LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 3
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

гда, когда перо должно создавать след.
Обратимся к анализу ресурсов. Чернила жидкие, как вода, и поэтому легко
вытекают из колбы через перо. Если бы чернила были более густыми, то они
не вытекали бы.
Но тогда возникает новое противоречие: чернила должны быть густыми, что-
бы не вытекать, и чернила не должны быть густыми, чтобы свободно прохо-
дить через рабочий орган.
Это острое противоречие сначала будем исследовать в первом стратегическом
направлении: применение «густых чернил», так как до этого в течение почти 50
лет не видно было перспективы разрешить это противоречие с обычными
чернилами.
Применение «густых чернил» приводит, в частности, к идее каких-то порш-
ней для их выталкивания — но тогда уж никак нельзя сказать, что чернила са-
ми поступают на кончик рабочего органа.
Тогда логично поставить вопрос об изменении самого рабочего органа. Нам
нужен энергетический ресурс, такой, который позволил бы переносить «гус-
тые чернила», или пасту, на бумагу. Применение поршня явно означает пре-
рывистость операции и порционность подачи пасты. А нам нужна непрерыв-
ная и равномерная подача пасты.
Нужны какие-то «маленькие человечки», которые брали бы пасту из колбы и
непрерывно наносили бы ее маленькими долями на бумагу. Такие «маленькие
человечки» могли бы, например, своими «черпачками» брать пасту со сторо-
ны колбы и передавать друг другу на сторону бумаги, а потом но той же це-
почке возвращать пустые черпачки к колбе. Получается что-то вроде кругово-
го движения наполненных черпачков от колбы к бумаге и пустых черпач-
ков — от бумаги к колбе. Это похоже на то, как работают типографские
машины, на валы которых достаточно густая типографская краска попадает с
одной стороны вала и переносится на бумагу с другой стороны! Кстати, мож-
но именно сделать ручку в виде такой миниатюрной типографской машины!
В принципе, это вполне конструктивная идея!
Мы не знаем, так ли именно думал в 1938 году изобретатель шариковой ручки
венгерский журналист Laszlo Biro, но в качестве первых «густых чернил» он
использовал именно типографскую краску! А вместо маленького ролика (как
миниатюрного аналога типографского
вала) он поставил шарик! Действительно,
ролик был бы слишком широким, а мы
хотим получать тонкие линии. Тогда вме-
сто ролика можно взять шарик, «малень-
кие человечки» на поверхности которого
делали бы свою работу по переносу крас-
ки! Вращающийся шарик обеспечивает
принцип непрерывного переноса краски
от колбы на бумагу (рис. 2.6). А сам ша-
рик будет вращаться от трения о бумагу!
То есть опять-таки источником энергии будет рука, прижимающая кончик
ручки, снабженный шариком, к бумаге.
Таким образом, ключевая идея была получена изменением состояния домини-
рующего ресурса — вещества чернил! То есть, основное противоречие было раз-
решено в веществе. После чего осталось лишь разработать подходящую конст-
рукцию (новую структуру) для переноса пасты на бумагу!
Итак, противоречие было блестящим образом разрешено в веществе и струк-
туре!. И первыми оценили новые ручки военные летчики в Англии, но пона-
добилось еще около десяти лет для продвижения шариковой ручки к массово-
му покупателю.
Пример 3. За 25 лет от шариковой ручки — к капиллярной ручке (переход 3). Но
не все хорошо и в шариковой ручке. Паста быстро засыхала. Иногда также
выдавливалась при изменении давления. Обнаружились свои кляксы и у этой
ручки. Пальцы быстро уставали, так как требовалось намного большее уси-
лие, чем при письме чернильной авторучкой.
И вот здесь мы обратимся к исследованию второго стратегического направле-
ния, сформулированного для реинвентинга шариковой ручки: чернила не
должны быть густыми, чтобы свободно проходить через рабочий орган.
Обострим противоречие: чернила должны быть очень «быстротекущими» и
всегда присутствовать на острие рабочего органа, но не вытекать и не созда-
вать клякс!
