ТАМ, ЗА ГОРИЗОНТОМ...

Итак, изобретения даже самого высокого уровня можно и должно делать «по формулам». Многие из этих «формул» уже известны, их применению успешно обучают. В ближайшие десятилетия решение изобретательских задач превратится в точную науку о развитии технических систем.

Здесь заканчивается то, что сегодня мы твердо знаем. Чтобы заглянуть в будущее, придется вступить в область предположений и догадок. И все же я рискну высказать несколько мыслей.

По-видимому, у читателя уже давно возник вопрос: ну, хорошо, технические системы будут развиваться «по формулам», без «мук творчества», а как быть с наукой и с открытиями?

Техника «населена» развивающимися системами - машинами, наука - развивающимися системами - теориями. Жизнь теорий подчинена закономерностям, во многом совпадающим с закономерностями развития машин. Одинаковы по природе и затруднения, возникающие при совершенствовании тех и других систем методом проб и ошибок. Вот типичный пример. В книге Дж. Уотсона «Двойная спираль» рассказано, как возникла одна из гипотез о структуре и механизме воспроизведения ДНК. Фрэнсис Крик, будущий лауреат Нобелевской премии, услышал в пивном баре университета, как один астроном что-то сказал о «совершенном космологическом принципе». Что именно он под этим подразумевал - на это Крик не обратил внимания. Его увлекла другая мысль: а что если существует «совершенный биологический принцип»? То есть: а что если сформулировать ИКР для рассматриваемой проблемы? Крика интересовала проблема воспроизведения ДНК, поэтому в данном случае «совершенный биологический принцип» означал, что «ДНК сама себя воспроизводит...» Так был сделан первый шаг к одному из самых крупных открытий XX века.

Случайная фраза, услышанная в университетском баре... А если сознательно использовать ИКР для «делания открытий» хотя бы в той же биологии? И вот инженер (не биолог!) Г. Г. Головченко, преподаватель ТРИЗ из Свердловска, применяет понятие ИКР к... эволюции растений. Ход рассуждений примерно таков: сегодняшние растения по сравнению со вчерашними - это приближение к ИТР, к некоему идеальному растению, которое максимально полно усваивает вещества и энергию из внешней среды, посмотрим, какие могли возникнуть при этом противоречия и как растение их преодолевало, приближаясь к ИКР. Исследование, предпринятое Головченко, привело к открытию ветроэнергетики растений -способности растений непосредственно утилизировать энергию ветра [35].

Молекула ДНК - гигантская двойная спираль - при размножении сначала разделяется на две отдельные спирали. К каждой из них подсоединяются аминокислоты, образуются две двойные спирали. Долгое время не удавалось объяснить, как двойная спираль успевает раскрутиться. Расчет показал, что ДНК бактерий кишечной палочки должна раскручиваться со скоростью 15 тыс. об/мин, иначе ДНК не успеет удвоиться за то время, в течение которого она, судя по наблюдениям, удваивается. И только недавно удалось установить, в чем дело. Одна из спиралей разрывается во многих местах; каждый отрезок спирали раскручивается сам по себе, поэтому достаточно всего лишь нескольких оборотов - и отрезки оказываются раскрученными. А потом они снова соединяются в единую цепь.

Итак, противоречие: молекула должна раскручиваться и молекула не должна раскручиваться. Прием преодоления: дробление - объединение.

Интересно сравнить идею этого научного открытия с идеей изобретения, сделанного Ю. В. Чинновым [30]. Для изготовления кабеля надо скручивать провода. С этой целью провода подают в крутильную рамку. При вращении рамки провода скручиваются и поступают уже в виде кабеля на приемную катушку, расположенную в рамке. Казалось бы, зачем размещать катушку в рамке? От этого одни неприятности: катушку поневоле приходится делать небольшой и кабель получается в виде отрезков; при вращении катушки возникают значительные центробежные силы, это ограничивает производительность установки. Но вывести катушку из рамки нельзя: если крутить кабель «на проход» (т. е. при катушке, расположенной вне рамки), получается «ложное кручение». На сколько провода закручиваются до рамки, на столько же они раскручиваются после рамки. Специалисты предупредили Чиннова, что изобрести способ кручения кабеля «на проход» так же невозможно, как изобрести вечный двигатель...

Чиннов использовал АРИЗ-68 и решил эту задачу. Идея решения: во вращающуюся рамку поступает расплавленный металл, застывающий уже после выхода из рамки. Расплавление - тоже дробление, но на микроуровне. Противоречия в задачах (научной и изобретательской) одинаковы; соответственно одинаковы и решения.

Сделать изобретение - значит придумать такую техническую систему, которая не имеет противоречий, присущих предшествующей системе. Точно так же сделать открытие - значит придумать такую теорию (научную систему, которая не имеет противоречий, присущих предшествующей теории.

