(no subject)
Павел Беспрозванный
Я бы в изобретатели пошел,
пусть меня научат!
Это несколько громоздкое название - продолжение образного ряда из старой детской книжки Владимира Маяковского «Кем быть?». Помните: «я бы в летчики пошел» (в строители, в кондукторы…)? А про изобретателей поэт не написал - и не только потому, что длинное слово не влезает в размер стиха, но и потому, что не представлял себе: как это можно научить изобретать. Да и вы, любезный читатель, подозреваю, плохо себе это представляете.
Вот, например, знаменитый изобретатель Томас Эдисон провел, говорят, сотни экспериментов по выбору материала для светящегося элемента лампы накаливания, пока не остановился на угольной нити. А наш Д.И.Менделеев изобрел (или открыл - как вам будет угодно) свою таблицу химических элементов во сне. А немецкому химику-органику Фридриху Кекуле пришла в голову идея знаменитого бензольного кольца в один прекрасный выходной день в берлинском зоопарке, где он любовался забавными хороводами обезьянок. Так, может быть, Эдисону надо было бы побольше спать и почаще ходить в зоопарк вместо утомительных бдений в лаборатории? Вряд ли, конечно. Но, в самом деле, как эти яйцеголовые все изобретают? На подобные вопросы специалистов-психологов они обычно отвечают: «постоянно думал - и в один прекрасный момент осенило». Как же можно этому научиться?
Я уже слышу недовольный голос читателя: зачем мне все это надо? Я не инженер, не ученый, мне изобретать не приходится. Не спешите зарекаться. Вот вам удивительное свидетельство знаменитой оперной певицы Ирины Архиповой. Её судьба сложилась так, что профессиональным пением она занялась после окончания архитектурного института. Недавно я видел по телевизору её беседу с корреспондентом, который задал вопрос: не жалеет ли она, что пришлось столько лет изучать сухие математические дисциплины: сопромат, строительные конструкции и прочее. И мудрая Ирина Константиновна спокойно ответила: «Вовсе нет. Математика приучила меня систематически организовывать мои дела и решать мои профессиональные проблемы». Это, конечно, еще не изобретательство, но очень близко к тому. Ведь изобретатель именно решает проблему. Кстати, специалисты по системному анализу четко различают понятия задачи и проблемы. Упрощенно это можно сформулировать так: задача - это когда ясно, что надо делать; надо браться и решать её (пусть даже год или всю жизнь). А проблема - это когда такой ясности ещё нет, и надо свести проблему к задаче. Перед Менделеевым стояла проблема: существует ли хоть какая-то упорядоченность в хаотическом множестве химических элементов? Если да - то по каким параметрам? И какой в этом сокровенный смысл? А, решив эту проблему, обнаружив, что порядок есть и определяется атомным номером, он свел проблему к обширному спектру задач: предсказание свойств ещё не известных элементов, связь этих свойств со строением атома, физическая природа валентности и так далее. Появился новый обширный раздел - электрохимия и прочие чудеса современной науки и технологии.
Так как же научиться решать проблемы, как научиться изобретать? Нынешние сорокалетние помнят, как в детстве в их любимой «Пионерской правде» появлялись занимательные задачки в рубрике «И тогда пришел Изобретатель…» Эту рубрику вел некий Г.Альтов (прошу не смешивать с юмористом Семеном Альтовым). По настоящему его звали Генрихом Сауловичем Альтшуллером, и был он истинным рыцарем идеи обучения изобретательству. Вот один пример из этой рубрики.
«Вам, конечно, ясно, что невозможно держать воду в сахарном стакане: он растворится. А если потребуется абсолютный растворитель, растворяющий все на свете, как его хранить или перевозить? Надо дать принципиальную идею решения проблемы, а не конкретное устройство».
Вот вам классическое противоречие: хранить в чем-то надо, но не выдержит никакая банка. «И тут пришел Изобретатель» и стал рассуждать. Подбирать фантастическое «абсолютно нерастворимое» вещество для тары бессмысленно: задача сразу сведена к пределу - растворитель абсолютный. Надо как-то выключить процесс растворения. А что представляет собой этот процесс? Это взаимодействие растворителя с веществом банки. Растворитель, конечно же, жидкий, твердых не бывает: молекулы растворяемого вещества должны свободно распределяться во всем объёме растворителя. Стоп: а если растворитель заморозить? Вот и решение: хранить и перевозить в замороженном твердом состоянии! И ведь подобный способ известен: на северном Урале и в Сибири молоко на рынке продают зимой в виде кусков льда.
