Основы инженерного творчества(Суздальцев А.И

Чижевский А.Л. (26.01.1897 – 20.12.1964), открывший полезную роль отрицательных ионов и создавший множество приборов различного назначения, в частности группу ионизаторов воздуха, в т. ч. так называемую «Лампу Чижевского» (более подробно см. прил. 9).

Циолковский К.Э. (1857 – 1935) – родоначальник космических полетов. Его биография широко известна.

Жак Ив Кусто (1910 – 1997) – пионер изучения моря. В его биографии есть много похожего на биографию К.Э. Циолковского. У Циолковского на протяжении всей жизни прослеживался постоянный переход в надсистему целей: просто летательный аппарат, космические корабли, проблемы освоения космоса человеком. У Кусто так же можно выделить подобную цепочку: создание автономного дыхательного аппарата, исследование подводного мира и изучение человека в этом подводном мире, проблемы освоения океана человечеством, воспитание нового человека, активно и разумно воздействующего на окружающую среду (см. прил. 10).

XX век – это век Нобелевских лауреатов в следующих облас-

Заканчивая этот этап, нельзя не упомянуть отечественного изобретателя Г.С. Альтшуллера (1926 – 1998 гг.). Генрих Саулович Альтшуллер создал удивительную область знаний-умений. Создавая ее, он никогда ни о чем не просил. Он никогда не говорил – дайте, а пред-

лагал – возьмите. Дисциплина, разработанная им, называется ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), которая красной нитью пронизывает всю первую часть данного учебного пособия, являясь еѐ основой. Многие, кто знал его близко, вполне оправданно называют его титаном. Он прожил трудную, но удивительно насыщенную жизнь со взлѐтами и падениями (см. «Жизнь и деятельность

40

Г.С. Альтшуллера» в прил. 11). Один из российских философов так охарактеризовал его творчество: «Непреходящий вклад в науку Г.С. Альтшуллера составляет не созданный им набор практических схем и алгоритмов, а то, что он, как Данко, ворвался в косный, пропитанный духом формализма мир технического знания, озарив его живым огнѐм диалектической логики» [6].

1.5.Пагубные последствия развития техники и проблемы их устранения

Несмотря на большую пользу развития техники, научнотехнический прогресс несет в себе и пагубные последствия. Прежде всего, это связанно с ущербом, наносимым окружающей среде, человеку в наше время и будущим поколениям человечества.

Ущерб, наносимый окружающей среде, заключается в:

- загрязнении воздуха угарным газом и другими продуктами неполного сгорания: сажей, соединениями свинца, двуокисью серы, окислами азота, хлористым, фтористым, цианистым водородом, радиоактивными газами и пылью, окисью кальция;

-загрязнении воды сточными водами заводов, содержащими кислоты и щелочи, соли свинца, кадмия, ртути, и канализационными стоками, в которых содержатся частички удобрений и пестициды с ферм, нефть, а также сливом горячих вод;

-загрязнении почвы захоронением ядовитых отходов, мусором, шлаком, заброшенными промышленными предприятиями, осадками, содержащими свинец и радиоактивные вещества;

-шуме и вибрациях, вызываемых самолетами, легковыми автомобилями и грузовиками, бытовым и заводским оборудованием, шуме от устройств переменного тока.

Ущерб, наносимый человеку в настоящее время, заключается в:

-авариях и несчастных случаях в самолетах, автомашинах, в результате кораблекрушений, авариях на железнодорожном транспорте

ина промышленных предприятиях и т.п.;

-бедственном положении населения в развивающихся странах, в трущобах и бедных фермах в промышленно развитых странах;

-противоестественных и нездоровых условиях жизни, особенно в городах, характеризующихся перенаселенностью, безвкусной пищей, одиночеством, невозможностью уединения, жизнью в высотных до-

41

мах, неконтролируемой увеличивающейся рекламой на телевидении и т.д.

