Технология творческого мышления

Анализ средств устранения (СУ1, СУ2 и СУ3) и возникающих при этом новых нежелательных эффектов показывает, что поиск решения проблемы может происходить в двух направлениях. При выборе СУ1 необходимо будет изменять принцип действия системы, или, как принято говорить, решать максимальную задачу. При выборе СУ2 или СУ3 принцип действия системы (перемешивание мешалкой) остается неизменным. В этом случае говорят о необходимости решать минимальную, или мини-задачу: вся система остается без изменений, а вредное качество (НЭ1) должно исчезнуть.

Вопрос о том, какую задачу и при каких начальных условиях решать, будет рассмотрен во второй части книги. Пока же отметим, что решение мини-задачи связано, как правило, с изменением значительно меньшего числа элементов, входящих в систему, и поэтому всегда предпочтительнее начинать с нее.

Рассмотрим вариант для СУ3 — замены мешалки из обычной стали на жаростойкую. НЭ2 здесь — недопустимо высокая стоимость. Составим схему задачи.

ОФ — получение однородного состава расплава стали.

ПД — механическое перемешивание мешалкой.

Состав системы — расплав стали, ковш, шлак, мешалка, механизм управления мешалкой.

НЭ1 — расплавление обычной мешалки.

СУ — использование жаростойкой мешалки.

НЭ2 — высокая стоимость.

Рассмотрим варианты технических противоречий в их крайних состояниях:

Если использовать жаростойкую мешалку, то она не расплавится, но будет стоить очень дорого.

Если же жаростойкую мешалку не применять, то высокая стоимость не создается, но сохраняется расплавляемость обычной мешалки.

Шаг 2. Формулируем изобретательскую задачу. Решать, как мы уже отмечали выше, предпочтительнее мини-задачу. Для ее постановки используем понятие «идеальная система», т.е. такая система, которой нет, но функция которой выполняется. Нам необходима «идеальная жаростойкая мешалка», т.е. такая мешалка, которая ничего не стоит, так как ее нет, но основное свойство которой — не расплавляться при температуре даже в 2000 °С — сохраняется и переносится на обычную мешалку.

Постановка изобретательской задачи:

Не вводя жаростойкую мешалку и тем самым не создавая ее высокой стоимости, устранить расплавляемость обычной мешалки.

Шаг 3. Определяем оперативную зону (ОЗ), или зону конфликта. В состав ОЗ обязательно должны войти объект, который подвергается вредному воздействию, и объект, который воздействует.

Нагрев мешалки и ее расплавление происходят в процессе перемешивания при контакте поверхности мешалки с расплавом стали. Здесь, в зоне контакта поверхности мешалки с расплавом, и возникает конфликт. Очевидно, что если нам удастся каким-то образом предохранить от нагрева свыше 1100 °С этот поверхностный слой, то более глубинные слои мешалки тем более не нагреются, и задача будет решена.

Шаг 4. Определяем оперативное время (ОВ). В данной задаче это время Т3 выполнения основной функции — перемешивания жидкой стали. Время Т3 состоит из времени Т2 нагрева мешалки до критической температуры 1100 °С и конфликтного времени Т1, в период которого мешалка будет нагреваться выше этой температуры. Цель решения — не допустить возникновения Т1, свести его к нулю.

Шаг 5. Физическое противоречие на макроуровне (М-ФП): поверхность мешалки, контактирующая с расплавленной сталью, должна иметь температуру не выше 1100 °С («быть холодной»), чтобы не терять способности перемешивать расплавленную сталь, и должна иметь температуру 1600 °С («быть горячей»), так как она все время контактирует с расплавленной сталью.

Шаг 6. Физическое противоречие на микроуровне (μ-ФП): между поверхностью мешалки и расплавом стали должны находиться частицы вещества, которые подвергаются воздействию температуры в 1600 °С, но не нагреваются свыше 1100 °С.

