Правильное решение задач третьего уровня скрыто среди сотен неправильных, так как совершенствуемый объект должен быть серьезно изменен. Приемы решения задач этого уровня приходится искать в других отраслях техники.
При решении задач четвертого уровня совершенствуемый объект меняется полностью. Поиск же решений ведется, как правило, не в области техники, а в сфере науки, обычно среди редко применяемых физических и химических эффектов и явлений.
На пятом уровне решение задач достигается изменением всей технической системы, в которую входит совершенствуемый объект. Здесь число проб и ошибок возрастает до сотен тысяч и миллионов. Средства решения задач этого уровня могут оказаться за пределами сегодняшнего дня науки; поэтому сначала нужно сделать открытие, а потом, опираясь на новые научные данные, решать изобретательскую задачу.
Одним из важных приемов решения изобретательских задач является перевод их с высших уровней на низшие. Таким образом, если задачи четвертого или пятого уровня посредством специальных приемов перевести на первый или второй уровень, то далее сработает обычный перебор вариантов. Проблема сводится к тому, чтобы научиться быстро сужать поисковое поле, превращая «трудную» задачу в «легкую».
Творческие, изобретательские задачи становятся таковыми вследствие того, что содержат в себе известные противоречия, и, следовательно, творческий процесс является не чем иным, как преодолением противоречий. К ним относятся, в частности, так называемые «административные», по терминологии Г. С. Альтшуллера, противоречия: нужно что-то сделать (например, повысить прочность инструмента), а как — неизвестно. «Подсказывательная», эвристическая функция таких противоречий равна нулю: они не указывают, в каком направлении следует искать решение. В глубине «административных» противоречий содержатся противоречия технические: если известными способами улучшить одну часть или один параметр системы (усилить прочность инструмента), недопустимо ухудшится ее другая часть (увеличится его вес). Правильно сформулированные технические противоречия уже обладают эвристической ценностью, так как позволяют сразу отбросить множество «простых» вариантов. Наконец, внутри технических противоречий имеются противоречия физические: к одной и той же системе предъявляются взаимопротивоположные требования (повысить прочность, не увеличивая веса). Именно на этом уровне столкновение конфликтующих требований предельно обострено. Таким образом, решение изобретательских задач сводится к нахождению приемов, помогающих выявлять и устранять физические противоречия в создаваемых системах (в рассматриваемом примере это может быть создание легких и сверхпрочных сплавов). Фонд описания изобретений позволяет составить «каталог» приемов устранения физических противоречий, а это уже немало.
Программа, учитывающая все эти требования, получила название АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач). Законы развития технических систем заложены в самой структуре программы или выступают в виде конкретных операторов. С их помощью изобретатель последовательно, шаг за шагом (без пустых проб) выявляет физические противоречия и определяет ту часть технической системы, к которой они «привязаны». Затем используются операторы, изменяющие выделенную часть системы и устраняющие физические противоречия. Тем самым трудная задача переводится в легкую (первого уровня). АРИЗ предусматривает специальные средства преодоления психологической инерции. Так, условия задачи должны обязательно освобождаться от специальной терминологии, потому что термины навязывают изобретателю старые и трудноизменяемые представления об объекте.
Для таблицы типовых приемов в одной из модификаций АРИЗ было проанализировано около 40 тысяч описаний изобретений высших уровней.
Информационный аппарат АРИЗ регулярно пополняется и совершенствуется.
С появлением АРИЗ началось становление теории решения изобретательских задач. Как пишет Г. С. Альтшуллер, рухнули надежды извлечь из опыта больших изобретателей нечто полезное для начинающих: большие изобретатели работали тем же «примитивным методом проб и ошибок». Оставляя на совести автора это категорическое утверждение, отметим только, что в данном случае речь идет лишь об узком направлении технического творчества и поэтому он в определенной степени был прав, разрабатывая алгоритм решения изобретательских задач, рассчитанных на широкий круг технических специалистов. При разработке АРИЗ обнаружилось нечто неожиданное: оказалось, что при решении задач высших уровней необходимы знания, выходящие за пределы специальности изобретателя, так как производственный опыт навязывает бесплодные пробы в привычном направлении.
Использование АРИЗ начинается с выявления и анализа изобретательской ситуации, т. е. любой ситуации (технической, исследовательской, производственной и т. п.), в которой отчетливо выделяется какая-то не удовлетворяющая человека особенность. Сама ситуация не содержит ответа на то, каким образом устранить указанную особенность. Поэтому одна и та же ситуация порождает разные изобретательские задачи, минимальные и максимальные. Минимальная задача может быть сформулирована как то, что есть, минус недостаток; максимальная же допускает замену исходной системы новой, принципиально иной системой. В какую именно задачу переводить рассматриваемую ситуацию — это проблема стратегии изобретательства.
Изобретательская задача должна содержать указания на то, что дано и что требуется получить. Решение ее начинается с построения модели задачи, предельно упрощенно и вместе с тем точно отражающей ее суть. По мере перехода от изобретательской ситуации к задаче, а затем к ее модели резко уменьшается свобода выбора (т. е. свобода перебора пустых проб) и возникает цепочка решений: идеальное решение (воображаемый конечный результат); решение на уровне вещества — поля, физическое решение; далее следуют техническое и расчетное решение.
Вместе с тем признается, что существует много таких механизмов решения задач, которые еще нельзя сформулировать в виде простых правил. Один из них связан с явлением эмпатии, или личной аналогии. Как уже отмечалось, создавая синектику, У. Гордой дополнил метод «мозгового штурма» четырьмя видами аналогий, в том числе и эмпатией. Сущность этого приема состоит в том, что человек «входит в образ» объекта и старается осуществить требуемое задачей действие. Нередко при этом удается найти какой-то подход или новую идею, и тогда найденное решение «переводится» на технический язык. «Суть эмпатии, — пишет Дж. Диксон, — состоит в том, чтобы «стать» деталью и посмотреть с ее позиции и с ее точки зрения, что можно сделать»[132]. Указываются и слабые стороны этого метода. Отождествляя себя с машиной (или ее частью) и рассматривая ее возможные изменения, изобретатель невольно отбирает те, которые приемлемы для человека, и отбрасывает неприемлемые, содержащие такие операции, как разрезание, дробление, растворение в кислоте и т. п.
Этот недостаток эмпатии устраняется в другом методе, суть которого состоит в том, чтобы представить объект в виде множества («толпы») «маленьких человечков». Такая модель сохраняет достоинства эмпатии (наглядность, простота) и лишена присущих ей недостатков. Известны случаи, когда изобретатель стихийно применял нечто похожее на метод «маленьких человечков». Один из них — открытие Ф. Кекуле структурной формулы бензола. «Однажды вечером, будучи в Лондоне, — рассказывает он, — я сидел в омнибусе и раздумывал о том, каким образом можно изобразить молекулу бензола С6Н6 в виде структурной формулы, отвечающей свойствам бензола. В это время я увидел клетку с обезьянами, которые ловили ДРУГ друга, то схватываясь между собою, то опять расцепляясь, и один раз схватились таким образом, что составили кольцо. Каждая одною заднею рукой держалась за клетку, а следующая держалась за другую ее заднюю руку обеими передними, хвостами же они весело размахивали по воздуху. Таким образом, пять обезьян, схватившись, образовали круг, и у меня сразу же блеснула в голове мысль: вот изображение бензола. Так возникла вышеприведенная формула, она нам объясняет прочность бензольного кольца»[133]. В подобных случаях для моделирования нужны именно «маленькие человечки» (или им подобные), чтобы маленькие частицы могли рефлектировать: видеть, понимать, целенаправленно действовать.