Как мы добрались до решения? Во-первых, провели анализ ситуации. Во-вторых, довели ситуацию до предела (точнее, предел, абсолютность растворителя нам была задана). В-третьих, подобрали отличный вариант с замораживанием жидкости. И, наконец, поискали близкую ситуацию в других приложениях. Появляется некий типовой подход, алгоритм! Вот подобные алгоритмы и разрабатывал Г.Альтшуллер.
Необычной идеей разработать методику изобретательства он «заболел» через год после окончания войны - двадцати лет от роду. Замечательный возраст! Многие великие ученые находят свое призвание именно в эту пору. Например, знаменитый Карл Фридрих Гаусс, доживший до 78 лет и внесший фундаментальный вклад в математику, астрономию и геодезию, рассказывал, что основные научные идеи появились у него именно в 20-30 лет, а в течение остальных 50 он их только развивал.
Но вернемся к нашему герою. С детства, живя в приморском Баку, он мечтал стать моряком. И еще увлекался научной фантастикой: Александром Беляевым, Жюлем Верном и его капитаном Немо. Фантастикой увлекаются очень многие, но у Генриха дело перешло в практическое русло: еще в 10 классе решил изготовить автономный водолазный костюм. Придумал и соорудил для него кислородный аппарат оригинальной конструкции. Кислород в этом аппарате не хранился в баллоне, а извлекался из перекиси водорода. Причина вполне прозаическая: баллон взять негде, а перекись можно купить в аптеке; нагреешь ее - и кислород тут как тут. Получил авторское свидетельство на изобретение и с тех пор (и на всю жизнь) связал свою судьбу с изобретательством. Но мечту о море не оставил: поступил на работу в Каспийскую военно-морскую флотилию. Попал работать в патентный отдел флотилии. Много пришлось изобретать самому и учить этому других. Оказалось, что учить было нечему: никакой методики не существовало.
Юношу это задело за живое: как же вообще делаются изобретения? В отличие от психологов, которые изучали человека-изобретателя, Альтшуллер начал изучать сами изобретения, то есть технические системы, созданные человеком. Его основополагающей мыслью было то, что изобретение по существу - это преодоление технического противоречия. Проанализировав множество авторских свидетельств и патентов, он выявил типовые приемы разрешения технических противоречий. Так появилась теория решения изобретательских задач - ТРИЗ.
В 1948 году Альтшуллер вместе со своим единомышленником и другом Р.Шапиро написал большое (на 30 страницах) письмо Сталину о том, что положение с изобретательством у нас в стране крайне плачевное. Письмо писали полгода. В конце письма сообщалось, что ими создана методика, позволяющая решать изобретательские задачи; этой методике необходимо обучать. Реакция была ошеломляющей: их арестовали, дали каждому 25 лет по печально знаменитой 58-й статье и отправили в Воркуту. Многие расспрашивали потом Генриха Сауловича, понимал ли он, чем грозило злосчастное письмо? Понимал. Но не мог остаться равнодушным к страшной разрухе, в которой оказалась наша страна в послевоенные годы, к угрозе атомной войны. Он был уверен в том, что в его руках возможность помочь восстановлению страны, и не мог не попытаться это сделать. В лагере он оказался в одном бараке с несколькими профессорами и доцентами технических вузов. Все это были люди пожилого возраста, очень ослабленные, они просто медленно умирали. И тогда Альтшуллер открыл в бараке «университет одного студента». Каждый день, по определенному расписанию, он слушал лекции кого-либо из своих товарищей по несчастью. Люди ожили, у них появилась цель: передать свои знания молодому человеку. И люди в бараке перестали умирать!
В 1953 году мать после очередного отказа о помиловании сына покончила жизнь самоубийством; отец умер раньше. Но тут перешёл в иной мир всесильный адресат того самого письма, лучший друг всех изобретателей, - и через год Альтшуллера реабилитировали.
Выйдя на свободу, он вернулся к своему любимому делу - к своей теории изобретений. Давняя затея с водолазным костюмом превратилась в изобретение скафандра для горноспасателей, вынужденных работать при подземных пожарах. В этом скафандре был уже баллон с жидким воздухом, который не только обеспечивал человеку дыхание, но и охлаждал костюм в огне. За короткое время у Альтшуллера накопилось несколько десятков изобретений и, самое главное - оригинальная методика. Уже через три года в журнале "Вопросы психологии" появилась его первая статья на эту тему. Потом статьи в журнале «Изобретатель и рационализатор» и книга «Алгоритм изобретения», вышедшая двумя изданиями и вызвавшая огромный интерес у специалистов.
