Идеальный конечный результат. Свертывание. Функции

2.3.1. Идеальный конечный результат. Закон стремления
к идеальности

Один из фундаментальных законов ТРИЗ говорит о том, что технические системы стремятся в своем развитии (в филогенезе, т. е. в историческом развитии) к идеальному конечному результату: системы нет, а ее функция выполняется. Городские стены, например, в древности, да и в средние века играли очень важную защитную функцию. Со временем эта функция городов была передана государству, армии. Защитная функция городской стены просто отпала.

Это относится не только к техническим, но и к любым системам, созданным для реализации той или иной функции. Во времена завоевания Америки инки, например, для передачи информации использовали узелковое письмо, которое передавали специально обученные гонцы, для которых была создана специальная сеть дорог (рис. 2.8). Традиционное письмо с бумагой и конвертами теперь тоже отошло в прошлое. Имеется прогноз, что и электронные письма тоже будут вытеснены, например, общением в социальных сетях. Затраты для создания и передачи сообщений постоянно падают, а их полезные функции увеличиваются. Есть, правда и вредные функции, например, когда сообщение перехватывается недругами.

Закон стремления к идеальному конечному результату (ИКР) определяет основное направление в развитии систем. ИКР можно описать формулой:

где ИКР – идеальный конечный результат для системы (должен увеличиваться ↑);

∑ F_{полезные} – сумма полезных функций системы, например, функциональность программного продукта (должна увеличиваться ↑);

∑ Затрат – сумма затрат для выполнения всех функций, например, времени и других ресурсов, затраты программистов и пользователей, при разработке, отладке, эксплуатации и других этапах жизненного цикла программы, при продвижении, продажах и доставке продукта и т. д. (должна уменьшаться ↓);

∑ F_{вредные} – сумма вредных функций системы, например, возможности для вредоносных программ, незащищенность от различных режимов эксплуатации, рискованные возможности, предоставленные пользователю и т. д. (должна уменьшаться ↓).

Идеальная система – это система, которой нет, а ее функция выполняется.

Логика закона стремления к идеальности довольно понятная: прибыли должно быть больше, а затрат меньше. В ТРИЗ эта логика, этот закон превращены в инструмент для решения изобретательских задач. Для этого имеются специальные формулы определения ИКР для той или иной проблемной ситуации. Можно выделить три типа ИКР.

Функциональный ИКР: Элемент из системы (описать) САМ должен (описать действие), чтобы (описать ) при ограничениях (описать).

Ресурсный ИКР: Х-элемент (из ресурсов системы), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений САМ (указать требуемое действие) в течение оперативного времени ОВ (указать) в пределах оперативной зоны ОЗ (указать), сохраняя (указать полезное действие или ограничения).

ИКР свойств: Оперативная зона (указать) в течение оперативного времени (указать) должна САМА обеспечивать (указать противоположные свойства).

Для примера сформулируем ИКР для задачи 3 о том, как мальчику открыть закрытую дверь.

Функциональный ИКР: Сестра (других подходящих элементов в этой системе просто нет) САМА должна открыть дверь, не причинив никому вреда и не создавая опасности.

Ресурсный ИКР: Х-элемент (скорее всего сестра), абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений САМ открывает в течение оперативного времени переговоров брата с младшей сестрой в пределах оперативной зоны пространства рядом с дверью, сохраняя безопасность и не причинив никому вреда.

ИКР свойств:Сестра в течение оперативного времени переговоров брата с младшей сестрой должна САМА обладать желанием открыть дверь и желанием не открывать дверь одновременно.

Восьмилетний мальчик из этой задачи уже что-то знал про сказочные, идеальные решения. Он придвинул к двери небольшой ящик и сказал сестре: я тебя закрыл. Четырехлетняя Ксюша САМА открыла дверь, конфликтная ситуация превратилась в смешную.

Попробуем теперь решить задачу 2 о визуализации информации на сайте при помощи формулировок ИКР. Вспомним уже сформулированные противоречия и рекомендации по применению приемов, о которых мы уже писали выше.

