Воображайте! Школа креативного мышления

– Эта задача на объединение конкурентов? – спрашивает Женя.

– Да.

– Тогда все просто. Нужно заполнить камеру дешевым инертным газом и откачать. Причем нужно откачивать не до миллионной доли атмосферы, а только до тысячной. Кислорода при этом останется, как при миллионной. Так у нас и газ дешевый, и откачка намного проще…

Развертывание системы на би-переходе не останавливается. Следующий шаг – переход к полисистеме, когда объединяется либо много систем, либо однородная система разбивается на множество элементов.

Задача 19

Приходит грузовое судно в порт и ждет, пока его разгрузят и загрузят снова. Даже при самых производительных способах разгрузки и загрузки это приводит к большим убыткам. Как быть?

– Я читал, что теперь используют суда, состоящие из отдельных частей, каждая из которых может самостоятельно держаться на плаву. Их можно собирать вместе и возить как поезд.

– Верно, такие судна называют лихтеровозами. Баржи-лихтеры соединяют друг с другом, к ним пристыковывают нос и корму с двигателями – и судно готово в дальний путь. В порту каждый лихтер самостоятельно становится под разгрузку, а новый лихтеровоз собирается из заранее нагруженных барж и уходит без задержки в следующий рейс. Это типичный переход к полисистеме, то есть системе из многих однородных частей.

И на полисистемах развитие не останавливается. Полисистемы усложняются, внутри появляется собственная структура, иерархия, внутренние связи. Это хорошо видно на развитии одной не совсем технической системы.

…В 490 году до нашей эры огромная армия персов высадилась на побережье Греции. Их встретило в несколько раз меньшее войско афинян. Но сражение при Марафоне, как известно, закончилось полным разгромом завоевателей. Всего сто девяносто два афинянина погибли в нем, а персов – свыше шести тысяч, остальные в панике бежали. Как это могло случиться? Персы были прекрасными воинами. Но они умели биться только каждый за себя. А афиняне были обучены сражаться в строю – знаменитой греческой фаланге. Десять тысяч афинян, построенные в ровные шеренги, ощетинившиеся копьями, бегом бросились на лагерь персов и промчались через него, сокрушая все на своем пути. Так система победила бессистемность.

А можно ли победить фалангу? Ее победил через несколько столетий римский легион. При своих достоинствах фаланга была крайне неуклюжа. Как развернуть десять тысяч человек при неожиданном нападении с фланга? Римский легион состоял из отдельных небольших фаланг, которые назывались манипулами. Каждая манипула могла маневрировать самостоятельно, а при необходимости манипулы объединялись в единую грозную фалангу.

– Как лихтеровоз! – воскликнул Алеша.

– Да. Сначала все манипулы были однородными. В более поздние времена манипулы разделились на три линии: в первой шли молодые и не очень опытные легковооруженные бойцы, а в третьей – тяжеловооруженные опытнейшие воины – триарии, прослужившие двадцать и более лет. До них очередь сражаться доходила только в самых тяжелых боях, но зато они были почти непобедимы.

В античные времена командир легиона сам участвовал в сражении или командовал, посылая ординарцев. Сегодня армия – это сложнейшая многоуровневая иерархическая система с множеством внутренних связей, по которым снизу вверх поступают сведения, а сверху вниз – приказы. В ней взаимодействуют различные подразделения, специалисты многих военных профессий. Словом, армия напоминает современный вычислительный центр с множеством разных инструментов, датчиками, которые сообщают «командованию» – центральному процессору – информацию, а также с рабочими органами, выполняющими «команды».

– Значит, все технические системы в конечном итоге превратятся в автоматизированные, роботизированные, компьютеризованные комплексы? – ставит вопрос ребром Женя.

– И да, и нет. Пора обратить внимание на экран «Свертывание».

Задача 20

Для заклейки автомобильных шин применяют портативный вулканизатор – прибор, позволяющий выдержать место склейки в течение 10–15 минут при точно заданной температуре. Он состоит из электронагревателя, питающегося от автомобильного аккумулятора, датчика температуры и электронного коммутирующего устройства. Нагреватель доводит температуру до заданной, датчик температуры сигнализирует об этом, и электронное устройство отключает нагреватель. Если температура снизилась, то по сигналу датчика нагреватель опять включается. И так 10–15 минут. Дорогое и не очень надежное устройство. Можно ли предложить что-нибудь получше?

– Сделать другую, более надежную схему!

– Выполнить коммутатор на микросхеме!

– Тогда вулканизатор станет еще дороже!

– Нет, ребята, вы предлагаете сделать нашу систему еще более сложной и дорогой, продолжаете ее развертывать. А нужно попытаться свернуть. Помните, как мы решали задачу о серебрении контактов? Мы там сделали систему более идеальной, свернули ее с помощью закона Архимеда. А нельзя ли сделать что-нибудь подобное? Что было бы идеально?

– Идеально было бы, если бы температура поддерживалась сама все время, без регуляторов.

– Давайте нарисуем график температуры, который нам нужен. К доске выходит Дима и начинает рисовать, комментируя:

– Сначала температура растет, пока не достигнет заданной. Потом в течение 10–15 минут она должна не меняться, – на графике появляется горизонтальная площадка, – а потом она может снижаться.

– Что нам необходимо?

– Чтобы была «площадка»…

– Вспомнил! – вмешивается Миша. – Я видел такую площадку в учебнике физики, называется «теплота плавления»! Если какое-то вещество начало плавиться, то пока все не расплавится, температура не повышается!

– Верно. Это происходит потому, что энергия нагрева идет не на повышение температуры, а на плавление. Аналогично и при охлаждении: пока все не затвердеет, температура не падает. Теперь понятно, какое решение нужно?

– Понятно! Нужно снабдить нагреватель некоторым количеством вещества, которое плавится при нужной нам температуре!

– А как обеспечить необходимое время выдержки?

– Наверное, это зависит от количества вещества?

– Правильно. Вот мы и «свернули» нашу систему. Датчиков нет, коммутатора нет. Получилось очень простое устройство. Маленькая коробочка, внутри которой свинцово-оловянный сплав с нужной температурой плавления, спираль электронагревателя и температурное реле. Вулканизатор включают, нагреватель греет металл, тот плавится. Когда весь металл расплавится, температура начинает снова расти и реле выключает ток. Металл постепенно затвердевает, поддерживая при этом постоянную температуру.

– Самым массовым самолетом Великой Отечественной войны был штурмовик Ил-2 конструктора С. Ильюшина. Его прозвали «черная смерть». Он атаковал на бреющем полете (на малой высоте) вражеские танки, автомобили, поезда, укрепления. По нему стреляли снизу из разного оружия, поэтому самолет должен был иметь пуленепробиваемую броню. Перед войной в разных странах пытались создать такой самолет, но из-за массивной брони машины получались слишком тяжелыми. Потому что все конструкторы крепили броню к корпусу самолета. А Ильюшин предложил делать из брони сам корпус самолета.

– Ну, неужели до этого другие конструкторы не могли додуматься? Как-то не верится…

– И правильно, что не верится. Нельзя думать, что самолеты да и любую технику создают дураки. Но другие конструктора не имели того, что имел Ильюшин, – броню нового типа, созданную металлургами С. Кишкиным и Н. Скляровым. Их работа плюс талант авиаконструктора дали вместе замечательные результаты.

– И здесь, значит, работает гибридизация!

– А велосипедный ключ на гайки нескольких разных размеров – это тоже свертывание?