Шаг 7. Идеальный конечный результат (ИКР): техническая система должна сама обеспечивать между поверхностью мешалки и расплавленной сталью наличие частиц, которые подвергаются воздействию температуры в 1600 °С, но не нагреваются свыше 1100 °С.

Шаг 8. Сформулируем условия, которым должны удовлетворять частицы, чтобы обеспечивались необходимые по шагу 7 противоположные состояния:

а) находиться между поверхностью мешалки и расплавленной сталью (разделить их);

б) быть под воздействием температуры в 1600 °С и при этом не пропускать к поверхности мешалки температуру свыше 1100 °С.

Какие же свойства частиц могут обеспечить эти условия? Чтобы реализовать первое требование, частицы должны быть или подвижными и все время перемещаться вокруг движущейся мешалки, или, наоборот, обладать способностью крепко цепляться за поверхность мешалки, чтобы разделять контактирующие в зоне конфликта поверхности.

Для реализации второго условия частицы, нагревшись до 1100 °С, должны либо отдавать кому-то тепло, либо покидать зону конфликта, чтобы не было теплопередачи от расплавленной стали к поверхности мешалки.

Шаг 9. Выше уже отмечалось, что идеальное решение должна обеспечить сама система. Проанализируем состав системы (см. шаг 1) и посмотрим, нет ли в ее составе элементов, обеспечивающих сформулированные на шаге 8 свойства.

Какие здесь могут быть варианты? Задача фактически свелась к поиску вещества внутри системы, которое должно обладать вполне конкретными физическими свойствами: нагреваясь от источника высокой температуры, сохранять собственную температуру на более низком и вполне определенном уровне. Из курса физики известно, что подобными свойствами обладают вещества с кристаллической решеткой в момент изменения своего агрегатного состояния. Например, температура льда не может быть выше 0 °С, и в обычных условиях температура воды, которая образуется при таянии льда, никогда не будет выше этого значения, пока не растает весь лед. Аналогичный процесс происходит при кипении воды в открытом сосуде — на самой раскаленной плите температура воды не поднимется выше 100 °С.

Имеется ли в данной системе вещество, температура которого не могла бы превышать 1100 °С? Да, такое вещество имеется, это ТВЕРДЫЙ шлак. Он плавится при температуре 1000 °С, переходит в жидкое состояние и всплывает, так как значительно легче расплава стали. Следовательно, если покрыть мешалку слоем твердого шлака, то до тех пор, пока этот слой не расплавится полностью, температура поверхности мешалки не будет превышать 1000 °С.

Возникает новая задача: как покрыть мешалку слоем твердого шлака? Ведь в системе имеется только жидкий шлак, да и то в основном на поверхности расплава. Возможны, вероятно, два варианта: или остужать шлак и каким-то образом, загоняя его в расплав, обмазывать им мешалку, или, наоборот, поднимать мешалку над слоем шлака, что позволяет делать механизм ее вращения. Второй вариант явно предпочтительнее, так как при этом слой твердого шлака налипает на поверхность мешалки САМ, как только мешалку начинают протаскивать через слой шлака. Затем мешалку опускают в расплав и перемешивают до тех пор, пока весь твердый слой не расплавится и не всплывет на поверхность расплава. После этого операцию покрытия мешалки слоем твердого шлака повторяют.

В предыдущей главе отмечалось, что достичь идеального конечного результата удается чрезвычайно редко, примерно в одной задаче из тысячи. Во всех остальных случаях приходится дополнительно что-то вводить, усложняя либо саму систему, либо надсистему. Но сама нацеленность шагов АРПС на ИКР позволяет получить результат, максимально близкий к идеальному.

Вот еще одна проблема, не техническая — проблема бизнеса, решить которую практически идеально удалось только потому, что на эту идеальность ориентировались.

