1. Введение

Целью данных методических указаний является восполнить отсутствие доступной литературы по дисциплине «Эвристика в сфере сервиса» федерального компонента цикла специальных дисциплин ГОС ВПО второго поколения по специальности 351400 Прикладная информатика (в сфере сервиса). Работа содержит краткие сведения по соответствующим темам дисциплины и составлена, в основном, на основе материалов из Internet-ресурсов, ссылки на которые приведены в списке литературы.

2. Краткое изложение отдельных тем дисциплины «Эвристика в сфере сервиса»

Тема 1.1. Введение. Предмет эвристики

В своей повседневной жизни человек с легкостью решает большое число различных неформальных задач, которые до сих пор с большим трудом или же весьма неэффективно решаются даже современными ЭВМ. Тяжело создать программу, которая предусматривала бы все, с чем сталкивается человек при решении такого рода задач. Поэтому в условиях недостаточности или сложности информации человек практически незаменим. Преодолеть же пропасть между машиной и человеком, понять, как человек принимает решения, пытается наука, называемая эвристикой.

Эвристика - наука сравнительно молодая, хотя мысль о необходимости разработки эффективных методов решения творческих задач высказывалась давно. Ее корни уходят за пределы нашей эры в древнюю Грецию, где в сочинениях математика Паппа впервые встречается слово "эвристика". Ряд эвристических приемов приписывают Платону, в одной из незаконченных работ Декарта изложен ряд эвристических правил, которые до сих пор представляют значительный интерес. Быстродействие современных ЭВМ позволяет проводить широкий круг эвристических исследований, чем в значительной степени и объясняется постоянный рост интереса к этой тематике как у нас в стране, так и за рубежом.

Остановимся в начале на определении самого понятия «эвристика». Корни слова "эвристика" (heuristics) ведут глубоко в историю. В соответствии со словарем Вебстера, прилагательное "эвристический" означает "способствующий открытию". Оно является производным от "эврика", а слово "эврика", в свою очередь, произошло от греческого "heurisko" - "нахожу".

Четкого определения этого понятия не существует. Обычно под эвристикой понимают прием решения задачи, основанный не на строгих математических моделях и алгоритмах, а на соображениях, восходящих к "здравому смыслу". Как правило, эвристика отражает особенности того, как такие задачи решает человек, когда он не пользуется строго формальными приемами. Если эти человеческие способы решения удается запрограммировать, то такие программы называются эвристическими. Эвристики часто используются при программировании игр, имитации творческих процессов и т.п.

В отличие от привычных нам строгих методов нахождения решения, эвристические методы работают в условиях частичного или полного отсутствия соответствующего алгоритма и сведений о существовании решения и его единственности. Хорошие эвристические программы способны проводить дополнительный сбор информации во время работы, а также самообучаться. Созданием таких программ занимается

эвристическое программирование. Оно основано, главным образом, на двух моментах: на воссоздании некоторых интеллектуальных человеческих действий и анализе специфических свойств и особенностей решаемой проблемы. Эвристическая программа - это программа для ЭВМ, использующая эвристики (правила, стратегии, методы или приемы, повышающие эффективность системы, которая пытается найти решения сложных задач). Большая часть современных систем искусственного интеллекта имеет в своем составе так называемый эвристический модуль.

В экспертных системах при формализации профессиональных знаний человека, касающихся способов решения задач в той или иной проблемной области, широко применяются те эвристики, которыми руководствуются профессионалы-эксперты. Здесь под эвристикой понимают эмпирическое (основанное на опыте) правило, которое позволяет человеку-эксперту в отсутствии формулы или алгоритма решать задачи в своей повседневной профессиональной деятельности (диагностика медицинских заболеваний, ремонт радио-, теле-, электронной аппаратуры, проектирование, прогнозирование, принятие решений, классификация и др.).

Если удается формализовать эвристические знания в виде некоторой формулы, построить математическую (аналитическую, статистическую) или поведенческую модель исследуемой задачи, то даже в этом случае не удается привести строгое математическое обоснование полученных формул и моделей, доказать их «правильность». Единственным обоснованием большинства эвристических приемов и полученных на их основе результатов является то, что они подтверждаются на практике и согласуются с мнением большинства признанных экспертов в некоторой узкой предметной области.

Обоснованием большинства рассматриваемых в теме 1.5. («Методы логического поиска решений») приемов управления творческим процессом решения изобретательских задач являются авторские свидетельства и патенты на изобретения, полученные в результате успешного применения этих приемов при решении конкретных творческих задач.

До середины XX века изобретательские задачи решались перебором вариантов примерно следующим образом: "А что, если сделать так?.." Не получилось. "А что, если сделать по-другому?.." Опять ошибка. Так возникло название "Метод Проб и Ошибок" (МПиО) и убеждение, что стремление раскрыть секреты творчества бесперспективно.

Примерно начиная с середины 40-х годов, в Америке и Европе появляются публикации сразу о нескольких методах решения творческих задач: Мозговом Штурме, Синектике, Методе Фокальных Объектов, Морфологическом Анализе. Они основаны на принципе активизации выдвижения и перебора вариантов и впервые показали, что способность решать творческие задачи можно и нужно развивать посредством обучения. Таким образом, на практике была доказана возможность, пусть в ограниченных пределах, управлять творческим процессом.

К сожалению, методы активизации не учитывают объективных закономерностей в развитии систем (здесь имеются в виду не только сложные системы, но и вообще любой предмет или явление окружающего мира) и сохраняют бесчисленные пробы и ошибки, что предопределяет их несостоятельность при решении задач ценою в сотни и более проб. С середины 40-х годов ученый из Баку Генрих Саулович Альтшуллер приступил к созданию принципиально новой научной технологии

творчества, основанной на объективных законах развития технических, художественных, научных и иных систем, которая впоследствии получила название Теория Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ). Первая публикация ГС. Альтшуллера о ТРИЗ появилась в журнале "Вопросы психологии" в 1956 году.