Противоречие тре-бований: ЕСЛИ предоставить информацию о компании во всех деталях, ТО она будет охватывать всю возможную информацию, НО при этом ею будет пользоваться неудобно, она будет плохо восприниматься.

Используя укороченную таблицу применения приемов, мы получили рекомендации применить комплекс приемов: динамичности, отброса и регенерации частей, наоборот и принцип обратной связи (приемы 15, 34, 13, 23).

Мы также сформулировали раньше рекомендации на основе принципов разрешения противоречий свойств: в какое-то время и в каком-то месте экрана информации должно быть много, а в какой-то – мало, система в целом должна иметь много информации, а ее доступные элементы, подсистемы должны иметь мало информации.

Теперь перейдем к формулировке ИКР.

Функциональный ИКР: Пользователь САМ должен отразить более детальную информацию, сохраняя возможность видеть обобщенную информацию.

ИКР свойств: Курсор пользователя в течение просмотра сайта должен САМ обеспечить подробность и обобщенность (краткость) информации.

После всех этих подсказок возможное решение становится практически очевидно (рис. 2.9). Один из возможных вариантов решения можно посмотреть на сайте http://russia.emc.com. Передвигая курсор вдоль линии дат, пользователь получает одновременно краткое описание и краткий визуальный ряд (рис. 2.10). При необходимости можно перейти к более детальной информации. Любопытно, что, используя подходы ТРИЗ, это решение может быть улучшено.

Если из условий задачи известно, какой должна быть готовая система, и задача сводится к определению способа получения этой системы, то можно использовать метод «шаг назад от ИКР». Для этого представляют или описывают готовую систему, которую необходимо получить в идеальном случае, а затем вносят в эту идеальную картину минимальное демонтирующее изменение.

Рис. 2.10. К задаче 2. Пример визуализации с сайта http://russia.emc.com

Например, мы представили, что идеальным образом истории компании является линия (линия времени). Демонтирующим изменением этой идеальной картинки является добавление информации о том, что же все же было в тот или иной год в компании. Как сделать, чтобы эта дополнительная информация была, и чтобы ее не было? Динамично возникающая информация о компании, относящаяся к нужному года – одно из возможных решений.

2.3.2. Линия развития «моно-би-поли-свертывание»

В ТРИЗ имеется очень эффективный инструмент приближения к ИКР. Речь идет о свертывании: система, состоящая из многих элементов, переходит к системе, состоящей из гораздо меньшего или отсутствующего числа элементов (системы нет, а ее функция выполняется). Прежде чем перейти к этому инструменту развития систем, необходимо познакомиться с линией развития, которая получила в ТРИЗ название «МОНО – БИ – ПОЛИ»: МОНО-система со временем в развитии становится БИ-системой, а потом и ПОЛИ-системой. При этом у нее улучшаются важные для этой системы характеристики, но одновременно растут и затраты (рис. 2.11). Затем происходит свертывание: те же характеристики и функции удается получить при помощи другой МОНО-системы. Например, чайные клиперы с большим числом парусов вынуждены были уступить обычным пароходам, передвижение которых вообще не зависит от направления ветра.

Двухъядерный процессор Grid Computing

Рис. 2.12. Иллюстрации линии «моно-би-поли-свертывание»

Эти же процессы наблюдаются в развитии компьютеров (один компьютер, два объединенных компьютера, сеть компьютеров, один компьютер по мощности выше сети старых компьютеров), процессоров (многоядерные процессоры), программ и программных комплексов. Например, редакторы текстов сейчас объединяют в себе возможности программ для рисования, контроля орфографии, перевода текстов на разные языки, электронных таблиц и т. д. От программ с одним окном перешли к многооконным системам, от программ с одним пользователем – к многопользовательским системам. Компьютер и телефон «объединились в один планшетник, а теперь ожидают появление сдвоенных планшетников (рис. 2.11). Недавно возникла идея гибридных компьютеров: в одном узле объединены процессоры общего назначения и графические платы. Разнородность объединяемых систем, как правило, повышает эффективность объединения. Например, объединение пользовательских ресурсов и рекламы, деловых программ с игровыми и обучающими программами и т. д.

