ПОСТРОИМ МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ

     Тридцать лет назад был разработан первый алгоритм решения изобретательских задач (сокращенно — АРИЗ). Это — одна из методик активизации творческого мышления. Слово «алгоритм» означает программу, последовательность действий. На уроках математики вы часто встречаетесь с алгоритмами. Например, правила извлечения квадратного корня — это алгоритм, последовательность определенных операций: нужно записать данное число, разбить цифры на пары, извлечь корень из первой пары цифр (или из одного числа), записать этот корень и т. д. Алгоритмы встречаются не только в математике. Вот правило перехода улицы: «Сначала посмотри налево — нет ли машин; иди; дойдя до середины улицы, посмотри направо; иди», — это тоже алгоритм.
     В первой главе говорилось: нужен мост от задачи к ответу. Таким мостом и служит АРИЗ. В АРИЗ семь частей, каждая часть состоит из ряда шагов, всего их около пятидесяти, причем большинство шагов включают в себя несколько операций. Есть правила, помогающие избежать ошибок при «шагании». Есть списки главных приемов и таблицы их применения, списки основных вепольных «реакций», таблицы использования физических эффектов... Сложное сооружение — вместо простого «а если сделать так?».
     Первая часть АРИЗ — постановка задачи. Кое-что об этом вы уже знаете: мы разбирали вопрос о том, когда надо решать данную задачу (то есть совершенствовать техническую систему), а когда необходимо ее заменять (искать нечто принципиально новое). Входит в первую часть АРИЗ и оператор РВС. Но мы еще не говорили об одном очень важном шаге — об использовании так называемых стандартов.
     Наряду с простыми приемами существуют и комплексные, включающие несколько простых. Простые приемы универсальны, их можно использовать при решении самых разных задач. Чем сложнее комплексы приемов, тем крепче привязаны они к определенному классу задач. Зато сила специализированных комплексов очень велика: для задач, принадлежащих к своим классам, комплексные приемы дают оригинальные решения, близкие к ИКР. Такие комплексы (точнее — самые сильные из них) получили название стандартов.
     С одним из них мы, кстати, познакомились: если нужно перемещать вещество, сжимать его, растягивать, дробить, словом, если нужно управлять веществом и если это вещество не портится от добавок, задачу решают введением в вещество ферромагнитных частиц, управляемых магнитным полем.
     Первая часть АРИЗ предусматривает проверку задачи — нельзя ли ее сразу решить по стандартам? Если задача стандартна, нет смысла идти дальше по АРИЗ. Проще применить стандарты и получить готовый ответ. Стандартов разработано более шестидесяти. «Свод стандартов» — сильное оружие. Что-то вроде дальнобойной артиллерии, которая расправляется с врагом задолго до его приближения.
     Первая часть АРИЗ отсеивает стандартные задачи, а нестандартные меняет и уточняет. Расплывчатая и туманная ситуация превращается в четкую и правильно поставленную задачу. Во второй части АРИЗ совершается еще один переход: от задачи к модели задачи. В задаче много «действующих лиц» — частей системы. А в модели только два «действующих лица»; конфликт между ними и есть техническое противоречие. Очень часто модель задачи включает в себя объект и внешнюю среду, окружающую объект. Вспомните, например, задачу о шлаке. Объект — горячий шлак. Внешняя среда — холодный воздух, соприкасающийся с поверхностью шлака.
     В ситуации и задаче речь идет о реальных технических системах, а в модели задачи мысленно выделяются две части системы. В воздухе висит расплавленный шлак, а над ним — столб холодного воздуха. Вот и вся модель! Домны, железнодорожные платформы, даже ковши — все это не попадает в модель. Остаются только две конфликтующие части, и это уже огромный шаг вперед. Ведь вместе с другими частями мы отбрасываем множество «пустых» вариантов, которые пришлось бы рассмотреть.
     В АРИЗ есть правила — как строить модель задачи. В модель всегда должно входить изделие. Второй элемент модели — то, что обрабатывает, меняет изделие, — инструмент или часть его, непосредственно воздействующая на изделие.
     Правильный выбор конфликтующей пары иногда сразу приводит к решению. Посмотрим это на простой задаче.