Ущерб, наносимый будущим поколениям, заключается в:

-опасности радиоактивного заражения отходами атомных электростанций из-за невозможности безопасного захоронения их;

-нерациональном использовании земли, в покрытии почвы бетоном и асфальтом, в уплотнении земли тяжелыми сельскохозяйственными машинами;

-истощении запасов ископаемого топлива (нефти, газа, угля);

-истощении запасов металлических руд (железо, никель, медь, хром, цинк, ртуть, олово, вольфрам);

-нерациональном использовании запасов пресной воды;

-неполном использовании человеческих способностей, так как исчезают ремесленные искусства, отсутствует личная ответственность за качество продукции и т. д.

Далеко не полный перечень приведенных пагубных последствий научно-технического прогресса определяет и проблемы, которые предстоит решать будущим поколениям. Поэтому изобретатели могут смело приступать к работе по решению этих проблем. Тем самым они получат уверенность в том, что заняты общественно-полезным трудом, а это – наилучший способ выработать в себе эмоциональную движущую силу и вселить уверенность в успехе. Ощущение полно-

ценности жизни возникает тогда, когда человек использует все свои таланты и способности, чтобы произвести нечто полезное для дру-

гих людей. Это значит, что необходимо постоянно учитывать возможное влияние своих изобретений на настоящее и будущее человечества

ина тот мир, в котором мы живем. Безусловно решение будущих проблем связано с жизненным уровнем человека. Однако многие ав-

торы приходят к заключению: «Общество, основанное на идее постоянного роста жизненного уровня, неизбежно уничтожает то, что имеет для его членов подлинную ценность » [17].

Здесь важную роль играет понятие блага человека. Вот пример из области пассажирского транспорта будущего. Если обратиться к изобретениям в области транспорта будущего, особенно бросается в глаза расхождение между тем, что представляет собой истинное благо для человека, и давлением, которое оказывает на него «общество изобилия». Последнее стремится обеспечить деловому человеку максимальную скорость передвижения. Но необходимость в этом исчезает, как только будет усовершенствована видеотелефонная связь до

42

такой степени, что в деловых отношениях смогут принимать участие люди, находящиеся в разных частях света, и каждый может видеть своих собеседников. Человек уже сейчас сталкивается с неприятностями, возникающими из-за того, что при перелете на большое расстояние человеческий организм не успевает приспосабливаться к изменению суточного ритма и климата. При дальнейшем сокращении времени перелетов напряжение станет, пожалуй, невыносимым для всех пассажиров. Рядовому пассажиру нужны от транспорта безопасность и разумная скорость, транспорт не должен создавать шума и загрязнений среды и должен потреблять настолько мало энергии, чтобы каждый человек хотя бы раз в жизни имел возможность выехать за пределы своей страны. Это, безусловно, потребует множество изобретатений в сфере железнодорожного, водного и воздушного пассажирского транспорта.

А в области образования благо заключается в том, чтобы создать видеозаписи или кинофильмы, в которых урок или лекция воспроизводились бы с такой полнотой, чтобы преподаватель мог сосредото-

читься на основной задаче обучения: обсуждении с учащимися пройденного материала и выяснении, насколько глубоко он усвоен.

1.6. Контрольные вопросы

1.Назовите исторические периоды развития изобретений и их признаки.

2.Приведите примеры изобретений соответствующего периода.

3.Приведите примеры изобретателей соответствующего периода.

4.Перечислите основные пагубные последствия развития тех-

ники.

1.7. Практические задания

Написать и защитить реферат на тему «Жизнь и деятельность изобретателя…». Фамилию изобретателя согласовать с преподавателем.

ГЛАВА 2. ПРИНЦИПЫ РАЗВИТИЯ ТВОРЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

43

2.1. Развитие изобретательских способностей по М. ТРИНГУ

Мередит Тринг (профессор Лондонского университета – изобретатель и пропагандист изобретательства) сравнил изобретателя со спортсменом, стремящимся к победе на Олимпийских играх. Ясно, что для победы необходимо постоянно и настойчиво развивать свои способности на протяжении многих лет. М. Тринг сформулировал основные принципы «тренировки» будущего изобретателя [17]. Таких принципов (качеств) шесть.

