Помоги проекту - поделись книгой:
Представьте себе такой метод в наши дни. Авиаконструкторы наугад вносят различные изменения в серийные самолеты «Аэрофлота», а потом ждут — какие из них благополучно вернутся из рейса... Невероятно? Конечно, невероятно. Но метод проб и ошибок сохранился, просто вещественные пробы в наши дни почти всегда заменяются пробами мысленными. Авиаконструктор мысленно вносит изменения в конструкцию самолета, мысленно оценивает результаты, приходит к выводу, что так нельзя,—и отбрасывает вариант. И снова поиск, новые варианты, новые мысленные эксперименты. «Как-то раз, проснувшись ночью, — рассказывал генеральный конструктор О. Антонов,—я стал по привычке думать о главном, о том, что больше всего заботило и беспокоило...» Рассмотрено и отброшено множество вариантов, мысленно взлетают самолеты, беззвучно падают и тут же взлетают снова, уже измененные, иные. И вот, наконец, поднимается очередной вариант — и не падает, летит уверенно... «Как просто,—говорит
О. Антонов.— Я тут же протянул руку к ночному столику, нащупал карандаш и записную книжку и в полной темноте набросал найденную схему. Почувствовав большое облегчение, я тут же крепко заснул».
Замена вещественных экспериментов мысленными — большой шаг вперед. Из 1000 вариантов 990 или 995 рассматривают мысленно, и только оставшиеся 5—10 вариантов испытывают «в натуре» — это огромный выигрыш в затраченных силах, средствах, времени. Но тысяча мысленных экспериментов — опять-таки годы и годы напряженного труда. Что ж, есть простой выход: пусть варианты перебирает не один человек, а коллектив. Пусть об одной задаче одновременно думают десять человек. Или сто. Коллективная работа — тоже большой шаг вперед в организации технического творчества. Группа, лаборатория, отдел, институт — на штурм задач идут не одиночки, а коллективы.
Но как разделить задачу? Как сделать, чтобы каждый перебирал свои варианты?
Допустим, в вашем подчинении сто сотрудников. Нужно решить задачу 6 о дымовой трубе. Как вы организуете работу? Если просто сказать: «Идите думайте»,— к вечеру все сотрудники принесут примерно один и тот же список вариантов. Задача о дымовой трубе была опубликована в «Пионерской правде». Прибыло 562 письма. В некоторых письмах было по 7—8 вариантов. Казалось бы, «коллектив» из 562 «сотрудников» должен дать, во всяком случае, не меньше тысячи вариантов. А вариантов (разных) оказалось всего четырнадцать! Аналогичный опыт поставили в общественном институте изобретательского творчества. Только что принятым слушателям ( в основном инженерам) предложили решить задачу методом проб и ошибок. 90 человек за два часа дали всего восемь разных вариантов, очень близких друг к другу... и ошибочных.
Конечно, время от времени можно собирать всех, думающих над одной задачей, и объявлять: такие-то варианты рассмотрены и отвергнуты, не тратьте на них силы и время, ищите новые варианты. В сущности, так и поступают. Многочисленные совещания, конференции, семинары, симпозиумы в основном для того и проводятся, чтобы информировать — кто и что уже сделал, в каком направлении идут поиски. Это позволяет избежать повторения одних и тех же вариантов. Но не каждый же день проводить конференции...
Пожалуй, надо отметить еще одно усовершенствование метода проб и ошибок. Когда-то перебор вариантов вели буквально наугад. Теперь изобретатели начинают с изучения опыта предшественников. Ознакомившись с патентной и научно-технической литературой, изобретатели намечают примерное направление поисков. Знания и здравый смысл заранее отсекают сомнительные варианты. Правда, при этом нередко теряются и те кажущиеся дикими варианты, которые как раз и решают задачу...