Первое, что становится при этом яснее, это то, что колба, содержащая черни-
ла, должна быть открыта с обеих сторон для выравнивания воздействия атмо-
сферного давления. Кстати, именно так и сделано в шариковой ручке! Мы не-
много продвигаемся вперед!
Второе, нужно как-то затруднить продвижение чернил из этой колбы до само-
го острия рабочего органа, например, того же пера.
Аналоги! Были ли какие-то похожие аналоги в истории ручки или каких-то по-
хожих приспособлений для письма или рисования?!
Оказывается, были! Исследования показывают, что еще 3300 лет назад в древ-
нем Египте использовались чернильные ручки с медным корпусом, охваты-
вавшим свинцовую заостренную трубочку, содержавшую внутри себя волок-
нистую тростниковую палочку, наполненную чернилами (рис. 2.7).




Чернила медленно просачивались по многочисленным тончайшим капилля-
рам тростника и появлялись на заостренном конце свинцовой трубочки. При
письме на папирусе чернила уходили с острия, и тем самым в ближайших во-
локнах создавалась пустота для поступления новых микродоз чернил из воло-
кон-капилляров!
Конечно, сегодня мы можем сказать, что для создания капиллярных ручек
изобретатели в Японии использовали в 1963 году особый физический эффект
движения жидкости в тончайших каналах — капиллярный эффект!
И все же справедливо и то, что прообразом современной капиллярной ручки
вполне достойно может служить тростниковая ручка из древнего Египта!
Капиллярная ручка — еще одно блестящее разрешение острого противоречия,
сформулированного нами ранее, но на другом стратегическом направлении!.
И решение вновь получено на основе ресурсов вещества и структуры и с ис-
пользованием особого физико-технического эффекта.
Внимательные и заинтересованные читатели могут далее постоянно упраж-
няться в реинвентинге практически любых окружающих их предметов.
Выбирайте те из объектов, которые прошли достаточно длинный эволюцион-
ный путь.
Наконец мы обратимся к еще одному эффекту, наблюдаемому в эволюции
любых технических систем. Когда исчерпывается ресурс развития системы
определенного вида, например, ручки, то появляются изобретения систем
аналогичного назначения, но либо с совершенно иным принципом действия,
либо систем, интегрирующих в себе дополнительные функции, перенесенные
из двух или более совершенно иных систем.
Дополнительный пример. Эра электронных ручек. Вполне обоснованно мы мог-
ли бы начать этот раздел с предварительного рассмотрения нескольких парал-
лельных направлений, связанных, например, с развитием типографских ма-
шин для создания книг и газет; машин для нанесения рисунка на ткани; «пи-
шущих» машин, начиная с ручных механических и электромеханических
систем и завершая струйными электростатическими и лазерными системами;
копировальных систем, начиная от копировальной бумаги и фотоаппаратов и
завершая порошковыми электростатическими ксероксами и лазерными систе-
мами.
Но мы рассмотрим только одно направление развития средств регистрации
рукописной символьной или графической информации, связанное с появле-
нием компьютеров. Речь идет о вводе в компьютер или о передаче на линию
связи текста и рисунков, создаваемых, например, на листе бумаги, непосред-
ственно в процессе рисования, или как говорят специалисты, в реальном вре-
мени. Задача состоит в следующем: во время создания изображения на листе
бумаги нужно обеспечить считывание линий этого изображения, преобразова-
ние линий в цифровой формат, запоминание и передачу цифрового представ-
ления изображения в линию связи с компьютером или с другим приемником
информации.
И все же даже это направление содержит множество различных важных прин-
ципов считывания: на основе планшетов с электромагнитным, резистивным,
емкостным, акустическим, инфракрасным, оптическим, лазерно-лучевым и
комбинированными принципами регистрации локальных и глобальных коор-
динат положения пишущего органа ручки относительно листа бумаги.
На рис. 2.8 показаны несколько принципов считывания информации, созда-
ваемой специальными электронными ручками.
