом академик П. Капица:
«Применение эмпиризма в этих исследованиях обычно связано с трудоемким накоплением больших количеств опытных данных и с большой сложностью их систематизации и использования.,. Нам известно около 100 элементов, которые образуют сплавы. Положим, что описание нужных свойств одного металла или сплава, его прочности, жаропрочности, упругости, электропроводности и т. д. занимает одну страницу. Для описания свойств самих элементов потребуется 100 страниц, для описания бинарных сплавов потребуется уже 10 тысяч страниц. Сплавы тройных систем займут миллион страниц. Таким образом, эмпирический метод изучения имеет свои естественные пределы»2. Действительно, если бессистемно перебирать все мыслимые варианты решения современной технической задачи, то не хватит человеческой жизни. Можно, конечно, рассчитывать на случайную удачу- вроде той, которая в свое время помогла Бессемеру. «Такие многокомпонентные сплавы,- продолжает П. Капица,- может быть, были найдены случайно, но вероятнее- интуитивным «нюхом» талантливого ученого, который, как искусный повар, умеет готовить вкуснее других.
Если есть интуиция, значит, есть и закономерности. Задача науки - выявить эти закономерности».
Во времена Бессемера изобретатель вынужден был идти к цели методом «проб и ошибок», рассчитывая на терпение или счастливую находку - тогда других методов творческой работы просто не знали. Теперь положение несравнимо изменилось, изобретательская задача, как правило, может быть решена в результате планомерных мыслительных операций. Главное значение приобретает правильная организация творческого процесса, а не количество дней, месяцев, лет, затраченных на слепые поиски.
Отдавая должное терпению, присущему великим изобретателям прошлого, нельзя забывать, что современный изобретатель может и должен работать иначе. В наше время долгие поиски идеи, решения свидетельствуют не только о настойчивости изобретателя, но и о плохой организации творческой работы.
* * *
Творчество вполне совместимо с системой, с планомерностью. Творчество характеризуется не озарением и вдохновением, а результатом работы. Если создано нечто новое, значит, работа творческая. Дело вовсе не в количестве «проб и ошибок». Задачи могут и должны решаться умением, а не числом попыток.
Никто не сомневается,, например, что получение нового химического вещества - творчество. Однако бесчисленные химические вещества построены из одних и тех же «типовых деталей» - из химических элементов. Можно пытаться создавать новые химические вещества, наугад подбирая разные «типовые детали». Так раньше и делали алхимики. А можно изучить не только «типовые детали» (химические элементы), но и законы их соединения. Этим занимается современная химия. Новые вещества, созданные и создаваемые современными химиками, намного сложнее серной киелоты, «творчески» открытой алхимиками. Но кто скажет, например, что синтетические полимеры - это не результат творчества?!
Творчество - понятие меняющееся: его содержание постоянно обновляется. Одни виды деятельности исключаются из категории творческих, другие (более сложные) включаются. Было время, когда даже простые арифметические задачи считались творческими. В XV веке один ученый взялся научить купеческого сына сложению, но написал (письмо сохранилось до нашего времени), что умножению римских цифр обучать не сможет. В письме содержится совет отправить ученика в Италию, где возможно, есть хорошие специалисты по умножению…
Весь смысл теории изобретательства, в сущности, состоит в том, что задачи, сегодня по праву числящиеся творческими, она позволяет решать на том уровне организации умственного труда, который будет завтра.
Когда-то величайшими догадками были идеи о возможности соединить паровой двигатель с кораблем и получить пароход, соединить паровой двигатель с рельсовой тележкой и получить паровоз. Имена их авторов вошли в историю. Но не пытайтесь вспомнить, кто изобрел атомоход. Простые комбинационные приемы, бывшие когда-то вершиной творчества, стали общедоступными. В «Основах изобретательства» рассказано о задаче, поставившей в тупик Эдисона. Суть задачи такова.
Эдисон лично беседовал с теми, кто хотел поступить к нему в лабораторию. Он расспрашивал об их планах, интересовался, есть ли у них идеи, которые они стремились бы развить. Однажды некий молодой человек сказал Эдисону, что у него есть чудесная идея.