Но и этого успеха энтузиасту показалось мало. После тяжелых многолетних его хлопот в 1970 году при Центральном Совете ВОИР была создана Общественная лаборатория методики изобретательства (ОЛМИ), а в 1971 году был открыт Азербайджанский общественный институт изобретательского творчества (АзОИИТ). И все это - в разгар «застоя»!
Я в своей работе не был связан с техническим изобретательством, но с большим интересом следил за появлявшимися публикациями об этом, как сейчас говорят, проекте. Мне запомнилась одна история, напечатанная в газете. Г.Альтшуллер постоянно и настойчиво пропагандировал свою работу и ездил по различным предприятиям, уговаривая руководителей послать своих инженеров к нему на занятия. Так он напросился на прием к главному инженеру конструкторского бюро, занимавшегося строительными конструкциями. Пришёл в назначенный час в кабинет, но хозяин, извинившись, попросил его подождать: «У нас ЧП: получили необычный заказ и не знаем, как подступиться. Вот собрали совещание, три часа ломаем голову - и все без толку. А, кстати, вот вам случай продемонстрировать ваш подход» - и изложил суть проблемы. Надо изготовить железобетонные изделия с предварительно напряженной арматурой. Обычно арматуру хорошенько нагревают и заливают бетоном; после остывания арматура оказывается нужным образом напряженной и заметно повышает прочность блока. А в этот раз технические условия не допускали нагрева. Как быть? Изобретателю потребовалось всего несколько минут на решение: «Это типовое противоречие: надо нагревать, но нагревать нельзя. Мой алгоритм в таких случаях рекомендует разделить элементы системы на две части: одну нагревать, а в другой использовать требуемый эффект от нагрева. Приварите временно к арматуре длинные тяги, нагревайте в стороне, залейте бетоном нужный объем, а когда все будет закончено, тяги отрежьте». Пораженный оперативностью, главный инженер тут же распустил совещание и немедленно подписал приказ об откомандировании группы молодых сотрудников на месячное обучение.
В представлении людей, далеких от техники, изобретатель - это какой-то необычный человек, способный «выдумать порох». В этом отношении замечателен оптимизм Генриха Сауловича, он настаивал, что изобретательское творчество - нормальный вид человеческой деятельности, доступный практически любому. Вот его слова: «Дело не в том, что кто-то умный, кто-то нет. Не надо использовать мозг на уровне лепки горшков. А то, когда кто-то работает как надо, мы изумляемся: ах, смотрите, ах, гений! Утверждаю: уровень, который мы называем гениальным, - это и есть нормальный уровень работы человеческого мозга». Мысль изобретателя, не знакомого с ТРИЗ, движется стихийно, неорганизованно и поэтому малоэффективно. Точно так же, как первоклассник интуитивно (и с трудом) догадывается, что три плюс два равно пяти, или как играет в шахматы любитель. Теория же систематизирует ход поисков решения. Именно это выявилось в приведенном выше примере.
На занятия в Баку съезжались любители-изобретатели со всего Союза. Обучающимся предлагались самые разнообразные темы для изобретения, включая предметы зарегистрированных заявок (задания с известными решениями). Разбирались и свободные темы - например, принципиальное усовершенствование конструкции ледокола: ведь известно, что коэффициент полезного действия существующих ледоколов безобразно низок, они могут перевозить на себе только запас топлива для самого себя - и то только на небольшие расстояния (кроме атомоходов). Весь полезный груз везут обычные суда, идущие за ледоколом вслед. И, что самое поразительное, немало решений учебных заданий было затем оформлено как полноценные изобретения. Одно из таких изобретений - это всем сейчас известный одноразовый шприц. А всего с использованием ТРИЗ было сделано несколько тысяч изобретений!
Альтшуллер учил своих курсантов при решении подобных технических головоломок не просто наращивать количественные показатели (скорость, напряжение, количество рабочих органов), а искать качественно новые подходы, заранее усложняя условие исходной задачи. Такие решения всегда оказываются более долгоживущими. Кроме того, он призывал отыскивать наиболее слабое звено в сложной технологической цепочке. Мне когда-то довелось побывать на стекольном заводе в городе Гусь-Хрустальный. В то время там только что запустили автоматическую линию по изготовлению обычных граненых стаканов. Умная машина разогревала стекольную массу, добавляла нужные минеральные добавки; другая машина штамповала стаканы, третья обрезала края, четвертая шлифовала срез. А между машинами стояли женщины и деревянными щипцами переставляли ещё не остывшие стаканы от одной машины к другой… Механические движения, доведенные до автоматизма - в течение всей рабочей смены! Буквально, как в старом анекдоте: нажал кнопку - и груз сам ложится на плечи. Ну, этот пример очевиден: там просто был не отработан автомат-манипулятор, и временно пришлось поставить людей. Но в подобных ситуациях важно также выявить тенденции технического прогресса и прогнозировать смещение акцента со временем на новые звенья технологической цепи (появление новых противоречий) - этой стороне дела Альтшуллер придавал большое значение. В приведенном примере - это проблемы автоматизации, компьютеризации с соответствующей переквалификацией сотрудников. Кроме того, в перспективе - проблемы резкого обгона одних элементов технологии и отставание других (по принципу: гаек полно, а болтов не хватает).