Электромагнитный принцип (рис. 2.8,а) основан на определении прямоуголь-
ных X-Y-координат с помощью системы проводников, уложенных в планшете
и улавливающих электромагнитный импульс, излучаемый ручкой, находящей-
ся на пересечении соответствующих проводников. Импульсы излучаются с
определенной частотой, например, 100 раз в секунду, что позволяет предста-
вить любую линию набором точек (координат). Такой частоты считывания
достаточно для весьма точного представления линий даже при относительно
быстром письме. Плюс: простота и надежность, возможность смены листов,
накладываемых на планшет. Минус: применение специальных ручек, необхо-
димость планшета, нельзя сдвигать лист.
Другой вариант использования электромагнитных импульсов показан на
рис. 2.8,b. Излучение от ручки принимается антеннами, размешенными, на-
пример, на потолке по углам комнаты и образующими глобальную прямо-
угольную систему координат. Плюс: возможность работы в любом месте
комнаты. Минус: относительно высокая сложность системы, применение
специальных ручек, влияние крупных металлических предметов, нельзя
сдвигать лист.
Ультразвуковые волны и/или инфракрасные лучи (рис. 2.8, с) используются
для измерения косоугольных X-Y-координат как расстояний от рабочего ор-
гана ручки до двух или более приемников ульразвукового и/или инфракрас-
ного излучений. Плюс: простота и надежность, возможность смены листов,
накладываемых на планшет. Минус: применение специальных ручек, необ-
ходимость фиксации считывающих устройств на листе, так как нельзя сдви-
гать лист.
Совершенно иной принцип применен в ручке, показанной на рис. 2.8,d. Ком-
пактная видеокамера, встроенная в ручку и работающая в ультрафиолетовом
диапазоне, считывает специальную комбинацию заранее нанесенных на бума-
гу точек, однозначно задающую координаты положения рабочею органа руч-
ки на бумаге в данный момент времени. Плюс: почти все компоненты интег-
рированы внутри ручки. Минус: применение специальной бумаги.
Принципы считывания координат на основе резистивных, емкостных, ультра-
звуковых или электромагнитных планшетов получили новое развитие в систе-
мах рисования непосредственно на экранах телевизоров, компьютерных мо-
ниторов, на электронных досках в аудиториях (рис. 2.8,е). Плюс: простота и
надежность. Минус: эти устройства не предназначены для регистрации ин-
формации на бумаге, хотя в этом случае можно поступить в соответствии с
изобретательским приемом «Наоборот» (см. Приложение 4 Каталог специали-
зированных А-Навигаторов), вывести информацию на бумажный носитель по
окончании рисования, например, с помощью принтера.
На основе принципа виртуальной клавиатуры (рис. 2.8,f) можно вводить бук-
вы по одной и таким образом составлять фразы, например, для коротких со-
общений по мобильному телефону (SMS). Плюс: простота. Минус: это не
ввод рукописного текста или рисунка.
Мы видим, что «старая» ручка, прошедшая тысячи лет развития, приобрела но-
вое качество: функцию передачи создаваемого изображения в компьютер. Мы
научились вводить в компьютер рукописную информацию, создаваемую на
листе бумаги, на школьной доске, на экране телевизора, на экране компьютер-
ного монитора, на кредитных карточках и на экранах мобильных телефонов, на
специальных планшетах, добавляемых к клавиатуре или избавляющих нас как
от клавиатуры, так и от мыши. При этом за последние 50 лет были изобретены
десятки принципов работы электронных ручек! И все же всем им был присущ
еще один принципиальный недостаток: применение специальных ручек!
Да, я забыл доказать определяющую роль ручки в прогрессе цивилизации.
Здесь все совершенно очевидно! На примерах мы уже видели, что именно в
XX веке человечество оказалось вовлеченным в научно-техническую револю-
цию и ускоряющийся технологический прогресс! А почему? Да потому, что
новые ручки позволяли писать быстрее, не утомляясь и не отвлекаясь на опе-
рацию попадания ручкой в чернильницу. Следовательно, изобретатели полу-
чили возможность быстро записывать много мыслей и идей! Это и есть бес-
спорное доказательство!
При этом с электронными ручками появляется и вовсе невиданная ранее воз-
можность немедленно сохранить ваши изобретения для цивилизации и думать
только о том, что нужно записать, а не о том, как это можно сделать! Впро-
чем, если некоторые читатели со мной не согласятся, то я не буду настаивать
на том, что с юмором у меня все в порядке.