В настоящее время, как показывают конференции, проводимые в Америке и Европе, в мире ведутся многочисленные исследования и разработки по различным аспектам и модификациям ТРИЗ, накапливается опыт практического использования теории Г.С. Альтшуллера в различных областях человеческой деятельности, выходящих за рамки инженерных проблем. ТРИЗ-технологии превращаются в технологии анализа и решения проблем, не зависящие от предметных областей, в которых эти проблемы возникают, хотя они используют специальные знания из этих областей.

К теме 1.3 *Методы случайного поиска решений»

Метод проб и ошибок (МПиО)

МПиО имеет, пожалуй, самый почтенный возраст среди других методов поиска решений. В его основе, как отмечалось во введении, лежит известный вопрос «А что, если...», с помощью которого сделано множество открытий, но на это затрачена масса времени и средств. Если задача не сложна, то область решения находится недалеко от отправной точки, то есть перебором небольшого числа вариантов можно достаточно быстро найти ответ и успешно решить поставленную задачу за приемлемое время. Если же мы встречаемся со сложной проблемой, то МПиО не является подходящим методом поиска решений.

Как следует из описания МПиО, человек с его помощью может получить за приемлемое время только часть решений и, возможно, далеко не самых лучших. Виной тому инерция мышления. Для ее преодоления к настоящему времени разработаны методы активизации творческого процесса, резко увеличивающие число перебираемых вариантов. В их основе лежат различные способы создания благоприятных условий для появления идей при решении той или иной проблемы. Методы активации охватывают большую область возможных решений по сравнению с МПиО.

Метод фокальных объектов

Одним из методов активизации, который помогает снять психологическую инерцию, является Метод Фокальных Объектов (МФО). В первоначальном виде этот метод стал известен как метод каталога. Он был предложен в 1926г. немецким профессором Кунце, а затем в 50-е гг. усовершенствован американским ученым Чарльзом Вайтингом.

Суть метода объясним на следующем примере: пусть перед нами, как в фокусе, находится некоторый объект, который нужно усовершенствовать. Произвольно выбираем несколько других объектов и называем их. Желательно, чтобы это были существительные. Затем признаки этих слов «примеряются» к объекту, находящемуся в фокусе. Неожиданные сочетания объектов и признаков, а также человеческое воображение дают интересные результаты.

Этот метод позволяет найти идеи новых, оригинальных товаров широкого потребления, различных сувениров, игр, реклам и т.д.

Синектика.

Слово "синектика" - греческого происхождения и буквально означает соединение воедино различных, зачастую очевидно не совместимых элементов. Идея синектики состоит в объединении отдельных творцов в единую группу для совместной постановки и решения конкретных творческих задач. Метод основан, на использовании бессознательных механизмов, проявляющихся в мышлении человека в момент творческой активности.

Метод предложен У. Гордоном (1961 г. в США вышла книга Уильяма Гордона "Синектика: развитие творческого воображения"), который буквально восстал против традиционной точки зрения на природу творческих возможностей, согласно которой природа творчества - это главенство индивидуального гения. Гордон не отрицал великой роли "индивидуального озарения" в поиске новых творческих решений и при этом стал автором дуалистического взгляда на природу творчества. С одной стороны непостижимая стихийность, уникальность каждой личности, с другой - необходимость системы "направленного поиска решений". Попытка объединить эти взгляды и привели Гордона к идее "группового мышления".

В ситуации когда люди - "синекторы" - объединены в группу, от них требуется высказывать свои мысли и чувства по поводу поставленной творческой задачи. Нерациональная форма обсуждения является причиной проявления в памяти метафор, образов. Расторможенность мышления в группе синекторов приводит к стимулированию подсознания и к проявлению творческой интуиции. Феномен "инсайта" проявляется довольно часто в работе хорошо тренированной, подготовленной группы, когда она действует слаженно, фиксируясь на более или менее нерациональной основе своих рассужд^ении по проблеме, некоторое время избегая попыток формулировать окончательно завершенные идеи и мысли.

Особенностью этого метода, отличающей его от метода мозгового штурма, является организация влияния группы на творческую активность индивидов. При этом внимание уделяется попыткам превзойти самого себя, отказу от стандартных подходов. Творческое соревнование участников имеет в группе синектеров большое значение - каждый стремиться "взять на себя" наибольшую часть выдвигаемых творческих решений. Считается, что изящество решений, выдаваемых группой, является функцией имеющихся у участников разнообразия знаний, интересов, эмоциональных особенностей.

Важным критерием для отбора членов группы является эмоциональный тип. Он влияет на то, как человек подходит к поставленной задаче. Здесь обнаруживается еще одна существенная линия отличий синекгики от мозгового штурма. Подбор группы генераторов мозгового штурма состоит в выявлении активных творцов, обладающих различными знаниями. Их эмоциональные типы особо не учитываются. В синектике же, совсем наоборот. Скорее будут выбраны два человека с одним и тем же багажом знаний и опыта, если при этом они совершенно различны в эмоциональной сфере.

Часто в состав группы включают авторитетного креативщика, который призван играть роль "третейского судьи" или "адвоката" при столкновении "непримиримых" творческих позиций, а так же он должен помочь участникам группы говорить "на одном языке", примирять чрезмерные творческие амбиции отдельных синектеров. В режиме "адвоката" авторитет сразу же - в процессе работы группы - выявляет и

отвергает слабые стороны выдвигаемых идей, концепций, подходов.