Проблема 2

ИДЕАЛЬНАЯ ПРАЧЕЧНАЯ

Проблема под таким очень смешным названием возникла в самом конце ХХ в. на курсах будущих предпринимателей, на которых М. Меерович, один из авторов этого пособия, читал лекции по курсу проектного менеджмента (предмет называется «Методы анализа проблемных ситуаций и поиска их наиболее эффективных решений»). Суть проблемы заключалась в следующем: группа недавно демобилизованных молодых офицеров искала для себя подходящую сферу бизнеса. В период службы у одного из них, связанного с хозяйственной деятельностью, периодически возникали проблемы со стиркой белья для солдат. Проведя небольшой маркетинговый анализ, они обнаружили, что «ниша» еще не заполнена: старые прачечные уже не работают, а новых пока маловато. Возникла бизнес-идея — создать прачечную. Но в процессе работы над бизнес-планом выяснилось, что средств на приобретение машин, аренду помещения, оплату коммунальных услуг и прочих расходов у них было явно недостаточно… Лизинга тогда еще не существовало, брать кредит они боялись…

На одной из последних лекций преподаватель предложил на примере модели создания какого-то реального производства проанализировать этот процесс и поискать варианты с минимальными затратами. «Это может быть вполне конкретная идея кого-то из вас», — добавил он. Тут-то товарищи бывшие офицеры и выложили идею прачечной…

Для решения этой проблемы используем АРПС (см. приложение 1).

Шаг 1. Бизнес-идея «Прачечная» как техническая система для стирки белья состоит из пункта приема и выдачи белья и помещения для машин, оборудованного инженерными коммуникациями (вода, канализация, электричество и т.д.). При разработке этой бизнес-идеи выяснилось, что средств на закупку оборудования, аренду помещения и пр. не хватает. Как быть?

Выше уже упоминалось, что проблемы возникают тогда, когда ситуацию либо нельзя решить известными стандартными методами, либо применение этих методов приводит к появлению последствий, которые нас, пользователей данной системы, не устраивают. Одним из таких стандартных методов при недостатке средств был бы кредит, но при существующих порядках в стране этот вариант был очень рискованным…

Особенность ТРИЗ как методики поиска решения проблем, которая как раз и позволяет формировать творческий стиль мышления, заключается в умении предложить сильные и нетрадиционные варианты решений, которые обычное мышление сразу психологически исключает. Один из этих вариантов — отказаться от действия или объекта, который вызывает нежелательный эффект. Для данной проблемы — не создавать прачечную. Но тогда нет бизнес-идеи и негде стирать белье…

Схема задачи:

ОФ — создать свой бизнес.

ПД — закупить стиральные машины и арендовать помещение с инженерными коммуникациями для прачечной.

Состав системы — пункт приема и выдачи белья, стиральные машины, оборудованное помещение, бизнесмены.

НЭ1 — нет средств на закупку стиральных машин и аренду оборудованного помещения.

СУ — отказаться от создания прачечной.

НЭ2 — нет своего бизнеса…

Рассмотрим варианты технических противоречий в их крайних состояниях:

Если отказаться от создания прачечной, то средства для закупки оборудования и аренды помещения не будут нужны, но не будет и бизнеса.

Если же от создания прачечной не отказываться, то свой бизнес появляется, но для его создания нет средств.

Решать будем, как и в предыдущих случаях, минимальную задачу: все остается без изменений, а вредное качество (необходимость иметь средства на закупку машин и аренду помещения) устраняется.

Шаг 2. Постановка изобретательской задачи:

Не отказываясь от идеи создать прачечную и тем самым иметь свой бизнес, устранить необходимость иметь средства на закупку и аренду.

Считаем необходимым отметить, что шаг 2 чрезвычайно важен и методически, и психологически. Именно на этом этапе решения задачи мы вводим отсутствующий элемент ради того его свойства, которое устраняет существующий нежелательный эффект. И вводим мы его, не вводя, — как отсутствующий, в соответствии с постановкой мини-задачи, т.е. не усложняя систему и не вызывая тем самым новых вредных явлений!

Отсутствующий элемент — это идеальный объект: его нет, а его функция по устранению НЭ1 осуществляется!