– Чудесная? - переспросил Эдисон. Молодой человек объяснил:
– Я хочу изобрести универсальный растворитель. Понимаете, жидкость, которая бы все растворяла.
– Универсальный растворитель? - удивился Эдисон.- Скажите, а в какой посуде вы собираетесь его хранить?!
Молодой человек растерянно промолчал…
И вот «Пионерская правда» предложила эту задачу школьникам 5-7-х классов. Редакция дала мне возможность познакомиться с полученными ответами. Из 3000 участвовавших в конкурсе пионерских отрядов более 2500 справились с задачей, ошеломившей Эдисона.
Вот некоторые ответы: «Хранить растворитель надо при низкой температуре, в замороженном виде» (6-й класс); «Надо хранить растворитель в твердом виде» (6-й класс); «Растворитель будет проводником, поэтому его можно хранить в электромагнитном поле, как плазму» (7-й класс).
Полвека назад идея сохранения универсального растворителя в другом агрегатном состоянии, в химически связанном виде или в электромагнитном поле была бы шедевром изобретательского творчества. Сейчас такими приемами уверенно владеют школьники.
Разве изобретательство от этого прекратилось? Возникли новые, более сложные задачи и новые, более тонкие приемы их решения.
Допустим, произойдет самое «страшное» - решение современных изобретательских задач удастся полностью автоматизировать. Что же, сразу возникнут новые задачи - более высокого порядка сложности.
Мир безграничен, вселенная неисчерпаема, и человеческому уму никогда не грозит безработица.
Наконец, теория изобретательства многое черпает из опыта, из практики. У квалифицированных изобретателей постепенно вырабатываются свои приемы решения технических задач. Как правило, количество этих приемов ограничено и относятся они к какой-либо одной стадии творческого процесса Методика изобретательства обобщает критически отобранные наиболее ценные приемы.
Разумеется, для того чтобы сделать очень крупное или великое изобретение (т. е. изобретение, относящееся по нашей классификации к верхним подуровням пятого уровня), необходимы и соответствующие исторические обстоятельства, и благоприятные для творческой работы условия, и выдающиеся человеческие качества: настойчивость, огромная работоспособность, смелость, эрудиция и т д Методика изобретательства отнюдь не является «самоучителем» или рецептом для штамповки изобретений Ее цель - научная организация творческого труда. А насколько нужна научная организация творчества, читатель, вероятно, уже понял по примерам, приведенным в первой главе. Но приведу еще одну из историй, о каких
часто рассказывает журнал «Изобретатель и рационализатор».
«Бился я над изобретением,-придумывал, как автоматизировать спуск на воду спасательных средств. Ничего у меня не получалось.
И вот еду в трамвае, читать нечего, думаю о своих спасательных средствах. Вошла женщина, молодая, симпатичная. «Садитесь,- говорю,- пожалуйста»,- и хочу место ей уступить. А она поблагодарила, но отказалась: скоро, мол, выходить.
Сижу я и гляжу ей вслед. Действительно, выходит. Вышла, я ее глазами проводил. И вдруг заметил, как закрываются трамвайные двери. Сколько раз глядел, а тут впервые обратил внимание: цилиндр со штоками! Они очень подходят для моего изобретения.
Позже я получил авторское свидетельство».
Рассказано это для того, чтобы произнести традиционную мораль: всякое, мол, бывает. Но обратите внимание-как плохо организован поиск решения. Спасательные средства (шлюпки, например), судя по задаче, должны были как-то выдвигаться в сторону от борта корабля, а затем опускаться на воду. Цилиндр со штоками - решение, в общем, тривиальное, в пределах первого уровня. И все-таки потребовалось нагромождение случайностей (трамвай, незнакомка, взгляд на дверь), чтобы прийти к этому простому решению.
Однажды, просматривая патентные описания, я наткнулся на изобретение под иазванием «Водолазная галоша»1. Я уже знал, что запаздывание изобретений - почти железный закон. Но тут был случай, изумительный по своей наглядности.
«Известные водолазные галоши,- писали изобретатели,- как правило, изготавливаются одного размера. По* этому они для одних водолазов велики, а для других малы. Предлагаемая водолазная галоша устраняет эти недостатки за счет того, что она имеет передвижной штампованный носок с продольным пазом. Сквозь паз проходит винт-ограничитель, фиксирующий носок в соответствии с размером ступни водолаза относительно задника».