Итак, синектика определяет творческий процесс как умственную активность в ситуации постановки и решения творческой задачи, где результатом является творческое или художественное решение. Два слова об "операторах синектики". Операторы синектики - суть конкретные психологические факторы, которые ведут , вперед творческий процесс. Операторы предназначены для пробуждения, активизации сложных психологических состояний. Идеологи синектики исходят из предположения о том, что, решая какую - либо творческую задачу, бессмысленно пытаться убедить себя или других людей быть творческим, вовлеченным в творчество, интуитивным или же - допускать в своих творческих фантазиях очевидные несуразности, несоразмерности, несовместимости. То есть - необходимо дать инструменты, средства, позволяющие человеку делать это.

Обобщенно, синектика включает в себя два психологических оператора, два базовых процесса:

• превращение незнакомого в знакомое;

• превращение знакомого в незнакомое.

Человеческое сознание в основе своей консервативно. Поэтому любое странное, оригинальное творческое решение как бы угрожает ему и отвергается им подсознательно. Необходим анализ, который поможет "проглотить" эту странность, подвести ее под определенную, уже знакомую базу, дать объяснение оригинальной идеи в рамках привычной для сознания модели. Таким образом, превращение неизвестного в известное ведет за собой огромное разнообразие решений. Ведь непременное в творчестве требование новизны предлагаемых решений - это, как правило, требование новой точки зрения, взгляда на предметы и явления окружающего мира. Превратить знакомое в незнакомое - означает перевернуть, переменить, исказить, если хотите, повседневный, рутинный, общепринятый, будничный взгляд и реакцию на вещи. Вспомните хотя бы летающих слонов из рекламы "Аэрофлота".

В "стандартном мире" предметы и явления имеют свое определенное место, назначение, функции. Вместе с тем, является вполне очевидным то, что разные люди могут видеть один и тот же объект "с разных колоколен" и их взгляд, порой, может казаться неожиданным для других. Синектика полагает, что рассмотрение известного как неизвестного - основа творчества. Синектика выделяет 4 механизма превращения известного в неизвестное:

• Личная аналогия;

• Прямая аналогия;

• Символическая аналогия;

• Фантастическая аналогия.

По мнению Гордона, без наличия данных механизмов невозможны никакие попытки постановки и решения творческих задач. Эти операторы являются "специальными орудиями активизации творческого процесса". То есть, синектеры рассматривают творческую активность как результат сознательных усилий.

Личная аналогия предполагает способность творческой личности поставить себя на место рекламируемого предмета или даже - услуги, образа. Это значит - найти в себе какой - то отзвук на то, что "делает" этот предмет или образ, понять его

трудности, достоинства и недостатки как свои собственные. Вхождение " в образ" -сложный и довольно трудный процесс.

Прямая аналогия - это оператор, который обеспечивает процесс сравнения уже существующих образов, творческих решений в близких областях. Он требует от человека активации его памяти, включения механизмов аналогии и выявления в чужом или своем предшествующем творческом опыте или в жизни природы, общества подобия того, что требуется "изобразить" в рекламе. Фактически применение прямой аналогии - это свободный ассоциативный поиск в огромном внешнем мире. Успешное использование механизма прямой аналогии обеспечивается разнообразием жизненного опыта членов группы. Скажем, избитая прямая аналогия - орел или тигр как символы могущества и преуспевания.

Символическая аналогия в отличие от предыдущих операторов использует для описания предметов или явлений объективные и неличные образы. Цель символической аналогии - обнаружить в привычном явлении парадокс, удивительное противоречие. Собственно символическая аналогия - это состоящее из двух слов определение предмета. Это определение неожиданное. Яркое, показывающее предмет или явление с необычной стороны. Достигается это тем, что эти слова характеризуют предмет и одновременно - образуют противоречие, то есть они являются противоположностями. "Живой труп", "человек в футляре" - всего-то два-три слова, а воображение рисует яркий, полный образ. Есть еще одно название такой пары слов - "заглавие книги". Необходимо в лаконичной форме показать всю суть того, что кроется за "названием". Синекторы утверждают, что символическая аналогия - эффективнейший инструмент для того, чтобы увидеть необычное в обычном.

Фантастическая аналогия - это "творческий бред". То есть снова "летающие слоны" Таким "чудесным" путем создается художественный образ некого идеала. Суть этого инструмента состоит в том, чтобы воспользоваться в художественной реализации идеи сказочные, запредельные, фантастические средства и аналогии.

К теме 1.4. «Методы систематического поиска решений»

Морфологический анализ

Рассмотрим еще один метод активизации творческого процесса - морфологический анализ, созданный швейцарским астрофизиком Фрицем Цвикки в 40-х годах прошлого столетия. Основная идея этого метода состоит в том, что структура любого знания определяется небольшим числом изначальных понятий. Комбинируя эти понятия, можно вывести все остальные знания. Цель морфологического анализа -выявить все возможные варианты решения заданной проблемы, которые при простом переборе могли быть упущены.

Обычно для морфологического анализа строят морфологический ящик, т.е. многомерную таблицу. В качестве осей берут основные характеристики рассматриваемого объекта и записывают их возможные варианты по каждой оси. Из ящика извлекают различные сочетания элементов, таким образом, общее количество вариантов в морфологическом ящике равно произведению числа элементов на осях. Эти варианты сочетаний и являются различными решениями задачи, причем специальных правил отбора нет, то есть варианты перебираются произвольным образом.

