LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 8
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

служат инструментами для мышления, являются навигаторами мышления.
ТРИЗ — не единственная качественная теория. Достаточно указать на такие
«настоящие» теории, как качественная физика, качественная теория информа-
ции, психология или медицина, многие разделы химии. Качественные модели ле-
жат в основе теорий живописи и кинематографа, музыки и литературы, спор-
та, маркетинга, обучения, теории военной стратегии, тактики и оперативного
искусства и так далее, практически для любой области знаний и деятельности
людей.

ТРИЗ является конструктивной теорией. Такими же конструктивными явля-
ются и другие указанные выше теории.
Конструктивизм имеет здесь двойное основание.
Первым, неформальным, основанием является сугубо прагматическая интер-
претация моделей и назначения каждой теории: ориентация на прикладные
проблемы, на получение практических результатов на основе систематизиро-
ванного и обобщенного опыта, на основе экспериментального подтверждения
осуществимости и эффективности применяемых моделей теории. Например,
психологи часто оправдывают свои модели и теории следующим конструктив-
ным тезисом: мы не знаем точно, как работает мозг, но во многих случаях мы
точно знаем, как помочь индивидууму принимать правильные решения.
Вторым, формальным, основанием может служить строгое соответствие моде-
лей качественных теорий концепциям конструктивной математики. Очень уп-
рощенно, но сохраняя корректность, можно сказать, что конструктивная ма-
тематика имеет дело с качественными моделями, определяемыми следующим
конструктивным способом: 1) фиксируются исходные конструктивные объек-
ты, определяемые, в частности, в виде примеров или образцов; 2) фиксируются
правила (не обязательно аксиоматические), по которым строятся новые объек-
ты из уже имеющихся; 3) фиксируются условия, налагаемые на исходные и
построенные объекты и определяющие их конструктивность (например, осу-
ществимость, полезность и эффективность).

Совокупность правил, определяющих построение новых конструктивных объ-
ектов, называется алгоритмом. Обобщенные алгоритмы, на основе которых
могут быть построены специализированные (ориентированные на определен-
ное приложение, на определенный класс моделей) или детализированные (бо-
лее точные) алгоритмы, называются мета-алгоритмами.
Рассмотрим некоторые вспомогательные примеры.
Пример n6. Вы готовитесь организовать вечеринку. Вы определяете предвари-
тельно, сколько ожидается гостей, какие типы коктейлей Вы хотите предло-
жить, сколько приготовить готовых коктейлей, какие коктейли можно будет
готовить непосредственно во время вечеринки по вкусу гостей, стоимость ве-
черинки, наличие запаса нужных для коктейлей компонентов. Затем, не слиш-
ком полагаясь на свою память, Вы обращаетесь к справочной книге с рецепта-
ми коктейлей и выбираете нужные разделы по типам коктейлей, например, ал-
когольные и безалкогольные, с определенным видом напитка, со льдом или
без льда. Затем Вы выбираете известные или новые названия, изучаете каждый
рецепт, уточняете и, возможно, несколько меняете компоненты и пропорции,
аранжируя букет коктейля в соответствии с Вашим оригинальным вкусом. На-
конец, Вы проверяете, все ли коктейли Вы «спроектировали», и есть ли у Вас
все необходимое, чтобы коктейлей хватило на все время вечеринки.
Это описание можно рассматривать как «мета-алгоритм» подготовки коктей-
лей для вечеринки. Заметьте, не конкретного коктейля, а любого одною иди
нескольких коктейлей! При этом рецепт для приготовления конкретного кок-
тейля можно рассматривать как алгоритм для навигации Вашего мышлении с
целью приготовления этого конкретного коктейля.
Выделим в этом «мета-алгоритме» вполне очевидные этапы, на которых реша-
ются разные по содержанию задачи. Если организацию вечеринки принять за
проблему, то на первом этапе Вы занимались изучением проблемной ситуа-
ции: определяли количество гостей, вспоминали их вкусы, придумывали типы
коктейлей и т. д. На втором этапе Вы обратились к справочнику, чтобы про-
верить правильность того, что Вы помнили о некоторых коктейлях, или уз-
нать о новых рецептах. На третьем этапе Вы работали с моделями — рецепта-
ми коктейлей, чтобы воспроизвести их или аранжировать новые. Наконец.
Вы проверили свою готовность к проведению вечеринки.
Весь мета-алгоритм уложился в четыре крупных этапа, которые вполне понят-
ны и которые на самом деле имеют намного больше деталей для описания
всех практических действий. Можно дать названия этим этапам, например, в
следующем виде: диагностика (проблемной ситуации), редуцирование (приве-
дение к известным моделям), трансформация (получение идей на основе на-
правляющих правил трансформации) и верификация (проверка потенциальной
достижимости целей).
В заключение этого примера отметим лишь, что редкий справочник содержит
больше, чем несколько десятков рецептов-«моделей». Так и в ТРИЗ: из не-
скольких десятков основных ТРИЗ-моделей можно построить нужный набор
для решения конкретной задачи. То есть направленное комбинирование
А-Навигаторов позволяет решать десятки и сотни тысяч самых разных задач.
Пример n7. Для решения практических задач производства, планирования.
проектирования, управления, исследований разработаны и разрабатываются
тысячи математических моделей и вычислительных алгоритмов. Для каждого
класса задач существует определенная обобщенная схема решения любой за-
дачи, принадлежащей этому классу. Эта обобщенная схема и есть «мета-алго-
ритм». Рассмотрим, например, упрощенный «мета-алгоритм» решения систем
линейных алгебраических уравнений (рис. 7.6) для некоторой практической
задачи. Модели линейной алгебры имеют большое практическое значение для
задач обработки экспериментальных данных по методу наименьших квадра-
тов, для приближенного решения линейных интегральных и дифференциаль-
ных уравнений методом конечных разностей (например, при компьютерном
ЗD-моделировании) и т. п.




