Пять уровней творчества

      Обязательный признак изобретения - преодоление противоречия. Но среди официально признанных изобретений есть значительное число простых, и даже тривиальных, конструкторских решений. Например, по а.с. 355 668 предложено изготовлять электропроводный клей из смеси эпоксидной смолы и сажи. Для улучшения электропроводных свойств клея надо максимально увеличить содержание в нем сажи (в пределе до 100%), а для улучшения клеящих свойств - уменьшить содержание сажи (в пределе до нуля). противоречие не преодолено, остановились на "приемлемом " компромиссном решении. Так что это - изобретение или нет? С позиций ТРИЗ, конечно же, не изобретение, а с юридической точки зрения изобретение.       Решите задачу, которую... даже неловко называть задачей (поэтому присвоим ей нулевой номер). Задача 43. Представьте, что вы член комиссии по дегустации пищевых продуктов. Вот вы не спеша двигаетесь вдоль длинного стола с разными вкусными "пищевыми продуктами". В одной руке у вас карточка, где под номерами обозначены образцы, которым надо дать оценку. В другой руке... Что должно быть в другой руке? Правильно, какое-то "приспособление для дегустации". Держать в одной руке одновременно и вилку и ложку, согласитесь, как-то неудобно. Поэтому предложите более удобный инструмент.       Если вам пришла мысль связать ручки так, чтобы с одной стороны была вилка, а с другой - ложка, то вы... сделали изобретение. Такое, как в а.с. 207 470: "1. Приспособление для дегустации пищевых продуктов, отличающееся тем, что с целью универсальности и удобства использования оно представляет собой стержень, один конец которого выполнен в форме лопаточки, а второй заострен в форме наконечника стрелы. 2. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено из пластмассы" (см.: БИ¹ - 1968. - N 1. - С. 91; там же приведен и рисунок)       Удобно не правда ли? Можно и кусочек чего-то "пронзить стрелой" и соус зачерпнуть. Особенно поражает воображение, забота об экономии ценных материалов (не какое-то там серебро или мельхиор, а скромная дешевая пластмасса), да и о самом дегустаторе не забыли (чтобы ему не пришлось долго манипулировать чем-то тяжелее шариковой ручки).       Таких "неизобретательских изобретений" много. Может быть, они были характерны для 60-х годов, а сейчас их нет? Откройте любой номер "Бюллетеня изобретений" и вы найдете там, например, такие "изобретения" конца 80-х:       а.с. 1 251 837 - рыболовная блесна с единственным отличительным признаком - поплавок имеет подъемную силу, равную 0,1- 0,9 массы блесны (а разве поплавок может быть тяжелее блесны?);       а.с. ! 253 600 - рюкзак, верхние части лямок которого выполнены за одно целое для обеспечения переноски груза (вспомните котомку странника - мешок с завязанной на горловине веревкой, концы которой привязаны к нижним углам мешка...);       а.с. 1 279 585 - пинцет с двумя зубцами на одной губке и двумя дырками на другой.       Может быть, зарубежные изобретения лучше? Нет. Уровень примерно одинаков во всем мире. Сравните с нашими такой, например, "шедевр" изобретательского творчества: противоугонное устройство для пассажирских самолетов, отличающееся тем, что кабина пилота имеет отдельный вход снаружи, недоступный изнутри (патент ФРГ 2 210 312). Или такой: устройство для вытирания носа малолетним детям (заявка Франции 2 562 424)... Патентная охрана "неизобретательских изобретений" имеет глубокие исторические корни и обусловлена экономическими причинами. Патентное право начиналось с выдачи привилегий на производство и продажу товаров определенному лицу или группе лиц. Всем остальным такие товары производить запрещалось ("запретить в урочное время заводить всем таковую фабрику"). Первая в России привилегия (по существу свидетельство на изобретение) была выдана трем купцам в 1748 г. на устройство фабрик для изготовления красок по предложенному ими способу. Причем особо оговаривалась необходимость сохранять тайну существа привилегии. Первый закон о привилегиях на изобретения был принят в России в 1812 г. и почти ничем не отличался от законов других стран. Через год было выдано первое свидетельство Фултону "на устроение и употребление изобретенного им водоходного судна, вводимого в движение парами".       До сих пор в патентном праве на первом месте коммерческие интересы. Так, одно из главных требований - сохранение идеи втайне до момента оформления. Поэтому эксперты патентных ведомств первым делом проверяют новизну изобретения. В качестве фактов, порочащих новизну, привлекаются иногда даже весьма далекие аналогии. Например, одна из фирм ФРГ не смогла запатентовать идею подъема затонувших кораблей с помощью надувных пластмассовых подушек, так как незадолго до этого эксперт видел фильм Диснея, где подобная операция была произведена с помощью шарика от настольного тенниса.       