Несколько упрощенно, суть этого метода можно представить следующим образом [4]. Составляется таблица, в левой колонке которой могут быть перечислены, скажем, объекты воздействия, а в верхней строке —- возможные способы воздействия (мероприятия). Затем клетки заполняются возможными воздействиями на данный объект какими-либо вариантами данного способа. Достоинство метода в том, что можно целенаправленно формировать как объекты воздействия, так и способы воздействия, а затем систематически исследовать различные варианты. Приведем в качестве примера упрощенный вид морфологической таблицы для торговой фирмы, желающей увеличить сбыт и уменьшить расходы (см. Табл. 1).

Таблица 1. Упрошенный вид морфологической таблицы

		ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ		ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
Покупатель	1. 2.	Реклама Обещание «бесплатных» дополнительных услуг	1. 2.	Сервисное обслуживание Скидка или кредит постоянным покупателям
Поставщик	1. 2.	Встречные услуги Контакты с конкурентом поставщика	1. 2.	Закупка оптом Самовывоз

В рамках морфологического анализа можно рассматривать и задачи с достаточно большим числом варьируемых переменных, то есть не только две переменные типа «объект воздействия» и «способ воздействия», как в нашем примере.

Разработка сценариев, метод построения и анализа дерева целей

Методы принятия решений, каждый из которых в той или иной степени формализован, представлен как свод правил действий, алгоритмов выбора, - это инструмент и, как каждый инструмент, он может быть полезен, бесполезен, а то и вреден. Разрешение проблемы выбора и принятие решения - процесс творческий, соединение науки с искусством, и таковым он останется всегда. Рост мощности методов позволяет переходить от использования лишь здравого смысла и интуиции (которые, конечно, всегда будут необходимы при принятии решения) к созданию большего числа альтернатив и более глубокой их проработке, повысив тем самым эффективность работы лиц, ответственных за принятие решений.

Будем исходить из того, что деятельность человека, в том-числе и принятие решения, является целенаправленной. В силу этого формирование цели (целей) деятельности -это первостепенный шаг, как по важности, так и по порядку действий. Поскольку цель (желаемый результат деятельности) взаимосвязана с той общей жизненной ситуацией, которая будет иметь место в момент окончания деятельности, постольку возникает вопрос о прогнозировании будущей картины мира (или региона, или какого-то сектора экономики и т. д.). Маленький, но красочный пример: пока руко­водители одной великой державы раскачались и закупили импортный завод по производству болоньевых плащей, мода на них прошла.

Прогнозирование будущей картины интересующей нас части мира и будущих возможных состояний в этой части мира (этой частью может быть и маленькое-маленькое предприятие) называют разработкой сценария. Разработка сценариев —

высококвалифицированная, кропотливая и ответственная работа. Кроме того, эта работа - неформалюуемая, творческая, для нее нет исчерпьгаающего алгоритма проведения.

Одной из основных задач при разработке сценария является определение факторов, которые характеризуют ситуацию и тенденции ее развития, а также определение альтернативных вариантов динамики их изменения. Разработка сценариев - широкое поле для использования экспертных методов.

Обычно перед разработкой сценария проводится анализ ситуации с определением основных действующих сил, взаимоотношений между факторами, которые существенны в данной ситуации, формируется набор существенных переменных, достаточно полно определяющих развитие анализируемой ситуации. Конечно, пере­менные могут быть как количественные, так и качественные. Первые позволяют получать более достоверные оценки (но не всегда!), вторые позволяют отразить действительный характер анализируемой ситуации. Количество переменных должно быть разумно необходимым, так как избыток переменных затрудняет анализ ситуации, а недостаток делает анализ поверхностным и ненадежным. Для каждой переменной выбирается своя шкала.

При разработке сценариев желательна многовариантность описания будущей ситуации. Группируя варианты сценариев в классы, можно определить рациональную стратегию воздействия на ситуацию. Несколько вариантов сценария обычно более информативны, чем один.

Для разработки сценариев привлекаются специалисты самых разных профилей. Результатом их работы, скажем, для фирмы-производителя должен быть прогноз потребности в продукции фирмы. Этот прогноз является, конечно, главной частью сценария, но не единственной. Необходим прогноз предельных возможностей смежников по развитию производства и поставок; прогноз жизненного цикла изделий; прогноз поведения конкурентов; прогноз новых возможностей, обусловленных научно-техническим прогрессом; иногда нужна оценка запасов природных ресурсов и предельных возможностей объемов их добычи и т.д. Ясно, что круг вопросов, включаемых в рассмотрение при разработке сценария, связан с желаниями, с формулируемыми целями. Цели и сценарий в определенной мере взаимосвязаны.

Желания и сценарий являются основой формирования не только главной, генеральной цели (или нескольких взаимно независимых целей), но и целого дерева целей, в котором достижение цели или группы целей данного уровня является необходимым условием для возможности достигнуть цель следующего, вышеле­жащего уровня. По мере перехода к нижележащим уровням (возможно, уже при переходе ко второму уровню) начинается формирование каких-то конкретных задач и заданий.

В качестве примера назовем дерево целей НАСА (Национальной администрации по

аэронавтике и исследованию космического пространства, США), которое было в

свое время (1965 год) таким:

Первый уровень — цели: изучение космоса; использование космоса.

Второй уровень — задачи: изучение Солнца и планет Солнечной системы;

исследование глубокого вакуума, радиации и других условий космоса и т. д. (всего

15 элементов).

Третий уровень — задания, обеспечивающие решение задач второго уровня:

всестороннее изучение Луны; развитие средств связи и навигации; изучение

биологических аспектов и т. д. (всего 68 элементов).

Четвертый уровень — принципиальные опыты. Проведение этих опытов

обеспечивало решение задач предшествуюших уровней (всего 31 опыт).

