Методы эвристической аналогии

Методы эвристической аналогии основываются на естественном стремлении человека к подражанию. С помощью этих методов изобретательские задачи решаются путем усмотрения аналогичных ситуаций в природе, технике, общественных и других явлениях и использования найденных аналогий для устранения противоречий, создавших проблемную ситуацию.

Простейшие аналогии видит каждый. Обнаружение скрытых аналогий - типичное качество изобретателя. Изобретатель прежде всего тот, кто видит аналогии качеств и свойств; хороший изобретатель тот, кто видит аналогии функций и поведения; наилучший изобретатель усматривает аналогии отношений и пропорций, а великий изобретатель тот, кто способен усмотреть аналогии изобретательских задач и средств их решения.

Древнейшей группой методов аналогии является группа методов аналогии с природой. Природа была учителем изобретателя. Первые орудия труда человек находил непосредственно в природе. Потом он стал познавать свойства объектов природы и использовать их для удовлетворения своих потребностей. Так, например, некоторые племена Африки используют навоз в качестве связующего материала, а пепел навоза - как белила.

Начиная рассматривать эвристические методы изобретательства, следует оговориться, что методы аналогии, как и другие эвристические методы поиска решения задач, не гарантируют достижения решения в каждом отдельном случае и могут привести к ошибочным результатам. Так, например, в XVIII веке представляли себе, что условия плавания аэростатов в воздухе имеют полную аналогию с условиями плавания морских судов, поэтому предлагалось много проектов управляемых аэростатов с парусами, веслами и рулями. Управляемые аэростаты д'Артуа, Массэ и Христиана Крамба имели по два весла. Аэростат Гютона де Морво имел прямоугольный руль, аэростат Менье - треугольный руль, аэростат Миолана и Жанины - руль в виде хвоста рыбы. Аэростат Мартина был оборудован вертикальным парусом над корзиной, а аэростат Карры имел целых три паруса. Эти решения по аналогии успеха не имели.

Каждый из эвристических методов имеет свои сильные и слабые стороны, границы применяемости, разновидности, вариации, приемы. Ограничимся перечислением наиболее распространенных эвристических методов с примерами их использования в изобретательской практике. Важно понимать, что приведенные эвристические методы являются вторыми и третьими производными от универсальных методов мышления, их названия весьма условны. Тем не менее, они демонстрируют, как комбинирование различных универсальных методов мышления и приемов поиска решений способно создавать вполне материальные и эффективные машины и предметы потребления.

Метод приспособления природных конструкций и веществ для технических целей предусматривает проведение ряда несложных операций с объектами природы.

Древнейшие галечные орудия представляли собой камни, окатанные движением морской или речной воды и наскоро оббитые немногими ударами в рабочей части. Первый топор в северных областях земного шара изобретен путем приспособления нижней челюсти пещерного медведя

Метод палеобионики заключается в использовании для поиска решения изобретательской задачи прототипов вымерших животных и растений.

Изобретатели Ю. Буштедт, Л. Лагиян, Н. Литвинов изобрели двухъярусную буровую колонну по аналогии с конструкцией зубов вымерших палеоящеров (авт. свид. СССР№ 161008).

Метод биомеханики рекомендует создать конструктивные изобретения по аналогии с механическим принципом действия объектов природы. Русский ученый П Л Чебышев в конце прошлого века разработал "стопоходящую машину", используя принципы движения ног кузнечика.

Метод биохимии рекомендует использовать процессы по аналогии с биохимическими реакциями, ферментами, катализаторами и т. п. Этот метод был использован при создании способов искусственного получения хлорофилла, хинина, мочевины, красителей и др.

Метод биоархитектуры заключается в использовании аналогии с формами, архитектоникой и пропорциями живой природы для решения изобретательских задач. Польский архитектор А Карбовский применил в жилищном строительстве опыт пчел в сооружении восковых сот, которые являются идеальной формой для монолитных конструкций - сотовых стен, ограждений, радиаторов и т. д.

Метод биокибернетики применяется для решения множества изобретательских задач вплоть до воссоздания искусственных биологических структур, процессов и функций, построения кибернетических устройств, способных осуществлять логические операции Создан целый ряд кибернетических устройств для решения интеллектуальных задач по аналогии с природными объектами, как например, "Перцептрон" Ф. Розенблата, "Личность Олдос" Дж. Лоулина, "Гомункулюс" Дж и С. Геллахоннов и др.

Метод аналогии с предметами, явлениями и веществами неживой природы также позволяет в ряде случаев решать изобретательские задачи Так, сотрудник Грозненского нефтяного научно-исследовательского института Я. Мирский для молекулярного раздела нефти создал молекулярные сита на основе аналогии с природными камнями - неолитами.

Метод аналогии с физическими явлениями позволил Г. Галилею изобрести маятник для измерения биений пульса по аналогии с раскачивающейся люстрой в Пизанском соборе.

Метод аналогии с общественными явлениями был использован Т Гротгусом для создания способа и теории электролиза воды. Механизм электропроводности, по Гротгусу, может быть представлен как цепочка последовательных разложений и воссоединений молекул воды и выделение крайних звеньев цепочки в виде свободных элементов у полюса тока. "Цепочка Гротгуса", как писал сам автор, возникла по аналогии с модным танцем того времени "grand chatne".