Первым делом он должен выработать в себе изобретатель-

ский взгляд, иными словами, научиться смотреть на все, что его окружает, спрашивая себя: «А почему это сделано или устроено именно так? Нельзя ли сделать по-другому, лучше?» Это относится к зданиям и мостам, инструментам и кухонной утвари, станкам, дымовым трубам и каминам, самолетам, гребным винтам судов, к водопадам, волнам и ветру как к возможным источникам энергии и к собственному телу (рассматриваемому как механическое и химическое устройство). Изобретатель экспериментирует в процессе любой ручной работы, какую ему приходится делать: моет ли он посуду, копается ли в саду, пилит ли бревна; он всегда задумывается над тем, нельзя ли сделать работу быстрее и лучше, чтобы меньше уставать, экономнее расходовать электричество и воду, равномерно распределять мускульное усилие между мышцами правой и левой стороны тела. Подобное экспериментирование для изобретателя столь же необходимо, как для ученого работа в физической или химической лаборатории.

Вырабатывание в себе такого подхода к окружающей действительности не только позволяет доискиваться до первооснов того или иного явления или конструкции, но и способствует накоплению полезной информации.

Второе качество, которое обязан выработать в себе изобретатель, – это уверенность в себе (порой доходящая до наглости);

он должен быть убежден, что добьется успеха там, где остальные потерпели неудачу, даже если друзья и подвергают его насмешкам за то, что он берется за непосильную задачу. Такой уверенностью в себе обладают дети, и будущий изобретатель должен пронести это качество через годы учения; если уверенность в своих силах утрачена, ему надо ее восстановить. Самый естественный путь к этому – постоянно изобретать разного рода полезные штуки для повседневной ра-

44

боты: различные приспособления для письменного стола, для кухни, для занятий в часы досуга, для домашней мастерской. В процессе конструирования таких приспособлений изобретатель поймет, что на пути от первоначальной идеи к работоспособному изделию конструкция непременно претерпевает существенные изменения.

Третье качество, которое должен воспитывать в себе изоб-

ретатель, – настойчивость; именно настойчивость поможет ему преодолеть неудачи и трудности, которые обязательно встречаются на пути к новому. Всегда может случиться, что в ходе экспериментирования возникнет какое-то серьезное непредвиденное препятствие. Вот здесь-то изобретатель и должен трезво, не поддаваясь отчаянию, уяснить для себя: результат ли это принципиальной ошибки, заложенной в исходной идее, или эту трудность можно преодолеть за счет изменения конструкции или вспомогательного изобретения. Как правило, изобретателя поджимают время и деньги; в такой ситуации только он один способен принять верное решение. Он должен смотреть правде в глаза: с одной стороны, не отвергать с ослиным упрямством очевидные факты, а с другой – не давать отчаянию разрушить веру в собственное изобретение, если идея действительно того заслуживает. Если изобретатель знает заранее, что его ждут трудности, ему легче будет с ними справиться.

Упорству и настойчивости помогает и глубокое внутреннее убеждение в том, что работа над данным изобретением полностью оправдана с моральной и общественной точки зрения и что изобретение представляет ценность для человечества. Путь к этому лежит через то, что Уильям Джеймс назвал «моральным эквивалентом войны», – обретение той решимости, какая бывает у человека в военное время. Вот почему важно выбрать для себя такую задачу, которая, по убеждению изобретателя, важна для человечества

Четвѐртое качество заключается в том, что изобретатель должен научиться пользоваться своими творческими способностями, иными словами, познать самого себя. Прежде всего для этого нужно понять, когда и при каких обстоятельствах он наиболее активен творчески. У каждого одаренного человека бывают периоды, когда он находится в «супернормальном» состоянии: голова полна всяческих новых идей, а все внутренние помехи – усталость, лень и т. п. – отступают под натиском энергии и энтузиазма. У разных людей это бывает в разное время суток. Одни просыпаются среди ночи оттого, что их осенила идея, другим думается лучше всего ранним утром, третьим –

45

ближе к полуночи. Способность мыслить связана с физическим состоянием организма и положением тела — помогают удобная, расслабленная поза (не следует сидеть скрючившись или развалясь), не слишком полный желудок, не слишком большая усталость, прогулка на свежем воздухе (пожалуй, пешие прогулки лучше всего способствуют желаемому состоянию). Все это помогает, но, разумеется, автоматически не приводит человека в наилучшее состояние для творческого процесса.