Итак, на протяженна, по крайней мере, 100 лет свинцовые галоши для водолазов делались одного размера. На протяжении 100 лет галоши были одним малы, а другим велики. Люди работали в неудобной обуви. И за 100 лет никто не сделал галош с передвижным носком!
Изобретение простейшее, тут даже не возникает вопрос: «Как решать такую задачу?» Ее способен решить и школьник. Гораздо труднее понять, почему изобретение не было сделано лет семьдесят или восемьдесят назад…
Могут сказать: галоши, в конце концов, мелочь. Но, во-первых, не такая уж мелочь; во-вторых, крупнейшие изобретения тоже запаздывают, и порой надолго. Линзы и очки были известны за 300 лет до изобретения телескопа. 300 лет никому не приходило в голову взять одну линзу и посмотреть на нее через другую. Допустим, не было необходимости в телескопах. Но полководцы - с древнейших времен! - нуждались в подзорных трубах. И все-таки первоклассное по масштабам изобретение запоздала на 300 лет.
Почему?
Считалось, что линза дает искаженное изображение. Две последовательно расположенные линзы должны были (так подсказывал «здравый смысл») дать двойное искажение… Этот «психологический барьер» на три столетия задержал появление телескопа. Между тем едва ли можно назвать изобретение, которое оказало бы большее, чем телескоп, революционизирующее влияние на мировоззрение человека. Телескоп открыл человеку далекие звездные миры, отодвинул в бесконечность границы вселенной, подорвал основу основ религии - представление об ограниченности нашего мира. Применение телескопа дало огромный тслчок развитию науки. Трудно даже представить, насколько ушла бы вперед современная цивилизация, появись телескоп вовремя…
В одной из статей А. Эйнштейна есть такие строки: «История научных и технических открытий не так уж бле-шет независимостью мысли и творческим воображением. Человек непременно нуждается в каком-то внешнем стимуле, чтобы идея, давно уже выношенная и нужная, претворилась в действительность. Человек должен столкнуться с явлением, что называется, в лоб, и только тогда рождается идея». К сожалению, практика современного
изобретательства убедительно подкрепляет эту горькую истину.
Рассмотрим, например, авторское свидетельство Кя162593 на автономный подводный светильник. Водолазу, чтобы избежать непроизвольного всплытия, навешивают тяжелый свинцовый груз: пусть вместо него подвешивается аккумуляторная батарея для светильника. Простая и остроумная идея. Конструируя подводные светильники, боролись за: каждый грамм - ведь это дополнительный и потому ненужный вес. Но никто не обращал внимания, что в самом водолазном снаряжении есть пассивный груз.
Использование пассивного груза - этот принцип давно известен в авиастроении. Еще в 40-х годах на самолетах С. В, Ильюшина броня «по совместительству» выполняла функции конструктивных элементов - шпангоутов, лонжеронов и т. п.
Подавляющее большинство изобретений основано на принципах, которые в том или ином виде уже применялись при решении задач в других отраслях техники.
Сравните два изобретения:
Изобретение № 112684 Изобретение № 163892
1958 г. 1964 г.
«Устройство для очи- «Устройство для очистки поверхностей свай, стки всасывающего па-находящихся в воде, от- трубка насоса от морских л и чающееся тем, что водорослей, отличаю-оно выполнено в виде оде- щееся тем, что оно вы-ваемого на сваю кольце- полнено в виде смоитиро-вого поплавка, снабжен- ванных подвижно на па-ного подпружиненными трубке хомутов с ножами, рифлеными валиками, причем очистка патрубка очищающими поверхность производится при. верти-сваи в процессе верти- кальиом движении локального перемещения плавка на волнах», поплавка при -волнении».
Изобретения относятся к разным патентным разделам^ а идея у них общая: цилиндрическая конструкция (свая, труба), находящаяся в воде, может «самоочищаться» кольцевым поплавком, перемещающимся при волнении. Но второе изобретение сделано только через
шесть лет после первого. Пройдут годы, и кто-то вновь использует эту идею применительно к другой конструкции (не обязательно даже цилиндрической).