Итак, за многие тысячи лет в метод проб и ошибок были внесены некоторые усовершенствования, но суть метода принципиально не изменилась. Между тем, задачи становились все сложнее и решать их требовалось во все более короткие сроки. Естественно, не раз возникала мысль: нет ли какого-то другого метода, позволяющего без перебора вариантов отыскивать единственно верное решение? И каждый раз эта мысль наталкивалась на непреодолимый барьер. Ведь изобретение потому и изобретение, что придумано нечто совершенно новое, неожиданное, неочевидное, не выводимое по формулам. А если мы будем получать изобретения по формулам — в чем тогда будет состоять творчество?! В чем будет заслуга изобретателя, если формулы автоматически привели его к решению? Да и где взять такие формулы?
Читателям «Пионерской правды» был задан вопрос: какие вы знаете приемы решения изобретательских задач? Шестиклассница из Уфы ответила так: «Прием для решения изобретательских задач — это когда человек сидит с задумчивым лицом, глаза в потолок. А рукой чешет лоб». Наивно? Но вот строки из вышедшей недавно «взрослой» книги об изобретателях: «...Шли к решению проблемы почти на ощупь. Перебрали множество теорий, в конце каждой из которых стояло: «Нуждается в практической проверке». Поставили тысячи экспериментов только для того, чтобы убедиться: пошли не туда. Испытали... десятки конструкций приборов, перепаяли сотни метров проводов и извели не поддающееся учету количество кинопленки».
Полистайте курсы психологии, посмотрите воспоминания изобретателей — и вы везде встретите одно и то же: надо настойчиво думать о задаче, надо терпеливо перебирать варианты, надо думать днем и ночью.
Представление о том, что новые изобретения могут быть получены только методом проб и ошибок, поразительно устойчиво. Оно укреплялось веками и в конце концов стало казаться очевидным.
Когда мы говорим: «Вечный двигатель невозможен» — это утверждение опирается на законы физики, на всю систему современных научных представлений. Но почему невозможно создать новые методы решения изобретательских задач? Почему нельзя обойтись без многочисленных проб и ошибок? Ведь это не противоречит законам природы...
А если преодолеть психологический барьер — и попробовать?
ЕЩЕ ОДНА ЗАДАЧА
За барьером пр’ивычных представлений о непознаваемости творческого процесса удалось обнаружить правила, по которым можно уверенно решать сложные изобретательские задачи. Мы подробно расскажем о них, а пока, завершая знакомство с методом проб и ошибок, рассмотрим еще одну задачу. Для решения этой задачи не нужно специальных знаний,' вполне достаточно знать физику в объеме восьми классов, да в общем и этого не нужно: хватит и обычных житейских знаний. Поскольку знания не играют существенной роли при решении этой задачи, все зависит от того, как вы будете перебирать варианты. Очень удобная задача, чтобы еще раз присмотреться к методу проб и ошибок.
Задача 8. При выплавке чугуна в домнах образуется расплавленный шлак (смесь окислов алюминия, магния, кальция и др., температура около 1000°), который сливают в ковши и увозят на шлакоперерабатывающие установки. Шлак, залитый в ковш, охлаждается, на его поверхности появляется твердая корка. Чтобы вылить шлак из ковша, в корке с помощью специального копрового устройства пробивают два отверстия. Однако отверстия эти приходится делать не у стенки ковша, поэтому часть шлака остается в ковше. Пробивать отверстия в корке у самых стенок ковша по ряду причин невозможно (ковши по-разному наполняются шлаком, корка имеет разную толщину, стенки ковша — конусные и т. д.). Это отпадает.
Основное охлаждение происходит с открытой поверхности шлака. Но закрыть ковш теплоизолирующей крышкой затруднительно, поскольку потребуются громоздкие устройства для открывания и закрывания ковша.
Затвердевание шлака в ковше и неполный слив приводят к тому, что примерно одна треть шлака не используется на шлакоперерабатывающих установках. Приходится сооружать специальные эстакады: там выбивают затвердевший в ковшах шлак, сливают остатки жидкого шлака, охлаждают водой и самосвалами вывозят в отвалы, громоздящиеся вокруг заводов.
Возникает задача: как обеспечить полный слив жидкого шлака?
Как видите, разобраться в условиях задачи очень просто. Есть большие металлические «банки» (ковши), в которых возят расплавленный шлак. Нужно свести до минимума потери жидкого шлака и сделать это без усложнения оборудования.