Закон перехода в надсистему содержит четыре тенденции:

– параметры объединяемых систем все больше отличаются от параметров технической системы;

– основные функции объединяемых систем все больше отличаются от функций технической системы;

– интеграция между технической системой и объединяемыми с нею системами становится глубже;

– увеличивается число объединяемых систем.

Свертывание позволяет значительно повысить эффективность объединения двух систем. Например, от винтовки перешли к применению двух винтовок. Затем появились двухстволки: на два ствола только один приклад. Одним прикладом стало меньше. Дальше появились многоствольное оружие (рис. 2.13), затем опять свертывание с переходом к автоматическому оружию: ручка (приклад) одна, ствол опять один, а функции многоствольного ружья или пистолета осталась. Получив опять МОНО-систему в виде автоматического оружия, цикл переходов повторяется: двухствольное автоматическое оружие, многоствольные автоматы и т.д.

Свертывание – это один из инструментов повышения идеальности систем: затраты и вредные функции снижаются, а функциональность сохраняется или повышается.

В ТРИЗ разработаны правила свертывания (удаления) элементов системы.

Правило 1. Элемент можно удалить, если нет объекта функции.

Правило 2. Элемент можно удалить, если функцию выполняет сам объект функции.

Правило 3. Элемент можно удалить, если функцию выполняют оставшиеся элементы системы.

Приведем самый простой пример – развитие зубной щетки с футляром (рис. 2.14).

Свертывание корпуса футляра и ручки щетки	Свертывание ручки щетки	Свертывание ручки щетки

Рис. 2. 14. Свертывание в развитии зубной щетки с футляром

Эта система состоит с двух основных элементов: футляр и зубная щетка. Футляр состоит из двух элементов: корпуса и крышки. Зубная щетка состоит из щетины, подложки щетины и ручки. На фотографиях приведены примеры нескольких вариантов свертывания.

Эту методику свертывания можно применять и для программных продуктов.

Задача 7. Задача о программе вычисления произвольного полинома. В программе, предназначенной для вычисления значения произвольного полинома, имеется текстовое поле для ввода. Введенная строка затем проверяется на правильность (действительно ли пользователь ввел полином, а не произвольную строку), а затем распознается (создается модель полинома для его последующего вычисления). Однако написание такой программы вызывает трудности, возникает большое количество ошибок. Кроме того, усложняется структура выполнения программы. Необходимо упростить программу и повысить ее надежность.

В предложенной формулировке в явном виде отсутствует противоречие требований. Это не позволяет применять методы ТРИЗ, направленные на решение противоречий требований.

Для решения задачи 7 воспользуемся правилами свертывания элементов системы. Для этого вначале составим функциональную схему такой программы и постараемся произвести свертывание отдельных элементов функциональной модели программы, перенося их функции на оставшиеся элементы.

Уточним формулировкузадачи 7 с учетом предложений по частичному свертыванию элементов функциональной модели программы.

Сформулируем задачу свертывания: вычислять значение полинома с помощью формы ввода и блока вычисления. При этом либо форма ввода, либо блок вычисления должны выполнять следующие функции: распознавать данные для блока вычисления, возвращать нераспознанные или некорректные данные для формы ввода (рис. 2.15).

Очевидно, эти функции должны выполняться формой ввода.

Задача свертывания в виде противоречия: форма ввода не должна накладывать ограничения, чтобы обеспечить возможность задания произвольного полинома, и должна иметь жесткие ограничения, чтобы проверять корректность введенной строки.

	Исходная функциональная модель программы вычисления произвольного полинома содержит шесть основных блоков: – форма ввода – блок проверки – блок распознавания – блок вычисления – значение полинома – форма вывода
	Свертывание блока распознавания. Его функции должны взять на себя оставшиеся элементы функциональной модели программы
	Свертывание блока распознавания и блока проверки. Их функции должны взять на себя оставшиеся элементы функциональной модели программы

Рис. 2.15. К задаче 7: пример свертывания функциональной модели
программы

Такую изобретательскую задачу вполне можно решить методами ТРИЗ. К этой задаче мы вернемся позже.