В начале XX века был открыт так называемый эффект Рассела: оказывается, некоторые металлы, если их поверхность очистить от окисной пленки, дают изображение на приложенной к ним в темноте фотопластинке. Многие исследователи заинтересовались этим открытием. Было установлено, что на пластинку действует атомарный водород, образующийся при взаимодействии металла с парами воды. Казалось бы, все ясно. Но вдруг обнаружилось нечто непонятное: пластинка, чернела и в тех случаях, когда ее отодвигали на десятки миллиметров от металла, хотя атомарный водород никак не мог пробежать такое расстояние... 70 лет парадокс не поддавался объяснению. Ленинградский инженер и преподаватель ТРИЗ В. В. Митрофанов использовал для объяснения этого парадокса понятие о физическом противоречии. Атомы водорода должны преодолевать большое расстояние, чтобы действовать на пластинку, и атомы водорода не должны преодолевать большого расстояния, поскольку они при этом «погибнут». Противоречие очень похоже на то, с которым мы встречались в задаче 61 о плакировании (металл должен быть и не должен быть в смазке). И решение сходное (стандарт 10). Образовавшиеся у поверхности металла атомы водорода объединяются в возбужденные молекулы: такие молекулы выдерживают «пробег» до пластинки, но, «добежав» до нее, распадаются под действием поверхностных сил. Атомарный водород есть, и атомарного водорода нет... Парадокс был разгадан [36].

Сравните теперь .изобретение способа измерения подвижностей ионов (задача 35) с открытием природы эффекта Рассела. Одинаковые физические противоречия, сходные способны их преодоления. Разница в том, что в первом случае Идея превратилась в Вещь, а во втором - в Теорию. Формы воплощения (внедрения) разные, а механизм решения один и тот же.

Объяснение Тунгусского взрыва - типичная «задача на открытие». Нужно придумать такое космическое тело, которое дало бы сильный точечный взрыв (но не ядерной природы - нет следов ядерного взрыва); чтобы получить «точечность», приходимся уменьшать размеры предполагаемого объекта, но тогда не удается объяснить силу взрыва: масса невелика, скорость сравнительно невелика (таковы свидетельства очевидцев), откуда же взялась энергия?... Нужно построить непротиворечивую модель - и на этом этапе никакой разницы между открытием и изобретением нет.

Некоторые исследователи, например Г. Л. Фильковский, считают, что практически весь аппарат ТРИЗ можно использовать при построении теории развития научных систем. Что ж, будущее покажет...

Революция в способах решения задач не случайно началась именно в технике. Только в технике существует патентный фонд; в науке и искусстве данные о новшествах разбросаны, растворены в необъятной литературе. Закономерности развития систем проявляются в технике отчетливее: негодная теория иногда живет очень долго, негодная машина просто не будет работать. Изобретатель может искать готовые ключи к задачам в физике, а где искать такие ключи (да и существуют ли они?) для «задач на открытие»?..

И все-таки новая технология решения творческих задач в той или иной форме неизбежно распространится и за пределы техники. Насколько далеко? Трудно сказать. Кто мог предвидеть, что из опыта Герца, из уравнений Максвелла, из грозоотметчика Попова возникнет радиотехника, ныне так или иначе влияющая на жизнь каждого человека?..

По-видимому, возможности управления процессом мышления безграничны. Их нельзя исчерпать, потому что Разум, величайший инструмент познания и преобразования мира, способен преобразовывать и себя самого. Кто может сказать, что есть предел процессу очеловечивания человека?.. До тех пор, пока будет существовать человек, будет совершенствовать управление этой силой. Мы лишь в самом начале долгого пути.

ЗАДАЧИ

Большинство задач, приведенных в предыдущих главах, мы разобрали. Чтобы у читателя была возможность потренироваться, предлагаем еще несколько учебных задач. Помните: решить задачу - значит прежде всего указать правило, на основе которого должна быть решена задача, а уж потом дать конкретный ответ.

Задача 62

Детали из резины и других эластичных материалов невозможно было обрабатывать на станках. Как обточить материал, меняющий форму от малейшего усилия резца? Чехословацкий изобретатель И. Паукерт решил эту проблему (патент ЧССР № 121 621). В чем заключается идея изобретения? Какой стандарт надо использовать для решения задач такого типа?

Свой ответ вы можете проверить по журналу «Изобретатель и рацио­нализатор», 1969, № 2, с. 27.

Задача 63

В гл. 7 упоминался эффект Томса. Состоит он в том, что небольшая (доли процента) добавка длинноцепочечных полимеров в жидкость значительно уменьшает трение движущейся жидкости о твердую поверхность, например о стенки трубы. А если добавить эти полимеры в твердое тело? В какое твердое тело можно ввести такие добавки и что это даст?

Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образ­цы. Товарные знаки», 1974, № 35, с. 88, а. с. № 444 039.

Задача 64

Автомобильные указатели уровня бензина неточны и капризны. Быва­ет так, что по показаниям прибора в баке еще много бензина, а на самом деле там почти ничего нет; выехала машина на шоссе и застряла. Нужен предельно простой способ оповещения водителя о том, что бензина оста­лось минимальное количество и пора ехать на заправку.