В заключение данного раздела выскажем некоторые ключевые рекомендации
для дальнейшего изучения материала.
Авторская схема преподавания ТРИЗ сложилась на основе многолетнего опы-
та. В целом эта схема отражена в оглавлении учебника. Но нужно подчерк-
нуть, что следующие три крупные части составляют основу для практического
освоения ТРИЗ:
1. Обобщенная модель решения творческих проблем, сформулированная ав-
тором и называемая Мета-Алгоритм Изобретения или, кратко, Ме-
та-АРИЗ (см. также раздел 7). В зависимости от конкретного наполнения
шагов Мета-АРИЗ появляется определяющая схема для решения проблем
в соответствии с определенной «теорией».
2. Ключевые структурные модели для приведения исходного описания про-
блемы к виду, наиболее подготовленному для применения моделей транс-
формации (разделы 6, 8 и 9).
3. Модели трансформации проблемы в направлении создания решения (раз-
делы 10-13).
Научиться правильно понимать и применять стратегию и тактику ТРИЗ мож-
но только после предварительного освоения ключевых структурных моделей и
основных моделей трансформации. Поэтому разделы 14—17 рекомендуется
изучать только после освоения указанных разделов 6—13.
МЕТОДЫ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одним из наиболее потрясающих изобретений в истории цивилизации было
создание радио (лат. radio — излучать). В 1888 году Генрих Герц10 установил
возможность воспринимать и излучать электромагнитное поле с помощью ку-
сочков проводящих материалов различной формы (как теперь мы сказали
бы — антенн). Для генерирования поля на антенну подавался электрический
ток определенной частоты и силы, а для восприятия электромагнитного поля
нужно было усилить ток, наведенный в антенне воздействующим на нее по-
лем. Однако еще немало лет отделяло эти опыты от появления технических
идей и устройств, которые показали бы какие-то практические перспективы
для открытых физических явлений.
К этому времени уже прошли значительный путь развития такие электротех-
нические системы как телеграф и телефон. Еще в 1832 году Сэмьюэль Морзе (11)
изобрел способ и устройство для передачи и приема сигналов по проводам
(электрический телеграф). В 1851 году первый телеграфный кабель был про-
ложен между Англией и Францией, в 1858 году — Трансатлантический кабель
между Англией и Америкой, а через 10 лет Вернер фон Сименс 12 завершил
прокладку Индоевропейской телеграфной линии Лондон—Калькутта. От пер-
вого аппарата Иоханна Раиса13, опробованного им в 1861 году, телефон про-
шел путь к патентам 1876 года Александра Белла14. Однако провода нельзя
было проложить к морским судам или к автомобилю.
Поскольку электромагнитные волны распространялись в первых опытах
Г. Герца так же, как свет от точечного источника, то есть со сферическим
фронтом, то Г. Герц предполагал, что для приема-передачи радиоволн при-
дется строить антенны наподобие оптических линз и зеркал, что казалось
очень сложным и неперспективным.
В 1894 году Александр Попов 15 заметил влияние длины проволочной антенны
на качество приема-передачи и сконструировал первый радиоприемник, а в
1895—1897 годах демонстрировал радиотелеграфную беспроводную связь ме-
жду кораблями. Не позднее 1883 года Никола Тесла (16) демонстрировал экспе-
рименты с передачей и приемом радиосигналов. Аналогичную схему запатен-
товал и опубликовал в 1896—1897 годах Гвильермо Маркони 17 . Уже в 1899
году он усовершенствовал свою конструкцию настолько, что смог установить
связь между Англией и Францией, а в 1901 году первые радиосигналы были
переданы через Атлантический океан. А. Попов первым обнаружил, что на
радиосвязь влияли корабли, проходившие между приемником и передатчи-
ком, и он выдвинул идею о возможности использовать электромагнитные
волны для обнаружения морских судов (предвидение радаров). В начале XX
века Г. Маркони успешно продолжил свои разработки радиоустройств, и в
18
1909 году он и Карл Браун создавший важнейшие компоненты будущих ра-
даров, стали лауреатами Нобелевской премии по физике.