Умение работать со свойствами отсутствующих объектов приходит не сразу, поэтому так важна, особенно на первых этапах обучения, подробная и скрупулезная запись поиска решения проблемы.

Шаг 3. Определяем оперативную зону (ОЗ) — зону, в которой происходит конфликт. Как видно из описанной ситуации, конфликт возникает из-за необходимости иметь оборудованное помещение c машинами для стирки белья (деньги нужны для этого!).

Шаг 4. Определяем оперативное время (ОВ). Как видно из условия, время выполнения основной функции Т3 состоит из двух частей: времени работы с клиентами Т2 (прием и выдача белья), и конфликтного времени Т1 — времени стирки белья в машинах.

Т = T3 = T2 + T1.

Шаг 5. Физическое противоречие на макроуровне (М-ФП): во время стирки белья оборудованное помещение со стиральными машинами должно быть, чтобы бизнесмены имели свой бизнес, и оборудованного помещения со стиральными машинами быть не должно, чтобы не закупать их и не платить арендной платы.

Шаг 6. Физическое противоречие на микроуровне (μ-ФП): между оборудованным помещением со стиральными машинами и бизнесменами должны появиться частицы вещества, обеспечивающие наличие такого помещения со стиральными машинами и исключающие необходимость их закупать и арендовать для этого помещение.

Шаг 7. Идеальный конечный результат (ИКР): бизнес-идея «Прачечная» должна сама обладать частицами вещества, обеспечивающими наличие такого помещения со стиральными машинами и исключающими необходимость их закупать и арендовать для этого помещение.

Выше уже отмечалось, что идеальное решение должна по возможности обеспечить сама система. Проанализируем ее состав (шаг 1) и посмотрим, нет ли в нем элементов, которые могли бы реализовать ИКР.

Такие элементы есть. Это сами офицеры-бизнесмены. Точнее — их квартиры, в которых есть стиральные машины и все необходимые коммуникации, и их жены. Осталось оборудовать пункт приемки-выдачи белья…

Глава 6. УПРАВЛЯЕМОЕ ВООБРАЖЕНИЕ

Сумасшедшие идеи — моя специальность.

В.Н. Журавлева. Звезда психологии

ЗА БАРЬЕРАМИ ОБЫДЕННОГО...

«Шестиклассница Кира Сафрай вместе с одноклассником, математическим вундеркиндом Сашей Геймом, занимаются математикой с Настей, подругой Киры. Впереди контрольная за третью четверть, и Насте грозит двойка. Призывы Саши «немножко подумать» и «рассуждать логически» ни к чему не приводят. И тогда Кира, которая ходила в театральный кружок и слышала о системе Станиславского, стала учить Настю решать задачи по этой системе: вживаться в образ.

В первой задаче Настя представила себе маршрутный автобус, который за городом, на грунтовой дороге, догнал через определенное время пешехода, симпатичного парня в клетчатой ковбойке и, хотя шел мелкий противный дождик, не остановился, не взял пешехода, а обрызгал водой, обфыркал вонючим дымом и помчался дальше со скоростью 45 км/ч! Настя сама нашла эту скорость! Во второй задаче Настя вживалась в образ старого закопченного чайника с проволокой вместо ручки, когда-то он ходил в туристские походы, а теперь в нем смешивали холодную и горячую воду. В следующей задаче ехали два поезда — скромный трудяга товарный, которому было очень обидно, что его вот-вот обгонит расфуфыренный пассажирский экспресс...

Затем началась безлюдная область синусов, усеченных конусов и биквадратных уравнений. За пять лет — до окончания школы — Настя перевоображала тысячи задач! Даже тригонометрические функции острого угла Настя видела как взаимосвязанные особенности характера некоего человека по имени О. Угол...

В восьмом классе Кира уже понимала, что затеяла необычный психологический эксперимент. Но к тому времени Настя училась на четверки и пятерки, хотя задачи решала несколько своеобразно. «В бассейн поступает вода из четырех труб: когда открыты первая, вторая и третья трубы, бассейн заполняется за двенадцать минут; если открыты вторая, третья и четвертая — за пятнадцать минут; если же первая и четвертая — за двадцать. Спрашивается: за какое время бассейн заполнится водой при четырех открытых трубах?