Понятия уровень творческого решения изобретательской задачи в патентном праве практически нет. "По вопросу определения уровня изобретательского творчества, - пишет, например, западно-германский патентовед Г.Кербель, - могут быть даны только общие рекомендации. Одно правило, подходящее для всех случаев, выработать невозможно". (Изобретатель и рационализатор. - 1979. - N 8. - С.39). В нашем законодательстве давно предпринимаются попытки поставить барьер на пути признания слабых технических решений изобретениями (критерии "существенные отличия", "неочевидность"). Но смысл этих критериев размыт и часто толкуется экспертизой весьма субъективно. Поэтому и происходят частые "сбои" в оценках творческого вклада изобретателей в то или иное техническое решение. Вот типичный пример. Со времени неолита скот подгоняют кнутом. Но как подгонять скот в современных фермах? Три автора из одного ветеринарно-зоотехничесого института, взяв на вооружение "принцип кнута", решили "роботизировать" этот процесс: "Устройство для подгона коров на животноводческих фермах, содержащее ограждение, образующее коридор, в котором размещен рычаг, шарнирно установленный одним концом на основании, имеющий на свободном конце гибкий элемент и шарнирно соединенный средней частью с механизмом привода рычага, выполненным в виде электромагнита, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности устройства в работе оно имеет направляющие, установленные над коридором вдоль его продольной оси, а основание рычага выполнена в виде тележки, расположенной на направляющей" (а.с. 1 074 457). Короче говоря, кнут подвешен на тележке под потолком, а тележка двигается над коридором. Чем не механизация трудоемких процессов в сельском хозяйстве с помощью "гибких элементов"?       Бывают и просто анекдотичные случаи. Как бы вы поступили, если бы вам потребовалось изготовить рукав из полимерной ленты - соединили бы два края? А если нужен рукав с двумя каналами? Тогда оба края надо завернуть к центру и склеить их или сварить с серединой ленты и между собой. Но получившаяся стенка между каналами состоит из двух слоев ленты - это перерасход материалов. Вот тут-то и потребовался мощный творческий порыв большого коллектива (33 автора!): "способ изготовления рукава из ленточного материала" (а.с. 891 505), по которому с серединой ленты соединяют только один край, а "другой край загнутой ленты прикрепляют к наружной стенке указанного края ленты".       В ТРИЗ принято различать пять уровней решения изобретательских задач.       Все приведенные здесь примеры относятся к первому уровню (по МПиО для их решения потребовалось бы не более 10¹ проб) -решение очевидно каждому специалисту (часто и неспециалисту), они тривиальны, в них не содержатся (или не преодолеваются) противоречия... Задачи и средства их решения лежат в пределах одной профессии (одного раздела какой-либо отрасли). Это мельчайшие изобретения ("неизобретательские изобретения").       Второй уровень (10¹ - 10² проб) - мелкие изобретения. Задача и средства разрешения противоречия легко отыскиваются в пределах одной отрасли (например, машиностроительная задача решается способами, известными в машиностроении, но в другом его разделе). Решение не каждому очевидно; специалист, без опыта решения изобретательских задач, может "выдохнуться" после десятка пустых проб. Задача 44. Устройство для контроля герметичности изделий (приборов, сосудов и т.п.) состоит из бака с жидкостью, на дно которого опускают проверяемое изделие. Пошли пузырьки воздуха, значит изделие негерметично. Но баков много - одновременно проверяется вся серия изделий. Оператор может просто не успеть заметить при обходе были в этом баке пузырьки или нет. Задержать бы эти пузырьки, а потом можно было бы по их количеству даже и оценить степень негерметичности. Пробовали накрывать поверхность жидкости стеклом, но уровень жидкости меняется, трудно установить стекло вплотную к поверхности и, кроме того, если стекло не строго горизонтально, то подъемная сила выталкивает пузырек к одному из краев и он исчезает... Как быть?       До выхода на контрольный ответ человек, не знающий ТРИЗ, обычно перепробует немало вариантов: сначала идут попытки обеспечения горизонтальности стекла (вплоть до автоматизации), придумывания способов успокаивания жидкости, применения поплавков и т.д., затем приходят к мысли, что внутренняя поверхность стекла должна быть шероховатой, неровной - на ней пузырьки задержаться (но как обеспечить прозрачность?) и т.п.       Контрольный ответ основан на простом физическом свойстве: устройство для контроля герметичности изделий - бак с жидкостью, на поверхности которой плавает сетка, с размерами ячеек, выбранными "из условия обеспечения преобладания сил поверхностного натяжения, действующих на пузырек над подъемной силой" (а.