Метод прецедента применяется для создания новых технических объектов по аналогии с разработанными в прошлом изобретениями. Английский изобретатель Эверитт создал автомат для продажи спичек по аналогии с автоматом для продажи "священной воды", изобретенным еще Героном Александрийским (I век до н э.).

Метод реинтеграции (метод нити Ариадны) заключается в создании нового сложного технического объекта или процесса по аналогии с одной особо значащей деталью, операцией или простым техническим объектом. Известный изобретатель Ф. Цандер в 1930 г. создал свой ракетный двигатель ОР-1 по аналогии с паяльной лампой.

Метод применения стандартных копирующих приспособлений (трафаретов, шаблонов, масок, моделей и т д) использовал Т. А. Эдисон, когда он в 1875 г. создал мимеограф, применив парафиновый трафарет, под который подкладывалась чистая бумага Для размножения печатного текста по трафарету прокатывали валиком, смоченным специальными чернилами.

Метод замещения принципа работы технического объекта эквивалентным использовали проф. А. Лясс и сотрудники из научно-исследовательского института технологии и машиностроения, которые изобрели новый способ уплотнения формовочной смеси путем замещения традиционного принципа другим, эквивалентным: они предложили уплотнять формовочную смесь заливкой. Авторам изобретения в 1967 г. присуждена Ленинская премия; лицензия на него была продана во Францию с правом использования ее в Испании, Португалии и Швейцарии.

Метод замещения конструкций их эквивалентами использовал финский изобретатель Э. Хенриксон при создании новой конструкции замка без пружин, применив" поворачивающиеся шайбы кассового аппарата.

Метод замещения материалов их эквивалентами позволил Т. А. Эдисону в 1900 г. изобрести железо-никелевые щелочные аккумуляторы вместо применявшихся тогда свинцовых аккумуляторов.

Метод протезирования заключается в подборе и замещении элементов технического объекта или живого организма функционально аналогичным техническим устройством, в случае, когда регенерация или замена тождественными запасными частями невозможны. Еще русский изобретатель И. Л. Кулибин в 1791 г. создал весьма совершенные протезы ног. Творческий коллектив под руководством Д. М. Иоффе изобрел протез плеча с биоэлектрическим управлением (авт. свид. СССР № 240176).

Метод увеличения размеров основан на существующей тенденции к увеличению размеров прототипа некоторых технических объектов. Метод прост и применяется с древнейших времен, о чем свидетельствуют гигантолиты, бифасы и мегалитические сооружения каменного века. Так, путем увеличения размеров ножа была изобретена сабля. Прием этого метода: увеличение технического объекта до предельно возможных размеров - гиперболизация,- дал множество новых технических устройств - гигантские экскаваторы, турбины, самосвалы, прокатные станы, корабли, самолеты, дирижабли.

Метод уменьшения был известен уже на заре изобретательства, о чем свидетельствуют микролиты в виде проколок, шипов-вкладышей весом в несколько граммов и даже миллиграммов. Методом уменьшения размеров автомобильного счетчика пройденного пути был изобретен курвиметр для измерения расстояния на картах и чертежах.

Метод моделирования позволяет решать многообразные изобретательские задачи. Для этой цели можно использовать физическое (миниатюрное, партикулярное), математическое и кибернетическое моделирование. Методом кибернетического моделирования зрительного аппарата человека сотрудники центра перспективных исследований компании "Дженерал Электрик" создали биоэлектрический датчик положения - визилог, сигнализирующий о своем положении в пространстве. Визилог может быть использован в космической навигации.

Метод имитации заключается в создании таких технических объектов, которые по форме, цвету, внешнему виду аналогичны какому-то объекту, но по ряду других свойств (например, по химическому составу, структуре) не соответствуют ему. Чукчи для приманки животных изобрели особый инструмент из кости - вабик, имитирующий поскребывание по льду нерпы. Конструкцию детского игрушечного автомата Б. Д. Робустов, С. С. Ферапонтов и М. К. Пучков создали путем имитации боевого автомата (авт. свид. СССР № 242726).

Метод псевдоморфизации предполагает выполнение' одного технического объекта в форме другого, имеющего совершенно иное назначение, с целью создать ложное представление. По методу псевдоморфизации создано огнестрельное оружие в виде тросточки, зажигалка в виде пистолета, авторучка в виде гвоздя, копилка в форме книги, радиоаппарат в виде бумажника и др.

Метод антропоморфизации заключается в создании человекоподобных по внешнему виду технических конструкций. Методом антропоморфизации созданы андроиды - железный "человек-привратник" Альберта Великого, "писец" Ф. Кнауса, "флейтист" Ж. Вокансона, "парикмахер" Г. Грасфельдера, а также куклы, кубки в форме человеческой головы, кариатиды - венчающие части колонн, служащие опорой для антаблемента или арки, и т. д.

Метод аналогии с формой животных и растений целесообразен не только с технической, но и с художественной точки зрения, поскольку пропорциональность, гармоничность, цветовые характеристики природных аналогов могут быть с успехом применены для создания совершенных и красивых технических изделий. Особый кастет, который по форме представляет собой почти точный слепок когтей тигра, изобрели индейцы. В истории изобретательства известны также "летающий голубь" Архита Теренского, швейная машина "белка" С. Б. Эллиторпа.