Оглавление
Введение
2. История
2.1 Автор метода
2.2 Создание метода
3. Теория
3.1Сущность метода
3.2Содержание метода
4. Примеры
4.1
4.2
5. Заключение
6. Список используемой литературы
Введение
Люди издавна мечтали о методе, который охватывал бы исчерпывающее количество вариантов решения задач. Определенным приближением к этому методу является мофологический анализ. Термин морфологический (греч. morphe – форма) означает внешний вид.
Несмотря на то, что термин «морфологический анализ» предложен Ф. Цвикки, в действительности этот метод известен давно. Его корни уходят в глубину веков. Еще монах и логик Р. Луллий (1235–1315 гг.) в своем труде «Великое Искусство» писал о том, что путем систематической комбинации очень малого числа принципов имеется возможность разрешить все проблемы философии и метафизики, однако практические средства, имевшиеся в его распоряжении, были недостаточны. Принципы Р. Луллия (он ограничил их числом девять) воплотились в приборах, в которых блоки одних окружностей вращались вокруг других. В результате перемещения окружностей относительно друг друга можно было получать различные высказывания и суждения.
У Луллия были свои почитатели. Среди них – Джордано Бруно. По его мнению, человеческое знание согласовано с природой и понятия ума соответствуют иерархии вещей. Другим верным последователем «Великого Искусства» Луллия был знаменитый Г. Лейбниц, написавший еще в двадцатилетнем возрасте свой труд под название «DеArteCombinatoria» («О сочетательном искусстве»).
Проанализировав «Великое Искусство» Луллия, великий Р. Декарт увидел в нем опасность механизации мышления, написав о этом в своем труде «Рассуждение о методе» буквально за несколько строк до объяснения знаменитых «Четырех правил». О механистичности Луллия написал также Г. Гегель в своей книге «Средневековая философия».
В современном виде морфоанализсоздан швейцарским астрофизиком Ф. Цвикки. В 30-е годы ХХ века Ф. Цвикки интуитивно применил морфологический подход к решению астрофизических проблем и на этой основе предсказал существование нейтронных звезд. Только на первый взгляд может показаться странным, что метод активизации мышления создан астрофизиком, ведь астрономия одной из первых наук столкнулась с большими и сложными динамическими системами (звездами, галактиками) и первой ощутила потребность в методах, позволяющих анализировать такие системы. Большими динамическими системами по своему многообразию и сложности являются технические системы. Поэтому неслучайно в годы II мировой войны эмигрировавший из Европы Ф. Цвикки был привлечен к разработкам в области американской ракетно-космической техники[1].
2. История метода
Цвикки Фриц
1898 - 1974
Швейцария
Швейцарский астрофизик, большую часть своей жизни проработал в США.
В 40-х годах XX века предложил Морфологический анализ / Morphologicalanalysis.
В 1961 году учредил «Общество морфологических исследований».
«Фриц Цвикки родился 14 февраля 1898 г. в г. Варне (Болгария). В 1920 г. окончил Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, в 1922 г. защитил диссертацию по физике. С 1925 по 1972 г. работал в Калифорнийском технологическом институте (Пасадена, США) и на связанных с ним обсерваториях Маунт-Вилсон и Маунт-Паломар (с 1942 г. в должности профессора астрофизики). В начале 1930-х гг. Цвикки занимался физикой твёрдого тела, ионизованного газа и термодинамикой, а затем перешёл к изучению новых и сверхновых звезд и космических лучей. В 1943-1961 гг. Цвикки был главным научным консультантом фирмы «Аэроджетдженералкорпорейшн» (Азуза, шт. Калифорния). Ему принадлежат 50 патентов, в основном в области ракетной техники. Цвикки изобрёл ряд реактивных двигателей. Принимал участие в разработке ракетных ускорителей для взлёта тяжёлых самолетов. В октябре 1946 г. под руководством Цвикки с помощью ракеты «Фау-2» был осуществлён запуск «искусственных метеоров» - первый эксперимент по созданию искусственных астрономических объектов. Инженерная практика Цвикки является классическим примером применения морфологического анализа. Пользуясь им, он в 1943 г. синтезировал 575 вариантов двигателей ракетных аппаратов. В их числе оказались и секретные немецкие самолёты-снаряды «Фау-1» и ракета «Фау-2». В дальнейших исследованиях в 1951 г. он получил 36 864 вариантов реактивного двигателя.[…] Цвикки опубликовал работу (точнее – целую серию работ – Прим. И.Л. Викентьева),в которой описал разработанный им метод, названный морфологическим подходом. Он успешно применял его много лет при изучении различных систем, сделав ряд открытий, в частности нейтронные звёзды и чёрные дыры. Цвикки так описывает этот метод: «Цель морфологического исследования - увидеть перспективу полного «поля знаний» о предмете. Это может быть поле материальных объектов, поле явлений или поле отношений, концепций, идей или теорий»[2].