Здесь отчетливо проявляется низкий уровень организации изобретательского творчества. Есть общий принцип, общий ключ к целой группе изобретений, но после однократного использования этот ключ выбрасывают и в еле-. дующий раз приходится заново искать решение путем долгих «проб и ошибок».
Бывает и хуже: ключ выбрасывают, даже не использовав! Как-то в журнале «Изобретатель и рационализатор» появилась ехидная заметка. Некий Р. Петц из Санкт-Петербурга, говорилось в заметке, получил привилегию № 22347 на пневматическую защиту паровоза при столкновении: по мысли изобретателя впереди паровоза размещался надувной резиновый амортизатор. Заканчивалась заметка так: «Разумеется, при первом же солидном ударе изобретение лопнуло бы и в прямом и в переносном смысле». Что ж, в прямом смысле изобретение могло бы и лопнуть.-Зато в переносном смысле оно оказалось весьма живучим: идея надувного амортизатора была вновь найдена другими изобретателями. Советский изобретатель Морев получил авторское свидетельство № 115000 на надувной мешок-амортизатор для авиапассажиров. Вскоре американцу Шандору Бела выдали патент № 2931665 на аналогичный амортизатор для шоферов. Затем на железных дорогах Франции стали применять надувные амортизаторы, предохраняющие грузы от ударов в пути. Наконец, появилось сообщение, что в Гамбурге ведутся опыты по применению надувных мешков из резины или нейлона для предохранения грузов от ударов при качке…
Анализ изобрегений (были проанализированы тысячи авторских свидетельств и патентов) показывает, что существует несколько десятков общих принципов, лежащих в основе большинства современных изобретательских идей.
Приведу пример. Чтобы шахтная крепь лучше противодействовала давлению вышележащих горных пород, перешли от прямых балок к арочным. Некоторое время спустя этот прием был использован и в гидростроении: на смену прямым плотинам пришли арочные. В горной технике следующим шагом был переход от жесткой ароч-
ной крепи к податливой шарнирной. Точно так же вслед за арочными плотинами были созданы податливые шарнирные плотины.
Производство экскаваторных ковшей - совсем другая область техники, однако и здесь та же логика развития: сначала передняя кромка ковша была прямой и зубчатой (она даже внешне походила на прямую плотину),затем появился арочный ковш. «Надо полагать,- писал я в первом издании этой книги,- следующим, пока еще не сделанным, шагом будет создание податливых шарнирных ковшей». Прогноз оказался верным, и вскоре я увидел в «Бюллетене изобретений» авторское свидетельство № 284715: «Ковш к машине для погрузки породы, включающий днище с режущей частью, боковые и заднюю стенки, отличающийся тем, что с целью уменьшения напорных усили-й при внедрении ковша его режущая часть выполнена по ширине ковша составной с секциями, каждая из которых шарнирно прикреплена к днищу».
Продолжая анализ изобретений, можно обнаружить общий для разных отраслей принцип - отчетливую тенденцию перехода от прямолинейных объектов к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим, от кубических конструкций к шаровым.
Существуют и другие общие принципы, из которых каждый дает «куст» изобретений. Все это патентоспособные и разные изобретения, в основе которых лежит общий принцип. Зная такие принципы и умея ими пользоваться, можно существенно повысить к.п.д. творческой работы. Это одна из главных предпосылок создания рациональной системы решения изобретательских
задач.
* * *
Задавая вопрос: «Как делаются изобретения?» - часто забывают, что изобретательское творчество не есть что-то неизменное. В разные эпохи изобретали по-разному. Поэтому утверждения, относящиеся к творчеству современного изобретателя, нельзя (без поправок на время) основывать на фактах, связанных с изобретениями, сделанными 50 или 100 лет назад. Однако чаще всего именно так и поступают. Описывается история какого-либо изобретения и само собой подразумевается, что выводы имеют силу и при решении современных технических задач.