с. 1 193 478).       Другие примеры решений второго уровня: задачи 1, 2, 3, 5, 8, 11, 17, 18, 20, 22, 23 и др. Третий уровень (10² - 10³ проб) - средние изобретения. Задача и средства разрешения противоречия лежат в пределах одной науки (механическая задача решается механически, химическая - химически и т.д.). Это уже хорошие изобретения, полностью изменяющие один из элементов системы (например, изменяется фазовое состояние рабочего органа: твердое становится жидким). Часто решения основаны на сочетании нескольких физэффектов (иногда малоизвестных), используются "хитрые" приемы и неожиданные применения известных эффектов. Примеры таких решений: задачи 14, 15, 16, 19 и др.       Вот еще несколько примеров.       В театрах используются осветительные прожекторы с набором светофильтров, которые с громким лязгом меняются по ходу действия. Предложено вместо десятка светофильтров снабдить прожектор одним неменяющимся прозрачным стеклом, состоящим из десяти слоев электрохромных материалов: каждый слой способен мгновенно окрашиваться в свой цвет, как только на него подадут небольшой электрический ток (электрохромные материалы - напыленные слои металлов, органические и неорганические соединения). Задача 45. При изготовлении пластмассовых микрошариков не все из них получаются сферическими. Требуется отделить правильные шарики от несферических частиц. Установка по производству шариков имеет производительность до 10 тыс. шариков в час, поэтому и сортировочная машина должна быть высокопроизводительной. Пробовали ссыпать шарики на наклонную плоскость, хорошие должны были скатываться, а плохие оставаться на месте. Хорошая идея, но получилась низкая производительность из-за малого веса шариков (небольшая скорость скатывания). Попробовали вибрировать наклонную плоскость - не помогло. Тогда для увеличения скорости скатывания предложили сыпать шарики на вращающийся диск - центробежные силы должны были резко ускорить процесс разделения. Но здесь натолкнулись на ТП: при высокой скорости вращения получалась требуемая производительность, но с диска слетали м несферические частицы; при снижении скорости вращения скатывались только шарики, но производительность была ниже требуемой. Как быть? Рис.20 контрольный ответ к задаче 45. 1-диск, 2-бункер-питатель, 3-бункер для брак, 4-бункер для шариков, 5 шётка       Контрольный ответ (а.с. 539 517): "Устройство для разделения сферических и несферических частиц, содержащее диск, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, расположенный над диском питатель и сбрасыватель в размещенные по периферии диска бункеры, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности разделения оно имеет размещенные под диском щетки, контактирующие с нижней плоскостью диска, при этом диск и щетки выполнены из диэлектрического материала".       Красивое решение - диск электризуется, частицы "прилипают" к нему (некоторые остаются на месте, а круглые скатываются под действием центробежных сил), и никаких дополнительных источников энергии. Четвертый уровень (10³ - 10⁴ проб) - крупные изобретения. Синтезируется новая техническая система. Поскольку эта система не содержит технических противоречий, то создается впечатление, что изобретение сделано баз преодоления ТП. На самом деле ТП было, но в прототипе - в старой технической системе. В задачах четвертого уровня противоречия устраняются средствами, лежащими за пределами науки, в которой возникла задача (например, механическая задача решается химически). Нередко найденный новый принцип становится средством решения множества других задач второго-третьего уровней (например, использование магнитной жидкости).       Несколько примеров синтеза новых технических систем.       В 1963 г. Г.М.Гровер (Комиссия по атомной энергии США) получил патент США 3 229 759 на новое устройство, обладающее уникальной теплопроводностью, которое он назвал "тепловая труба". Внешне оно действительно напоминало обычную металлическую трубу, запаянную с обоих концов. Скорость передачи тепла по этой трубке была колоссальной (скорость звука) - в сотни и тысячи раз выше, чем у медного или серебряного стержня того же диаметра. В рекламных целях Гровер показывал такой опыт: один конец трубки вводил в электрическую дугу, а другой конец - в емкость с водой, вода мгновенно закипала. Затем конец тепловой трубы опускали в жидкий азот и вода превращалась в лед. Тепловая труба была настолько простой и эффективной системой, что ее массовое производство началось уже в 1964 г., а в 1967 г. она была использована в космических аппаратах. Сейчас эта система широко распространена.       