Наука побеждать: принципы разрешения противоречий

Разрешение противоречия - ключ к решению задачи. Но мало знать, что решение должно удовлетворять несовместимым, противоположным требованиям. Надо знать, как это можно делать.

В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) известно свыше 50 приемов разрешения технических противоречий и 11 принципов разрешения физических противоречий. Большая часть из них применима лишь в технике. Мы же рассмотрим лишь три принципа, наиболее общие и универсальные.

1. "РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ";

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить разделением их в пространстве; т.е. разделить объект на две части, каждая из которых удовлетворяет одному из двух требований, либо наделить этими требованиями различные объекты. Графически суть принципа поясняет рис.12.

Рис. 12. Разделение противоречивых требований в пространстве (объект должен быть круглым и квадратным)

Вспомним задачу N15, которую в свое время пришлось решать художнику Верещагину. В ней содержится противоречие: сюжет картины должен меняться во времени, как того требует замысел, и сюжет не может меняться, так как мы имеем дело с картиной. Верещагин разделил эти противоположные требования в пространстве между несколькими картинами. История какого-либо события изображалась в виде последовательных эпизодов на нескольких картинах (серия картин). Такие "серии" повествовали как о небольших эпизодах, например, серия из трех картин "На Шипке все спокойно", рассказывающая о трагической судьбе часового, забытого на посту в зимнюю пургу, так и о таких эпохальных событиях, как Отечественная война 1812года. Таким образом, он на десятки лет предвосхитил основные принципы кинематографа. Художник придавал столь большое значение замыслу своих "серий", что запрещал раздельно выставлять или продавать входящие в них картины.

Древние строители порта Лотхал (задача N7) столкнулись с другим противоречием: уровень моря должен быть постоянным, чтобы нормально работал порт, и уровень должен сильно изменяться, поскольку существуют приливы. Их решение соперничает с лучшими гидротехническими сооружениями современности. Порт был построен в виде гигантского каменного бассейна, в которые во время прилива через шлюз входили корабли. То есть древние инженеры разделили противоположные требования между двумя частями моря: одна часть оставалась в акватории порта, другая уходила с отливом (см.рис.13).

Рис. 13.

Вспомним, какие противоположные требования предъявляются к носителю генетической программы. С одной стороны, высочайшая стабильность и устойчивость к различным воздействиям, чтобы надежно сохранить информацию. С другой стороны, нестабильность, способность легко растворяться в воде, чтобы доставлять программу в нужное место клетки. В процессе биологической эволюции противоречивые требования были разделены в пространстве между различными молекулами. С молекулы ДНК программа "копируется" на молекулу РНК, сходную по структуре, но обладающую высокой растворимостью в воде, а та доставляет ее по назначению.

В задаче N1 о хранении универсального растворителя содержится противоречие: растворитель должен растворять стенки посуды, так как он универсальный, и не должен растворять их, чтобы его можно было хранить. В соответствии с рассмотренным принципом, мы должны разнести агрессивную жидкость и стенки посуды в пространстве. От этого образа несложно перейти к конкретному решению. Можно, например, хранить растворитель в невесомости, либо придать ему свойства магнитной жидкости и подвесить в магнитной поле. Возможны и другие варианты.

Противоречие задачи N6: воды в кастрюле должно быть много, чтобы каша гарантированно сварилась, и воды должно быть мало, чтобы каша не превратилась в размазню. Эти требования также можно разделить в пространстве, т.е. отделить в кастрюле воду от каши, и последнюю готовить на пару (см. рис.14).

* * *

Решите самостоятельно задачи 18, 19, используя принцип разделения противоречивых требований в пространстве.

Задача N18:

Во время Великой Отечественной войны командир одного торпедного катера получил приказ высадить ночью разведчиков на берег, занятый противником. Следующей ночью надо было вернуться и забрать их.