Выбор практического способа решения систем линейных алгебраических ре-
шений зависит от структуры исходных данных, объема системы (количества
неизвестных переменных) и даже от вычислительной мощности компьютера.
Например, выбор метода решения хорошо обусловленных систем при достаточ-
но большом объеме данных становится нетривиальной проблемой (существует
большое количество итерационных методов, методов скорейшего спуска, ми-
нимальных неувязок и других, обладающих различной эффективностью); Бо-
лее того, для некоторых структур данных задача может не иметь «классическо-
го» точного решения {некорректно поставленные и плохо обусловленные задачи).
Для данного класса задач «мета-алгоритм» обладает свойством инвариантно-
сти, так как не зависит от содержания конкретных процедур его этапов. Важ-
но отметить, что этапы Диагностика и Верификация относятся к области суще-
ствования задачи, то есть к определенной области практического применения
линейных уравнений. Этапы Редукция и Трансформация относятся к математи-
ческой теории линейной алгебры.
Поэтому переходы 1 и 3 требуют знания и теории моделей, и прикладной об-
ласти их применения. Переход 2 требует умения строить и решать модели тео-
рии. Даже для применения относительно «простых» упомянутых здесь моде-
лей не все выпускники высших заведений успевают получить за время учебы
достаточные практические навыки. Аналогично нужно быть готовым к тому,
что ТРИЗ-методы также нужно будет как можно больше совершенствовать на
практике и на тренингах.
Пример . Приведем численное решение для Примера . Пусть в двух цехах
завода работает разное количество станков двух типов. Для точного определе-
ния средней мощности, потребляемой станком определенного типа, было ре-
шено воспользоваться имеющимися измерениями расхода электроэнергии по
каждому цеху за сутки. На этапе диагностики проблемы было установлено ко-
личество станков каждого типа и данные по потреблению электроэнергии. На
этапе редукции была построена система из двух линейных уравнений с двумя
неизвестными. На этапе трансформации из двух простейших подходящих ме-
тодов (метод исключения переменных и метод замены и подстановки пере-
менных) выбрали последний. На этапе верификации путем прямой подстанов-
ки полученных значений искомых переменных в исходные уравнения убеди-
лись в правильности решения задачи.
Этот пример (рис. 7.7) служит предельно простой практической иллюстраци-
ей абстрактной схемы, приведенной на рис. 7.6 и представляется важным для
наработки навыка работы с моделью типа «мета-алгоритм» перед переходом к
освоению схемы «Мета-алгоритм изобретения».
Теперь у нас есть все необходимое, чтобы рассмотреть классические
ТРИЗ-примеры, в которых сжато отражается вся классическая ТРИЗ. Но для
упорядочивания процесса реинвентинга мы можем теперь применить движе-
ние по основным этапам только что построенного нами мета-алгоритма для
решения системы линейных уравнений или для приготовления коктейлей!
Пример 13. Стрельба по летающим «тарелочкам». На стрельбище (рис. 7.8), где
тренируются спортсмены в стрельбе по летящим мишеням («тарелочкам»),
накапливается много мусора в виде осколков от пораженных «тарелочек».
Брэйнсторминг обычно дает следующие идеи: делать «тарелочки» неразби-
вающимися; применить магнитный материал, чтобы легко было собирать все
осколки с помощью машины; делать «тарелочку» из связанных частей, чтобы
они не разлетались далеко; привязать к «тарелочке» нить и после поражения
подтягивать мишень за нить к метательной машине; покрыть стрельбище уби-
рающимся ковром; делать «тарелочки» из глины или песка, чтобы потом дос-
таточно было разровнять землю и не убирать осколки. И так далее.