1. Запишите возможные варианты решения. Постарайтесь, чтобы их было не меньше десятка.
2. Зачеркните все варианты, требующие хотя бы небольшого переустройства оборудования.
3. Предложите эту задачу своим друзьям. Желательно, чтобы 5—6 человек записали свои варианты. Сколько разных вариантов получилось? Сколько разных вариантов останется, если зачеркнуть варианты, требующие переустройства оборудования?
Сохраните записи. Мы еще вернемся к этой задаче.
* * *
Теперь мы знаем: изобретательские задачи имеют разную «цену». Есть задачи «ценой» всего в несколько проб, решение таких задач доступно каждому, и есть задачи, решение которых приходится оплачивать многими тысячами проб. Творчество проявляется именно в решении «дорогостоящих» задач. Если бы удалось найти прием, позволяющий делать «дорогостоящую» задачу общедоступной, мы могли бы считать, что тайна творчества раскрыта.
Нечто подобное описано в фантастическом рассказе Рэймонда Джоунса «Уровень шума». Использован прием (всего лишь один прием!): при помощи хорошо разыгранного спектакля с кинотрюком психологи убедили ученых в возможности существования антигравитации — и удалось решить труднейшую задачу и построить антигравитационный летательный аппарат. Вот концовка рассказа. Психолог Бэрк говорит физику Марту:
«...Мы расшатали ваши умственные фильтры, и в результате появился ответ. Метод сработал, он будет действенным всегда. Все, что необходимо сделать, это избавиться от лишнего груза предрассудков, от окаменевшего мусора в голове, изменить произврльную настройку ваших умственных фильтров в отношении других вещей, которые вам всегда хотелось сделать, и тогда удастся найти нужный ответ на любую проблему, какую вы только пожелаете исследовать.
Март взглянул на небо.
— Да, вот они, звезды, — сказал он. — Я всегда хотел добраться до зьезд. Теперь, когда у нас есть антигравитация...
— Вы можете полететь к звездам, если заходите.
Март покачал головой.
— Вы и Даннинг. Вы заставили нас создать антигравитацню. И это становится совсем простым делом. Конечно, мы смогли бы побывать на планетах, может быть, даже слетать за пределы солнечной системы. Но я думаю, что останусь здесь и буду работать с вами. Одна или две жалкие планеты — чего это стоит в конце концов. Но если мы научимся использовать максимальный уровень шума человеческого ума, мы сможем покорить всю вселенную!»
Что ж, значение проблемы показано верно. Человек познает и покоряет вселенную, решая творческие задачи. Если в сотни раз увеличить число людей, умеющих решать творческие задачи,— темпы прогресса возрастут тысячекратно. Но существует ли прием, позволяющий произвольно изменять «настройку умственных фильтров»? Вот в чем вопрос...
ИНСТРУМЕНТЫ ЕСТЬ, НО...
Наверное, нет игрушки проще, чем кубики. Сложил квадрат или прямоугольник из кубиков — получился рисунок. Повернул кубики — другой рисунок. Снова повернул — еще один рисунок... Игрушка настолько простая, что мы легко осваиваем ее, едва
вступив в детсадовский возраст. Осваиваем... и бросаем: слишком уж она проста. А если приспособить кубики для решения изобретательских задач? Давайте подумаем. Кубики образуют рисунок, допустим, рисунок машины или прибора. Мы переворачиваем кубики — возникает другой рисунок: совершенно новая машина или новый прибор, никому еще не известное изобретение... Невозможно? Что ж, проверим!
Нарисуем, например, на кубиках схему электромагнитного расходомера (фиг. 1). Это простой прибор, состоящий из металлических электродов Э и магнитной системы М. Электроды опущены в жидкую электропроводящую среду С (раствор кислоты, щелочи, соли), движущуюся по лотку или по трубе. Как известно, при движении проводника в магнитном поле возникает электрический ток: на электродах, опущенных в движущуюся жидкость, наводится электродвижущая сила, которую легко измерить гальванометром. Чем выше скорость потока жидкости, тем сильнее отклоняется стрелка гальванометра. Зная скорость потока и площадь его поперечного сечения, нетрудно определить, сколько жидкости прошло по трубопроводу за то или иное время.