Настя смотрела сквозь Сашу и, конечно, видела этот бассейн. Вероятно, она видела и трубы, и краны, и, может быть, даже людей, сидящих у бассейна и ждущих, когда же он наконец заполнится. Игорь стал писать на доске уравнения, ребята ему подсказывали. Но тут Настя сказала:

— Совсем маленький бассейн. За десять минут заполнится.

Гейм сразу насторожился и стал допытываться, откуда Настя знает ответ.

— Вот бассейн, — ответила Настя, — бетонные стенки, лестница, два трамплина и трубы. Черные такие трубы, а на них белой краской написаны номера...

— Почему трубы черные? — перебил Лабиус. — Может быть они серые. Или оранжевые.

— Черные. С большими белыми номерами, — повторила Настя. — Я так вижу, тебе какое дело? Номера один, два, три. Идет вода. За минуту она наполняет бассейн на одну двенадцатую. Рядом трубы с номерами два, три, четыре. В минуту заполняют одну пятнадцатую бассейна. И снова трубы с номерами один и четыре. Одна двадцатая объема в минуту. Каждый номер повторяется два раза — это же сразу видно. Восемь труб по два комплекта по четыре. За минуту они наполняют одну пятую бассейна, весь объем — за пять минут. Значит, четырем трубам нужно вдвое больше времени. Вот и все»9.

Красиво, не правда ли? Вместо громоздких абстрактных уравнений — ясное и четкое видение физической сущности задачи. Вместо длинных и многосложных преобразований — несколько простейших арифметических действий с дробями.

Но по-настоящему выдающиеся способности Насти проявились при расшифровке парадокса Грея. Произошло это на берегу Черного моря, куда наши героини, уже студентки московских вузов, попали в «ссылку» после реализации очередной головокружительной идеи.

Суть парадокса Грея — несоответствие между скоростью дельфинов и мощностью их мускульной системы. Дельфины развивают скорость до 60 км/ч. Чтобы преодолеть возникающее при такой скорости сопротивление воды, их мускулатура должна быть раз в десять сильнее, чем она есть на самом деле.

Кира убеждает Настю попробовать разгадать тайну дельфинов, не имея ни одного дельфина. Настя представляет себе море и в нем дельфина, потом этого дельфина убирает. Остается только море, следовательно, думать надо только о воде...

И возникает изящная гипотеза, основанная на свойстве молекул воды находиться в обычном состоянии объединенными в агрегаты, как мячи в ящиках. Мячики вообще-то подвижны, их легко растолкать, но ведь они находятся в упаковке! Поэтому вода оказывает большое сопротивление движению. Но если упаковку снять — мячи рассыпятся, и сопротивление уменьшится. Значит, надо раздробить агрегаты воды на отдельные молекулы.

Проблемой дробления агрегатов, но для других целей, занимались биохимики. Они выяснили: когда агрегат захватывает лишний протон, он сразу разваливается на отдельные молекулы. Как карточный домик. Может быть, у дельфинов именно так все и происходит? Оставалось создать вещество, которое легко отдавало бы воде протоны.

Таков вкратце сюжет рассказа «Снежный мост над пропастью» — первого рассказа о жизни и деятельности «звезды психологии» Киры Сафрай, о ее подруге Насте и о том, как был открыт «АС-эффект» (эффект Анастасии Сарычевой), объясняющий парадокс Грея.

Всего шесть рассказов — три побольше и три маленьких, около сотни страничек — составляют цикл «Звезда психологии»10, написанный Валентиной Николаевной Журавлевой в 60-е годы. В них нет приключений в том примитивном смысле слова, когда из-за «отпаявшегося сбоку параметра» космический корабль проваливается в точку пересечения времени с пространством и выскакивает в пятом с половиной измерении. Нет мутанта–муравья с высшим разносторонним образованием, который помогает делать уроки девочке и скрашивает одиночество старика — продавца газет. Нет профессора-инопланетянина с ящерицей-секретарем, которая так же умна, как человек, только говорить не умеет и пользуется для этого компьютером.