Гидроэкструзионная обработка металлов (группа советских изобретений 1956 - 1958 гг.) позволяет перейти от старой технологии резания металлов с огромными отходами к безотходной технологии пластической деформации (металл выдавливают как пластмассу). Такой автомат заменил на одном из заводов 400 прессовых станков, на другом - целый цех со 100 металлорежущими станками. Гидроэкструзионная установка весом 25 т заменяет пресс весом 25 000 т., а окупается за... 20 мин. работы. (Вопросы изобретательства. - 1985. - N 4. - С.11).       А.Пилкинтон (Великобритания) нашел в 1953 г. новый способ получения листового стекла путем его литья на жидкую основу (расплавленное олово) - способ, который сейчас используется во всем мире. Он, кстати, не знал, что этот способ был запатентован в США и в той же Великобритании еще в 1902 г. (Изобретатель и рационализатор. - 1977. - N 7. - С.30). Пятый уровень (10⁵ проб) - крупнейшие изобретения. Изобретения этого уровня создают принципиально новую техническую систему. Средства решения задач лежат за пределами современной науки (сначала нужно сделать открытие, а потом, опираясь на новые научные данные, решить изобретательскую задачу).       Созданная система постепенно обрастает изобретениями менее крупными - образуется сложное объединение систем (надсистема).       Так возникает новая отрасль техники, например, самолет(авиация), радио, (радиоэлектроника), ЭВМ (компьютерная техника), лазер (квантовая оптика), киносъемка (кинотехника). К нижним подуровням пятого уровня можно отнести многие физэффекты, совершившие переворот в современной технике, например: открытие О.Лосевым в 1922 г. свойств полупроводников, открытие электретов японским физиком М.Егучи в 1924 г., открытие эффекта памяти формы в металлах и сплавах (Г.В.Курдюмов, Л.Г.Хандрос, 1948 г.), новый способ внутривидения - томография (В.А.Иванов, заявка на изобретение 1960 г. отклонена, а.с. выдано только в 1984 г. - N 1 112 266), электрогидравлический эффект (а.с. 105 011., 1950 г.) и др. Задача 46. Нужно предложить подземоход, способный передвигаться в земной коре со скоростью 10 км/ч. с запасом хода в 500 км.       Здесь хорошо видны особенности задач пятого уровня: 1) к моменту постановки задачи средства ее решения лежат за пределами современной науки, неизвестны те физэффекты, явления и принципы, на основе которых может быть создана подобная техническая система; 2) условия задачи не содержат прямых указаний на противоречие, так как нет ТС - прототипа и нечего улучшать.       Противоречие возникает в процессе создания принципиально новой технической системы. Но как подступиться к созданию такой системы? С чего начать? Во-первых, необходим анализ характера взаимодействия других транспортных систем с внешней средой: как движутся системы в космосе (ракеты), в разреженном воздухе (для высот 30 - 100 км до сих пор нет идеи летательного аппарата), в воздухе (самолеты), в водовоздушной среде (надводные суда), в воде (подводные лодки), на больших глубинах (глубоководные аппараты), в водогрунтовых смесях (есть только обратные системы - для перекачки ила, грунта, грязи), в поверхностных грунтах (проходка скважин, забивка свай), в горных породах (бурение). А какие есть способы проникновения в металл (металлообработка)? Анализ нужен не для того, чтобы заимствовать какую-либо идею, - это бесперспективный путь, так как внешняя среда всегда жестко диктует свой принцип движения и можно заранее "поставить крест" на идею типа подземная ракета, подземная лодка ("плывет", расплавляя вокруг себя породу) и т.п. Такой анализ может натолкнуть на какую-то общую идею способа взаимодействия подземохода с грунтом или горной породой.       Во-вторых, полезно познакомиться с идеями из научно-фантастической литературы. Фантастика - единственная область, где подземоходы давно существуют и с их помощью совершаются удивительные путешествия...

МИКЕЛАНЖЕЛО ПРОТИВ МЕДИЧИ Микеланжело был одним из руководителей флорентийского восстания, которое было жестоко подавлено герцогом Медичи. Все руководители восстания были казнены. Одному Микеланжело сохранили жизнь, но подвергли не менее жестокому испытанию: папа Римский потребовал от него построить капеллу Медичи, внутри которой должны располагаться скульптурные портреты герцогского семейства. Делать обычные скульптуры - значит увековечить своего врага, тупого, деспотичного вельможу, а делать карикатуры - нельзя, их просто уничтожат. Угодничать противно и издеваться нельзя - сильнейшее противоречие. Как быть?

"НО ВОТ РАЗДАЛСЯ ГОЛОС ШУМНЫЙ" ... сказано в поэме А.С.Пушкина "Руслан и Людмила" о голосе Головы. В одноименной опере М.Глинки тоже надо было показать этот "шумный" голос. В дуэте Руслана и Головы голос Головы должен звучать громче, чем Руслана. Но законы оперного пения таковы, что каждый исполнитель должен петь с максимальной громкостью. Как быть?