8. Стратегия плюс тактика готовность к действию

      Говорят, что у хорошей хозяйки пропадает только петушиный крик. А у хорошего изобретателя не должен пропадать даже... уличный шум; например, выпускаемые голландской фирмой "Филипс" светофоры имеют аккумуляторы, заряжающиеся от уличного шума - бесплатного ресурса. Есть даже идеи полезного использования домашнего шума - если сделать обои из полимерной пьезоэлектрической пленки (преобразователь механических колебаний в электрическую энергию), то, чем больше будут шуметь соседи, тем больше вы сэкономите электроэнергии...       В природе, как у самой лучшей хозяйки, ничего не пропадает впустую: полностью безотходное "производство", состоящее из многофункциональных элементов - идеальных с точки зрения техники - живых систем (вспомните, хотя бы круговорот веществ в биосфере). В последнее время в науке стал очень популярен близкий по смыслу логико-философский принцип "бритва Оккама" (Уильям Оккам 1280-1349 гг., богослов, видный деятель ордена францисканцев): напрасно пытаться сделать посредством большего то, что может быть сделано посредством меньшего. Этот принцип, кстати, давно используется в искусстве. Например, известный художник В.Ф.Рындин, оформляя один из своих первых спектаклей, повесил на декорацию деревенской изгороди валенок, и изгородь ожила, окрыленный похвалой, он повесил второй валенок, и его раскритиковали: "Один валенок - образ, а два валенка - обувь". В военном деле, где сильнейшие претензии заставляют с максимальной пользой задействовать любые ресурсы, давно известны остроумные приемы использования в качестве ресурсов даже... врагов. Например, Тамерлан в битве при Дели приказал выгнать против выстроенных индийских боевых слонов верблюдов, груженных сеном; зажженное сено вызвало панику среди слонов, которые, спасаясь от огня, смяли ряды индийских воинов ¹       Умение использовать вещественно-полевые ресурсы (ВПР) - признак "высшего пилотажа" изобретателя. Такой прием вырабатывается после многих лет изобретательского творчества, да и то не у каждого. А в теории решения изобретательских задач это сильный, но в общем-то рядовой прием, которым можно успешно пользоваться после некоторой тренировки. Анализ ВПР и их использование - это очень выгодная часть процесса идеализации технических систем. В систему ничего (или почти ничего) не вводится, но она начинает выполнять новые функции и приобретает новые качества. Передача функций веществ, подсистем и системы в целом другим элементам ТС или надсистемы или элементам окружающей среды - это всегда изобретение высокого уровня. Такие изобретения появляются как результат мобилизации вещественно-полевых ресурсов.       ВПР всегда готовы к действию. Но прежде надо увидеть их, суметь "заставить" работать на выполнение главной полезной функции, а если их свойства в недостаточной степени отвечают требованиям, то и суметь повысить их "боеготовность" (преобразовать ВПР в нужном направлении). Здесь важны три момента: а)надо выявить ресурсы; б) точно определить, что они должны делать; в) использовать имеющиеся бесплатные ресурсы и, если это не решает задачу, изменить (мобилизовать) ресурсы.       Продолжим решение задачи 57 и задачи о швейной фабрике и доведем ход их решения до мобилизации вещественно-полевых ресурсов.       Шаг 9. Определить оперативную зону (ОЗ).       В простейшем случае ОЗ - это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи (шаги 7,8). Шаг 10. Определить оперативное время (ОВ). Оперативное время - это имеющиеся ресурсы времени: конфликтное время Т1 и время до конфликта Т2. Конфликт (особенно быстротечный, кратковременный) иногда может быть устранен (предотвращен) в течение Т2. В задаче 57: Т2 - время определения местоположения дырки; вспыхивает свечение дырки, а пламя в этот момент на некотором расстоянии от нее; Т1 - к светящейся дырке прицельно приближается пламя (очень близко, вплотную). В задаче о швейной фабрике: Т2 - нитка на некотором расстоянии от ткани, цвет нитки не совпадает с цветом ткани; Т1 - нитка на ткани, их цвет одинаков. Шаг 11. Определение ВПР. Вещественно-полевые ресурсы - это вещества и поля, которые уже имеются или могут быть легко получены по условиям задачи. ВПР бывают трех видов:

1. Внутрисистемные ВПР:

   1. ВПР инструмента;

   2. ВПР изделия.