Так 100 лет назад начиналась радиотехника, на основе которой развились сис-
темы региональной, глобальной и космической связи, радиотелемеханика, ра-
диометрия и радионавигация, радиолокация и радиотелескопия (применяю-
щие, кстати, антенны и таких форм, которые предвидел Г. Герц). Телевидение,
интернет и мобильный телефон используют радиосистемы. Даже СВЧ-печь
имеет своим главным элементом излучатель, изобретенный первоначально для
радиосистем.
Приведенный исторический экскурс позволяет наглядно показать различие
между содержанием процессов открытия и изобретения (рис. 3.1).




Изобретения, сделанные на основе открытия, как правило, приводили к кар-
динальному изменению цивилизации. Так происходило, например, с откры-
тием явлений термодинамики и электротермодинамики — создание электро-
энергетики и электродвигателей; электромагнетизма — вплоть до изобретения
лазера и магнитооптики; ядерной физики — создание ядерных электростан-
ций; физики твердого тела и полупроводников — включая создание современ-
ных вычислительных систем и систем отображения информации. Сотни и ты-
сячи изобретений создаются для превращения открытия в высокоэффектив-
ные технические системы.
Еше одно принципиальное отличие изобретения по сравнению с открытием
состоит в следующем: изобретение имеет цель создания, определяющую его на-
значение, возможности применения. Эту цель определяет главная позитивная
(полезная) функция системы M P F (Main Positive Function).

Например, MPF для радиосистемы можно сформулировать в следующем виде:
передавать и принимать электромагнитные сигналы с управляемыми парамет-
рами в радиочастотном волновом диапазоне.
А теперь рассмотрим явление, сближающее открытие и изобретение. Это —
фантазия, изобретательность ученого и инженера. Открытие не имеет цели и
содержит лишь объективное знание. Нужна нередко гениальная фантазия
изобретателя, чтобы придумать, увидеть цель и идею технические решения
(гипотезу) для практического применения нового знания, содержащегося в
открытии. Но деятельность ученого требует не менее гениальной фантазии.
Почти всегда открытию сопутствует предположение, гипотеза о сущности и
взаимодействии наблюдаемых и даже искомых явлений. Гипотеза и есть науч-
ное и инженерное изобретение.




Творческая идея есть объект неочевидный, не содержащийся непосредственно
в известном знании и создаваемый только мышлением человека.
Именно акт рождения идеи, акт озарения остается одной из важнейших тайн
человеческого мышления. Изобретение идеи есть видимая вершина, пик про-
цесса изобретения. Цель любой теории изобретения должна состоять в том,
чтобы предложить практичные пути восхождения на эту вершину, достижения
творческого пика, создания эффективных идей.


3.2. Уровни изобретений
Ступеньки лестницы цивилизации — миллионы изобретений — имеют раз-
ную высоту. В таблице на рис. 3.2 приведена классификация изобретений по
уровням с учетом различных признаков, из которых обобщающим является
уровень новизны.
Новизна здесь связывается с проявлением в изобретении неочевидного пози-
тивного свойства, называемого новым позитивным системным эффектом.
Крупнейшее изобретение с системным эффектом кардинального изменения
цивилизации приравнено здесь по своему значению к открытию. Это деление
весьма условно. Так, изобретение телеграфа, телефона и радио соответствует
уровню 5. Создание радиотелефонной связи, сначала для военных самолетов
и кораблей, развившейся через 50 лет в систему персональной связи в виде
хэнди, по технической сущности можно отнести к уровню 4 или даже 3, а по
влиянию на развитие цивилизации — к уровню 5.
Сокращенное изложение этой очень большой и недостаточно исследованной
темы имеет все же крупную цель — подвести читателя к самостоятельному от-
вету на важный вопрос: можно ли так изучать опыт развития цивилизации,
чтобы извлечь или изобрести сами м е т о д ы изобретения, создать теорию изобре-
тения?