«Известно,- пишет, например, Н. Середа в книге «Ра«бочий-изобретатель»,- что английский изобретатель Генри Бессемер (1813-1898), не будучи металлургом и не располагая необходимыми теоретическими сведениями, эмпирически открыл и запатентовал в 1860 году способ передела жидкого чугуна в литую сталь путем продува сквозь него сжатого воздуха во вращающемся конвертере. Следовательно, в числе изобретателей есть и такие, которые не имеют достаточных теоретических познаний, их изобретения являются результатом пытливой мысли и упорного, кропотливого труда…» 1
Бессемер действительно пришел к своему изобретению на ощупь, но сейчас, спустя столетие, в той же металлургии искать новое эмпирическим путем крайне нерационально. Взять хотя бы столь частную для металлургии задачу, как создание нового жаропрочного сплава. Вот что говорит об этом академик П. Капица:
«Применение эмпиризма в этих исследованиях обычно связано с трудоемким накоплением больших количеств опытных данных и с большой сложностью их систематизации и использования.,. Нам известно около 100 элементов, которые образуют сплавы. Положим, что описание нужных свойств одного металла или сплава, его прочности, жаропрочности, упругости, электропроводности и т. д. занимает одну страницу. Для описания свойств самих элементов потребуется 100 страниц, для описания бинарных сплавов потребуется уже 10 тысяч страниц. Сплавы тройных систем займут миллион страниц. Таким образом, эмпирический метод изучения имеет свои естественные пределы»2. Действительно, если бессистемно перебирать все мыслимые варианты решения современной технической задачи, то не хватит человеческой жизни. Можно, конечно, рассчитывать на случайную удачу- вроде той, которая в свое время помогла Бессемеру. «Такие многокомпонентные сплавы,- продолжает П. Капица,- может быть, были найдены случайно, но вероятнее- интуитивным «нюхом» талантливого ученого, который, как искусный повар, умеет готовить вкуснее других.
Если есть интуиция, значит, есть и закономерности. Задача науки - выявить эти закономерности».
Во времена Бессемера изобретатель вынужден был идти к цели методом «проб и ошибок», рассчитывая на терпение или счастливую находку - тогда других методов творческой работы просто не знали. Теперь положение несравнимо изменилось, изобретательская задача, как правило, может быть решена в результате планомерных мыслительных операций. Главное значение приобретает правильная организация творческого процесса, а не количество дней, месяцев, лет, затраченных на слепые поиски.
Отдавая должное терпению, присущему великим изобретателям прошлого, нельзя забывать, что современный изобретатель может и должен работать иначе. В наше время долгие поиски идеи, решения свидетельствуют не только о настойчивости изобретателя, но и о плохой организации творческой работы.
* * *
Творчество вполне совместимо с системой, с планомерностью. Творчество характеризуется не озарением и вдохновением, а результатом работы. Если создано нечто новое, значит, работа творческая. Дело вовсе не в количестве «проб и ошибок». Задачи могут и должны решаться умением, а не числом попыток.
Никто не сомневается,, например, что получение нового химического вещества - творчество. Однако бесчисленные химические вещества построены из одних и тех же «типовых деталей» - из химических элементов. Можно пытаться создавать новые химические вещества, наугад подбирая разные «типовые детали». Так раньше и делали алхимики. А можно изучить не только «типовые детали» (химические элементы), но и законы их соединения. Этим занимается современная химия. Новые вещества, созданные и создаваемые современными химиками, намного сложнее серной киелоты, «творчески» открытой алхимиками. Но кто скажет, например, что синтетические полимеры - это не результат творчества?!
Творчество - понятие меняющееся: его содержание постоянно обновляется. Одни виды деятельности исключаются из категории творческих, другие (более сложные) включаются. Было время, когда даже простые арифметические задачи считались творческими. В XV веке один ученый взялся научить купеческого сына сложению, но написал (письмо сохранилось до нашего времени), что умножению римских цифр обучать не сможет. В письме содержится совет отправить ученика в Италию, где возможно, есть хорошие специалисты по умножению…
Весь смысл теории изобретательства, в сущности, состоит в том, что задачи, сегодня по праву числящиеся творческими, она позволяет решать на том уровне организации умственного труда, который будет завтра.
Когда-то величайшими догадками были идеи о возможности соединить паровой двигатель с кораблем и получить пароход, соединить паровой двигатель с рельсовой тележкой и получить паровоз. Имена их авторов вошли в историю. Но не пытайтесь вспомнить, кто изобрел атомоход. Простые комбинационные приемы, бывшие когда-то вершиной творчества, стали общедоступными. В «Основах изобретательства» рассказано о задаче, поставившей в тупик Эдисона. Суть задачи такова.