А есть в рассказах В. Журавлевой обычные человеческие проблемы, описанные живым человеческим языком: как вернуть в «большую науку» талантливого молодого ученого, который почему-то решил бросить физику и податься в мореплаватели? Действительно ли «самое-самое» сейчас необходимое для дальнейшего существования цивилизации — это Большой Мусорный Ящик, чтобы уничтожать отходы производства? Может быть, именно нам выпадет расшифровать сигнал бедствия и оказать помощь хрононавту — путешественнику из будущего, у которого сломалась машина времени, и он застрял в прошлых веках?

«Каждый раз, когда приходится решать сложную проблему, возникает барьер, отделяющий от меня внешний мир. Свет, звук, запах, тепло, холод — все исчезает за этим барьером. Даже время. Остается только движение мысли, сначала едва уловимое, но постепенно приобретающее уверенность, весомость, силу. Тут торжествует закон Эйнштейна: мысль не имеет массы покоя и лишь в движении становится физически ощутимой. В такие мгновения кажется, что можно увидеть мысль, прикоснуться к ее потоку»11.

Вот эта возможность увидеть мысль, ее движение, прикоснуться к потоку — основное богатство рассказов В. Журавлевой. Потому что поток мысли не возникает неизвестно где и не уходит в песок на полдороге. Поток начинается с постановки задачи и вливается в четко аргументированное решение. Его русло можно проследить от начала до конца, какие бы невероятные извивы оно ни совершало. И увидеть на этом пути, как поток углубляется и расширяется, вбирая в себя новые соображения и интуитивные ассоциации. Тоже, впрочем, четко обоснованные.

По жанру рассказы считаются «научно-фантастическими», но писать это слово нужно было бы так: «научнофантастические». В них невозможно указать: здесь кончается наука, а здесь начинается фантастика. Ну что фантастического в идее разрушения агрегатов воды на молекулы для уменьшения сопротивления движению дельфинов?! Разве только то, что мазь, легко отдающую протоны, Настя создала на основе косметического крема «Лунный»... Или в идее выйти в область процессов, протекающих на несколько порядков быстрее, чем самые быстрые процессы в ядрах атомов?! Или в исследовании свойств вещества при температурах ниже абсолютного нуля?!

Мы абсолютизируем сегодняшние пределы знаний. Ошибка — вера в незыблемость барьеров, считает Кира12.

И если уж употреблять слово «фантастика» применительно к идеям «звезды психологии», то в единственном смысле: фантастические возможности, которые раскрываются перед человеком с развитым воображением.

Фейерверк идей В. Журавлевой, без сомнения, был бы интересен сам по себе, «в сухом научном изложении, но в “Звезде психологии” они раскрыты так, что читатель почувствует колдовское притяжение творчества...»13

...Для выяснения причины неудачного эксперимента на внеземной станции собирается комиссия. В состав комиссии включен специалист по фантастике, собравший картотеку из 300 000 фантастических идей. Эксперимент основан на гипотезе, что на нейтронных звездах существует другая форма цивилизации. На одну из звезд и направлен сигнал землян — импульс лазера. До звезды далеко — десять световых лет, но уже изобретен генератор, ускоряющий скорость света до 300 000 000 000 км/с. Путь до звезды, прикидывает фантаст, сигнал должен пройти месяца за три. Еще какое-то время на обработку сигнала и на обратный путь... Но ученые, поставившие эксперимент, ждут ответа с момента отправки сигнала. По их гипотезе, нейтронная цивилизация может перемещаться во времени, как мы — в пространстве, ей ничего не стоит вернуться назад и устранить промежуток времени между посылкой сигнала и получением ответа. Но ответа нет...