Пятый уровень —• системы: системы запуска космических кораблей; космические

корабли для облета планет человеком; системы для высадки людей и т. д. (оказалось

достаточным 46 систем).

Шестой уровень — подсистемы: аппаратура, необходимая для достижения

системами их конечных целей (бортовые источники энергии; средства обработки

данных и т. д., всего 437 элементов).

Седьмой уровень — функциональные элементы, составляющие в целом какую-то

подсистему: например, бортовые источники энергии — это собственно источники

энергии, преобразователи энергии из одного вида в другой, устройства накопления

энергии и регулирования ее расхода и т. д. (всего 274 наименования)

Восьмой уровень — конструктивные варианты подсистем: различные способы

технической реализации функциональных элементов (всего 804 элемента).

Наконец, девятый уровень — технические проблемы, связанные с преодолением

каких-то научных или инженерных трудностей (всего 2329 элементов).

Можно было бы ограничиться менее масштабным примером, но приведенный пример, думается, лучше иллюстрирует процесс разворачивания дерева целей, в котором полно, последовательно, в логической взаимосвязи строится остов последующей работы по планированию и управлению.

При построении дерева целей сверху вниз, исходя из главной цели, открывается возможность согласования затрат, сбалансированного распределения ресурсов. Достоинством рассматриваемой концепции является также то, что нижележащие уровни выдвигают свои предложения в соответствии с теми целями, достижение которых необходимо для достижения главной цели, а, не исходя из достигнутого ими уровня и их сиюминутных желаний, связанных с их собственным развитием.

Наконец, достоинство дерева целей в том, что оно позволяет если не исключить, то хотя бы сократить пропуски и ошибки в планировании. На основе дерева целей с использованием определенных методов экспертного оценивания оказывается возможным количественное соизмерение элементов дерева с помощью коэф­фициентов их относительной важности, которые выражают меру необходимости проведения того или иного мероприятия. Кроме только что названных величин, с помощью экспертизы по дереву целей можно оценивать возможные сроки завершения работ, а также экономические затраты, необходимые для этого. Наконец, дерево целей позволяет формально и достаточно точно оценить коэффициенты взаимной полезности, то есть увеличение научно-технического потенциала, который может быть использован при работе по решению данной задачи, за счет знаний, накопленных при решении какой-то другой задачи (или других задач).

К теме 1.5. «Методы логического поиска решений»

Инструменты ТРИЗ

Как уже отмечалось (см тему II), в России над проблемой рождения и развития плодотворных идей работал ГС. Альтшуллер, который создал принципиально новую

"методику изобретательства", основанную на объективных законах развития технических, художественных, научных и иных систем, - ТРИЗ.

"ПРИЕМЫ" - исторически первая форма ТРИЗ. Это достаточно конкретные рекомендации типа "Сделать наоборот":

• вместо действия, диктуемого условиями задачи, осуществить обратное действие;

• сделать движущуюся часть объекта или внешней среды неподвижной, а неподвижную - движущейся;

• повернуть объект "вверх ногами", вывернуть его. Приемов было выявлено более сорока.

Следующим шагом стала сводная таблица приемов, дающая представление, в каких случаях применяется тот или иной прием и какое противоречие при этом разрешается. То есть, определена ситуация, при которой возникает изобретательская, да и любая творческая, задача. Как оказалось, в этот момент появляются противоположные требования либо к самой системе в целом, либо к ее части. Например; двигаться, оставаясь неподвижным; показать исключительность стандартного товара; чистоту при работе в "нестерильных" условиях и т.д. При разрешении противоречия система получает возможности дальнейшего развития, в отличие от компромисса, когда "здесь и сейчас" становится чуть-чуть лучше, но за улучшение приходится расплачиваться каким-либо ухудшением в других параметрах.

Умение «работать» с противоречиями - важнейшая составляющая творческого мышления. Вопросы «Почему?» и «Зачем?» помогают увидеть в одном и том же предмете, явлении или событии как плохие, так и хорошие стороны, что способствует выявлению противоречий в окружающем нас мире. Понимание противоречивости свойств, заключенных в любых объектах или действиях, способствует освоению диалектического подхода к анализу окружающего мира (здесь, помимо категории «противоречие», закона единства и борьбы противоположностей, необходимо освоение таких важнейших категорий диалектики, как «количество и качество», «возможность и действительность» и др.).

ГС. Альтшуллер в результате анализа патентного фонда изобретений выявил следующую закономерность: наиболее удачное решение задачи может быть получено тогда, когда выявлено и преодолено техническое противоречие. Таким образом, можно считать, что противоречие - ключ к решению творческой задачи.

Более развитая форма ТРИЗ-рекомендаций - "СТАНДАРТЫ". Сейчас их известно 76, проходят проверку еще несколько. Как правило, стандарт - это конгломерат, сочетание приемов, геометрических, физических, химических и иных эффектов, а также законов развития различных систем. Стандарты полнее, чем приемы, отражают логику развития (в частности, технических систем). Приведем без иллюстраций конкретными примерами формулировку одного из стандартов:

«3.1.1. Эффективность системы на любом этапе развития может быть повышена путем объединения с другой системой (или системами) в более сложную бисистему или полисистему, например, при объединении нескольких коротких звеньев мы получаем цепь или браслет, обладающие новым свойством, - гибкостью».

Следующий блок ТРИЗ - "ИНФОРМАЦИОВОВЫЙ ФОНД". Практика обучения ТРИЗ, решения изобретательских задач показывает, что зачастую сильные решения задачи связаны с использованием эффектов, выходящих за пределы специальности решающего. Поэтому в рамках ТРИЗ были созданы указатели различных явлений и эффектов: физических, химических, геометрических. Ведется работа над созданием информационных фондов в областях бизнеса, художественных и литературных системах.

