ДЕНЬ ДВЕНАДЦАТЫЙ

ВЕПОЛИ — ДРУЗЬЯ И ВРАГИ

Занятие началось с общего шума. Ребята выкрикивали решения задач, предложенных им вчера. Но мы шум пресекли и потребовали, чтобы они обосновали свои предложения. При обучении методике изобретательства главное не угадать решение, а работать по «правилам». Ребята рисуют веполи. Задача о креплении переносной автомобильной лампы. b₁ — днище автомобиля, B₂ — лампа. Построили комплексный веполь — ввели в В₂ магнит — В₃ и магнитное поле. Теперь лампу легко прикрепить в любом месте, и руки свободны. Для того чтобы слюда (b₁) не расслаивалась, ввели В₂ — воду и тепловое поле — замораживание.
Усовершенствовать очистку яиц просто: нужно ввести ферромагнитный порошок и вращающееся магнитное поле, создающее вихри порошка, которые и будут чистить яйца. А для повышения эффективности сбора пыльцы пчелу можно подзарядить электричеством, чтобы пыльца лучше прилипала. Во всех задачах ребята вышли на контрольные ответы — решения, признанные изобретениями. Правда, они немного сомневались насчет пчел, но мы показали им описание изобретения. Предлагаем новую задачу.

Все строят вепольную схему исходной ситуации. В₁ — стенка, В₂ — смесь, есть и поле П — вредное действие смеси на стенку. Получается, что веполь уже есть. И называется он вредным. Чтобы решить задачу, его нужно разрушить. В ТРИЗ есть несколько способов разрушения вредного веполя. Самый простой — ввести между инструментом и изделием какое-то третье вещество — защитник:

— А разве это хорошо? — спрашивает Дима. — Ведь защитник тоже будет разрушаться! Получается противоречие: «защитник» должен быть, чтобы защитить трубу, и его не должно быть, чтобы не возиться с его установкой, восстановлением, не платить за него. Идеальный защитник должен сам возникать там, где нужно. Короче, он должен быть сделан из ресурсов. Каких?
— У трубы ресурсов мало, только металл.
— Зато у потока хоть отбавляй: вещественные — вода, зола, всякие соли, газы; энергетические — тепло, давление, скорость потока...
— Есть еще один аргумент в пользу потока — это инструмент, его ресурсы выгоднее использовать в первую очередь.
— Можно использовать воду! — у Миши есть решение. — Если сильно охладить стенки трубы, то на них будет нарастать слой льда. Он и будет защитником. Неожиданно возражает Таня;
— Нет, лед — это плохо, ведь у нас нет среди ресурсов холода. А тепла много. Если трубы нагреть, то на стенках будет оседать накипь, как в чайнике!
— Отличное решение! Когда несколько лет назад работник тепловой станции, решавший эту задачу вместе со специалистами по ТРИЗ, вышел на него, он застыл, как от удара. Оказалось, что у них на станции иногда бывало, что при случайном перегреве потока на стенках откладывалась накипь. Но ее счищали! И не догадывались, что она может стать другом.

Снова вредный веполь: b₁ — капля, B₂ — вода, П — вредное поле взаимодействия капли и воды. Для разрушения нужно ввести В₃ — модификацию имеющихся ресурсов. Что у нас есть?

— Вода! И еще воздух!
— А что нам нужно?
— Смягчить удар. В₃ должно быть мягче воды и получаться из воды или воздуха.
— Да это же пена! Только добавить немного мыла.

Веполь, конечно, вредный: В₁ — одна капелька, B₂ — другая, П — вредное поле слипания. Как его разрушить?

— Нужно что-то ввести между капельками, чтобы они не липли друг к другу. У нас только капли и воздух. Пена не годится, ею капельки не покроешь, да и неизвестно, помешает ли она слипанию.
— Действительно, с введением модификации у нас не получается. В таких случаях применяют второй способ разрушения вредных веполей — вводят поле, противодействующее вредному:

— Электрическое поле! Нужно зарядить капельки одноименным электричеством, тогда они будут отталкиваться!
— Верно. Электрическое поле часто используется в таких случаях. Например, для эффективной сушки меховых шкурок после влажной обработки их заряжают: слипшиеся щетинки распушиваются, и мех быстрее сохнет. А один изобретатель придумал новый способ получения пышной прически. Женщину в парикмахерской сажают на ...«электрический» стул с изолированными ножками и подводят напряжение. Волосы встают дыбом, их укладывают и обрызгивают лаком.

— Расположить ее вертикально!
— Пожалуй. Но нужна именно горизонтальная нить. И не предлагайте заменить ее лазерным лучом. Рисуйте веполь. Изделие — нить, инструменты... Здесь возникла заминка, но большинство записали верно: земля. А вредное действие создает ее гравитационное поле. Здесь должно помочь противоположное поле, которое скомпенсирует прогиб. Какое же?
— Антигравитация! — резвятся любители фантастики. Но задача-то реальная...
— Магнит! Проволока стальная, ее притянет! В принципе верно. Но контрольное решение проще. Протягивают рядом с первой нитью вторую и пропускают по обеим ток: одноименные токи отталкиваются, разноименные притягиваются. Можно использовать и то и другое, разместив вторую нить выше или ниже эталона.

Ребятам трудно. Слишком мало информации. Неизвестно, какой у бомбы механизм замедления взрыва, какой взрыватель. Ничего не ясно, и времени на выяснение нет — часы-то тикают!

Но ТРИЗ учит тщательно анализировать ситуацию, даже если кажется, что нет нужной информации. Почему происходит взрыв? Одна часть взрывателя ударяет по другой или соприкасается, соединяется с другой. Значит, по крайней мере, есть b₁ и В₂ и вредное поле, хотя мы и не знаем, какое — механическое, химическое, тепловое? Но одно мы знаем твердо — у нас вредный веполь. И его нужно разрушить. Вещество внутрь бомбы вводить опасно. Остается только поле. Какое поле может проникнуть внутрь бомбы и не дать сработать взрывателю?

— Магнитное или электромагнитное?
— Задержит стальная оболочка бомбы.
— Гравитационное? Оно всюду проникает.
— Но мы не умеем управлять гравитационном полем, к сожалению.
— Электрическое? Опасно «дергать» бомбу током.
— Тепловое?
— Акустическое, ультразвук, вибрация? Опасно, можно вызвать взрыв.
— А если все-таки тепловое поле?
— Нагревать бомбу тоже нельзя... Но можно охладить!

Сильный холод замедляет химические процессы, может остановить любой механизм, не подготовленный специально для работы при низких температурах: замерзнет смазка, попавшие внутрь пары воды, изменятся размеры некоторых деталей — перестанут вращаться оси в подшипниках, где-то что-то заклинит.

— Да, такую задачу методом проб и ошибок долго решать не будешь. Первая ошибка и все!
— Неужели так и было? Как же решили эту задачу саперы?
— Сейчас, конечно, трудно сказать, как пришел к этой идее командир саперов. Может, он о ней раньше знал. Но когда раздалось тиканье, он приказал принести с соседнего завода емкость с жидким азотом. Им стали поливать бомбу, и когда холод дошел до механизма (температура жидкого азота минус 196 градусов), он остановился!
— Здорово! А есть еще какие-нибудь способы разрушения вредных веполей?
— Есть. Но введение вещества-модификации или противодействующего поля — наиболее часто используемые. Пожалуй, нужно отметить еще один способ, он называется «оттягивание вредного действия». Есть задачи, в которых вредное действие связано с избыточностью полезного действия. Тогда избыток поля «оттягивают» с помощью специально введенного вещества, а избыток вещества — полем.

Строим веполь. В₁ — глаз водителя, П — свет фары встречной машины. По правилу избыток поля нужно «оттянуть» каким-то веществом. Причем ввести его нужно в свою машину. Между глазом и светом только стекло. Ввести какую-то модификацию стекла?

Дальше дело затормозилось. Предлагались заслонки, темнеющие стекла... А решение есть совсем простое. Несколько лет назад один из слушателей семинара по ТРИЗ ехал на машине и вдруг обнаружил, что очень удобно «прятаться» от света встречных машин за небольшое пятнышко грязи, оставленное пролетевшей птичкой. Назавтра он вырезал из темной липкой ленты несколько маленьких кружков. Теперь перед ночной поездкой он приклеивал их на лобовое стекло — и свет чужих фар не страшен! Избыток поля убран веществом!

Построили исходную вепольную модель: В₁ — гелий, B₂ — воздух, П — механические толчки, колебания. Вредный веполь. Нужно для разрушения ввести B₂ — модификацию.

— Пену из жидкого гелия и воздуха?
— Нет, из гелия пены не получается.
— Тогда можно сделать пену из пластмассы.
— Плавающая пластмассовая крышка! Так в деревне на поверхность воды в ведре кладут круги из фанеры, чтобы вода не выплескивалась при переноске.
— А как такой круг в сосуд всунуть? Горлышко-то узкое!
— Накидать туда шариков от пинг-понга! Они и образуют крышку.
— Мы тоже пришли к такому решению, — сказал Преподаватель. — Но оказалось, что наше предложение только увеличило испарение. Выяснилось, что во время перевозки от толчков шарики слегка тонут, а потом всплывают, вынося наверх гелий из объема и испарение возрастает. Целая крышка была бы лучше.
— Получается противоречие: «крышка» должна быть целой, чтобы гелий не плескался, и должна быть из шариков, чтобы ее можно было ввести в узкое горлышко.
— Как такое противоречие разрешить?
— Во времени! Сначала она должна быть из шариков, а внутри стать сплошной!
— Можно применить системный переход: сделать так, чтобы отдельные шарики держались вместе, как одно целое!
— Шарики должны быть с магнитиками! Тогда они не будут болтаться в сосуде.
— Вот это другое дело. Это решение мы реализовали и добились желаемого результата. Но совершенно неожиданно решилась другая мучившая нас не один год задача: как измерить в сосуде уровень гелия?
— А как уровень бензина измеряют — опускают в бак линейку, вытаскивают и смотрят, до каких пор она мокрая.
— С гелием так не получится, он мгновенно испаряется на воздухе и ничего не увидишь. Да и горловина сосуда закрыта переливным устройством.
— Сделать в сосудах окошки!
— В принципе можно, но сосуды станут дороже, да и теплоизоляция может ухудшиться. Посмотрите, что у нас получилось. На поверхности гелия плавают шарики с магнитиками. Как узнать, где они находятся?
— Понятно, можно компас использовать — он покажет, где магнитики расположены.
— Верно. Задачи такого вида мы еще не решали. До сих пор мы работали с техническими системами, в которых что-то нужно было усовершенствовать, изменить. А есть целый класс задач, в которых нужно получить некоторую информацию о состоянии системы, о ее параметрах. Для них тоже справедливо правило достройки веполя, но есть особенности. В обычных задачах (их в ТРИЗ называют задачами «на изменение») поле играет роль либо посредника между инструментом и изделием, либо управляет инструментом, обрабатывающим изделие. А в задачах «на измерение или на обнаружение» поле выносит из системы интересующую нас информацию, воздействуя либо прямо на органы чувств человека, либо на специальные измерительные приборы.

Исходная вепольная ситуация затруднений не вызывала: есть В — деталь. И больше ничего. Веполь нужно достроить — ввести B₂ и поле П. Какие это вещество и поле? Неясно. Мы знаем только, что именно B₂ должно стать источником такого поля, которое отреагирует на изменение состояния В₁.

Предложений поступило много. Всем понравилась идея Светы. Она вспомнила, как Шерлок Холмс в период обострения его отношений с главой преступного мира профессором Мориарти натягивал у входа тонкую, практически невидимую глазу нить, чтобы узнать, не посещалась ли квартира в его отсутствие. Если в деталь заранее заложить специальные нити? Например, световоды. По нитям идет световой луч, попадающий в конце на световой индикатор, если все в порядке. При недопустимой деформации световод рвется, это означает начало разрушения. Другой вариант решения — в ответственные места закладывают микрокапсулы с сильнопахнущими веществами. При разрушении капсулы ломаются и запахом сигнализируют о поломке.

Иногда в системе уже есть вещества, способные стать источниками легко обнаруживаемых полей. Так всем известные миноискатели находят стальные предметы. Но чаще такие вещества нужно вводить.

— Нужно заставить пузырек светиться! Напустить туда светлячков!
— Или пусть жидкость светится!

Все ясно — нужно ввести в пузырек вещество, способное светиться в темноте. Такие вещества известны — это люминофоры. Но они, как правило, светятся при воздействии на них ультрафиолетового излучения. Люминофор — такой же универсальный помощник в решении задач на обнаружение, как и ферромагнитный порошок. С помощью разных люминофоров метят айсберги и отдельные бактерии.

У нас неполный веполь» В₁ — зона контакта и поле П — температура в этой зоне. Нужно достроить веполь — ввести вещество В₂, которое может преобразовать тепловое поле в легкообнаружимое, например в оптическое. На наружные поверхности листов наносят термокраску — состав, меняющий свой цвет в зависимости от температуры. Запатентована даже кастрюля с ручкой, покрытой такой краской — по ее цвету можно определить, хорошо ли разогрето содержимое кастрюли.

— Прошу слова!

Оказывается, Боря снова хочет продолжить защиту метода проб и ошибок. Старички на занятиях внимательно ведут подробные конспекты — учатся сами преподавать. Собственно, их выступления на наших занятиях — тоже стажировка в ведении кружка.

— Прошу судей заметить, что Преподаватели непоследовательны, они еще недавно ругали моего подзащитного, заслуженного товарища МПиО, а теперь прибегают к его помощи и вас этому учат! Вепольный анализ ведь основан на переборе: «Попробуем магнитное поле... или тепловое... А если вибрацию?» Безобразие!

Боря сел на место очень довольный собой. Что же, в его словах есть доля истины, вот только какая?

— Сколько примерно мы перебираем полей?
— Магнитное, электрическое, механическое, гравитационное, — перечисляют ребята, — тепловое, звуковое...

Есть и другие поля, но эти встречаются чаще всего.

— Ничего не забыли?
— Наверное, что-нибудь забыли. Нужно придумать специальное слово или фразу, чтобы как стихи — запомнить самые важные поля, — предлагает Таня.

Отличная идея. Ребята предлагают свои варианты «магического слова». Совместно выбрали лучшее легко запоминающееся слово «ТЭММАГ»: Т — тепловое (нагрев или охлаждение), Э — электрическое (токи или заряды), М — магнитное (поле токов или постоянных магнитов), М — механическое (давление, вибрации, удары), А — акустическое (обычный звук, ультразвук, инфразвук), Г — гравитационное (сила тяжести, инерционные и центробежные силы). А теперь вернемся к обвинению в переборе.

— Какого уровня задача, для решения которой нужно перебрать десяток-полтора вариантов?
— Первого!
— Правильно. А задачи, которые мы решали, — примерно 3 — 4-й уровень. Вепольный анализ свел их к первому уровню. Никто не возражает против перебора десятка вариантов. Для этого достаточно нескольких минут. Страшно потерять годы на перебор тысяч вариантов.

Вечерние размышления

Ребята легко и быстро решили задачу на обезвреживание бомбы. А когда даешь эту задачу взрослым, порой поднимается что-то вроде «микробунта» — они отказываются решать, требуют дополнительную информацию: «Каково устройство бомбы, взрывателя? Какие еще есть аппараты?» И еще множество других вопросов. А откуда все могли знать саперы? Да и времени у них не было.

Наша работа в области решения изобретательских задач показала, что инженерная привычка к получению как можно большего количества информации очень часто оказывается просто вредной — погоня за информацией заменяет попытки размышления, творчество, приводит к творческому бесплодию. Но и без информации не обойтись. Получается противоречие: информация нужна, чтобы решить задачу, но если ее слишком много, она используется неэффективно. Информационный взрыв — болезнь нашего времени. Беда не в том, что информации много, а в том, что много информации необработанной, ненужной, из-за этого невозможно найти то, что действительно необходимо. В «Кибериаде» фантаста Станислава Лема великие конструкторы Трурль и Клапауций победили страшного разбойника Мордона, завалив его лавиной осмысленной, правдивой, но совершенно ненужной информации!

Лавина информации захлестывает. Как с ней бороться? Сегодня в школах ввели новый предмет — информатику. Мы познакомились с новеньким учебником — первой частью курса, и он нам понравился — об ЭВМ рассказано понятно и убедительно. Но главного, с нашей точки зрения, мы там не нашли — рассказа о месте информации в нашей жизни, о связанных с ней противоречиях, о том, как бороться с информационным взрывом. Впрочем, может быть, это будет во второй части?

Борьба с излишней информацией всегда была в центре внимания науки. Сама наука — способ свертывания информации, позволяющий заменить множество примеров одним правилом, законом. Такая «свернутая» информация нужна и ТРИЗ, которая имеет свой информационный фонд. Он включает набор приемов разрешения противоречий, специально подобранные сведения о физических, химических и других эффектах и явлениях, которые можно применять в изобретательстве. Завтра мы приступаем к его изучению.

ДЕНЬ ОДИННАДЦАТЫЙ

ДЕНЬ ТРИНАДЦАТЫЙ