Воображайте! Школа креативного мышления

Вечерние размышления

Ребятам сегодня было нелегко – материал сложный. Но постепенно все уложится. Конечно, было бы проще, если бы они умели конспектировать. Но школа воспитала почти патологическую ненависть к записыванию. Поэтому мы заранее готовим и размножаем для ребят материалы с основными сведениями по ТРИЗ. Сегодня раздали несколько листочков по законам развития. На них слов немного, но они служат опорными сигналами, мы используем идею донецкого учителя В. Ф. Шаталова.

При обучении взрослых тема законов – самая трудная. Нелегко многим бывает понять, поверить, что техника развивается закономерно. Всегда находится кто-то, затевающий бессмысленный спор: «Это не закон, а закономерность, потому что закон должен осуществляться всегда, а законы техники нередко нарушаются…» Иногда спор начинается из-за терминологии: можно ли это называть рассогласованием или это такое согласование, правильно ли считать использование порошков переходом на микроуровень… И другие придирки: требуют точных и четких определений, забывая, что это – привилегия развитой, достигшей своих высот науки, а ТРИЗ – наука молодая, она в становлении. Если бы с такими мерками в свое время подходили к Ньютону, кто знает, возможно «анализ флюксий» никогда не превратился бы в дифференциальное исчисление. Ведь с современных позиций понятие «флюксии» не выдерживает никакой критики. Насколько приятнее учить детей, которые стараются вникнуть в новое, а не спрятаться от него за высокоумными рассуждениями!

День девятый Один – хорошо, а два лучше!

Хорошо в лагере! Каждый день вмещает столько интересных и разнообразных событий, что только диву даешься. Но одно неизменно: десять часов утра – начало занятий. Мы продолжаем разбираться с экранами хроноскопа. Сегодня рассмотрим два новых: развертывание и свертывание. Ребята смеются. Похоже на стол для упаковки… Но вперед!

– Сколько будет, если к одному прибавить один? Ребята оскорблены в лучших чувствах и ожидают подвоха. Кто-то все-таки нехотя отвечает:

– Ну два, а что?

– Всегда ли один плюс один равняется двум?

Задача 17

На заводе, производящем кабель, возникла проблема. Кабельные катушки положено перевозить на грузовиках «на ребре». Чтобы катушка весом в несколько тонн не выкатилась из кузова, нужна сложная система креплений, их устанавливать долго и трудно. Как быть?

Ребята обсуждают задачу. Идеально было бы, конечно, если бы никаких креплений не было, а катушка бы не каталась. Сделать ее квадратной! Но тогда как с ней работать? Ведь для того, чтобы сматывать кабель с катушки, она должна кататься! Противоречие: катушка должна быть круглой, чтобы удобно было сматывать с нее кабель, и не должна быть круглой, чтобы не кататься по кузову. Как такое противоречие разрешить? Хорошие решения получаются, когда используются ресурсы. В данном случае – сами катушки, их обычно в грузовике несколько.

– Связать две или три катушки вместе! Связка будет некруглой, она не сможет кататься!

– К одной круглой катушке прибавили другую круглую и получили…

– Некруглую!

– Верно. Получили новое качество, новое свойство, которого не было раньше. Такой прием разрешения противоречия в ТРИЗ называется системным переходом. Помните, мы говорили, что система – это то, что имеет системное свойство, не сводящееся к свойствам составляющих ее элементов и возникшее благодаря их объединению. Можете привести примеры проявления новых системных свойств при объединении?

– Мы на прошлом занятии говорили о биметаллической пластине. Соединили два разных металла и получили новое свойство – изменение формы от температуры, – вспомнил Дима.

– Мои папа и мама каждый день принимают контрастный душ: горячая вода, потом холодная, потом опять горячая, потом опять… и так много раз. И меня они приучили, мне сперва не нравилось, а потом – наоборот. И это дает такую бодрость, такое хорошее самочувствие – ни горячий, ни холодный по отдельности так не действуют!