Помните, что поплавковые схемы с электрической передачей информа­ции уже есть. Нужно что-то другое.

Решите эту задачу, используя таблицу типовых моделей и вепольных преобразований. Если ваше решение может быть внедрено каждым води­телем за пять минут без всякой переделки оборудования, причем затраты не превышают 20-30 коп. и способ обладает абсолютной надежностью, - значит вы правильно решили задачу... Ответ см. в «Пионерской правде» за 15 ноября 1977 г.

Задача 65

В лаборатории имелась порошкообразная окись бериллия с температу­рой плавления выше 2000°С. Нужно было расплавить окись бериллия так, чтобы ничем ее не загрязнить. Тигля, выдерживающего требуемую темпера­туру, в лаборатории не было. Появилась мысль: плавить окись бериллия в самой окиси бериллия. Возьмем «кучу» окиси бериллия и нагреем тока­ми высокой частоты середину этой «кучи». Расплав не будет соприкасаться ни с чем (кроме окиси бериллия) и потому не загрязнится. Все великолеп­но, но вот беда: окись бериллия становится электропроводной только при высокой температуре, как же ее нагреть? Пробовали использовать элект­рическую дугу, плазменную горелку, индукционный нагрев - не получает­ся. Окись бериллия или не нагревается или загрязняется. Четкое противо­речие: чтобы сделать окись бериллия электропроводной, мало ввести в нее металл, а чтобы сохранить чистоту, металл вводить нельзя...

Решите эту задачу, используя стандарты. Проверить ответ можно по журналу «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с. 23.

Задача 66

На моторостроительном заводе после сборки двигатели поступают на обкатку. Для этого вал двигателя присоединяют к электроприводу, даю­щему постоянное, сравнительно небольшое число оборотов. Поршни двига­теля приходят в движение относительно внутренней поверхности цилиндров и постепенно притираются; неровности, выступы, шероховатости сглажива­ются, а поршни лучше прилегают к стенкам цилиндров. Процесс в сущно­сти предельно прост: одну шероховатую поверхность трут о другую шеро­ховатую поверхность, пока не сгладятся шероховатости.

Обкатку надо вести до того момента, пока поршни не притрутся к ци­линдрам. Но как его уловить? Пробовали следить за процессом, добавляя в масло люминофор и наблюдая за гашением люминесценции под действи­ем попадающих в масло металлических частиц, но это оказалось слишком громоздким. Еще более громоздкий способ периодически останавливать двигатель для разбора и осмотра притирающихся поверхностей. Решите задачу по АРИЗ с шага 2.2. Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки», 1972, № 15, с. 155, а. с. № 337 682.

Задача 67

В повести Д. Пеева «Седьмая чаша» («Искатель», 1975, № 1 и 2) описано расследование убийства, происшедшего при загадочных обстоя­тельствах. Семь человек (дело происходило в загородном доме) собрались на вечеринку. Налили коньяк в рюмки, но не выпили сразу, а минут 15 походили по даче. Затем вернулись к столу, выпили коньяк - и один человек умер, в его рюмке оказался яд. Следователь установил, что в течение этих 15 минут все были друг у друга на глазах, никто не мог подсы­пать яд.

В чем разгадка преступления?

Задача 68

Уже давно исследуют поверхность пористых тел, делая срез и рас­сматривая его под микроскопом (например, для изучения формы и распо­ложения пор).

Что надо сделать для усовершенствования этого способа? Если задача вызывает у вас затруднения, перечитайте гл. 2.

Ответ см. в бюллетене «Открытия. Изобретения. Промышленные образ­цы. Товарные знаки», 1974, № 32, с. 103, а. с. № 441 481.

Задача 69

Капиллярные силы помогают припою проникать при пайке в едва за­метный зазор между деталями. Те же силы вредны, когда нужно при­паять к внутренней поверхности втулки пористую вставку. Припой прони­кает в поры и закрывает их. Как быть?

Похожую задачу мы рассматривали в гл. 4.

Ответ см. в журнале «Изобретатель и рационализатор», 1977, № 3, с.44.

Задача 70

Полимеры постепенно портятся, стареют. Происходит это из-за того, что под действием кислорода в полимере возникают свободные радикалы. Для защиты полимера в перо надо ввести вещества-«перехватчики» кислорода, например металлы в сильно измельченном виде. Но как ввести такой металл, чтобы он при этом не покрылся пленкой окиси и не потерял своих «перехватывающих» свойств? Тонкоизмельченный металл жадно со­единяется с кислородом, осуществлять «заправку» полимера в вакууме или в среде инертного газа слишком сложно.

Какой стандарт надо использовать для решения этой задачи? Что надо сделать в соответствии с этим стандартом?

Ответ на задачу см. в журналах «Химия и жизнь», 1977, № 1, с. 44.