Эдисон лично беседовал с теми, кто хотел поступить к нему в лабораторию. Он расспрашивал об их планах, интересовался, есть ли у них идеи, которые они стремились бы развить. Однажды некий молодой человек сказал Эдисону, что у него есть чудесная идея.
– Чудесная? - переспросил Эдисон. Молодой человек объяснил:
– Я хочу изобрести универсальный растворитель. Понимаете, жидкость, которая бы все растворяла.
– Универсальный растворитель? - удивился Эдисон.- Скажите, а в какой посуде вы собираетесь его хранить?!
Молодой человек растерянно промолчал…
И вот «Пионерская правда» предложила эту задачу школьникам 5-7-х классов. Редакция дала мне возможность познакомиться с полученными ответами. Из 3000 участвовавших в конкурсе пионерских отрядов более 2500 справились с задачей, ошеломившей Эдисона.
Вот некоторые ответы: «Хранить растворитель надо при низкой температуре, в замороженном виде» (6-й класс); «Надо хранить растворитель в твердом виде» (6-й класс); «Растворитель будет проводником, поэтому его можно хранить в электромагнитном поле, как плазму» (7-й класс).
Полвека назад идея сохранения универсального растворителя в другом агрегатном состоянии, в химически связанном виде или в электромагнитном поле была бы шедевром изобретательского творчества. Сейчас такими приемами уверенно владеют школьники.
Разве изобретательство от этого прекратилось? Возникли новые, более сложные задачи и новые, более тонкие приемы их решения.
Допустим, произойдет самое «страшное» - решение современных изобретательских задач удастся полностью автоматизировать. Что же, сразу возникнут новые задачи - более высокого порядка сложности.
Мир безграничен, вселенная неисчерпаема, и человеческому уму никогда не грозит безработица.
ИДЕАЛЬНАЯ МАШИНА
Существует наивное, но распространенное мнение, будто новые машины, механизмы, приборы возникают «из ничего»: сначала ничего нет, но приходит великий изобретатель и создает нечто вполне готовое. По такой примерно схеме, если верить мифам, в свое время появилась богиня Афина Паллада: взмахнул Гефест топором, мощным ударом расколол череп Зевсу, не повредив ему, и вышла на свет из головы громовержца могучая воительница богиня Афина Паллада. В полном вооружении, в блестящем шлеме, с копьем и щитом предстала она перед изумленными очами богов-олимпийцев… *
Машины, однако, не выходят из головы изобретателя «в полном вооружении». Они рождаются слабыми и крепнут постепенно, вбирая в себя многие изобретения. На рис. 4 показана, например, двухсотлетняя история гребного винта. Изобретательская мысль шла тремя разными путями - в качестве прототипов были взяты крылья ветряной мельницы, водоподъемный винт Архимеда и водяное мельничное колесо. Каждый прототип развивался усилиями многих изобретателей в разных странах КТри цепи изобретений постепенно сближались и привели наконец к появлению современных гребных винтов.
За любой современной машиной (это относится также к механизмам, к производственным процессам, словом, к любым техническим объектам) стоят десятки, сотни и тысячи последовательных изобретений. Даже по такой несложной «машине», как карандаш, выдано более двадцати тысяч патентов и авторских свидетельств!
Каждое изобретение подталкивает развитие машины. В паузах между двумя «толчками» машина остается неизменной. Раньше эти промежутки были длительными, машины совершенствовались медленно. Путь от первого экспериментального образца до первой практически пригодной вещи занимал десятки лет. Например, идея электрической лампы накаливания возникла еще в начале XIX века. Первый опыт освещения раскаленным проводником был поставлен в 1840 году. А первая лампа, пригодная для массового использования, появилась лишь тридцать девять лет спустя.
Рис. 4. Двухсотлетняя история гребного винта.
В наше время машины, механизмы, приборы взрослеют намного быстрее. Например, идея оптического квантового генератора (лазера) высказана в 1952 году, через два года уже проводились испытания первого такого прибора, а еще через шесть лет налажен промышленный выпуск разнообразных лазеров.