Итак, на картинке — расходомер. Если бы теперь повернуть кубики и получить схему какого-то нового прибора! Но другие грани кубиков пока пусты. Сколько бы мы ни переворачивали кубики, нового изобретения не будет. Есть, однако, простой выход. У расходомера три основные части, причем расположены они в определенном порядке. Снаружи — с двух сторон — магнитная система М, внутри два электрода Э, а в самой середине—среда С:
МЭСЭМ
Для симметрии запишем С два раза (ведь другие буквы встречаются в этой записи по два раза):
МЭССЭМ
Возьмем теперь шесть кубиков. Пусть на каждом кубике будет только одна буква — М, Э или С. Расположим кубики в линию и начнем их перекладывать. Получится шесть симметричных комбинаций:
1. МЭССЭМ
2. ЭМССМЭ
3. СМЭЭМС
4. МСЭЭСМ
5. ЭСММСЭ
6. СЭММЭС
Первая формула соответствует уже знакомому нам электромагнитному расходомеру. А другие пять? По-видимому, это тоже расходомеры, у них те же основные части — поток жидкости, электроды, магнитная система. Но это уже какие-то другие расходомеры, необычные. Например, в конструкциях 3 и 6 жидкость находится снаружи.
Вот мы и «доигрались» в кубики: возникли новые приборы! Попробуем изобразить их схемы (фиг. 2). В конструкциях 3 и 6 жидкость движется снаружи прибора. Может такое быть? Вполне. Например, море за бортом корабля. Правда, прибор не измерит количества воды в море, но зато покажет скорость корабля: чем выше скорость, тем больше электродвижущая сила на электродах. Конструкция 6 обтекаема — это ее достоинство, но она имеет и серьезный недостаток: электроды расположены снаружи электромагнита, а самое «густое» магнитное поле — внутри электромагнита. В конструкции 3 электроды находятся внутри соленоида — такой прибор в десятки раз чувствительнее прибора по схеме 6. Когда впервые возникла идея «сыграть в кубики», были известны только схемы 1 и 6. Четыре другие оказались новыми! И не просто новыми, а имеющими новые полезные качества. Прибор по схеме 3 не только чувствительнее прибора 6, но и лучше охлаждается (магнитная система непосредственно соприкасается с водой), а это очень важно: можно усилить магнитное поле, сделать прибор еще более чувствительным.
м э с з м
т
1_
э м с м э
Ш!
с м э м с
1Л.1
■ы
м с э с м
№
э с м с э
га
й~
с э м э с
'1м-
Фиг. 2
Прибор по схеме 4 позволяет передвигать электроды по ширине потока — можно измерять скорость жидкости в разных точках. То же самое позволяет делать прибор по схеме 5, но в нем перемещаются не электроды, а магнитные силовые линии: они не вызывают завихрений в потоке, не искажают течения жидкости. Такой прибор не только точнее, но и лучше приспособлен к работе с агрессивными жидкостями.
В обычных расходомерах (схема 1) магнитная система находится снаружи трубы, стенки трубы могут внести помехи в работу прибора. А по схеме 2 все части прибора находятся внутри потока, показания прибора не зависят от материала, из которого сделана труба.
Что ж, теперь можно подвести итог: мы использовали предельно простой прием перестановки частей и оказалось, что этот прием позволяет получать новые изобретения. Попробуйте дать кому-нибудь задачу: «Вот электромагнитный расходомер. Он устроен так-то и так-то. Предложите приборы, основанные на том же принципе, но имеющие новые особенности». Вряд ли найдется много охотников решать эту задачу: очень уж она неопределенна и потому трудна.
Вот и получается, что один прием (всего один!) уже намного больше, чем ничего...
Впрочем, надо еще убедиться в том, что наш прием (перестановка частей) годится для преобразования многих технических объектов, а не только электромагнитного расходомера.