Близко к берегу подходить нельзя - обнаружат! Надо спускать шлюпку далеко от берега, а затем забрать ее. Но как при возвращении в кромешной тьме найти далеко стоящий в море катер? На компас нельзя надеяться: в месте высадки проходит прибрежное течение, шлюпку может сильно снести в сторону.

Сколько не раздумывал командир, а выходило, что единственный способ не сорвать важную операцию - зажечь на борту яркий фонарь. Но тогда уж точно обнаружат! Как быть?

Задача N19:

Скорость яхты можно существенно увеличить, если намного увеличить площадь парусов. Но при этом уменьшится остойчивость - даже легкий бриз опрокинет яхту. Утяжелить киль? Потребуется увеличить водоизмещение яхты, а это дополнительное сопротивление. Превратить яхту в катамаран? Опять увеличение сопротивления движению.

Необходимо увеличить площадь парусов в 100 и более раз, сохранив при этом высокую остойчивость яхты. Как быть?

2. "РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ ВО ВРЕМЕНИ";

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить разделением их во времени; т.е. в один момент времени объект удовлетворяет первому требованию, а в другой - второму. Графически суть принципа поясняет рис.15.

Рис. 15. Разделение противоречивых требований во времени (объект должен быть круглым и квадратным)

В задаче N17 содержались противоречивые требования: либо на стене маяка должно быть имя царя, либо имя архитектора. В соответствии с упомянутым принципом, надо сделать так, чтобы сначала было имя царя, а спустя некоторое время - имя архитектора. Именно так и поступил мудрый Сострат. Он высек на маяке надпись: "Сострат, сын Дексифана из Книда, посвятил богам-спасителям ради мореходов". Затем покрыл ее слоем штукатурки и поверх написал имя Птолемея. Прошло несколько десятков лет, штукатурка осыпалась и открылось имя истинного строителя маяка.

Известному исследователю творчества Эдварду Де Боно однажды пришлось решать задачу о противоугонном средстве (задача N8). В каком случае обычный замок нельзя открыть никакой отмычкой? Если у него нет замочной скважины! Но она должна быть, чтобы владелец автомобиля мог открыть дверцу. Де Боно предложил вкладывать в скважину тонкую стальную пластинку (скважины нет). При необходимости пластинку можно незаметно извлечь оттуда с помощью магнита (скважина есть).

Рассмотрим, как можно решить задачу N1 с использованием данного принципа. Разделим противоположные требования к универсальному растворителю во времени: когда растворитель ну жен, он должен быть агрессивным, все остальное время должен оставаться инертным. Как агрессивную жидкость на некоторое время сделать инертной, не активной? Очень просто - заморозить!

Попробуем разделить во времени противоположные требования в уже упоминавшейся задаче N6. Пусть в процессе приготовления каши воды в кастрюле будет очень много. Когда каша дойдет до нужной кондиции, воду надо каким-то способом удалить. Как? Проще всего превратить ее в пар. Для этого можно воспользоваться обычной скороваркой. Как только каша будет готова (время определить опытным путем), надо осторожно, чтобы не ошпариться, открыть клапан скороварки. Давление внутри резко снизится, вода начнет бурно кипеть, испаряться и в считанные секунды в виде перегретого пара вылетит вон.

* * *

Решите самостоятельно задачи 20, 21, используя принцип разделения противоречивых требований во времени.

Задача N20:

Существует интересное насекомое жук-бомбардир. Своих врагов он отгоняет струей... крутого кипятка, которую выстреливает из брюшка. Но ведь при такой температуре белок свертывается. Как удается жуку не свариться заживо? И вообще, откуда он берет этот кипяток?

Задача N21:

Туристы развели костер и поставили кипятиться котелок с водой для чая. Затем разбрелись по сторонам собирать ягоду, а котелок оставили без присмотра. Когда они вернулись, вся вода давно выкипела...