Задача 44.

ПУД ЗОЛОТА

     В небольшой лаборатории исследовали действие горячей кислоты на сплавы. В камеру с толстыми стальными стенками помещали 15—20 кубиков разных сплавов и заливали кислоту. Затем камеру закрывали и включали электрическую печь. Опыт продолжался одну-две недели, потом кубики доставали и исследовали их поверхность под микроскопом.
     — Плохи наши дела, — сказал однажды заведующий лабораторией. — Кислота разъедает стенки камеры.
     — Облицевать бы их чем-нибудь, — предложил один сотрудник. — Может быть, золотом...
     — Или платиной, — сказал другой.
     — Не пойдет, — возразил заведующий. — Выиграем в устойчивости, проиграем в стоимости. Я уж подсчитывал: нужен пуд золота...
     И тут появился изобретатель.
    — Зачем тратить золото? — сказал он. — Построим модель задачи и автоматически получим другое решение...
     Как построить модель задачи? Каков ответ на задачу?

     Давайте разберемся вместе. В задаче дана техническая система, состоящая из трех частей — камеры, кислоты и кубиков. Обычно считают, что эта задача на предотвращение коррозии стенок от действия кислоты. То есть вольно или невольно рассматривают конфликт между камерой и кислотой, ищут средства защиты камеры от кислоты. Представляете себе, что получается? Скромная лаборатория, исследующая сплавы, должна оставить эту работу и заняться решением сложнейшей проблемы, над которой без особого успеха работали и работают тысячи исследователей: как защитить сталь от коррозии. Допустим даже, что эту проблему в конце концов удастся решить. Но пройдет много времени, а испытания сплавов нужно вести сегодня, завтра...
     Используем правило построения моделей. Изделие — кубик. На кубик действует кислота. Вот и модель задачи — кубик и кислота. Камера просто не попадает в модель! Надо рассмотреть только конфликт между кубиком и кислотой.
     Здесь начинается самое интересное. Кислота разъедает стенки камеры. Понятно, в чем конфликт между камерой и кислотой. Но у нас в модель задачи входят только кубик и кислота. В чем же конфликт между ними?! В чем теперь задача? Кислота разъедает стенки кубика? Пусть разъедает! Для этого и проводятся испытания. Выходит, конфликта нет...
     Чтобы понять суть конфликта между кубиком и кислотой, надо вспомнить, что мы не включили в модель камеру. Кислота должна держаться возле кубика без камеры, но сама по себе кислота не будет этого делать, она растечется... Вот этот конфликт нам и предстоит устранить. Очень трудную задачу (как предотвратить коррозию) мы заменили очень легкой (как не дать разлиться кислоте, находящейся возле кубика).
     Ответ виден без дальнейшего анализа: надо сделать кубик полым, как стакан, и залить кислоту внутрь кубика.
     Можно прийти к ответу и с помощью вепольного анализа. Гравитационное поле П_гр (сила тяжести) меняет состояние кислоты В₁ (заставляет ее разливаться) и не меняет состояние кубика В₂:

     Нет веполя, не хватает, по крайней мере, одной стрелки. Тут могут быть только два варианта:

     Первый вариант: кислота передает свой вес кубику, давит на кубик. Для этого кислоту придется залить внутрь кубика. Второй вариант: кубик и кислота испытывают одинаковое действие гравитационного поля. Свободно падает пролитая кислота, и свободно падает кубик. При этом кислота никуда не уйдет от кубика. Теоретически ответ годится, хотя практически для условий нашей задачи он слишком сложен.
     Обратите внимание: догадка дала один ответ, анализ поймал оба. Да, Шерлок Холмс не зря отвергал догадку...