Принцип «обратить вред в пользу»
Принцип «обратить вред в пользу» наглядно иллюстрирует такой пример. Еще в двадцатых годах известный советский ученый П. Вологдин пытался использовать токи высокой частоты для нагрева металла. Однако опыты показали, что металл прогревается лишь с поверхности.
Токи высокой частоты никак не удавалось «загнать» в глубь заготовки, и опыты прекратили. Впоследствии этот «отрицательный эффект» был использован для высокочастотной закалки стальных деталей, где требуется именно поверхностный прогрев. Само явление позже было объяснено теорией. Оно связано с токами, возникающими в нагреваемом металле. Их взаимодействие приводит к концентрации магнитного поля у его поверхности.
Отсюда и название, данное явлению — поверхностный, или кожный, эффект. Нередко помогает разрешить задачу принцип «наоборот». Его можно пояснить примером. При отливке крупногабаритных тонкостенных деталей желательно, чтобы металл поступал в форму сверху, а отвердение его шло снизу вверх. Но лить металл в форму допустимо с высоты не более 15 сантиметров. В противном случае он сгорит или пропитается газами.
Как же быть, если форма имеет высоту два-три метра?
При подаче металла снизу первые его порции затвердеют и закроют доступ ему в верхние части формы. Рабочими-изобретателями было найдено простое и изящное решение. Металл идет по трубкам, опущенным ко дну формы. По мере заполнения сама форма движется вниз, и каждая порция металла попадает именно туда, где она должна затвердеть. До этого изобретения форма всегда была неподвижна, двигался лишь расплавленный металл. Принцип «наоборот» блестяще решил задачу.
На принципе «заранее подложенной подушки» базируется простое изобретение: жесткий металлический диск, заранее расположенный внутри автомобильной шины, позволяет безопасно продолжать движение на спущенной камере без повреждения покрышки. В Швейцарии, в лавиноопасных местах, лыжники и жители этого района носят небольшой постоянный магнит. Поэтому во время несчастных случаев с помощью магнитоискателя можно легко обнаружить засыпанных снегом даже при трехметровом лавинном покрове.
«Беседы об изобретательстве», Н.Петрович
Профессор. Скажите, что происходит с телом, погруженным в воду? Студент. Оно становится влажным. Профессор. Это верно, но малоинтересно. А что еще? Студент. Тело либо тонет, либо плавает на поверхности. Профессор. Вы наблюдательны. Почему же некоторые тела идут ко дну? Студент. Потому, что они тяжелее воды. Профессор. Брусок железа всегда тонет? Студент. Конечно! Профессор. А если…
Обучая своих учеников по эвристической методике, Сократ, по существу, уже опровергал свой знаменитый афоризм «Я знаю, что ничего не знаю». Современная эвристика ищет ответ на один-единственный вопрос. Но это вопрос из вопросов: как муза находит новые решения? Вопрос касается не только изобретений, а любого творчества: открытий и изобретений! стихов и прозы, живописи и графики, симфоний…
Даже если быстродействие ЭВМ резко возрастает, скажем, до миллиарда действий в секунду, но она будет продолжать «думать» методом перебора вариантов, все равно дела ее безнадежны, звание гроссмейстера она никогда не получит! Судите сами, общее число возможных вариантов шахматных партий составляет 2 * 10116. Это настолько гигантское число, что даже общее количество звезд (видимых и невидимых)…
Чем может сегодня помочь ЭВМ в их решении? Тут наметились два основных направления. Так, при поиске технического решения используется один из рассмотренных выше (или им подобных) методов, разработанных для безмашинного творческого труда, но вся рутинная, нетворческая работа передается машине. Это обработка и анализ существующей информации, расчет и сопоставление вариантов и т. д. Даже такое использование…
Занимаясь разработкой астрономических приборов, Ф. Цвики создал метод, который он применил и здесь. Суть метода в исследовании всех мыслимых вариантов, вытекающих из строения совершенствуемого объекта — его морфологии. Поэтому он получил несколько странное название — «метод морфологического ящика». Применение метода осуществляется в три этапа Первый: расчленение объекта на важнейшие функциональные узлы. Второй: независимое рассмотрение всех…
Сначала напомним, что совершенствование всего живого на нашей планете шло до последнего времени под действием двух могучих факторов: мутаций и естественного отбора. Природа случайным и непонятным до сих пор способом вносила изменения в наследственный код и создавала новые формы живого. Естественный отбор, или борьба за существование, завершал этот процесс творения нового, давая преимущества более совершенному….
Решено сконструировать раздвигающуюся стенку. Для обозрения всех возможных ее вариантов строится морфологический ящик, в котором за оси принимаются основные параметры стенки, и на них откладываются все возможные варианты этих параметров. Ось первая Материал стенки: дерево, пластик, пленка, бумага, металл, струи воды, картон, плексиглас, стекловолокно, камыш, солома, бамбук, ковер. Ось вторая Движущая сила: человек, электромотор, пружина,…
ЭВМ находит то, что было неизвестно человеку, то есть делает изобретение. Нельзя ли этот метод применить к более сложным устройствам, содержащим, скажем, десятки и более элементов? Принципиально можно, но с увеличением числа элементов объем вычислений и необходимый объем памяти катастрофически растет, и далее самые быстродействующие машины не могут использовать эту методику. Следовательно, нужен новый подход,…
Обилие вариантов — главный недостаток морфологического метода. Ведь при решении изобретательских задач в ящике могут оказаться сотни тысяч и миллионы вариантов. Попробуйте разберитесь в них, найдите наилучший! Далее, к сожалению, способ не дает возможности определить, все ли возможные параметры отложены на этих осях. Несмотря на недостатки, метод более эффективен, чем простой перебор вариантов. Здесь поиск…
Но вот машина закончила расчет. Решение найдено. И да и нет. Машина предложила целый ряд решений, удовлетворяющих требованиям. Тогда конструктор ужесточает требования. Например: снижает вес, повышает надежность или вводит новое требование, скажем, ограничивает габариты. Это сразу уменьшает число допустимых технических решений. Может быть и обратная картина. Множество оказалось пустым (нет ни одного решения). Тогда конструктор…