В Москве, Баку, Свердловске, Новосибирске, Дубне проводились семинары, по всей стране начали возникать школы, в которых обучали теории изобретательства. Всё это очень раздражало чиновников ВОИР: включиться в процесс они были неспособны, а их запреты действовать через голову ВОИР игнорировались. В конце концов, в 1974 году лаборатория была закрыта, и Альтшуллер с группой преподавателей вынужден был уйти из созданного им института. Однако работа лаборатории продолжалась на общественных началах еще 10 лет. В 1989 году была создана Ассоциация ТРИЗ, которая положила начало оформлению ТРИЗ-движения, распространившегося по всей нашей стране, а с 1990-х годов и за ее пределами - в США, Японии других странах. Для зарубежных специалистов ТРИЗ была подлинным откровением! В 1997 году на очередном съезде тризовцев в Петрозаводске, где тогда жил и работал Альтшуллер, было решено создать Международную Ассоциацию ТРИЗ.
А через год после того замечательный ученый Генрих Саулович Альтшуллер скончался.
Ещё в своей книге «Алгоритм изобретения» Альтшуллер выдвинул идею разработки интеллектуальной компьютерной программы, позволяющей в интерактивном режиме проводить анализ технической проблемы и предлагать подходящие решения. Сейчас такая программа с многозначительным названием «изобретающая машина» создана и успешно работает - изобретает!
Книжки Альтшуллера читаются, как увлекательные детективы, в которых интрига держится на поиске не преступника, а решения самых разнообразных технических проблем. Кстати, автор настоятельно рекомендует заинтересованному читателю знакомиться не только со специальной литературой, но и с фантастикой. Генрих Саулович и сам писал научно-фантастические рассказы; в недавно вышедшей энциклопедии научной фантастики упоминается писатель Г.Альтов.
Альтшуллер приводит поистине удивительные и поучительные примеры конструктивного воздействия идей писателей-фантастов на реальные изобретения. Так, изобретатель голографии Юрий Денисюк признавался, что к открытию его подтолкнул рассказ И.А.Ефремова «Тени минувшего». Альтшуллер приводит и такой пример: в конце 60-х годов в Германии был выдан патент на способ добычи полезных ископаемых из привезенного на Землю астероида - явное заимствование идеи из научно-фантастических книг Александра Беляева «Звезда КЭЦ» и Жюля Верна «Золотой метеор». Что же касается самого Жюля Верна, то Альтшуллер приводит поучительную статистику: из 108 его фантастических идей сбылось или обязательно сбудется в ближайшее время 64, подтверждена принципиальная осуществимость 34 и только 10 признаны ошибочными или неосуществимыми! Даже известная всем идея выхода в космос с помощью пушечного снаряда, несомненно уязвимая для обитаемого корабля, вполне пригодна для вывода автоматического спутника. Американские и канадские инженеры работали над проектом «Харп», предусматривающим использование для зондирования верхней атмосферы артилле-рийских орудий с калибром от 178 до 406 мм. Запатентован подходящий для этих целей способ защиты приборов на активном этапе полета: все приборы заливаются пенопластом, который в открытом космосе испаряется, освобождая приборы для работы. Решение, по существу, использует тот же принцип, что и в задачке об абсолютном растворителе: испарение, как и замораживание - не что иное, как перевод вещества в иное агрегатное состояние. Это один из типовых приёмов разработанного им алгоритма решения изобретательских задач.
Мне бы очень хотелось, чтобы о работах Г.С.Альтшуллера, не имеющих аналогов в мире, знали как можно больше: ведь они актуальны и полезны для любого творческого человека - ученого и инженера, рабочего и музыканта, менеджера и политика.
В статье использованы материалы сайта Официального Фонда Г.С. Альтшуллера www.altshuller.ru
(c) Павел Беспрозванный