Нетрудно видеть здесь очень разные — как неплохие, так и не очень удач-
ные — идеи (проанализируйте их и добавьте свои!). Но можете ли вы четко
сформулировать главное:
• в чем все же истоки проблемы?
• ч т о именно не удается разрешить здесь ?
• ч т о именно мы хотим получить?
(Здесь также полезно записать свои «модели», чтобы потом сверить их с кон-
трольными.)
Попробуем ответить на эти вопросы так, как учит ТРИЗ (внимание: изложение
носит ознакомительный характер и поэтому предельно сжато и упрощено!).
Диагностика. Уточним негативное свойство проблемы, которое нужно устра-
нить: осколки отрицательно воздействуют на землю (стрельбище). Предста-
вим структуру проблемы (конфликта) в виде следующей логической модели:
если осколки убирать, то это очень трудоемко и к тому же мелкие части ми-
шеней все равно постепенно сильно засоряют почву стрельбища; если оскол-
ки не убирать, то быстро накапливается недопустимо много мусора.
Редукция. Попробуем представить структуру проблемы в еще более упрощен-
ном, зато наглядном, виде, например, в виде следующих противоречий.




Теперь, по крайней мере, видно, что есть четкая модель конфликта и могут
быть сформулированы как минимум две стратегии поиска решения. А имен-
но, если попытаться устранить негативное свойство в первой модели, то цель
будет — снизить трудоемкость уборки осколков. А если пытаться устранить
негативное свойство во второй модели, то целью становится — устранить за-
грязнение земли.
Вторая стратегия глубже: ее цель совпадает с главным позитивным результа-
том, который нас может интересовать, а именно, чтобы земля вообще не за-
грязнялась! Поэтому выбираем вторую стратегию.
(Отметим, что уже здесь могут и должны быть применены приемы ТРИЗ из
раздела 13, но для краткости изложения мы опускаем эти операции в данном
примере.)
Теперь определим (да будет нам позволено так выразиться!) физическую причи-
ну конфликта между осколками и землей, то есть физическое противоречие.