Сыграем теперь в «кубики» с магнитным фильтром. Это очень интересное изобретение. Раньше для очистки горячего газа от пыли использовали фильтры, сделанные из многих слоев металлической ткани. Газ свободно проходил сквозь ткань, а пыль застревала в ячейках ткани. Такие фильтры имели, однако, огромный недостаток: они быстро забивались пылью, переставали пропускать газ, а освободить их от пыли было очень трудно. Приходилось подолгу продувать фильтр чистым воздухом в противоположном направлении, чтобы выбить застрявшие в ткани частицы пыли. И вот был изобретен магнитный фильтр (авторское свидетельство № 156 133). Между полюсами мощного магнита или электромагнита расположены ферромагнитные частицы — крупинки металла. Они образуют пористую массу, через которую пропускают запыленный газ (фиг. 3). Пыль застревает в порах, газ проходит. Освободить такой фильтр от пыли очень легко: достаточно убрать магнит или выключить электромагнит. Фильтр рассыплется, ферромагнитные частицы и пыль упадут вниз. Затем надо снова создать магнитное поле, ферромагнитные частицы займут свое место, а пыль останется внизу. Можно несколько раз повторить эту операцию, стряхивая пыль.
| Фиг. 3 |
Итак, есть магнитный фильтр. Прежде всего рассмотрим его структуру. Снаружи магнитная система М, внутри этой системы
ферромагнитный порошок П, а внутри порошка — поток запыленного газа, т. е. изделие И, которое обрабатывается фильтром. Значит, структуру можно записать так:
мпиипм
Начнем переставлять «кубики», образуются шесть симметричных структур:
1. МПИИПМ
2. ПМИИМП
3. ИМППМИ
4. МИППИМ
5. ПИММИП
6. ИПММПИ
Получились ли у нас новые фильтры? Возьмем хотя бы схему 5. Она похожа на схему 1, вывернутую шиворот-навыворот: .магнит окружен порошком, сквозь который проходит газ. Если обратиться к патентным материалам, можно найти авторское свидетельство № 319 325: «Электромагнитный фильтр для механической очистки жидкостей и газов, содержащий источник магнитного поля и фильтрующий элемент из зернистого магнитного материала, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии и увеличения производительности, фильтрующий элемент размещен вокруг источника магнитного поля и образует внешний замкнутый магнитный контур». Полное соответствие схеме 5! Сделано это изобретение без «кубиков» и потому появилось только через семь лет после изобретения по авторскому свидетельству № 156 133. Можно было бы сразу вывернуть шиворот-навыворот схему первого магнитного фильтра, но никто не догадался этого сделать — вот и пропали семь лет...
Обратите внимание: в формуле изобретения речь идет не только о газах, но и о жидкостях. Действительно, газы и жидкости одинаково свободно проходят сквозь фильтр, задерживаются пылинки, причем только те пылинки, размеры которых больше размера пор в фильтре. А если магнитное поле поплотнее сожмет порошок? Тогда ничто не пройдет: ни пыль, ни жидкость, ни газ. Включили электромагнит — и труба перекрыта «пробкой» из ферромагнитного порошка, выключили—«пробка» исчезла, путь свободен. Фильтр превратился в кран. И вот что интересно: это отдельное изобретение. Изобретатель магнитного фильтра не увидел, что фильтр можно использовать как кран. Прошли годы после изобретения магнитного фильтра, и другие люди получили авторское свидетельство № 256 634 на применение того же самого фильтра в качестве крана. В этом авторском свидетельстве сказано, что магнитный порошок, сжимаемый магнитным полем, применяют «с целью предотвращения при хранении ферромагнитных материалов выхода ферромагнитной пыли из емкости через вентиляционный патрубок...» Но разве это единственное применение такого крана? Разве этим краном нельзя перекрывать потоки других веществ? Через несколько лет изобретатели (снова другие изобретатели!) получили авторские свидетельства (№ 329 333, 372 461 и др.) на использование магнитного крана для регулирования потока самых различных веществ.
Изобретатели не замечали, что придуманные ими устройства могут выполнять разные функции. Учтем эту ошибку и усовершенствуем игру в «кубики». Во-первых, примем, что изделия могут быть не только газообразные, но и жидкие, твердые, порошкообразные, эластичные. Во-вторых, запомним, что исходная конструкция работает как фильтр, но другие конструкции могут иметь совсем иное назначение.