При решении более сложных задач, в которых противоречие, мешающее осуществлению необходимого действия, скрыто, не содержится в самом условии, применяются как Законы Развития Технических Систем (ЗРТС), так и Алгоритм Решения Изобретательских Задач (АРИЗ), который был создан автором ТРИЗ ГС Альтшуллером в начале 60-х гг. прошлого столетия и является основным инструментом ТРИЗ.

Последняя, наиболее мощная версия - АРИЗ-85В (цифра 85 указывает на год разработки). При работе по АРИЗ решающий планомерно, шаг за шагом анализирует и упрощает условия задачи, формулирует Идеальный Конечный Результат (ИКР), выходит на ключевое противоречие, исследует его, определяет причины возникновения и разрешает при помощи инструментов ТРИЗ. Кроме этого, АРИЗ содержит части по проверке решения, развитию полученного ответа, совершенствованию самого алгоритма и т.д. Поскольку АРИЗ - программа сознательной работы человека над нестандартной для него задачей, она включает в себя ряд правил для преодоления психологической инерции.

Поясним, что понимается под ИКР. Часто при решении задач пользуются методом доказательства «от противного». Суть метода заключается в том, что решать задачу начинают с конца. Определив конечный результат - ответ, прокладывают дорогу к началу, то есть решают задачу. Довольно часто ответ неизвестен, тогда можно представить идеал разрабатываемой проблемы - идеальный конечный результат (ИКР). В одном из основных инструментов ТРИЗ есть такая формулировка ИКР: система сама должна обеспечить выполнение полезного действия, устранив при этом вредное действие (см методические указания [6]).

В настоящее время ТРИЗ превратилась в разветвленную научную дисциплину, в которой изучаются законы развития технических систем, предлагаются пути и способы развития творческого воображения, обосновывается жизненная стратегия творческой личности. Основным достоинством этой теории является ее технологичность и максимальная практическая направленность. При этом с помощью ТРИЗ решаются не только технические и жизненные проблемы: в теории предлагаются способы формирования талантливого системного мышления, благодаря которым человек обучается видению той или иной системы в ее пространственных и временных взаимосвязях с другими системами, образующими надсистему.

Система - это совокупность взаимосвязанных элементов или предметов, обладающая определенными свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов. Критерии оценки некоторого явления или предмета различаются в зависимости от того, на каком системном уровне выполняется его анализ: на уровне самого предмета или явления как системы, на уровне подсистемы - его составных частей, или на уровне надсистемы, частью которой является рассматриваемая система. В ТРИЗ в процессе поиска решения один и тот же предмет рассматривается в системе, в

подсистеме (микроуровень) и в надсистеме (макроуровень) с соответствующими критериями оценки.

Временные связи системы отражают тенденции ее развития, основу которых составляет процесс возникновения и разрешения противоречий, восхождение от простого к сложному, накопление количественных изменений и переход в новое качественное состояние. В этом суть диалектики как способа познания мира.

Так что же такое сильное талантливое мышление? Автор теории ТРИЗ так отвечает на этот вопрос: «Обычное мышление - когда человек видит только то, что дано в задаче.. Сильное мышление - когда одновременно работают минимум девять мысленных экранов: человек видит систему, данную в задаче, надсистему, подсистему - три разных этажа. И на каждом этаже - прошлое, настоящее, будущее» (цитата взята из книги Шустерман З.Г. Новые приключения Колобка, или Наука думать для больших и маленьких. - М.: Педагогика-Пресс, 1993).

Творческое мышление характеризуется умением преодолевать влияние стереотипов или психологической инерции, проявляющейся в мышлении. ТРИЗ предлагает способы преодоления подобной инерции, в частности, используя так называемый «морфологический ящик», краткое описание которого было приведено выше (см тему 1.4).

Инерция мышления при решении неформальных задач довольно часто обусловлена жесткими пространственно-временными представлениями о предмете или явлении. Для «расшатывания» привычных представлений об объекте с тем, чтобы получить серию новых идей в процессе поиска решения, в ТРИЗ применяют оператор РВС (Р - размер, В - время, С - стоимость). Преодоление психологического барьера при анализе неформальных, творческих задач достигается за счет уменьшения или увеличения размера системы, ускорения или замедления времени действия того или иного конфликта, назначения любой, пусть даже абсурдной стоимости (от бесконечности до нуля). Применение оператора РВС способствует выработке навыков преодоления противоречий путем разделения свойств во времени и в пространстве

В ТРИЗЕ есть понятие ресурсов, то есть невостребованных возможностей системы. ИКР может быть достигнут тогда, когда максимально использованы эти так называемые ВПР - вещественно-полевые ресурсы: вещественные, полевые, пространственные, временные, информационные (масса информации, которой владеет человек и которая заложена в рассматриваемых проблемах или в предметах). Целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные (из того, что не входит в систему) и в последнюю очередь надсистемные.

Так как процесс познания совершается в основном опосредованно, то большое внимание в ТРИЗе уделяется моделированию как ведущему способу опосредованного познания. В процессе моделирования все предметы и явления окружающего мира рассматриваются как система, выявляются ее структура и взаимосвязи, формируются общие способы разрешения проблем

В анализе и моделировании любой проблемной ситуации в ТРИЗ отталкиваются от модели технической системы. Существует реальная закономерность: чтобы построить минимальную техническую систему, нужны два взаимодействующих

вещества и энергия для их взаимодействия. Получается модель технической системы в виде треугольника с вершинами: В, - вещество, названное изделием, Вг - вещество, названное инструментом, П - энергия взаимодействия, или поле.