Не правда ли, что в этой формулировке проблема выглядит еще более нераз-
решимой?!
Рассмотрим развитие физического противоречия во времени:
Сформулируем некий фантастический идеальный результат, осколки сами
себя убирают, или еще короче — сами исчезают. Или: земля сама убирает ос-
колки. Или: осколки не вредны земле. Или: какой-то волшебник X начисто
удаляет куда-то все осколки. Или... Вы можете дать полную свободу своей
фантазии!
Что, с этими фантазиями тоже легче не стало? Верно. И все же не кажется ли
Вам, что что-то неуловимо изменилось? Словно появилась какая-то робкая
надежда!
Попробуем эту надежду привести к физической реальности.
Трансформация. Посмотрим первую версию: могут ли осколки куда-нибудь
скатываться или слетаться, то есть собираться вместе? А еще лучше, просто
исчезать, как в сказке?
По второй версии: земля пропускает осколки куда-то в глубину и делает их
тем самым безвредными.
Третья версия наводит на размышления о материале мишени: какой материал
безвреден для земли?
(Правда, что эти фантазии напоминают нам синектические операции?)
И все же, какая из этих версий выглядит менее фантастической? Похоже, что
третья. Хотя и в предыдущих тоже что-то есть.
Итак, материал мишени. Любой материал можно рассматривать состоящим из
какого-то числа частичек, соединенных в одно целое. По-видимому, чтобы
материал не был вреден земле, каждая из его частичек не должна быть вред-
ной. Какой это материал? Песок? Нет — будет накапливаться. Что еще?
А что если соединить все эти фантазии: частички этого материала безвредны
для земли, свободно проходят сквозь землю «... сами исчезают?
Что же это в конце концов? Вода? Но вода «летает» только в виде дождя!
А впрочем, и в виде... снега или града. СТОП! Град — это лед! Вот и идея ре-
шения: делать мишени из льда!
Верификация. Согласны ли Вы, что именно обострение конфликта заставило
нас выдвигать... правдоподобные фантазии? Благодаря этому мы поняли, при-
чем полно и точно, все элементы конфликта, его протекание во времени и в
пространстве. Мы точно поняли, что мы хотим получить в результате, разве
что выразили это весьма образно, как бы «нетехническим» языком! Наконец,
мы просто не смогли пройти мимо изучения материала мишени! При этом пе-
ребор подходящих материалов сократился почти сразу до единственного ре-
шения! Это и есть ТРИЗ. Но в упрощенном виде. Мы провели экспресс-тре-
нинг, сфокусировав всю ТРИЗ в одном примере!
Пример 14. Свая. Иногда при постройке дома или моста в грунт для создания
будущего фундамента во многих местах предварительно забивают многомет-
ровые бетонные столбы (сваи). Проблема заключается в том, что верхняя
часть почти всех свай, по которой ударяет молот, часто разрушается (рис. 7.9).
Из-за этого многие сваи не удается забить на нужную глубину. Тогда эти сваи
отпиливают, а рядом забивают дополнительные, что снижает производитель-
ность работ и повышает их стоимость.
Можете ли Вы предложить новую «неразрушающую» технологию забивания
свай?
Рассмотрим эту проблему более подробно.
Диагностика. При выполнении полезной функции (забивание сваи) молот как
«инструмент» или, в более общем виде, «индуктор», одновременно оказывает
на сваю как «изделие» или, в более общем виде, «рецептор», вредное воздейст-
вие (разрушает сваю), то есть воспроизводит нежелательную негативную
функцию.