– Действительно, здорово! Такие резкие перемены активируют защитные силы организма и усиливают выработку дофамина в нейронах мозга. А дофамин – это такое вещество (нейромедиатор), которое ускоряет мышление и реакции, повышает активность мозга и всего организма, порождает приятные ощущения

Первыми живыми организмами на Земле были одноклеточные. Возможности их были невелики. И они стали объединяться в колонии. Чем больше в колонии клеток, тем она сильнее. Но появляются и неудобства – клетки мешают друг другу. Тогда возникает «разделение труда». Разные группы клеток начали выполнять разные функции: добычу пищи, переваривание, защиту от врагов, общее управление… Появляется иерархия – подчинение одних групп другим. Чем выше по развитию живой организм, тем больше уровней включает его структура, больше прямых и обратных связей между разными уровнями. Система из иерархической может стать сетевой (как Интернет). Все такие системы нелинейные и очень богаты ресурсами. В ТРИЗ такое развитие называют «развертыванием системы».

Аналогично развиваются и технические системы. Их развертывание происходит двумя путями: прежде независимые системы объединяются друг с другом (такое объединение называется переходом в надсистему) либо система постепенно дробится на части, но эти части остаются связанными между собой. Можете привести примеры?

– Мой папа системный администратор. Он рассказывал, что когда-то большие компьютеры имели только один пульт управления и поэтому их вычислительная мощность расходовалась неэффективно. Очень часто машина ждала, пока люди выполняли свои функции. А потом изобрели многозадачный режим и систему из множества терминалов, с которых могли работать разные люди, причем каждый со своими задачами. Это ведь типичное дробление?

– Когда были изобретены персональные компьютеры, они сначала работали каждый отдельно, а потом начали объединяться в сети, вроде интернета, для обмена информацией. А в последнее время начали возникать «компьютерные облака», в которых компьютеры не только делятся друг с другом разной информацией, но и могут работать совместно, объединяя свои мощности для решения очень сложных задач.

Самый первый шаг к объединению – это попарное объединение или, используя биологический термин, – гибридизация. В ТРИЗ это называют переходом к би-системе (сдвоенной системе).

Просто поразительно, как много новых свойств дает гибридизация! Особенно, когда объединяются системы-конкуренты, предназначенные для выполнения одной и той же функции, но работающие на разных физических принципах. Объединение конкурентов часто используется, когда одна система уже исчерпала возможности своего развития, а другая только-только родилась. Первые паровые машины ставили на парусные корабли. Машины были еще недостаточно экономичными, пожирали слишком много угля, и пройти весь путь с их помощью было невозможно. Но они выручали во время штиля, когда паруса не работали. Парусно-паровой корабль сочетал в себе достоинства парохода – независимость от ветра – и экономичность парусника. А первые реактивные двигатели (бустеры или ускорители) устанавливались на самолете с обычными поршневыми моторами. Работать они могли всего несколько минут, но очень быстро разгоняли самолет до высокой скорости. Бустер мог помочь при взлете и спасти в бою.

Набрав силы в «содружестве» со старой системой, новая система постепенно занимает ее место. Конечно, при объединении систем нужно следить, чтобы появлялись полезные качества и исчезали ненужные, вредные. Иначе может получиться, как у одного незадачливого ученого-селекционера: после многолетней работы он вывел гибрид репы с капустой, у которого вершки были как у репы, то есть несъедобные листья, а корешки как у капусты, тоже несъедобные!

Задача 18

В середине пятидесятых годов ученый Н. Ф. Казаков изучал очень вредное явление – при больших скоростях резания металла на резце возникали небольшие бугорки – наросты, которые мешали обработке. Оказалось, что причина их появления – диффузия атомов металла заготовки в резец, происходящая при высоких температурах и высоких давлениях в зоне резания. Задумавшись, как превратить этот вредный эффект в полезный, Казаков изобрел диффузионную сварку, позволяющую надежно соединять самые разные металлы и даже металл со стеклом или керамикой. Но процесс этот очень капризный. Необходимо практически полное отсутствие кислорода, потому что даже тончайшая окисная пленка на поверхности металла мешает диффузии. Существуют два способа проведения такой сварки. Первый – в вакуумной камере. Можно без больших затрат создать вакуум в тысячные доли атмосферного давления. Но для сварки требуется откачка воздуха до миллионной доли атмосферы – это длительный, трудоемкий и дорогой процесс. Другой способ – сварка в инертном газе. Но для этого нужен инертный газ высокой очистки, в котором примеси кислорода не превышают миллионной доли, а он очень дорогой. А в имеющемся дешевом инертном газе примесей – тысячные доли. Как быть?