2. Внешнесистемные ВПР:

   1. ВПР среды, специфической именно для данной задачи, например, вода в задаче об испытании модели парашюта;

   2. ВПР общие для любой внешней среды, "фоновые" поля, например, гравитационное, магнитное и др. поля Земли.

3. Надсистемные ВПР.

   1. отходы посторонней системы (если такая система доступна по условиям задачи);

   2. "копеечные" - очень дешевые посторонние элементы, стоимостью которых можно пренебречь.

Примечание. 14. При решении конкретной мини-задачи желательно получить результат при минимальном расходовании ВПР. Поэтому целесообразно использовать в первую очередь внутрисистемные ВПР, затем внешнесистемные ВПР и в последнюю очередь надсистемные ВПР. При развитии же полученного ответа и при решении макси-задачи целесообразно задействовать максимум различных ВПР. В задаче 57: ВПР инструмента - пламя (поток продуктов сгорания). ВПР изделия - дырка, т.е. стекло вокруг дырки, края дырки. Внешнесистемные ВПР - воздух. Надсистемные ВПР - нет. В задаче о швейной фабрике: ВПР инструмента - ткань. ВПР изделия - нитки, швейное изделие. Внешнесистемные ВПР - воздух. Надсистемные ВПР - нет. Шаг 12. Записать формулировку ИКР-1: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, устраняет (указать вредное действие) в течение ОВ в пределах ОЗ, сохраняя способность инструмента совершать (указать полезное действие). В задаче 57 ИКР-1: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает свечение дырки при отсутствующем проводнике и не мешает пламени запаивать. В задаче о швейной фабрике ИКР-1: икс-элемент, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает мгновенную смену цвета ниток при непрерывно меняющемся цвете ткани. Шаг 13. Усилить формулировку ИКР-1 дополнительным требованием: в систему нельзя вводить новые вещества и поля, необходимо использовать ВПР. Примечание: 15. При решении мини-задачи следует рассматривать используемые ВПР в такой последовательности: ВПР инструмента, ВПР внешней среды, побочные ВПР, ВПР изделия.       Наличие разных ВПР обусловливает существование четырех линий дальнейшего анализа. Практически условия задачи обычно сокращают часть линий. При решении мини-задачи достаточно вести анализ до получения идей ответа; если идея получена, например, на "линии инструмента", можно не проверять другие линии. При решении макси-задачи целесообразно проверить все существующие в данном случае линии.       Последовательный анализ линий решения можно заменить параллельным; здесь может сработать полезный эффект: перенесение идеи с одной линии на другую, скрещивание или содействие идей (линии решения).       Ограничимся рассмотрением внутрисистемных ВПР. По задаче 57 в формулировке ИКР-1 можно использовать только ВПР инструмента, так как стекло (ВПР изделия) по условиям задачи изменять нельзя. Усиленный ИКР-1: пламя, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает свечение дырки при отсутствующем проводнике. В задаче о швейной фабрике к внутрисистемным ВПР относятся только ткань и нитки; швейное изделие - это те же ткань и нитки. Усиленный ИКР-1: ткань непрерывно меняющегося цвета, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивает мгновенную смену цвета ниток. Или: нитки, абсолютно не усложняя систему и не вызывая вредных явлений, обеспечивают мгновенную смену своего цвета при непрерывно меняющемся цвете ткани.       Что дали нам формулировки ИКР? В обеих задачах мы очень близко подошли к ответам. И если в задаче 57 для получения полной ясности требуется обычно сделать еще один-два шага, то во второй задаче достаточно смешать, слить воедино, две формулировки усиленного ИКР-1, и нужный ответ будет напрашиваться сам собой...       