Можно указать главную полезную функцию: быстрое забивание неповрежден-
ной сваи на нужную глубину.
Приведем несколько стратегий, определяющих направление поиска решений,
например:
1) делать всю сваю более прочной и удароустойчивой;
2) воздействовать предварительно на грунт, облегчая продвижение сваи на
нужную глубину;
3) создать технологию забивания поврежденных свай;
4) изменить устройство молота, чтобы он меньше повреждал сваю;
5) защитить верхнюю часть сваи от разрушения.
Анализ стратегий определяется многими факторами и в полном объеме выхо-
дит за рамки классической ТРИЗ. Упрощая изложение, примем, что три пер-
вые стратегии ведут к чрезмерному повышению стоимости изделий и техно-
логий. Две последние стратегии выглядят получше, так как можно надеяться,
что будут достаточными минимальные изменения, а поэтому на них и сосредо-
точимся. При лом можно даже объединить эти стратегии в более обшей фор-
мулировке: обеспечить неразрушение верхней части сваи при забивании.
Редукция. Мы уже вполне представляем себе, как формулируется «идеальный
конечный результат». В ТРИЗ отработаны несколько подходов к этому дейст-
вию, которое во многом определяет стратегию решения задач и влияет на ско-
рость нахождения решения и на его качество. Однако мы рассмотрим этот во-
прос позже в основном курсе. А сейчас поступим так же упрощенно, как и в
предыдущих примерах. В частности, потребуем, чтобы свая или молот не ста-
ли дороже, чтобы были использованы, если нужно, только «ничего не стоя-
щие» материалы (ресурсы).
Далее определим то место в свае (рецепторе), которое испытывает на себе са-
мое большое по силе негативное воздействие молота (индуктора): голова сваи,
то есть верхний торец сваи, и особенно, поверхность, ограничивающая сваю
сверху, по которой и ударяет молот. Таким образом, «оперативную зону», где
сосредоточен конфликт, то есть одновременно существуют позитивная и нега-
тивная функции, определим в первом приближении как совокупность индук-
тора и рецептора и их элементов — соударяющихся поверхностей.
Рассмотрим главные силы и параметры, действующие и определяемые в опера-
тивной зоне. Например, чем больше вес и сила удара молота, тем быстрее заби-
вается свая, но тем больше проявление внутренних вредных факторов, ведущих
к ее повреждению, ниже ее надежность. Если сваю забивать медленно, то можно
уменьшить требующиеся для этого вес и силу удара молота и увеличить надеж-
ность сваи. На основе подобных физических соображений уже можно постро-
ить несколько моделей противоречий (обязательно попробуйте сделать это
сами, причем не останавливайтесь на одном варианте, создайте их, например, 3
или даже больше). Мы приведем только два «симметричных» варианта, направ-
ленных на реализацию главной полезной функции:




