 |
Занятие 9 Понимание задачи А.Б.Попов
|
|
|
|
Академик Н.Н.Семенов говорил: «Явления природы, как правило, комплексны. Они ничего не знают о том, как мы поделили наши знания на науки … Только всестороннее рассмотрение явлений с точки зрения химии, физики, механики, а иногда и биологии позволяет распознать их сущность и применить на практике».
Его слова имеют прямое отношение и к начинающим изобретателям и рационализаторам, потому что поисковая техническая задача почти всегда есть нечто большее, чем пример из практики для приложения каких-то конкретных знаний, скажем, механики или электротехники. Решение поисковой задачи - это проявление новатора в целом, раскрытие всего опыта и характера, намерений и даже чувств человека.
В каждой задаче есть крупица открытия. «Задача, которую вы решаете, - пишет математик и педагог Пойа, - может быть скромной, но если она бросает вызов вашей любознательности и заставляет вас быть изобретательным и, если вы решаете ее собственными силами, то вы сможете испытать ведущее к открытию напряжение ума и насладиться радостью победы».
Место, которое занимают кроссворды и другие головоломки в газетах и журналах, косвенно подтверждает это и свидетельствует о том, что мы охотно тратим время на решение задач, не имеющих практического интереса. Решение технической задачи преследует иную цель – пользу, удовлетворение какой-либо общественной потребности. Наслаждение радостью победы при решении технической задачи куда глубже, чем скажем, самоцель. Поэтому из двух решений, дающих одинаковый результат, вообще говоря, предпочтительнее то, которое развивает уже известную модель, опирается на уже отработанную технологию. Такое решение легче внедрить, оно дает больший экономический эффект, хотя, как правило, менее оригинально и, может быть, не приносит особой радости победы.
|
|
|
В решении реальных задач большую роль играет первая фаза работы – процесс усвоения задачи, понимание ее сути.
Как только мы взялись за какую-нибудь задачу – наш ум осаждается буквально со всех сторон различными факторами. Каждый отдельный элемент задачи стремится захватить сферу влияния на нервную систему, вызывать свои ассоциации, увести в свою сторону, не считаясь с другими элементами и своей проблемой в целом. В этих условиях особенно горько дают себя знать обычные слабости мысли: стереотипность и предвзятость. Человек, впервые столкнувшийся с творческой технической задачей, нередко доводит себя до изнеможения в погоне за учетом незначительных деталей, стремясь строго следовать известным ему методам и предписаниям.
Первое умение, которое необходимо в процессе понимания задачи, самое простое и одновременно самое сложное – умение из множества условий и данных отобрать главные, а остальные отбросить. Держать их в уме, не включая в расчет.
Очень хорошо сформулировал главное правило первой фразы поиска выдающийся советский авиаконструктор (итальянец по происхождению) Роберт Людовигович Бартини: «При решении поставленной задачи необходимо установить сколь возможно компактную фактор-группу сильной связи, определить факторы, которые играют решающую роль в рассматриваемом вопросе, отделить все второстепенные элементы».
Понимание задачи – это вовсе не простое запоминание всех ее условий. Это уяснение (с выделением главного), что неизвестно и в чем состоят ограничения; чего не хватает в данных; в чем они избыточны; в чем, может быть, неверны или противоречивы.
Как-то одна научно-исследовательская лаборатория получила от кондитерской фабрики задачу - разработать установку для контроля качества шоколада. Дело в том, что качество шоколада на фабрике определялось дегустаторами. Этот старинный способ, вполне устраивающий фабрику по точности и надежности, не мог быть использован в дальнейшем при внедрении нового комплекса машин с автоматизированной системой управления.
|
|
|
Имея достаточно большой опыт решения такого рода задач, сотрудники лаборатории действовали так. От фабрики затребовали целый ряд проб шоколада различного качества, и каждая проба была подвергнута многосторонним испытаниям: исследовались ее физические, физико-химические и химические характеристики.
Показалось, что качество шоколада однозначно связано с его магнитными свойствами. На основании выявленной зависимости уже нетрудно было предположить прибор, измеряющий магнитный параметр и преобразующий его в показатель качества шоколада. К разработке такого прибора и приступила лаборатория.
Не правда ли, кажется, все делалось правильно?
Ни у кого из сотрудников лаборатории (а в их числе были опытные изобретатели) не вызывал никаких сомнений осуществленный подход к решению задачи (он уже использовался до этого неоднократно). Все были уверены в конечном успехе работы.