Теперь у нас шесть схем и пять состояний изделия. Сведем все это в таблицу:
| Состояниеизделия | Схема конструкции | |||||
| МПИИПМ | пмиимп | имппми | миппим | пиммип | ипммпи | |
| Газ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Жидкость | 7 | 8 | 9 | 10 | И | 12 |
| Твердое тело | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Порошок | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| Эластичноевещество | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
Магнитный фильтр попадает в клетку 19: схема МПИИПМ, изделие — порошок (фильтр «хватает» пыль, воздух проходит свободно). Магнитный кран—клетки 1, 7, 19. Любопытно рассмотреть клетку 13: сквозь ферромагнитный порошок идет «поток» твердого вещества. Например, протягивается проволока. Под действием магнитного поля порошок сдавливает, деформирует проволоку, она становится тоньше. Похожий процесс используется при изготовлении проволоки: заготовку протягивают через отверстия в металлической доске — фильеры. Сначала заготовка проходит через крупные фильеры, потом — через более и более маленькие, стержень постепенно вытягивается в проволоку. Все хорошо, но фильеры быстро изнашиваются. Как быть? Возьмем вместо фильер порошок, сжатый магнитным полем. Теперь износ не опасен: магнитные силы будут все время прижимать порошок к проволоке. Значит, в клетке 13— бесфильерный способ изготовления проволоки. Такой способ и в самом деле был изобретен. Изобретатели получили авторское свидетельство № 499 912: «Способ бес-фильерного волочения стальной проволоки, включающий деформацию растяжением, отличающийся тем, что, с целью получения проволоки постоянного диаметра, необходимую деформацию осуществляют протягиванием проволоки через ферромагнитную массу, помещенную в магнитном поле».
Еще два примера. Обратите внимание на номера авторски^ свидетельств: 'изобретения эти появились намного позже з.а.-питного фильтра.
Авторское свидетельство № 534 351: «Способ шлифования поверхностей инструментом, выполненным в виде баллона из эластичного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки, в баллон вводят ферромагнитные частицы, а прижим инструмента осуществляют путем воздействия внешнего магнитного поля». Снаружи магнитное поле, внутри эластичная стенка инструмента (эта стенка в данном случае играет роль изделия: наша задача — менять форму стенки), за стенкой — порошок. Схема МИППИМ, клетка 28.
Авторское свидетельство № 386 670: «Способ распыления полимерных расплавов путем воздействия сжатого газа на поток расплава, отличающийся тем, что, с целью повышения дисперсности расплава, в расплав вводят ферромагнитный порошок, после чего расплав пропускают через зону действия знакопеременного электромагнитного поля». Снаружи магнитное поле, внутри — расплав полимера, а в нем — порошок. Схема МИППИМ, клетка 10.
Перестановка частей дает шесть схем, изменение состояния вещества — пять схем. Но вместе эти два приема дают не одиннадцать, а тридцать разных сочетаний! Получается, что число возможных схем быстро растет с увеличением числа используемых приемов. Чтобы проверить это предположение, введем еще один прием. До сих пор мы рассматривали схемы, в которых магнитное поле и изделие перемещались относительно друг друга поступательно. А если начать вращать поле относительно изделия? Или изделие относительно ПОЛЯ?
Авторское свидетельство № 413 170: «Способ получения неорганических пигментов, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности, взаимодействие осуществляют во вращающемся магнитном поле в присутствии ферромагнитных частиц». Схема МИППИМ, и будь поле не вращающимся, изобретение относилось бы к клетке 22. Придется для схем с вращением построить вторую таблицу, точно такую, как первая, но с клетками от 31 до 60. Тогда изобретение по авторскому свидетельству № 413 170 займет клетку 52.
Оказывается, одну единственную схему магнитного фильтра можно было сразу же развернуть в шестьдесят (!) различных схем. За деревом стоял целый лес, но никто его не заметил...
Поделиться книгой: