Рис. 32. Эволюция конструкций в природе и в технике: а - так развивалось надкрылье жука; б - так совершенствовалась конструкция перекрытий зданий.

Восьмой шаг оперативной стадии АРИЗ рекомендует изобретателю не только отыскать древний прототип, но и определить направление развития природных конструкций. Нужно определить, зачем и как перестраивала природа тот или иной прототип. Палеонтолог А. Г. Понома-ренко привел в письме ко мне интересный пример такого анализа (рис. 32, а).

«При создании надкрылья жука,- пишет А. Г. Поно-маренко,- перед природой стояла задача разработать легкое, прочное и негибкое покрытие. Вот этапы этой разработки: 1) тонкая пластинка, армированная неправильно расположенными продольными трубками; 2) трубки вытягиваются вдоль надкрылья; 3) число трубок уменьшается, а сами они превращаются в ребра жесткости; 4) ребра жесткости делаются шире в верхней части; 5) верхние части ребер сливаются, получается рамная конструкция с вертикальными полыми колонками. Конструкция легкая и весьма прочная».

На рис. 32, б показано развитие перекрытий здания. Нетрудно заметить, как много общего в развитии двух конструкций - природной и инженерной. Совпадение, конечно, не случайное: цели одинаковые (легкость, прочность), поэтому и решения сходны.

В АРИЗ-71 бионическому методу отведена относительно скромная роль. Но бионика быстро развивается. Увеличивается количество опубликованных работ, постепенно расшифровываются «патенты» природы, нащупы-ваются общие принципы, лежащие в основе решения природой ее изобретательских задач.

В ближайшие годы появится возможность значительно усовершенствовать и развить эту часть алгоритма. Тогда алгоритм пополнится весьма эффективной таблицей, показывающей, как то или иное противоречие устраняется по «патентам» природы.

ЛОМАЯ СТАРУЮ ФОРМУ

Изобретение не самоцель, оно нужно для решения той или иной практической задачи. Из двух изобретений, дающих одинаковый технический результат, вообще говоря, предпочтительнее то, которое развивает уже известную модель, опирается на уже отработанную технологию. Такое изобретение легче внедрить, оно дает больший экономический эффект.

Как же в таком случае происходит нередкий в наше время переход к «совсем новым», оригинальным машинам?

Иногда такие машины создаются на основе новых научных открытий, но значительно чаще они возникают из старых, подобно тому, как бабочка возникает из совсем непохожей на нее куколки.

Обозначим исходную модель машины символом A v Она состоит из отдельных частей, например двигателя, трансмиссии, органов управления, рабочих органов. Каждая часть имеет несколько узлов (так, трансмиссия автомашины, например, включает сцепление, коробку передач, карданный вал и т. д.), каждый узел состоит из деталей.

Изобретение может относиться к деталям, узлам или частям машины. Полученный при этом эффект отнюдь не определяется тем, на каком уровне сделано изобретение. В результате частичных изобретений машина постепенно совершенствуется, что символически можно изобразить таким рядом: Аи А%у^з, А*- Ая. Наконец появляется изобретение Лп+1, которое хотя и относится (как все предыдущие) к одной детали (узлу, части) машины, но вызывает необходимость (или открывает возможность) существенно изменить все другие части. Лп+1ока-зывается равным Бги открывает новый ряд: Б и Б 2, Вз- Бп. Обычно новая техническая идея относится к какой-то одной части исходного объекта. Но это частичное изменение нередко создает возможность (а порой и вызывает необходимость) соответственно изменить другие части объекта, работающие совместно с измененной частью. Более того, появляется возможность изменить и м е-тоды использования всего объекта. Происходит своего рода цепная реакция: первоначальное частичное изменение влечет за собой цепочку других изменений. В результате слабая вначале идея крепнет, становится более сильной.

Изобретатель приступает к этой (синтетической) стадии творческой работы после того, как найдена техническая идея, решающая поставленную задачу. В большинстве случаев идея сначала бывает «частичной» - модель Л4 переходит в А$. Однако переход к Лб создает возможность сделать еще один или несколько очевидных шагов: изменить одну часть (например, сделать легче, компактнее) или по-новому расположить. Приложив усилия, чтобы прийти от Л4 к А$, изобретатель как бы получает право на относительно легкий переход от Л 5 к Л б нли Ат. В некоторых случаях можно даже сразу перейти от Л б к Бь

К сожалению, найденная идея чаще всего используется далеко не в той мере, в какой это возможно и следовало бы сделать. Изобретатель совершает лишь переход от Л п к Лп+1 и на этом останавливается. Между тем новая модель машины Л п+1 уже созрела для существенных изменений: кокон может превратиться в бабочку, но остается коконом из-за инерции изобретательского мышления.

На рис. 33 изображен первый мотороллер, созданный в 1920 году. Нетрудно заметить, что это обычный детский самокат, на котором установлен двигатель. Самокаты тоже появились не сразу. Применяя нашу символику, это ряд моделей Ль А % Л3… Лп. Когда на самокат поставили двигатель, модель Лппревратилась в Лп+1. Однако.са-мокат остался самокатом: другие его части (и, следовательно, машина в целом) не претерпели изменений.

Конечно, самокат с двигателем лучше обыкновенного. Но возможности частичной идеи были использованы очень слабо. Обратите внимание, например, на высоко расположенное седло. Раньше такое расположение седла вызывалось необходимостью: человек, выполнявший обязанности двигателя, должен был стоять - это его рабочая поза. Затем совершился переход от Лп к Дп+1: на самокат поставили двигатель внутреннего сгорания. Для чего теперь нужно высокое седло? Ведь водителю нет необходимости стоять, он может сидеть. А опустить седло - значит уменьшить высоту центра тяжести, сделать машину более устойчивой и лучше управляемой. Это, в свою очередь, даст возможность использовать более мощный двигатель, для которого, собственно, уже освободилось место под сиденьем водителя (ноги «ушли» вперед, под сиденьем образовалось свободное пространство). Стоящего во весь рост человека не прикроешь обтекателем - получится нечто слишком громоздкое. Другое дело, если водитель сидит: можно поставить обтекаемые щитки, которые значительно уменьшат сопротивление движению.

Так изобретение, меняющее одну часть машины (двигатель), приводит к каскаду изменений в других частях и, следовательно, во всей машине. Впрочем, вместо «приводит» правильнее сказать «могло привести». На практике судьба мотороллера сложилась иначе.

Частичное изобретение (замена двигателя) так и осталось частичным: Аппревратилось в Лп+1, и только В более поздних моделях седло постепенно опускалось, а двигатель постепенно перемещался под седло, к тому свободному пространству, которое словно специально для него предназначалось. Одна из таких промежуточных моделей показана на рис. 33, б. Двигатель уже «ушел» с переднего колеса, но еще не «пришел» к заднему. Водитель почти сидит на двигателе, а под креслом остается свободное пространство…

Рис 33 Путь совершенствования мотороллера-А - модель 1920 г; Б - промежуточная модель, В-машина современного вида.

Около трех десятилетий мотороллер был только диковинной забавой. В самом деле, если все равно приходится сидеть верхом на двигателе, то зачем нужен мотороллер, когда существуют мотоциклы?… Но вот двигатель, завершив путешествие, ушел под седло мотороллера. Машина приобрела современный вид (рис. 33, в) и новые качества, которых нет у мотоцикла. Оказалось возможным полностью закрыть мотор. Освободилось очень удобное, прикрытое щитками место для ног водителя. Машина стала устойчивой, комфортабельной. На ней можно ездить даже в белой одежде. И мотороллер начал успешно (особенно» в городах) конкурировать с мотоциклом.