Алгоритм изобретения - Генрих Альтшуллер

Итак, запомним: если число попыток усовершенствовать объект быстро растет, но вместо улучшения одно противоречие заменяется другим, надо объединить объект с другими объектами в новую техническую систему.

Такой переход не всегда удается сразу, нередко из отдельных элементов сначала получается неустойчивая переходная система. На схеме (приложение 2) формулы таких систем условно взяты в круглые скобки, а формулы устойчивых систем — в квадратные скобки.

Примером систем, переходных от первого уровня ко второму, могут служить неоднократно строившиеся в XIX веке подводные лодки с паровыми двигателями. Изобретателям казалось само собой разумеющимся, что надо применять самый совершенный двигатель. А таким двигателем тогда была паровая машина... Подбор элемента для включения в систему надо основывать не на совершенстве вообще (т. е. не на совокупности показателей), а на совершенстве главного для данной системы показателя. В подводной лодке таким показателем был запас энергии для подводного хода. В паровом котле не удавалось запасти сколько-нибудь значительное количество пара и, следовательно, энергии. Несовершенный еще электродвигатель с тяжелыми батареями оказывался — по этому единственному показателю — более сильным. Система «подводная лодка и паровой двигатель» была неустойчивой; долгая жизнь ждала другую систему — «подводная лодка и электромотор с батареями».

Иногда недостающий элемент системы может быть заменен человеком. Первые самоходные экипажи имели паровые двигатели, и это делало их тяжелыми, громоздкими, неработоспособными. Устойчивой системой второго уровня оказался велосипед, в котором вес двигателя был равен нулю...

История техники знает множество неустойчивых систем, возникавших при переходе от второго уровня к третьему: весельный пароход, шагающий паровоз, оптический телеграф с машущими рычагами... Пытаясь заменить человека машиной (то есть перевести систему на третий уровень), изобретатели и по сей день нередко задерживаются на переходе 2—3: машина копирует действия человека, и это обусловлено не возможностями развития системы, а просто-напросто психологической инерцией. Порой такие изобретения по-своему изящны. Их общая беда — отсутствие существенных резервов для развития. Если прототипом оказывается такая система, почти всегда целесообразно не совершенствовать ее, а искать новый принцип действия.

Третий и четвертый уровни — наиболее типичные для современной техники. Молодые системы третьего уровня универсальны, зрелые — специализированы (уровень 31), старые — излишне специализированы. Узкая специализация — верный признак необходимости перехода на новый уровень, коренной перестройки всей системы.

Можно привести любопытный пример из стекольного производства. При изготовлении листового стекла раскаленная стеклянная лента поступает на валковый конвейер. Продвигаясь по этому конвейеру, она принимает требуемую форму и постепенно охлаждается. Понятно, что качество поверхности стекла зависит при этом от расстояния между валками. Если это расстояние велико, стеклянная лента будет прогибаться, станет волнистой. Чтобы получить гладкую поверхность, нужны валки возможно меньшего диаметра, тесно придвинутые друг к другу. Но такой конвейер будет сложным по устройству и капризным в эксплуатации. Мы снова встречаемся с четко выраженным техническим противоречием. Долгое время пытались обойти это противоречие, создавая специализированные линии для разных сортов стекла (есть сорта, которые не обязательно должны быть идеально плоскими) и оснащая заводы машинами, полирующими стекло после застывания. А потом было найдено поистине революционное решение.

