Эвристическая методика
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 и роман! сов, расследования преступлений, лечения больных. Все дело в том, что наш мозг, опираясь на накопленные знания и опыт, ищет новые решения, не перебирав все возможные варианты и сравнивая их, а каким-то существенно более коротким путем.
Почему так важно проникнуть в тайны «черного ящика»? Почему люди более двух тысячелетий ищут ключик к нему?
Чтобы ответить, давайте проведем мысленный эксперимент. Вы расставляете шахматные фигуры в исходную позицию и ведете в наступление одну из армий. Пусть это будет черное войско. Командование белыми мы предоставим ЭВМ, обученной игре в шахматы, или, как говорят специалисты, запрограммированной на решение шахматных задач.
Вы делаете знаменитый ход е2—е4, которым Остап Бендер чуть не превратил Васюки в Космический Шахматный Центр. ЭВМ, получив информацию визуально или с помощью электрического импульса, весьма быстро делает ответный ход. Белая пешка е7—е5. Партия «человек — машина» началась. По мере передвижения фигур ситуация на доске усложняется. Число возможных комбинаций ходов растет катастрофически.
ЭВМ, запрограммированная на перебор различных вариантов и их сравнение, уже «валится» с ног; электроны, несущиеся в ее каналах с бешеной скоростью, совершают миллионы операций в секунду; ее неутомимые элементы непрерывно что-то запоминают, хранят мгновение, передают в другие ячейки, складывают, вычитают, умножают, делят, извлекают корни, логарифмируют. И все же она не справляется.
А вы в это время, спокойно охватывая всю сложившуюся ситуацию, возможно, попивая чай или кофе, без всяких делений, корней и логарифмов, без нудного перебора всех вариантов выделяете главные, наиболее эффективные из них, анализируете и выбираете наилучший ход.
«Беседы об изобретательстве», Н.Петрович
Один из самых древних приемов, применяемых и до сих пор изобретателями, носит название «принцип дробления». Суть его проста — разделение объекта на независимые части, повышение степени измельчения используемых элементов. Например, разделение камеры автомобильного колеса на 15—20 отсеков делает ее практически нечувствительной к проколам. Улучшения вентиляции легких при искусственном дыхании, по авторскому свидетельству № 168195, можно…
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…
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…