Такую модель называют «веполь» (от слов «вещество» и «поле»). В ТРИЗе существует большой раздел - вепольный анализ, изучающий свойства веполей. Задачи решаются в нем, например, путем завершения, достройки технического треугольника. Записывая условия задачи в пепельной форме, мы выделяем причины возникновения задачи, то есть «болезни» технической системы. Поэтому вепольный подход - это удобная символика для записи изобретательских «реакций» и инструмент проникновения в глубинную суть задачи.

Рассмотрим модель социальной системы. Это, например, родитель и ребенок - две единицы, взаимодействующие друг с другом. В социальных моделях технические термины «инструмент» и «изделие» заменены на «преследователь» и «жертва», а «поле» - на «судья». Например, во время разговора родителя с ребенком в роли преследователя выступает родитель, а в роли жертвы - ребенок. В технической системе изделие и инструмент определены жестко, а в социальной системе жертва и преследователь все время меняются местами. Дети постоянно проводят эксперименты с родителями, ставя их в положение жертвы.

Ниже мы познакомимся лишь с некоторыми отдельными инструментами ТРИЗ и с возможностью их использования при решении творческих задач.

Основные принципы ТРИЗ

Этот подход обеспечивает эффективный анализ сложных проблемных ситуаций независимо от природы самих систем подобно тому, как математика не зависит от того, что рассчитывают с ее помощью.

Как отмечалось в теме 1.1, долгое время единственным инструментом решения творческих задач - задач, не имеющих эффективных механизмов решения, - был МПиО. В начале века резко возросла потребность в регулярном решении таких творческих задач, что привело к появлению многочисленных модификаций "метода проб и ошибок". Наиболее известные из них - различные варианты таких методов, как "мозговой штурм", "синектика", "морфологический анализ", "метод фокальных объектов", - были кратко рассмотрены в темах 1.3 и 1.4. Суть всех этих методов -повышение интенсивности генерации идей и перебора вариантов.

Но существует и противоречие - можно сэкономить время на генерацию идей, но затратить его еще больше на анализ полученных вариантов и выбор наилучшего. Как показывают прошедшие годы и проведенные в разных странах исследования, количество полученных этими методами идей никак не связанно с качеством решения проблемы.

Еще в сороковых годах Г.С. Альтшуллер поставил задачу иначе: "Как без многочисленного перебора вариантов решения проблемы выходить сразу на сильные решения?¹¹. Справиться с этой задачей позволяют три принципа, лежащие в основе ТРИЗ

1. Принцип объективности законов развития систем - строение, функционирование и смена поколений систем подчиняются объективным законам.

Таким образом, сильные решения - это решения, соответствующие объективным законам, закономерностям, явлениям, эффектам.

2. Принцип противоречия - под воздействием внешних и внутренних факторов возникают, обостряются и разрешаются противоречия. Проблема трудна потому, что существует система противоречий - скрытых или явных. Системы эволюционируют, преодолевая противоречия на основе объективных законов, закономерностей, явлений и эффектов.

Таким образом, сильные решения - это решения, преодолевающие противоречия.

Действительно, какой бы мы не взяли предмет, сделанный руками человека, - это всегда изобретение. Изобретение в ТРИЗ рассматривается как результат разрешения (преодоления) противоречия: в процессе поиска ответа обнаруживается и формулируется противоречие, которое разрешается на основе определенных приемов. Рассмотрим в качестве примера нож: ножом надо резать, но брать острое лезвие руками нельзя. Тогда человек создал предмет, который с одной стороны -острый, а с другой - тупой, то есть человек соединил в одном предмете два противоречивых свойства («острый» и «тупой»), но на разных его участках. В данном примере противоречие «разрешено» в пространстве.

В ТРИЗ разработаны принципы разрешения противоречий, основными из которых являются следующие:

1. Разделение противоречивых свойств в пространстве.

2. Разделение противоречивых свойств во времени и др.

3. Принцип конкретности - каждый класс систем, как и отдельные представнгели внутри этого класса, имеет особенности, облегчающие или затрудняющие изменение конкретной системы. Эти особенности определяются ресурсами: внутренними - теми, на которых строится система, и внешними - той средой и ситуацией, в которых находится система.

Таким образом, сильные решения - это решения, учитывающие особенности конкретных проблемных ситуаций. Методология решения проблем строится на основе изучаемых ТРИЗ общих законов эволюции, общих принципов разрешения противоречий и механизмов приложения этих общих положений к решению конкретных проблем.

Такой подход к изобретательству отражает тот факт, что логическими основаниями эвристики (тема 3.1 из [5]) являются принципы диалектического метода познания (все 16 элементов диалектики формулируются в книге Гегеля «Наука логики»), например:

- вещь (явление) как сумма и единство противоположностей;

борьба, развертывание этих противоположностей, противоречивых

стремлений;

не только единство противоположностей, но и переходы каждого

определения, качества, черты, стороны, свойства в каждое другое (в свою

противоположность?);

переход количества в качество и др.

Таким образом, современная Теория Решения Изобретательских Задач включает: • Механизмы планомерного преобразования размытой, проблемной ситуации в

четкий образ будущего решения.

• Механизмы подавления психологической инерции, препятствующей поиску решений.

• Обширный информационный фонд - концентрированный опыт решения проблем.

Алгоритм Решения Изобретательских Задач (АРИЗ)

АРИЗ - комплексная программа алгоритмического типа, основанная на законах развития технических систем и предназначенная для анализа и решения изобретательских задач. АРИЗ - это своего рода инструмент для мышления, основными составляющими которого являются следующие шаги (этапы):

1. Анализ задачи (переход от ситуации к модели задачи, выявление технического противоречия).