К разработке прибора был привлечен новый специалист. Несвязанный с сотрудниками лаборатории стереотипом мышления, он решил самостоятельно, говоря словами Бартини, определить факторы, которые играют решающую роль в поставленной перед лабораторией проблеме. И в процессе понимания задачи задал себе единственный вопрос: «А почему качество шоколада связано с его магнитными характеристиками?» Ответ заставил коренным образом пересмотреть планы дальнейших работ по созданию определителя качества шоколада. Оказалось, что шоколад более высокого качества получают, увеличивая длительность размола какао – бобов. При этом в шоколад попадает большее количество ферромагнитных частиц, образующихся в результате износа измельчителей. Таким образом, магнитные характеристики шоколада говорили не столько о его качестве, сколько об износе измельчителей. И во всяком случае, смена элементов измельчителей или материала, из которых они были изготовлены, могла бы сказаться на показаниях намечаемого к разработке прибора в гораздо большей степени, чем изменение истинного качества шоколада.
|
|
|
Начинающий изобретатель и рационализатор в процессе понимания задачи не редко сталкивается с еще одной трудностью – отсутствие навыка надолго сосредоточить свое внимание на задаче, неумением поддерживать в себе интерес к ней. Он хочет выдать решение немедленно, порой напоминая известного своим чрезмерным усердием мальчишку, который, когда его посылают за чем-нибудь, выбегает из комнаты быстрее, чем ему успевают сообщить, за чем он послан.
В отличие от начинающего опытный новатор умеет, если надо, повозиться с задачей без выдвижения скороспелых идей, не только сохраняя интерес к задаче, но даже как бы разжигая его в себе.
Достигается это умением задавать себе вопросы.
Восприятие действительности, ее отражение в мозгу человека – процесс вовсе не одномоментный. Представьте зеркало, которое все время поворачивается. Предмет, который оно отражает, остается прежним, но сами отражения все время меняются. Человеческое восприятие похоже на такое зеркало. А «поворачивают» его вопросы.
Чтобы устойчиво удерживать внимание на задаче, нужно сделать так, чтобы она постоянно изменялась перед нами. Надо подогревать процесс понимания задачи небольшими дозами ощущения успеха. Если работа продвигается успешно, то у нас есть чем заниматься – приходится рассматривать новые моменты, наше внимание занято. А если успеха нет, то внимание колеблется, мысли отвлекаются, появляется опасность совсем упустить задачу из виду. Чтобы избежать этого, надо поставить себе новый вопрос, связанный с задачей.
Новый вопрос раскрывает неиспробованные ранее возможности связать задачу с имеющимися у нас знаниями, он видоизменяет задачу, выявляет новые ее стороны.
Задавать вопросы – дело не очень простое. Хорошим напоминанием об этом может служить научно – фантастический рассказ Роберта Шекли «Верный вопрос». Физик Морран и биолог Лингман в далеком космосе добираются до Ответчика – аппарата, который знает все и может ответить на любой вопрос.
|
|
|
«Ответчик, - обратился Лингман высоким слабым голосом, - что такое жизнь?
Голос раздался в их головах.
– Вопрос лишен смысла. Под «жизнью» Спрашивающий подразумевает частный феномен, объяснимый лишь в терминах целого».
Далее последовал целый ряд безуспешных попыток задать хотя бы один верный вопрос.
«Долгие часы они мучили Ответчика, мучили себя, но правда ускользала все дальше и дальше.
– Я скоро сойду с ума, - не выдержал Морран. - Перед нами разгадки всей Вселенной, но они откроются лишь при верном вопросе. А откуда нам взять эти верные вопросы?!
– Дикари – вот мы кто, - продолжал Морран, нервно расхаживая перед Ответчиком. - Представьте себе бушмена, требующего у физика, чтобы тот объяснил, почему нельзя пустить стрелу на Солнце. Ученый может это объяснить только своими терминами. Как иначе?
– Ученый и пытаться не станет, – едва слышно проговорил Лингман. – Он сразу поймет тщетность объяснения».
И заканчивается рассказ пессимистической, но верной фразой: «Чтобы правильно задать вопрос, нужно знать большую часть ответа».
Разговор о понимании задачи будет неполным, если не сказать несколько слов об «устрашающем» внешнем виде некоторых поисковых задач. Автор алгоритма решения некоторых изобретательских задач Г.С.Альтшуллер рассказывает о таком случае. Как-то на занятиях группы высококвалифицированных инженеров он предложил им задачу:
«Допустим, 300 электронов должны были несколькими группами перейти с одного энергетического уровня на другой. Но квантовый переход совершался числом групп на две меньшим, поэтому в каждую группу вошло на пять электронов больше. Каково число электронных групп? Эта сложная проблема до сих пор не решена».
Слушатели дружно отказались решать задачу.
– Тут квантовая механика, – мотивировали они, – а мы – производственники.