Всегда, однако, полезно довести анализ до конца. Шаг 14. Записать формулировку физического противоречия: оперативная зона в течение оперативного времени должна быть (указать физическое состояние, например, "быть горячей"), чтобы выполнять (указать одно из конфликтующих действий), и должна быть (указать противоположное физическое состояние, например, "быть холодной"), чтобы выполнить (указать другое конфликтующее действие или требование). Примечания. 16. Физическим противоречием (ФП) называют противоположные требования к состоянию оперативной зоны. 17. Если составление полной формулировки ФП вызывает затруднения, можно составить краткую формулировку: "Элемент (или часть системы в оперативной зоне) должен быть, чтобы (указать) и не должен быть, чтобы (указать)". ФП в задаче 57: ОЗ в течение ОВ должна быть электропроводной, чтобы не содержать проводник (не портить его). ФП по задаче о швейной фабрике: в ОЗ в течение ОВ нитка должна быть одного цвета, чтобы не тратить время на частую ее замену, и должна быть мгновенно меняющегося цвета, чтобы принимать цвет непрерывно меняющейся ткани. Шаг 15. Записать формулировку идеального конечного результата ИКР-2: оперативная зона (указать) в течение оперативного времени (указать) должна сама обеспечивать (указать противоположные физические состояния). ИКР-2 в задаче 57: пламя в течение оперативного времени должно быть электропроводным для того, чтобы дырка светилась и не требовался проводник (наружный электрод). Это уже ответ, ведь пламя - это плазма, ионизированный газ, т.е. отличный проводник тока.       ИКР-2 по второй задаче: нитка в момент ее соединения с тканью должна сама принимать цвет ткани. Это также довольно ясный ответ: нитка должна быть или прозрачной, или зеркальной. В реальных условиях используют объединенное решение - нитки из тонкого светлого (почти прозрачного) капрона с блестящей (т.е. частично зеркальной) поверхностью (Химия и жизнь. - 1975. - N 8).       Но есть задачи и посложнее этих. Итак, допустим, несмотря на сильную "подсказку" содержащуюся в формулировках последних шагов, вы ее не поняли или не знаете тот или иной физэффект. Значит надо вести анализ дальше. Шаг 16. Метод ММЧ.       Правила применения ММЧ вы уже знаете. Этот шаг нужен, чтобы перед мобилизацией ВПР наглядно представить, что, собственно, должны делать частицы вещества в оперативной зоне и близ нее. ММЧ позволяет отчетливо увидеть идеальное действие ("что надо сделать") без физики ("как это сделать"). Благодаря этому снимается психологическая инерция, форсируется работа воображения. ММЧ часто приводит к техническому ответу, так как расстояние от "картинки" до требуемого эффекта обычно не велико. По задаче 57 мы должны были бы изобразить: а) МЧ стекла, образующих дырку; МЧ воздуха вокруг дырки; МЧ пламени на некотором удалении от дырки; конфликт в том, что проводника (наружного электрода) нет и поэтому никто не передает человечкам воздуха электрические заряды (светящиеся шарики); б) надо, чтобы кто-то передавал электрические заряды; это не могут быть МЧ стекла, значит, "передатчиками" должны быть или МЧ воздуха или МЧ пламени... По задаче о швейной фабрике: а) МЧ ниток нарисуем черного цвета, а МЧ ткани - белого; между ними не может быть никакого согласия, они враждуют друг с другом; б) кто-то должен победить, подчинить себе других МЧ; МЧ ткани явно больше, чем МЧ ниток; МЧ ниток не имеют своего цвета и принимают цвет своих "победителей". Шаг 17. Мобилизация ВПР. Сущность этого шага состоит в том, чтобы как можно меньше вводить в систему новых веществ и полей. Если имеющиеся ВПР не могут быть применены в том виде, как они есть, то необходимо попытаться изменить их. Для этого можно воспользоваться следующими правилами:

1. Использовать смесь двух ресурсных веществ или смесь одного вещества с пустотой. Пустота - исключительно важный вещественный ресурс. Она всегда имеется в неограниченном количестве, предельно дешева, легко смешивается с имеющимися веществами, образуя, например, пену, пузырьки, полые и пористые структуры и т.д. Смесь воздуха с пустотой - это воздух под пониженным давлением. Пустота не обязательно вакуум. Если вещество твердое, пустота в нем может быть заполнена жидкостью или газом. Если вещество жидкое, пустота может быть газовым пузырьком.

2. Перейти к использованию би- и поливеществ, . составленных из отдельных .моновеществ . (пример: блокнот вместо одного толстого листа).

3. Использовать вещества, производные от ресурсных (или смесь этих производных веществ с пустотой). производные вещества - это вещества, полученные из ресурсных путем изменения агрегатного состояния (лед и пар по отношению к воде) или разложения (водород и кислород из воды, компоненты из многокомпонентных смесей, продукты сгорания веществ и т.д.). К производным веществам относятся также ионы, полученные из атомов и молекул, и наоборот - молекулы и атомы, полученные (достроенные) из ионов.

Примечание. 18. Вещество представляет собой многоуровневую иерархическую систему. С достаточной для практических целей точностью иерархию уровней можно представить так: минимально обработанное вещество (например, проволока, лист...),

• агрегаты молекул, кристаллические решетки, полимеры,

• сложные молекулы,

• молекулы,

• атомы,

• часть атомов,

• элементарные частицы,

• поля.

      Правила указывают эффективные пути получения производных веществ из "недр" уже имеющихся или легко вводимых веществ - разрушением крупных структур в мелкие, достройкой мелких в крупные. Правила выводят на физэффект, необходимый в том или ином конкретном случае

4. Использовать вместо вещества электрическое поле или взаимодействие двух электрических полей. Например, известен способ разрыва труб скручиванием (а.с. 182 671); при скручивании трубы приходится механически зажимать, это вызывает их деформацию; предложено возбуждать крутящий момент в самой трубе - за счет электродинамических сил (а.с. 342 759). Электроны - это "вещество", которое всегда есть в имеющемся объекте.

5. Использовать пару "поле - добавка вещества, отзывающегося на поле" (например, магнитное поле и ферровещество, УФ-свет и люминофор и т.д.).

      Итак, цель применения вещественно-полевых ресурсов не в том, чтобы их все использовать, а в том, чтобы получить сильное решение при их минимальном расходе: решение задачи тем идеальнее, чем меньше затраты вещественно-полевых ресурсов. Шаг 18. Если мобилизация ВПР не привела к решению задачи, рассмотреть возможность устранения физического противоречия с помощью типовых преобразований (таблица "Разрешение физических противоречий"). Шаг 19. Применение "Указателя эффектов". Рассмотреть возможность устранения противоречия с помощью указателей физических, химических и геометрических эффектов. Разрешение физических противоречий

Принципы	Примеры
1. Разделение противоречивых свойств в пространстве.	А.с. 256 708 для пылеподавления при горных работах капельки воды должны быть мелкими, но мелкие капли образуют туман; предложено окружать мелкие капли конусом из крупных капель.
2. Разделение противоречивых свойств во времени	А.с. 258490: ширину ленточного электрода меняют в зависимости от ширины сварного шва.
3. Объединение однородных или неоднородных систем в надсистему.	А.с. 722 624: слябы (прямоугольные слитки) транспортируют по рольгангу впритык один к другому, чтобы не охлаждались торцы.
4. Переход от системы к антисистеме или сочетанию системы с антисистемой.	А.с. 523 695: способ остановки кровотечения -прикладывают салфетку, пропитанную кровью другой группы
5. Вся система наделяется свойством А, а ее часть - свойством анти-А.	А.с. 510 350: рабочие части тисков для зажима деталей сложной формы - каждая часть (стальная втулка) твердая, а в целом зажим податливый, способен менять форму.
6. Замена фазового состояния части системы или внешней среды.	А.с. 252 262: способ снабжения энергией потребителей сжатого газа в шахтах - транспортируют сжиженный газ.
7. Переход к системе, работающей на микроуровне.	А.с. 179479: вместо механического крана - "термокран" из двух материалов с разными коэффициентами теплового расширения; при нагреве образуется зазор.
8. Двойственное фазовое состояние одной части системы (переход этой части из одного состояния в другое в зависимости от условий работы).	А.с. 954 479: теплообменник снабжен прижатыми к нему лепестками из нитинола; при повышении температуры лепестки отгибаются, увеличивая площадь охлаждения.
9. Использование явлений, сопутствующих фазовому переходу.	А.с. 601 192: приспособление для транспортирования мороженных грузов имеет опорные элементы в виде брусков льда (снижение трения за счет таяния).
10. Замена однофазного вещества двухфазным.	А.с. 722 740: способ полирования изделия - рабочая среда состоит из жидкости (расплав свинца) и ферромагнитных абразивных веществ.
11. Физико-химический переход: возникновение-ис-чезновение вещества за счет разложения-соедине-ния, ионизации-рекомби-нации и т.д.	А.с. 342 761: для пластификации древесины аммиаком осуществляют пропитку древесины солями аммония, разлагающимися при трении.