«В начале XX века нидерландский астроном Герцшнрунг и американский астрофизик Рассел построили диаграмму «Спектр - светимость». На одной оси этой диаграммы указаны спектральные классы, а на другой - светимость звёзд. Оказалось, что каждому спектральному классу звёзд соответствует определённая светимость. В бесчисленное множество звёзд сразу был внесён порядок - звёзды разместились на диаграмме по одной линии («главная последовательность»). Более того, упорядочилось и представление о развитии звёзд: с увеличением возраста меняется спектр звезды; звезда перемещается на диаграмме вдоль линии «главной последовательности». Диаграмма Герцшпрунга - Рассела оказала огромное влияние на астрономическое мышление (как таблицаМенделеева - на мышление химиков). В последующие годы она уточнялась, развивалась, были найдены новые линии для звёзд-гигантов, звёзд-карликов и т. д., были построены новые двухмерные и трехмерные диаграммы. В 1939 году Ф. Цвикки, анализируя белые пятна на диаграмме «Масса - светимость», сделал выдающееся открытие - теоретически доказал существование нейтронных звёзд. Три года спустя, когда Цвикки привлекли к ракетным разработкам, он перенёс метод построения многомерных диаграмм в технику, назвав его морфологическим методом. Сущность этого метода заключается в построении многомерных таблиц (морфологических ящиков), в которых осями берутся основные показатели данной совокупности объектов»[3].
2.2 Создание метода
В 1942 году швейцарский астрофизик Ф. Цвикки, работая в США, применил морфологический подход к решению задачи поиска новых реактивных двигателей. Этот момент и принято считать началом использования морфологического анализа систем в технике.
Цель, поставленная Ф. Цвикки, состояла в исключении случайности при поиске новых идей - этим морф-анализ выгодно отличается от мозгового штурма и появившейся позже синектики.
По самому простому варианту морфанализа составляется морфологическая карта. Например, необходимо разработать способ очистки кровеносных сосудов от налипших на них бляшек, которые приводят к тяжелым заболеваниям сердца и мозга. Чтобы бороться с бляшками, прежде всего нужна энергия - это будет первая морфологическая ось, или морфологический признак. Второй признак - инструмент, который будет воздействовать на бляшки.
Запишем теперь известные нам виды энергии, не думая заранее о возможности или невозможности их применения в медицине, и различные способы воздействия, то есть виды инструментов. Энергия: химическая (бляшки можно растворить), механическая, электрическая, ядерная, магнитное поле, гравитация. Инструмент: скальпель, растворитель, пучок частиц высоких энергий, ферропорошок, газ, жидкость. Итак, имеем таблицу, в которой содержится формально 30 вариантов очистки сосудов.
Часть из них нереальна, например, непонятно, как управлять скальпелем с помощью ядерной энергии, но большинство вполне дееспособно. Возьмем химическую энергию и ферропорошок: скажем, ампула с растворителем бляшек и ферропорошком может быть легко и точно подведена к опасному месту в сосуде с помощью магнита, там ампула растворяется, лекарство начинает действовать, а для повышения эффекта переменным магнитным полем воздействуют на феррочастицы, которые чисто механически соскребают бляшки.
Реально составляют многомерные таблицы, имеющие десятки морфологических признаков и десятки вариантов DO каждому признаку, - в результате получается морфологический ящик. Ф. Цвикки составил ящик, в котором содержалось 36 864 типа реактивных двигателей (в 1951 году), а ранее, в 1943 году, у него получился небольшой «ящичек», содержавший 576 вариантов двигателя, в числе которых оказались и секретные немецкие самолет-снаряд «Фау-1» и ракета «Фау-2».
Морфологический ящик для узкого класса быстрых обнаружителей сигналов, составленный одним из авторов книги, содержит 20 736 реальных вариантов построения обнаружителей.
Морфологический анализ, пожалуй, самый сильный из неалгоритмических методов, и его эффективность объясняется снижением элемента случайности, устранением слепого перебора вариантов. Но метод этот имеет принципиальный недостаток - в нем нет правил отбора наиболее предпочтительных сочетаний вариантов морфологических признаков. Здесь явно видно противоречие: для охвата всех возможных на сегодня структур заданной технической системы надо строить ящик с очень большим числом морфопризнаков и максимально возможным числом вариантов реализации каждого признака. Лучший ящик тот, который похож на гигантский морфологический контейнер. Но для 20 признаков и 10 вариантов по каждому признаку ящик будет содержать 1020 возможных реализаций технической системы! Перебрать все структуры ящика не поможет никакая ЭВМ. Это как поиск кладов, где для стопроцентного успеха надо перекопать все - леса, горы, долины, ощупать морское дно, обшарить все чердаки и подвалы. Тогда удача вам улыбнется. Вот только для этого потребуются тысячи лет. Разумные искатели кладов поступают иначе: они изучают документы, узнают места, где утонули корабли с золотом и т. д. Так надо поступать и в технике - изучать законы ее развития и на основе этих законов прогнозировать будущие машины, тогда ненужным окажется дурной перебор вариантов.