Эксперименты, о которых рассказывал журнал «Сайентифик Америкэн», показывают, что люди, занимающиеся трансцендентальной медитацией, способны приходить в такое состояние, когда ритмы мозга становятся более регулярными и спокойными, о чем свидетельствуют электроэнцефалограммы. Следовательно, посредством внутреннего контроля над собой можно добиваться различных состояний умственной активности.

Рассказывают, будто мысль о расположении атомов углерода в бензольном кольце химику Кекуле пришла в голову, когда он был слегка навеселе. Он ехал на верхней площадке двухэтажного автобуса, и ему вдруг представилась змея, кусающая себя за хвост. Бесспорно, небольшое количество алкоголя действительно расслабляет внутренние тормоза. Но вместе с тем у большинства людей алкоголь притупляет остроту мышления, так что идея, которая в состоянии опьянения казалась прекрасной, оказывается несостоятельной при отрезвляющем свете дня. Изобретатель обязан овладеть искусством мобилизовать для творчества всю свою эмоциональную энергию, т. е. подходить к проблеме с такой целеустремленностью, как если бы от ее решения зависела его жизнь. Вот почему самые крупные изобретения делаются людьми, отчетливо сознающими их необходимость. У большинства людей творческое состояние ума неразрывно связано с физическим здоровьем.

Творческая активность, несомненно, требует от человека огромного запаса эмоциональной энергии, которая позволяет оптимистически смотреть на вещи и тем самым избавляет изобретателя от пессимизма (вызванного, в частности, скептическим отношением окружающих или кажущейся неразрешимостью задачи). Правда, известны случаи, когда человеку больному или переутомленному или же находящемуся в состоянии нервного стресса удавалось найти в себе достаточно сил, чтобы сделать изобретение или совершить иной творческий подвиг. Но бесспорно одно: если вы хотите добиться

46

успеха, вам следует следить за собственным здоровьем не меньше, чем спортсмену, который готовится к ответственным соревнованиям. Действие различных снотворных средств, алкоголя и даже таких стимулянтов, как крепкий кофе, накапливается в организме и притупляет остроту мышления. Ежедневная длительная прогулка (желательно в тени деревьев) поможет восстановить необходимый запас эмоциональной энергии. А излишества в еде вредны не только для тела, но и для ума.

Пятое качество, которое должен развивать в себе изобретатель,

– это способность доискиваться до сути проблемы; ему необхо-

димо уметь создать простейшую мысленную модель системы, которую он стремится улучшить. Эта модель не должна содержать ничего лишнего, только самые существенные элементы. Невозможно работать над изобретением, мысленная модель которого содержит массу второстепенных деталей и настолько сложна, что не представляется цельной. Необходимо знать основные законы природы, преступить которые не следует пытаться (некоторые изобретатели, никогда не слышавшие о началах термодинамики, регулярно предлагают проекты «вечных двигателей»). Однако не следует и слепо крушить этими законами наполовину оформившуюся свежую мысль.

Наконец, шестым, совершенно необходимым качеством для

будущего изобретателя, является способность думать руками.

Все великие изобретатели постигали это искусство, когда работали в своих домашних мастерских и лабораториях. Только чистый математик способен обойтись без этого качества, изобретателю же без него никогда не удастся изобрести что-то такое, что можно было бы претворить в жизнь.

2.2. Методы решения изобретательских задач

2.2.1.Метод перебора вариантов

Чем сложнее техническая задача, тем большее число вариантов необходимо перебрать, чтобы найти еѐ приемлемое решение. При этом важно, чтобы в числе рассматриваемых вариантов было как можно больше нетрадиционных оригинальных вариантов, т. к. именно такие варианты чаще всего являются наиболее эффективными. Следовательно, для интенсификации процесса поиска решения сле-

47

дует прежде всего добиться увеличения числа различных вариантов решения, выдвигаемых за единицу времени, и постараться создать такие условия, чтобы среди этих вариантов было как можно больше нетрадиционных. Последнее сделать особенно сложно, т. к. любой специалист, решая какую-либо техническую задачу, прежде всего перебирает привычные ему решения, соответствующие его специальности и предшествующему опыту. Как говорят психологи, выдвигаемые человеком варианты решения направлены по «вектору психологической инерции». А в этом случае трудно ожидать появления сильных и оригинальных решений. Необходимо каким-то образом увести его от этого вектора, сбить с привычной колеи.