Трансформация. Обращение к А-Матрице (Приложение) по первому варианту
дает следующий набор приемов, рекомендуемых для применения в первую
очередь:
Что улучшается? — Строка 22: Скорость.
Что ухудшается? — Столбец 14: Вредные факторы самого объекта.
Рекомендуются для применения приемы (приводим сокращенные описания):
05. Вынесение — отделить от объекта мешающую часть или выделить только
нужное свойство;
18. Посредник — использовать промежуточный объект, передающий или пе-
реносящий действие, на время присоединить к объекту другой (легкоудаляе-
мый) объект;
01. Изменение агрегатного состояния — использовать переходы состояний ве-
щества, или изменение гибкости, концентрации и т. п.;
33. Проскок — вести процесс на большой скорости.
Обращение к А-Матрице по второму варианту дает несколько иной набор
приемов:
Что улучшается? — Строка 30: Сила.
Что ухудшается? — Столбец 14: Вредные факторы самого объекта.
Рекомендуются для применения приемы (приводим сокращенные описания):
11. Наоборот — отделить от объекта мешающую часть или выделить только
нужное свойство;
12. Местное качество — разные части объекта должны иметь разные функции,
или — каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответ-
ствующих ее работе;
26. Фазовый переход — использовать явления, возникающие при фазовых пе-
реходах вещества, например, выделение или поглощение тепла;
18. Посредник — использовать промежуточный объект, передающий или пе-
реносящий действие, на время присоединить к объекту другой (легкоудаляе-
мый) объект.
Нетрудно видеть, что приемы 05. Вынесение и 18. Посредник из первого на-
бора вместе с приемами 11. Наоборот, 12. Местное качество и 18. Посредник
(повторно!) из второго набора явно указывают на необходимость создания в
оперативной зоне дополнительного объекта в виде посредника между молотом
и сваей!
Действительно, при небольшом числе свай иногда на голову забиваемой сваи
устанавливают деревянную колодку, по которой и бьет молот до разрушения
колодки. (Другие возможности не будем анализировать из экономии времени
и места.)
Верификация. Колодка разрушается быстро, причем свая повреждается еще до
разрушения колодки из-за неравномерного смятия вещества колодки (дерева).
Увы, проблема не нашла полного решения! Но, может быть, теперь оно долж-
но быть взято за основу? И нужно рассматривать новую техническую систему,
включающую теперь и посредника?
Да, так и нужно действовать. И при этом мы переходим на повторение цикла
Мета-АРИЗ!
Причем, посредник можно рассматривать как часть сваи, как ее голову, на-
пример. Но правильно рассматривать его как часть инструмента! Посмотрите,
ведь свая совершенно не меняется! Значит, посредник нужно отнести к до-
полнительной части молота!
Позднее мы увидим, что чаше всего изменяют именно индуктор, что это одно
из правил ТРИЗ. Анализируя ход своих решений, Вы наверняка заметили, что
во многих случаях интерпретировать А-Приемы удается далеко не так просто,
как это было продемонстрировано мной на специально подготовленных конст-
рукциях. Вы правы: для этого нужны и опыт, и хорошее знание физических яв-
лений (технических эффектов), и глубокие профессиональные знания. Нако-
нец, даже хорошее (а иногда и плохое!) настроение тоже важно. А еще... Пожа-
луй, хватит! Тем более, что нам нужно идти дальше! А недостающее «еще» Вы
обязательно приобретете со временем и с опытом применения ТРИЗ.
Диагностика+. Обратим внимание на то, что посредник теперь тоже является
индуктором, близким к молоту по воздействию на сваю.
Чтобы не повторять предыдущих расуждений из первого цикла, требуется из-
менить стратегию дальнейшего поиска в направлении более глубокого анали-
за физики процесса!
Можно понять, например, что если материал посредника такой же, как и ма-
териал молота, то свая мало выигрывает от этого. Если материал посредника
близок к материалу сваи (бетон), то он сам разрушается так же, как свая, и
даже быстрее из-за меньшей массы. Далее: скорость разрушения посредника
зависит от способа его установки на голове сваи — малейший перекос ускоря-
ет разрушение посредника! Это происходит потому, что удар молота и сило-
вое взаимодействие основания посредника с поверхностью головы сваи про-
исходят не по сплошной поверхности, а по отдельным точкам и линиям, на
которых и концентрируется энергия удара, приводящая к многочисленным
разломам. А как удержать посредника после удара, чтобы он плотно стоял на
голове сваи? Это сложная задача. Да и сама поверхность головы сваи далеко
не похожа на ровную и полированную крышку рояля.
Редукция+. Строить противоречия наподобие приведенных на этапе 2 вари-
антов выглядит малоперспективным, так как похожие модели ведут к про-
стому повторению предыдущего цикла и ориентируют на тот же результат.
Что это нам даст?! (Мы пропустим здесь тонкую возможность представить
себе, что мы уже повторили этот цикл многие миллионы раз! — каков ви-
дится Вам итог?)
Сформулируем версии идеального конечного результата:
1) Посредник равномерно распределяет энергию удара по всей поверхности
головы сваи (улучшение режима!).
2) Посредник разрушается и... сам мгновенно восстанавливается после каж-
дого удара! Идеал!
3) Посредник... (добавьте, пожалуйста!)
Теперь противоречие приобретает предельно острую форму:




Запишем формулировку идеального результата в строгом соответствии с
ТРИЗ-рекомендациями:
оперативная зона сама восстанавливает посредника!

Трансформация+. Ну что ж, давайте думать вместе, и вот каким образом.
Представим себе, что посредник состоит (а так оно во многом и есть!) из ог-
ромного числа маленьких частиц... похожих на маленьких человечков, на-
столько маленьких, что мы видим только подобие фигурок. Но они, эти ма-
ленькие фигурки, вместе умеют делать все, что нам нужно! Они могут реали-
зовать любой идеальный результат! При этом они ничего не стоят. Их
количество можно легко уменьшать или увеличивать. Они могут моделировать
любые энергетические поля, принимать вместе любые формы, быть твердыми
или жидкими, иметь или не иметь вес, быть невидимками, издавать звуки и
так далее без ограничений! И при этом они остаются всего лишь фигурками,
нарисованными нашим воображением. Поэтому эти фигурки не жалко сте-
реть или подвергнуть страшному испытанию, например, такому, как удар по
ним свайным молотом!

<< Пред. стр.

страница 8
(всего 31)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign