Sb96670

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Ю. М. СОКОЛОВ

НАШ МОЗГ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

Учебно-методическое пособие

Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2018

УДК 164 (07) + 62 (07)

ББК У 9(2)29я7 + З 973. 23я7 С59

Соколов Ю. М.

С59 Наш мозг и научно-техническое творчество: учеб.-метод. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2018. 32 с.

ISBN 978-5-7629-2233-3

Содержит учебно-методический материал по информационной логистике: повышение эффективности работы нашего мозга в процессе научнотехнического творчества в создании новых наукоемких продуктов – систем автоматизированного проектирования.

Предназначено для студентов направления 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника», обучающихся по дисциплине «Промышленная логистика».

УДК 164 (07) + 62 (07)

ББК У 9(2)29я7 + З 973. 23я7

Рецензент – канд. техн. наук Ю. В. Назаров (НПФ «Модем»).

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебно-методического пособия

2

ВВЕДЕНИЕ

Создание современных систем автоматизированного проектирования (САПР) – это результат научно-технического творчества большого числа специалистов в области компьютерных технологий. Повышение эффективности работы нашего мозга в этом творческом процессе является чрезвычайно актуальной задачей информационной логистики [1]–[9]. Это возможно только при знании основных закономерностей функционирования мозга в процессе научно-технического творчества в создании новых наукоемких продуктов, какими являются САПР.

В пособии рассматриваются особенности строения и функционирования мозга человека, выявляются различия двух его полушарий, даются рекомендации по созданию сильного позитивного мышления. При рассмотрении психологии инженерного творчества исследуются две противоположные тенденции о закономерностях научно-технического творчества, рассматриваются основные закономерности творческого процесса в соответствии с учением Фрейда о сознательном и бессознательном, даются рекомендации по практическому использованию подсознательной работы мозга в решении творческих задач [5]. Большое внимание уделяется наиболее известным эвристическим методам коллективного научно-технического творчества, позволяющим быстро генерировать большое число новых идей, а именно: методам мозговой атаки (мозгового штурма) и методу синектики [3].

Для специалистов в области компьютерных технологий особенно важно исследовать процессы в области автоматизации поиска новых проектных решений. Этим специалистам при проектировании нового наукоемкого технического объекта нужно ясно понимать, в каких проектных процедурах мозг человека сильнее компьютера, а в каких слабее его. В пособии даются четкие рекомендации на примере автоматизированного проектирования аналоговых электронных устройств. При этом в процессе автоматизированного проектирования используются мировые компьютерные схемотехнические системы

Multisim и NI ELVIS [6], [7].

Пособие может быть полезно широкому кругу студентов и специалистов, обучающихся или работающих в области компьютерных технологий.

3

1. НАШ МОЗГ – САМЫЙ СОВРЕМЕННЫЙ КОМПЬЮТЕР

1.1. Особенности строения и функционирования мозга человека

Наш мозг – самый совершенный и сложный орган. Это продукт эволюции человека за 200 миллионов лет. Мозг содержит около 20 миллиардов клеток и 300 миллиардов межклеточных соединений. Клетки мозга – нейроны – в отличие от других клеток практически не восстанавливаются. Каждый день в зависимости от возраста человека погибает от тысячи до ста тысяч нейронов, но тогда новорожденный младенец должен быть самым умным, существом, а потом все глупеть и глупеть? Конечно, это не так. Возможности мозга определяются не столько количеством имеющихся нейронов, сколько числом связей между ними, а также скоростью установления новых связей. У новорожденного младенца число связей между нейронами минимально, но в процессе постижения мира, обучения число связей у него стремительно возрастает.

Большинство исследователей мозга полагают, что каждый нейрон может иметь до 10000 связей с другими нейронами, однако у большинства людей их формируется лишь около 100. При этом возможности мозга используются примерно на один процент. Это происходит по причине слабой стимуляции мозга: люди не хотят размышлять, не любят учиться, принимают поверхностные шаблонные решения, мало читают и т. д. Основная рекомендация: не нужно бояться напрягать свой мозг, особенно в молодые годы.

Мозг новорожденного младенца – чистый лист, в нем только одни нейроны, а связей между ними нет? Конечно, есть. Огромная часть мозга обеспечивает жизнедеятельность организма. Есть информация, что до 80 процентов объема мозга обеспечивает нам зрение; человек в основном видит мозгом, а не глазами. Но ведь у него есть еще очень много других органов! С развитием человека стремительно возрастает число связей между нейронами у части мозга, связанной с сознательной деятельностью человека (центр речи и т. д.).

Почему наш мозг при решении многих проблем пока еще гораздо сильнее компьютера? Компьютер – целиком электрическая информационная система, а мозг – электрохимическая. Мышление представляет собой физический процесс. Электрический импульс распространяется по нервному проводнику, называемому аксон (передатчик), и перепрыгивает через пустотный барьер на другой нервный проводник – дендрит (приемник). Это прыжковое, подобное искровому разряду действие, называется синапс, а барьерпромежуток – синаптическим. Различные химические вещества, например

4

калий и натрий, находящиеся вблизи проводников, иногда облегчают, а иногда затрудняют проскакивание электрической искры. Миллиарды таких синаптических передач (искрений) происходят каждую секунду нашей жизни. В этом и состоит механизм функционирования электрохимической информационной системы, созданной природой в процессе ее развития, – нашего мозга.

1.2.Различия двух полушарий мозга человека

Влевом полушарии, управляющем правой стороной тела, локализован центр речи. В этой связи различают правостороннее и левостороннее мышление. Можно сказать, что левое полушарие мыслит словами и символами, а правое – образами. В левом полушарии происходят последовательностные действия, обработка только одного фрагмента информации (дедукция), письмо, анализ, связь идей, абстракция, формирование категорий, логика, рассудочность, суждение, вычисление, вербальная память, использование абстрактных символов.

Вправом полушарии происходят интеграция в единое восприятие многих данных, образное мышление, знание без четких определений, рассмотрение решения в целом (индукция), рассмотрение сходства, интуиция, озарение, синтез, зрительные образы, зрительная память, распознавание образов.

Левое полушарие работает в основном на программистов, ученых, экономистов и т. д., правое – на художников, музыкантов, скульпторов и т. д. Например, запоминание лица человека – правое полушарие, запоминание его имени – левое. На экзамене логический вывод нужной формулы – левое полушарие, но зрительное воспоминание страницы конспекта, где находится нужный рисунок – правое полушарие.

Если прибегать к грубым метафорам, можно сказать, что в голове у человека действуют как бы две машины. Левосторонняя машина похожа на современный компьютер. Она создает классификацию всех знаний, накопленных в процессе жизни, оперирует с формально-логическими системами и делает многое другое, что может делать компьютер. В памяти правого полушария хранится своеобразный кинофильм, кадры которого представляют собой следующие друг за другом чувственные образы ситуаций, каждая из которых существует как кадр киноленты обособленно от других, но образует связный фильм при последовательном их прокручивании. Правосторонняя машина на компьютер совсем не похожа. Она работает параллельно левой машине, используя ассоциативный принцип. В ее операциях нет четко выраженной це-

5

ли, планирования на основе этой цели, программирования последовательности действий. На сегодняшний день нет технических аналогов правосторонней машины, и очень немного известно об особенностях ее функционирования. Возможно, во многих случаях она принимает решение по проблеме на базе известных прецедентов.

Все сказанное о различиях двух полушарий мозга справедливо для правшей, для левшей все будет наоборот.

1.3. Рекомендации по созданию сильного позитивного мышления

Что самое ценное в человеке и отличает одну личность от другой? Это его убеждения, т. е. совокупность установившихся в течение жизни постоянных связей между нейронами. Что самое вредное в человеке, мешающее его развитию? Это его консервативные убеждения, переставшие приносить ему пользу. Главное сопротивление нашему жизненному успеху, как правило, кроется не во внешнем мире, а заключается в нас самих, в наших собственных убеждениях. Например, если у вас сложилось убеждение, что ваши умственные возможности ограничены, что по натуре вы не генератор идей, а только хороший исполнитель, то ваш мозг все время будет искать подтверждение этому вредному тезису. Результат плачевный – вы перестанете участвовать в интереснейшем процессе научно-технического творчества по своей специальности, будете искать для себя только хорошо известную вам рутинную работу, перестанете думать о карьерном росте.

Основная задача человека – освободить мозг от вредных негативных убеждений типа: «Мои физические и умственные возможности ограничены», «Я никогда не добьюсь большего», «Я по натуре созерцатель, а не деятель», «Я сделаю это не сейчас, а как-нибудь потом», «Заводить новых друзей трудно, да и не нужно» и т. д. При этом следует наполнять мозг новыми позитивными убеждениями типа: «Не боги горшки обжигают», «Всему можно научиться», «Все мои неудачи – от случайного стечения обстоятельств, а удачи – от меня самого», «Больше дружеского общения с коллегами – и у меня все получится», «Не сдаемся, пробьемся» и т. д.

Чтобы новое позитивное убеждение укоренилось в мозгу, повторяйте его ежедневно несколько минут в течение 1–3 месяцев. Игнорируйте все противоречащие этому убеждению факты, действуйте в соответствии с ним. Как вы о себе думаете, таким и станете. Робкие мысли создают робкого человека, сильные – решительного. Верьте в себя. Гори, гори моя звезда!

6

2. ПСИХОЛОГИЯ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА

2.1. Основные определения и тенденции

Научно-техническое творчество – это процесс выявления и накопления новых знаний, а также их материализация в виде конкретных технических решений. Творческое решение должно обладать новизной и полезностью. При этом необходимо различать творческий процесс для личности и творческий процесс для общества. Для последнего нужна мировая новизна. Например, вы в первый раз доказали для себя теорему Пифагора. Для вас это, безусловно, творческий процесс, но для всего человечества это давно пройденный зтап.

При подходе к решению вопроса о закономерностях получения новых знаний до сих пор сохраняются две противоположные тенденции:

1.Достижение нового знания представляет собой плавный логический акт. Новое знание – это выводное знание, полученное в результате работы нашего логического аппарата. Возможность управления творческим процессом связана с алгоритмизацией творческой деятельности, с разработкой технических приемов, которые приводили бы к получению нового знания. Творчеству научиться можно и нужно.

2.Достижение нового знания обязательно связано с отступлением от ранее установленной логики, с вклиниванием интуиции. Процесс научнотехнического творчества не сводится к производству логических операций. Путь к принципиально новым творческим результатам лежит через интуитивные решения, т. е. через процесс, который не осознается их создателем. Творчеству научиться нельзя.

Обе эти тенденции представляют собой две крайности, а истина находится посередине. Действительно, создание нового выводного знания, получаемого логическим путем, бесспорно, является творческим процессом. Однако наиболее крупные творческие результаты получаются с использованием интуиции, озарения, т. е. при работе мозга на подсознательном уровне. При этом удается преодолеть психологическую инерцию мозга, т. е. его приверженность к старым мыслительным схемам. Одним аспектам творческого процесса научиться можно, другим нельзя.

7

2.2.Основные закономерности творческого процесса в соответствии

сучением Фрейда о сознательном и бессознательном

По Фрейду, существуют три уровня душевной жизни человека (психологической деятельности) [5]:

1.Сознательное – содержание душевной жизни человека, которое все время им осознается.

2.Подсознательное – содержание душевной жизни человека, которое в данный момент неосознаваемо, но легко может стать таковым, если привлечет к себе взоры сознания. Топографически слой подсознательного располагается между слоями бессознательного и сознательного.

3.Бессознательное – содержание душевной жизни человека, которое в отличие от подсознательного, как правило, неосознаваемо. По Фрэйду, бессознательное в этом смысле представляет собой как самое низкое, например, безудержные сексуальные влечения, так и самое высокое в душевной жизни человека – « Сверх Я», которое выполняет роль внутреннего цензора, совести и т. д.

В соответствии с учением Фрэйда, работа нашего мозга над научнотехнической творческой задачей состоит из четырех этапов:

1.Сознательная работа, формулировка проблемной ситуации, попытка решить творческую задачу логическим путем.

2.Работа над творческой задачей на подсознательном уровне.

3.Озарение, интуиция, т. е. переход результатов подсознательной работы мозга в сознание. Отметим, что интуиция – это непосредственное постижение истины без предварительного логического рассуждения; озарение – это внезапное прояснение сознания, понимание чего-либо.

4.Сознательная работа, закрепление результатов полученной идеи и их проверка.

Во многих случаях творческий процесс имеет итерационный характер, например, при решении большой научной задачи этапы 1–4 могут повторяться многократно.

2.3.Рекомендации по практическому использованию подсознательной работы мозга в решении творческих задач

Чтобы мозг продолжал решать творческую задачу в подсознательном состоянии, необходимо перед этим изо всех сил напрячь его в сознательном состоянии над решением этой проблемы. У лентяев не бывает озарений, интуитивных решений творческих задач. Действительно, великий русский уче-

8

ный Менделеев открыл периодическую систему элементов во сне, но сколько времени он мучился над этой проблемой, когда бодрствовал?

При решении творческих задач весьма эффективен принцип переключения: помучиться над логическим решением данной задачи, потом переключиться на отдых, легкую физическую работу или другую легкую умственую деятельность. Переключаться на тяжелую физическую или умственную работу нельзя, поскольку эта работа потребует мобилизации всех сил организма и вытеснит первую задачу.

Состояние сна весьма эффективно для подсознательной работы мозга в решении творческих задач. Если напрячь мозг над логическим решением задачи и уснуть, во время сна можно получить интересные результаты на подсознательном уровне, и тогда наблюдается эффект «Утро вечера мудренее», т. е. утром становится все ясно.

Использование алкоголя и наркотиков для стимулирования творческого процесса очень вредно и неэффективно. При этом ухудшаются память, логика, интуиция и т. д. Например, вы с другом одинаково играете в шахматы, но если вы злоупотребите алкоголем, а он нет, то результат игры будет явно не в вашу пользу.

Таким образом, в процессе научно-технического творчества, чтобы решить большую проблему, нужно обязательно ею жить и не бояться утомлять свой мозг ее решением – у него большой запас прочности. А где придет в голову ключевая мысль по решению проблемы – в лаборатории, дома, во сне или на прогулке в лесу – это не так уж и важно.

3. ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Рассмотрим наиболее известные эвристические методы коллективного научно-технического творчества, позволяющие быстро генерировать большое число новых идей: методы мозговой атаки (мозгового штурма) и метод синектики [3].

3.1. Методы мозговой атаки

Метод мозговой атаки предложил А. Озборн (США). Мозговая атака относится к методам поиска идей. Суть метода заключается в разделении по времени этапа генерации идей, во время которого критика абсолютно запрещена, и этапа их критического анализа. Озборн заметил, что одни люди бо-

9

лее склонны к генерированию идей, другие – к их критическому анализу. При обычных обсуждениях фантазеры и критики оказываются вместе и мешают друг другу.

Метод мозговой атаки основан на следующем психологическом эффекте. Если взять группу 5–10 человек и каждому из них предложить индивидуально (изолированно) высказать идеи и предложения по решению поставленной проблемы, то в сумме получится M идей. Если предложить этой же группе коллективно высказывать идеи по данной проблеме, то получится N идей, причем, как правило, N много больше M за одинаковое время. Обычно в хорошо подобранной группе при соблюдении правил мозговой атаки за 30–60 минут высказывается 100–150 идей, а при индивидуальной работе 20–30 идей. Это обусловлено тем, что участники мозговой атаки загораются мыслями друг друга и, отталкиваясь от них, предлагают свои идеи.

По Озборну, основная концепция мозговой атаки состоит в том, чтобы дать новым идеям выход из подсознания (по теории Фрейда). В сознании господствуют логика и контроль, не пропускающие рвущиеся из подсознания силы. Психологическая инерция (приверженность старым мыслительным схемам) порождена порядком, царящим в сознании. Надо помочь новым идеям прорваться из подсознания в сознание – такова философско-психоло- гическая основа метода мозговой атаки. При этом во время генерации идей нужно убрать не только внешних цензоров (критически настроенных коллег), но и внутреннего цензора, т. е. не бояться сказать глупость.

Метод прямой мозговой атаки. Для этого метода при формулировании задачи необходимо кратко объяснить, в чем состоит проблемность ситуации, какова ее предистория и что нужно сделать для ее устранения.

Умелое формирование творческой группы – основной ключ для успешного сеанса мозговой атаки. Наиболее эффективное число участников в группе: 5–12 человек. В творческую группу не включаются скептики и критиканы, отчаянные пессимисты. Желательно, чтобы около половины ее участников были специалистами в области поставленной проблемы. Рекомендуется включать в группу специалистов-смежников. Например, если создается новая САПР по радиоэлектронике, то кроме компьютерщиков – специалистов по разработке САПР – в группу целесообразно включить специалистов по электронике, экономистов и т. д. Желательно присутствие в группе женщин – они практично и оригинально мыслят, стимулируют и повышают дух соревнования среди мужчин. Могут оказаться полезными в группе люди со

10