Примером этого метода является решение, найденное Эдисоном при изобретении нити накала для электрической лампочки. (Он перебрал 1600 вариантов материалов, пока не был найден нужный материал – обугленный бамбук. Другой пример из японской практики, где служащим приписывается всѐ время перебирать варианты решений, где бы они ни находились. Тособуро Накато (перебор в туалете) через два года изобрѐл шариковую ручку и стал национальным героем Японии. В любом случае метод перебора является не оптимальным.

2.2.2. Метод мозгового штурма (мозговой атаки)

Методы мозговой атаки возникли и были развиты в США. Их основателем считается морской офицер А. Осборн, который во время Второй мировой войны был капитаном небольшого транспортного судна, участвовавшего в «конвоях», доставлявших военную технику и продовольствие из США в Советский Союз.

Однажды, когда корабль отбился от сопровождавших конвой военных кораблей и возникла угроза торпедной атаки немецких подводных лодок, а собственными средствами защиты транспортный корабль не располагал, капитан вызвал всю команду и предложил каждому высказать идеи о том, как защититься в случае торпедной атаки. Естественно, что реально осуществимых и эффективных идей не оказалось. И тогда один из членов команды, чтобы разрядить обстановку, предложил, в случае обнаружения торпеды, всей команде выстроиться вдоль борта, к которому она приближается, и дружно дуть на неѐ, чтобы отвести еѐ от корабля. Конечно, это была шутка, и она помогла снять напряжение. Но капитан увидел в ней и рациональное зерно. И когда корабль благополучно вернулся на базу, он смонтиро-

48

вал вдоль каждого из бортов мощные гребные установки, приводимые в действие электромоторами, питающимися от корабельного электрогенератора. С помощью лебѐдок эти установки можно было быстро опускать в воду на расстоянии примерно 10 м от борта, и при включении они создавали сильные течения, направленные вдоль бортов. И в одном из следующих рейсов ему действительно удалось таким образом избежать попадания торпеды в корабль.

Этот случай для него не прошѐл даром, и после окончания войны он разработал методику мозговой атаки для решения сложных проблем и основал школу подготовки изобретателей, где обучал данному методу. Благодаря этому метод мозговой атаки получил большую популярность сначала в Америке, а потом и во всем мире. Фактически на этом методе основана и популярная телевизионная игра «Что? Где? Когда?».

Суть метода мозговой атаки состоит в следующем. Для решения конкретной творческой задачи создаются две небольшие группы (от 5 до 12 человек), состоящие из постоянного ядра, уже обученного данному методу, и приглашѐнных специалистов по рассматриваемой конкретной проблеме. Первая группа называется «генераторы», а вторая – «критики». При этом общее число приглашенных специалистов не должно превышать половины состава группы, руководитель группы должен следить, чтобы во время проведения мозговой атаки не они «задавали тон» и не уводили поток предложений на традиционные и привычные для них пути решения задачи. Желательно иметь в составе группы несколько женщин, поскольку, во-первых, их идеи часто бывают нетрадиционными, а во-вторых, их присутствие повышает соревновательный азарт среди мужчин.

Сценарий проведения мозговой атаки выглядит следующим обра-

зом [9]:

-представление участников группы друг другу и ознакомление приглашенных специалистов с «правилами игры» (на это отводится 5 минут);

-постановка задачи ведущим (им должен быть постоянный участник группы и не обязательно еѐ официальный руководитель) – на это вместе с ответами на вопросы отводится 10 – 20 минут (в зависимости от сложности задачи);

-проведение сеанса мозговой атаки – 20 – 30 минут (работает группа генераторов);

-перерыв – 10 минут;

49