Тогда преподаватель взял сборник задач по алгебре и прочитал другой текст той же задачи:
– Для отправки 300 пионеров в лагерь было заказано несколько автобусов, но так как к назначенному сроку два автобуса не явилось, то в каждый автобус посадили на пять пионеров больше, чем предполагали. Сколько автобусов было заказано?»Задача была решена мгновенно…
Этот курьезный случай показывает, что при встрече со «страшной» задачей, если и нужно чего-то бояться, так это, прежде всего, собственного страха перед ней. Все остальное гораздо менее страшно.
В темнике для рационализаторов и изобретателей одного конструкторского бюро в свое время появилась такая задача: «Предположить способ компенсации дрейфа кварцевых датчиков магнитных вариационных станций». Описывалась применяемая сложная система вычислений (с громоздкими математическими формулами), показывались трудности ввода поправок в графики вариаций в условиях работы отдаленных магнитных обсерваторий.
|
|
|
Позднее, глядя на несколько строк описания найденного решения и текст в темнике, было трудно поверить, что они относятся к одной и той же задаче. Описание в темнике, казалось, невозможно было понять без специальных знаний и университетского образования по математике. А описание решения было доступно любому школьнику.
– Интересно, как вы решали эту задачу? – спросил я у автора.
– Главным было, пожалуй, увидеть, что задача в темнике была сформулирована неверно, то есть правильно понять постановку задачи.
Основным элементом описанного в темнике датчика был постоянный магнит, подвешенный на кварцевых нитях и ювелирно отбалансированный при сборке прибора. После термической обработки этот магнит покрывался пленкой окислов. А в процессе работы прибора эта пленка, впитывая атмосферную влагу, меняла вес. Происходила разбалансировка подвесной системы, которая и приводила к дрейфу нуля датчика. О сложностях математического описания этого дрейфа и писалось в темнике.
В процессе уточнения задачи автор будущего решения попросту отбросил все премудрости вычисления поправок, а обратил основное внимание на главные факторы – атмосферную влагу и гигроскопичную окисную пленку, которые и были в конечном счете виновниками поставленной задачи в темнике (хотя темник об этом умалчивал). В результате появилось естественное желание воздействовать на выявленную причину, а не на ее следствие. Было предложено шлифовать магнит перед его подвеской на кварцевые нити. Исчезла пленка, впитывающая влагу, и дрейф нуля уменьшился настолько, что задача по ее определению и внесению поправок практически отпала.
Здесь автор решения продемонстрировал все три навыка, о которых идет речь на этом занятии. Он не испугался «устрашающего» вида задачи, сумел правильно определить ее суть и, наконец, задал себе необходимые вопросы: ЧТО является причиной дрейфа нуля? ПОЧЕМУ происходит разбалансировка подвесного магнита? ГДЕ именно появляется «очаг» разбаланса? КОГДА лучше бороться с пленкой, собирающей атмосферную влагу? КАК лучше всего от нее избавиться?
В результате было найдено простое решение, которое было немедленно внедрено, и, как говорится, достигнутый эффект превзошел все ожидания.
Конечной целью обучения изобретательству должно быть умение решать реальные поисковые задачи. Поэтому тем, кто хочет повысить свой поисковый потенциал, нужно попробовать изучаемые приемы и рекомендации на «живых» задачах. (Знаменитый Эдисон начинал с ловушки для тараканов. В бостонской телеграфной конторе, где будущий изобретатель работал телеграфистом, его рабочее место периодически подвергалось нашествию тараканов. Чтобы избавиться от непрошенных гостей, молодой Эдисон укрепил на стене у щели, из которой вылезали тараканы, две пластинки, которые соединил с аккумуляторной батареей, питавшей электрическим током телеграф. Как только таракан замыкал контакты, его било током, и он падал в ведерко с водой).
Жизнь выдвигает много задач, и тому, кто еще не научился находить их буквально под своими ногами, предлагаем назидательную историю, рассказанную выдающимся негритянским просветителем Т. Вашингтоном:«Корабль потерял направление и в течение многих дней блуждал по морю, пока не повстречался с другим судном. С мачты потерявшего курс корабля был подан сигнал: «Воды, воды, мы умираем от жажды». Тотчас же с встречного корабля был подан ответный сигнал: «Опустите ведро на том месте, где находитесь». Снова сигнал с терпящего бедствие корабля: «Воды, воды, пришлите нам воды». И снова ответ: «Опустите ведро на том месте, где находитесь». Капитан внял, наконец совету, приказал опустить ведро. Когда его подняли, оно было наполнено пресной, кристально чистой водой. Оказалось, в этом месте было речное течение из устья Амазонки».
Литература:
1. Пойа Д. Как решать задачу. М., Учпедгиз, 1960.
2. Чутко И. Э. Красные самолеты (о Р. Бартини). М., Политиздат, 1978,1979,1982.
|
|
|