Машины развиваются постоянно, и поэтому в изобретательских задачах никогда нет недостатка. Между тем изобретатели занимаются решением новых технических задач, как правило, от случая к случаю.
Как показали анкетные опросы, существуют, так сказать, два типа отношений между изобретателем и задачей. Из десяти изобретателей восемь как бы выжидают, пока решение задачи станет остро необходимым, и лишь после этого приступают к работе. Тут, в сущности, задача сама находит изобретателя.
Другие изобретатели ведут активный поиск нерешенных проблем: зная, что требования к данной машине завтра возрастут, изобретатели уже сегодня выявляют перспективные задачи и решают их, используя наиболее современные технические средства.
Различие тут весьма существенное. Представьте себе, что человек толкает вагонетку. Можно, толкнув вагонетку, ждать, пока она будет двигаться по инерции, а потом снова толкнуть. Можно поступить иначе, непрерывно подталкивать вагонетку. Понятно, что во втором случае скорость движения будет значительно больше. Так обстоит дело и в изобретательстве. Налаженное производство движется, не встречая препятствий, и изобретателю кажется, что нет поводов к творчеству. Потом вдруг появляется какое-то «узкое место», например возникают перебои в снабжении материалами. Только тогда изобретатель принимается за решение проблемы, возникновение которой легко было предвидеть раньше.
Машины, однако, не выходят из головы изобретателя «в полном вооружении». Они рождаются слабыми и крепнут постепенно, вбирая в себя многие изобретения. На рис. 4 показана, например, двухсотлетняя история гребного винта. Изобретательская мысль шла тремя разными путями - в качестве прототипов были взяты крылья ветряной мельницы, водоподъемный винт Архимеда и водяное мельничное колесо. Каждый прототип развивался усилиями многих изобретателей в разных странах КТри цепи изобретений постепенно сближались и привели наконец к появлению современных гребных винтов.
За любой современной машиной (это относится также к механизмам, к производственным процессам, словом, к любым техническим объектам) стоят десятки, сотни и тысячи последовательных изобретений. Даже по такой несложной «машине», как карандаш, выдано более двадцати тысяч патентов и авторских свидетельств!
Каждое изобретение подталкивает развитие машины. В паузах между двумя «толчками» машина остается неизменной. Раньше эти промежутки были длительными, машины совершенствовались медленно. Путь от первого экспериментального образца до первой практически пригодной вещи занимал десятки лет. Например, идея электрической лампы накаливания возникла еще в начале XIX века. Первый опыт освещения раскаленным проводником был поставлен в 1840 году. А первая лампа, пригодная для массового использования, появилась лишь тридцать девять лет спустя.
В наше время машины, механизмы, приборы взрослеют намного быстрее. Например, идея оптического квантового генератора (лазера) высказана в 1952 году, через два года уже проводились испытания первого такого прибора, а еще через шесть лет налажен промышленный выпуск разнообразных лазеров.
Машины развиваются постоянно, и поэтому в изобретательских задачах никогда нет недостатка. Между тем изобретатели занимаются решением новых технических задач, как правило, от случая к случаю.
Как показали анкетные опросы, существуют, так сказать, два типа отношений между изобретателем и задачей. Из десяти изобретателей восемь как бы выжидают, пока решение задачи станет остро необходимым, и лишь после этого приступают к работе. Тут, в сущности, задача сама находит изобретателя.
Другие изобретатели ведут активный поиск нерешенных проблем: зная, что требования к данной машине завтра возрастут, изобретатели уже сегодня выявляют перспективные задачи и решают их, используя наиболее современные технические средства.
Различие тут весьма существенное. Представьте себе, что человек толкает вагонетку. Можно, толкнув вагонетку, ждать, пока она будет двигаться по инерции, а потом снова толкнуть. Можно поступить иначе, непрерывно подталкивать вагонетку. Понятно, что во втором случае скорость движения будет значительно больше. Так обстоит дело и в изобретательстве. Налаженное производство движется, не встречая препятствий, и изобретателю кажется, что нет поводов к творчеству. Потом вдруг появляется какое-то «узкое место», например возникают перебои в снабжении материалами. Только тогда изобретатель принимается за решение проблемы, возникновение которой легко было предвидеть раньше.