Требуется простое и абсолютно надежное устройство для предотвращения выкипания воды, и которое можно изготовить на месте из подручных средств. Оно не должно тушить костер "в заданное время": чай приятно пить у костра, а не у тлеющих головешек. Как быть?

3. "РАЗРЕШЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИЙ СИСТЕМНЫМИ ПЕРЕХОДАМИ";

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить системными переходами; т.е.:

а) несколько (много) объектов, удовлетворяющих одному требованию, объединить вместе так, чтобы это объединение удовлетворяло второму требованию;
б) объект, удовлетворяющий одному требованию, составить из множества частей, удовлетворяющих второму требованию;
в) объект наделить свойствами, одновременно удовлетворяющими обоим противоположным требованиям.

Графически суть принципа поясняет рис.18.

Рис. 18. Разрешение противоречия системными переходами (объект должен быть круглым и квадратным)

В задаче N10 содержатся противоположные требования: на палубе должны размещаться надстройки с каютами, и там же должны размещаться паруса. В соответствии с системным переходом "а", нужно объединить каюты таким образом, чтобы из них получилось некое подобие паруса. Например, в одном западно-германском проекте пассажирского парусника предлагается установить на палубе широкие и плоские надстройки с каютами, способные поворачиваться вокруг своей оси. Таким образом, они одновременно являются жесткими парусами.

Вспомним задачу N14, которую пришлось решать конструкторам кругосветного самолета "Вояджер". Противоречие между необходимостью высокой прочности и малом весе самолета было разрешено согласно системному переходу "б". Прочный корпус самолета был изготовлен из множества непрочных, но легких, листов бумаги.

Вернемся еще раз к задаче N1 об универсальном растворителе. В соответствие с тем же вариантом "б" его можно хранить в виде отдельных неактивных компонентов. При необходимости их можно соединить, и образуется суперрастворитель!

При написании картины "Апофеоз войны" В.В.Верещагину удалось найти блестящее решение, соответствующее сочетанию системных переходов "б" и "в", которое позволило совместить несовместимое - смех и трагедию (задача N16). На картине страшная пирамида и часть составляющих ее черепов выражают страдание и скорбь, часть же черепов оскалилась в жутком, зловещем смехе.

В задаче N11 отверстие в газоразрядной трубке необходимо наделить свойством, делающим его одновременно проницаемым и непроницаемым (системный переход "в"). Уточним - проницаемым для твердого тела (проводов датчика) и непроницаемым для газа. Сочетанием таких свойств обладают жидкости. Следовательно, надо заполнить отверстие жидкостью. Возникает новый вопрос: как удержать жидкость в отверстии? Проще всего погрузить газоразрядную трубку открытым концом в сосуд с жидкостью.

Именно так и поступил Р.Вуд (см. рис.19). Чтобы "непроницаемое" отверстие могло выдержать большой перепад давления, в качестве жидкости он применил ртуть. Снизу в отверстие газоразрядной трубки вводилась U-образная стеклянная трубка с датчиком и запаянными в нее проводами. С помощью второго ее конца, выходившего из сосуда с ртутью наружу, можно было легко перемещать датчик вдоль газоразрядной трубки. Ртуть одновременно выполняла функцию нижнего электрода.

Рис. 19.

* * *

Решите самостоятельно задачи 22, 23, используя принцип разрешения противоречий системными переходами.

Задача N22:

Земная космическая экспедиция высадилась на неисследованной планете. Космонавты прихватили с собой вездеход. Но склоны холмов и оврагов оказались слишком крутыми для него. Из-за большого диаметра пневматических колес, обеспечивавших высокую проходимость, центр тяжести вездехода оказался слишком высоко, и он часто опрокидывался. Необходимо срочно устранить этот недостаток, не меняя конструкции вездехода. Как быть?

Задача N23:

Художник задумал написать картину об океане. Основной замысел - показать бесконечность, беспредельность океана. Но как это сделать на маленьком куске холста? Требуется предложить идею композиционного замысла такой картины.