Начнем мысленно уменьшать диаметр валка: сантиметр, миллиметр, сотая доля миллиметра... Насколько же сложным должен быть конвейер с валками в сотую долю миллиметра! Вот вам психологический барьер: сотая доля миллиметра — страшно даже подумать, микрон или десятая доля микрона — совсем невообразимо... А если диаметр валка еще меньше? С молекулу или атом? Изготовить конвейер с валками диаметром в микрон практически невозможно. Но если диаметр валков соизмерим с диаметром атомов — все просто, потому что атомы не надо изготовлять. Пусть стекло катится по атомам, как по шарикам. Вместо конвейера — ванна расплавленного олова. Стеклянная лента движется по ровному слою атомов. И не надо строить конвейер, не надо регулировать и ремонтировать валки. Жидкий металл не только идеальный конвейер, но и послушный инструмент: с помощью электромагнитов поверхности металла (следовательно, и поверхности стекла) можно придать любую форму. Прекрасное изобретение! Оно сразу же породило «патентный пик». Уже выданы сотни патентов и авторских свидетельств на всевозможные стеклообрабатывающие ванны.

Поднявшись на четвертый уровень, технические системы бурно растут, и в какой-то момент их рост впервые приводит к конфликту с внешней средой.

С древнейших времен техника формировалась, основываясь на том, что ей предоставляла природа. На нашей планете много воды и воздуха, поэтому техника наша насквозь «водная» и «воздушная»: вода и воздух были и остаются главнейшими технологическими инструментами. На нашей планете много кислорода — и техника наша «окислительная»: окислительные процессы были и остаются основой энергетики. На нашей планете много простора — и техника использовала и все еще использует открытые схемы: внешняя среда дает технической системе вещество и энергию, а техническая система выбрасывает во внешнюю среду отходы вещества и энергии, которые перерабатываются, уничтожаются внешней средой.

Природа была Универсальным Очистным Блоком, автоматически подсоединяемым к любой новой технической системе. Универсальный Очистный Блок обладал огромной, казалось, безграничной избыточной мощностью... И вот сейчас, когда все большее число технических систем приближается к потолку четвертого уровня, Универсальный Очистный Блок начинает работать на пределе, в износном режиме.

Конфликт между техникой и природой затрагивает глубочайшие, изначальные основы технической цивилизации. Чтобы преодолеть этот конфликт, нужно перейти от «водной» и «воздушной» техники к «безводной» и «безвоздушной», от «кислородной» — к «бескислородной», от открытых технических систем — к закрытым. Этот переход неизбежен еще и потому, что человек вышел в космос, и если бы даже техника на Земле прекрасно уживалась с природой, космические условия все равно потребовали бы технических систем, рассчитанных на внеземные условия. Основу будущей техники составят закрытые системы. Их «закрытость» будет достигнута не за счет присоединения фильтров к уже имеющимся системам, а коренным изменением основ технологии. Здесь лежат не тронутые еще пласты изобретательских тем. Здесь скрыты проблемы, решение которых потребует великих изобретений.

Человек и алгоритм

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 произвольную 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.

Психологические барьеры

На одном из семинаров по теории изобретательства слушателям была предложена такая задача:

«Допустим, 300 электронов должны были несколькими группами перейти с одного энергетического уровня на другой. Но квантовый переход совершился числом групп на две меньшим, поэтому в каждую группу вошло на 5 электронов больше. Каково число электронных групп? Эта сложная проблема до сих пор не решена».

Слушатели — высококвалифицированные инженеры — заявили, что они не берутся решать эту задачу.

— Тут квантовая физика, а мы — производственники. Раз другим не удалось, нам подавно не удастся...

Тогда я взял сборник задач по алгебре и прочитал текст задачи:

«Для отправки 300 пионеров в лагерь было заказано несколько автобусов, но так как к назначенному сроку два автобуса не прибыли, то в каждый автобус посадили на 5 пионеров больше, чем предполагалось. Сколько автобусов было заказано?»

Задача была решена мгновенно...

Изобретательская задача почти всегда имеет устрашающую окраску. В любой математической задаче есть более или менее явственный подтекст: «Меня вполне можно решить. Такие задачи уже неоднократно решались». Если математическая задача «не поддается», ни у кого не возникает мысли, что она вообще не решается. В задаче изобретательской подтекст совсем иной: «Меня уже пытались решать, да не вышло! Не зря умные люди считают, что тут ничего не поделаешь...»