2. Анализ модели задачи (учет имеющихся ресурсов ВПР и их системный анализ).

3. Определение Идеального конечного результата - ИКР и физического противоречия.

4. Мобилизация и применение ВПР.

5. Применение информфонда (приемы, принципы разрешения противоречий, указатели эффектов).

6. Изменения и/или замена задачи.

7. Анализ способа устранения физического противоречия.

8. Применение полученного ответа.

9. Анализ хода решения.

ТРИЗ и современность

С самого начала разработки ТРИЗ было ясно - необходимо иметь мощный информационный фонд, включающий прежде всего типовые приемы устранения технических противоречий. Работа по его созданию велась много лет: было проанализировано свыше 40000 изобретений, выявлено 11 принципов и 40 типовых приемов (вместе с подприемами - более 100).

К настоящему времени опробованы и систематизированы 76 стандартов - правил синтеза и преобразования технических систем, непосредственно вытекающих из законов развития этих систем. Систематизация велась с позиций вепольного анализа. Определились основные классы стандартов:

• стандарты на изменение систем (и изменения в системах);

• стандарты на обнаружение и измерение систем (и в системах);

• стандарты на применение стандартов.

Практика показала, что стандарты - весьма сильный инструмент ТРИЗ. Наметилась перспектива: основная часть задач должна решаться по стандартам, в то время как АРИЗ следует использовать преимущественно для анализа нестандартных задач и получения информации, помогающей формировать новые стандарты. Кроме того, появилась надежда, что при дальнейшем усовершенствовании система стандартов превратится - в отличие от АРИЗ - в инструмент прогнозирования развития технических систем.

В настоящее время теория получила широкое распространение не только у нас в стране, но и за рубежом. Книги по ТРИЗ изданы в QUA, Великобритании, Японии, Корее, Франции, Финляндии, Германии, и других странах; стремительно растет количество фирм, занимающихся ТРИЗ-консультациями и обучением.

Как сама теория, так и методология преподавания ТРИЗ непрерывно развиваются. Идеи и методы переносятся на нетехнические области: художественные системы, менеджмент, управление коллективами, рекламу и Public Relations, решение коммерческих, социальных, социально-технических и педагогических задач, задач системы образования. ТРИЗ-технологии позволяют объединить усилия специалистов разного профиля при разработке и реализации крупных программ, избежать дорогостоящих ошибок.

ТРИЗ - научная технология творчества, направленная на сознательное управление подсознательными творческими процессами. И как всякая наука, работающая на нечеткой, расплывчатой грани между познанным и непознанным, известным и неизвестным, она сочетает в себе как строго научные подходы, так и определенное искусство. И то, и другое требует усилий и времени на их освоение. Поэтому эффективное использование теории и ее прикладных технологий возможно только после серьезной и длительной подготовки.

В заключение данной темы приведем типовые приемы устранения технических противоречий (печатаются по первоисточнику: Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. "Моск. рабочий", 1973. с.141-177). Некоторые примеры устранения технических противоречий опущены ввиду невозможности дать достаточное пояснение к ним в рамках данных методических указаний.

Типовые приемы устранения технических противоречий

Перечень типовых приемов - это своего рода настольный справочник изобретателя, но справочник особого рода: изобретатель должен рассматривать его как основу, которую необходимо самостоятельно пополнять по новым техническим и патентным публикациям.

I. Принцип дробления

а) Разделить объект на независимые части.

б) Выполнить объект разборным.

в) Увеличить степень дробления объекта.

Дробление - одна из ведущих тенденций в развитии современной техники. Приведем небольшой пример: для обеспечения быстрой и удобной замены сплошной режущей кромки у ковша одноковшового экскаватора последняя выполнена из отдельных съемных секций.

П. Принцип вынесения

Отделить от объекта "мешающую" часть ("мешающее" свойство) или, наоборот, выделить единственно нужную часть (нужное свойство). Например, в США запатентованы самые различные способы отпугивания птиц от аэродромов (механические чучела, распыление нафталина и т.д.). Наилучшим оказалось громкое воспроизведение крика перепуганных птиц, записанное на магнитофонную ленту. Отделить птичий крик от птиц - решение конечно, необычное, но характерное для принципа вынесения.

Ш. Принцип местного качества

а) Перейти от одной структуры объекта (или внешней среды, внешнего воздействия) к неоднородной.

б) Разные части объекта должны иметь (выполнять) различные функции.

в) Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих ее работе.

Например, с целью уменьшения образования трещин в зернах риса, рис перед сушкой разделяют по крупности на фракции, которые сушат раздельно с дифференцированными режимами.

Принцип местного качества отчетливо отражается в историческом развитии многих машин: они постепенно дробились, и для каждой части создавались наиболее благоприятные местные условия.

Первоначально паровой двигатель представлял собой цилиндр, выполнявший одновременно функции парового котла и конденсатора. Вода заливалась непосредственно в цилиндр. Огонь обогревал цилиндр, вода закипала, пар поднимал поршень, после чего жаровню с огнем убирали, а цилиндр поливали холодной водой. Пар конденсировался, и поршень под действием атмосферного давления шел вниз. Позднее изобретатели догадались отделить паровой котел от цилиндра двигателя. Это позволило существенно сократить расход топлива. Однако отработанный пар по прежнему конденсировался в самом цилиндре, что вызывало огромные тепловые потери. Нужно было сделать следующий шаг - отделить от цилиндра конденсатор. Эту идею выдвинул и осуществил Джеймс Уатт.