Как ориентиры для нашего поиска и размышлений можно принять следую-
щие мысли Цицерона:




Мы можем выделить две исторические фазы в развитии человечества: при-
мерно до начала 1-го тысячелетия до н. э. и от этого рубежа до наших дней.
В первой фазе мы видим Homo Faber Technologicus — человека, искусного в
прикладных технических орудиях, но еще не овладевшего научной методоло-
гией. Во второй фазе, длящейся уже более 3000 лет, мы наблюдаем развитие
Homo Sapiens Technologicus — человека, создающего и применяющего научную
методологию и искусного в технических орудиях и системах.
Каким было начало «техноцивилизации»? Увы, ответ недоступно скрыт в глу-
бине прошлого. Об этом прекрасно сказано в одной ТРИЗ-работ: лишь как
свет немногих ярких факелов пробились к нам сквозь тьму веков такие имена
как, например, Пифагор и Архимед, Сократ или Витрувий.
Как было организовано их мышление? И могла ли древнегреческая или древне-
китайская цивилизация изобрести, например, телевидение, компьютер, ау-
дио- или видеорекордер? Могли ли алхимики средневековья овладеть техно-
логией создания композитных материалов? Или создать искусственного чело-
века — Homunculus?
Мы знаем, что первые свои изобретения человек совершил многие сотни ты-
сяч лет назад! Понятно, что эмпирический опыт первобытного творчества, если
можно так выразиться, формировался, утрачивался и закреплялся в эти тыся-
чи лет, поэтому определять сегодня находки древнего человека как методы
можно только условно.
И все же, интерпретируя и обобщая сведения по истории первобытного обще-
ства, можно утверждать, что основными методами изобретательства были:
• аналогия как прямое подражание: игла, скребок, нож, крючки, гарпуны,
острая палка — все это аналоги зубов, клювов и когтей животных;
• аналогия как копирование абстрактного образа (!): рисование, скульпту-
ра, игрушки, театральные фигуры и действия;
• соединение в целое: копье с наконечником, составной топор или моло-
ток, сеть, витая нить из волос;
• разделение на части: разбивание камней для получения режущих или ко-
лющих кусков;
• изменение формы (например, рукояток орудий) и параметров: заостре-
ние, упрочнение, удлинение и т. п.;
• подбор и комбинирование различных материалов: дерево, кость, камень.
шкура, кора (в том числе длинная, позволявшая плести сети и связывать
части орудий), растительные волокна, глина, песок и т. п.;
• освоение различных источников энергии: огня — для приготовления пиши
и для выжигания лодки из ствола дерева, силы животных, упругих
свойств материалов, например, сухожилий животных, согнутой ветки,
витой натянутой нити из волос или растительных волокон.
Эти эмпирические методы сохранились и до наших дней, прежде всего в объ-
ектах, связанных с физическими действиями человека: при производстве до-
машней посуды и украшений — плетеные вазы и кресла, глиняные кувшины
и чашки; во множестве инструментов — ножи, пилы, топоры, вилы, молот-
ки и молоты; работа на поле или в саду — лошадь или мул в качестве источ-
ника энергии для повозки; в установках для использования энергии воды и
ветра (других, конечно, по принципу действия); спорт и отдых — метание
копья и прыжки с шестом, рыбная ловля, прогулка на лодке; художествен-
ное творчество.
Выдающимися изобретениями человечества были:
• лук и стрелы, а от них — лира, кифара, арфа (и вообще музыка!);
• колесо (считается изобретенным примерно за 3500 лет до н.э. в Шумер-
ском государстве);
• рычажные механизмы (подъемные и метательные);
• освоение высоких температур и получение изделий из металлов и спла-
вов путем плавки и ковки, особенно, из золота, бронзы и железа;
• освоение вращательного движения в мельничном жернове, в гончарном
круге, при сверлении, а с середины V века до н.э. и в токарном станке,
для подачи воды с помощью колесных черпалок;
• изобретение ткани как особого соединения нитей из каких-либо мате-
риалов в искусственную «шкуру» (теперь мы сказали бы: методом
объединения однородных объектов в сетевую, или ретикулярную,
структуру!);

<< Пред. стр.

страница 3
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign