Проблема творчого мислення

Марк Меерович, Лариса Шрагіна «Технологія творчого мислення» , - М .: «Паблішер» , 2008

Щоб залишити свій безлюдний острів, Робінзон Крузо місяць рубав величезне дерево. Ще кілька місяців пішло на те, щоб видовбати з цього дерева човен. Весь цей час Робінзон відганяв від себе думку: як же спустити цю човен на воду? Коли ж човен була готова - а вийшла вона така велика і надійна, що на ній сміливо можна було пускатися в плавання через океан, - відганяти цю думку було вже нікуди.

Спроби зрушити човен з місця виявилися безуспішними. Робінзон спробував зробити «навпаки» - підвести до човна воду, але прикинув обсяг робіт і відмовився від цієї спроби.

У червні 1986 р Центральне телебачення СРСР запропонувало в якості розминки цю, на думку Британської академії наук, «нерозв'язних» завдання командам-учасницям першої передачі з циклу «Потрібно ідея». Передача проводилася у формі технічного КВН; автори передачі вважали, «що ця гра - відмінне тренування винахідників, а в багатьох випадках і реальний метод вирішення практичних завдань».

Для участі в грі були запрошені шість команд інститутів, підприємств і журналу «Винахідник і раціоналізатор». Склад команд - по одинадцять чоловік у кожній - був досить сильним: доктори і кандидати наук, провідні фахівці різних галузей. Перед передачею учасники пройшли два тренування на засвоєння прийомів вирішення завдань методом мозкового штурму.

Мозковий штурм, як відомо, складається з двох етапів: генерування ідей і їх експертизи. На першому етапі група за короткий час має «видати» якомога більше ідей і прагнути до того, щоб вони були незвичайні, оригінальні, навіть на перший погляд божевільні. Ось варіанти ідей «Як стягнути важку човен в воду?», Висунуті командами-учасницями в ході передачі, а також запропоновані після передачі телеглядачами і слухачами наших семінарів:

1. Прорити канал до човна.
2. Використовувати дощову воду.
3. Зробити кілька сходинок-шлюзів і заповнювати їх дощовою водою.
4. Прив'язати човен до дерева внатяжку мокрою мотузкою. Коли вона висохне, довжина мотузки зменшиться і за рахунок скорочення довжини підтягне човен вперед. Потім знову прив'язати мокрою мотузкою ...
5. Прив'язати човен до дерева здвоєною мотузкою. Потім вставити між мотузками палицю і закручувати їх. Звиваючись в спіраль, мотузки стають коротшими і підтягнутий човен вперед. Потім знову ...
6. Зробити блоки і поліспасти, прив'язати їх до дерева і тягнути човен.
7. Прив'язати човен до верхівки високого дерева і зрубати дерево так, щоб, падаючи, воно тягнуло човен в сторону моря.
8. Прив'язати до човна стадо кіз.
9. Вистелити дорогу до моря шкурами кіз, щоб зменшити тертя.
10. Змастити шкури козячим жиром, щоб тертя було ще менше.
11. Жир можна збити з козячого молока, а не вбивати кіз (група викладачів з м Тирасполя).
12. Зробити «бруд» під човном, щоб човен міг «посковзнутися» (учні другого класу, м.Одеса).
13. Збити навколо носа і корми човна два диска у вигляді коліс і котити човен.
14. Поставити човен на катки і котити.
15. Підняти човен можна важелем.
16. Піднімати блоком.
17. Прив'язати човен до верхівки дерева, що росте, воно само підніме.
18. Зробити повітряна куля з козячих шкур або парусини, він підніме човен.
19. Зробити з парусини вітрило - при сильному вітрі вітрило буде допомагати тягти човен.
20. Зробити водний вітрило - під час відпливу потік води потягне його за собою, а разом з ним і човен.
21. Зробити великий пліт і під час припливу через блок прив'язати його до човна. Під час відпливу пліт опуститься і потягне за собою човен. При черговому нападі вкоротити мотузку ...
22. Зробити вітряк з барабаном. Намотуючи на барабан, мотузка буде тягнути або піднімати човен.

І ряд інших ідей. На другому етапі мозкового штурму група експертів проводить ретельну перевірку висунутих ідей. Етап цей дуже трудомісткий, він вимагає скрупульозної оцінки кожної ідеї з точки зору як техніки, так і економіки. При цьому спроба реалізувати кожну ідею створює цілу групу додаткових завдань, які, в свою чергу, вимагають оцінки і аналізу. Можливо, що якась із 22 викладених вище ідей і дає можливість спустити човен на воду, але яка саме - поки не видно.

До сих пір ми використовували поняття «завдання» і «проблема» практично як синоніми. Розділимо тепер ці поняття. Під поняттям «задача» будемо розуміти наявність необхідного і достатнього обсягу інформації, яку можна перетворити за допомогою існуючого алгоритму в єдино правильну відповідь. Алгоритм може бути не один - існує, наприклад, кілька доказів теореми Піфагора, але всі вони приводять до одного результату. В якості алгоритму можуть виступати формули - математичні, фізичні, хімічні, методи обробки статистичних даних (наприклад, факторний аналіз), в юриспруденції це можуть бути закони, на підставі яких приймається рішення ...

Визначимо тепер поняття «проблема», спираючись на три ключові чинники, які ми використовували при визначенні поняття «завдання»: обсяг інформації, алгоритм і результат. З такої точки зору, проблема - це невизначений обсяг вихідної інформації (невідомо - недостатній або надмірний), яку можна перетворювати за допомогою різних алгоритмів і тому отримувати безліч різних відповідей. Якщо простежити і проаналізувати хід думок (поки не будемо зупинятися на тому, який він - цілеспрямований або хаотичний) при пошуку вирішення проблеми, то побачимо, що аналіз проблеми спрямований перш за все на структурування вихідної інформації - її оцінку, відбір необхідної і доповнення відсутньої. Процес цей суб'єктивний і, як правило, пов'язаний з особистим досвідом решателя проблеми, так як структурування інформації йде з підгонкою під відомий вирішувачі алгоритм. Іншими словами, при пошуку вирішення проблеми ми переводимо її в задачу, яку знаємо, як вирішувати. При цьому в залежності від відібраної інформації і, відповідно, алгоритму отримаємо різні варіанти відповідей. Якість відповіді, до речі, дозволяє судити про рівень розвитку мислення ...

А тепер спробуємо вирішити проблему Робінзона, використовуючи методи, запропоновані ТРИЗ. Перша вимога ТРИЗ - з'ясувати причини виникнення завдання. Тому проаналізуємо ситуацію, яку нам пропонують як «проблему Робінзона».

На острові Робінзон опинився в результаті корабельної аварії. Щоб повернутися додому, в рідну Англію, потрібно подолати водну перешкоду - океан. Теоретично, є чотири варіанти - по повітрю, по поверхні води, під водою і під землею - прокопати тунель ... Перевірений моряк, Робінзон, навіть не замислюючись, обирає природний для нього варіант - по воді. Тут проблем немає.

Щоб переплисти океан і не потонути і не померти з голоду, потрібна надійна - велика! - човен. Велику човен можна вирубати сокирою з великого дерева - тут проблем теж немає. Проблема виникає, коли човен потрібно спустити на воду, і зробити це відомим Робінзону (і учасникам передачі «Потрібно ідея») способом не вдається.

«І не те щоб думка про спуск на воду зовсім не спадало мені в голову, - немає, я просто не давав їй ходу, усуваючи її всякий раз дурним відповіддю:« Перш за зроблю човен, а там, напевно, знайдеться спосіб спустити її ».

Нарешті завдяки наполегливій праці мною була зроблена прекрасна пирога, яка сміливо могла підняти чоловік двадцять п'ять, а отже, і весь мій вантаж. ... Але всі мої старання спустити її на воду не привели ні до чого, незважаючи на те що вони коштували мені великих труднощів. До води було не більше ста ярдів (приблизно 90 м - М.М.); але перше утруднення полягало в тому, що місцевість піднімалася до берега в гору. Я хоробро зважився його усунути, знявши всю зайву землю таким чином, щоб утворився пологий спуск. Скільки праці я поклав на цю роботу! Але хто береже працю, коли справа йде про отримання свободи? Коли ця перешкода була усунена, справа не просунулася ні на крок: я не зміг зрушити свою пирогу ...

Я був засмучений до глибини душі і тут тільки зрозумів - правда, занадто пізно, - як нерозумно братися до роботи, не розрахувавши, у що вона обійдеться і чи вистачить сил для доведення її до кінця »(курсив - М.М.).

Спробуємо розібратися, чому йому не вдалося спустити човен. Величезний кедр, з якого Робінзон робив човен, мав в поперечнику біля коріння 5 футів 10 дюймів (приблизно 1,8 м), а на висоті 22 фути (близько 8 м) - 4 фути 11 дюймів (близько 1,5 м). I Таке колоду важить більше 15 т, і якщо навіть припустити, що при обробці колоди три чверті його об'єму пішло в стружку, то вага човна складе близько 4 т.

Щоб тягнути таку човен, потрібна велика сила тяги, і більшість генеруються в ході мозкового штурму ідей якраз і були спрямовані на створення такої сили (див., Наприклад, ідеї 4-8, 20-22). Силу тяги можна зменшити, якщо знизити втрати на тертя - і частина ідей спрямована на зменшення тертя за рахунок змащування тертьових поверхонь (ідеї 9-12).

Ще раз відзначимо, що пускатися в плавання через океан, щоб потонути, Робінзону явно не варто. Отже, основна функція човна - надійність в плаванні, а надійність може забезпечити тільки великий човен. Але при цьому виникає небажаний ефект - великий човен неможливо перемістити до моря. Можна зробити і переміщати маленький човен, але вона буде ненадійною. Виходить, що при спробі усунути один небажаний ефект ми створюємо новий! Так виникає причинно-наслідковий зв'язок:
Якщо човен велика, то вона надійна, але важка.
І навпаки: якщо човен маленька, то вона легка, але ненадійна.

Звідси випливає, що човен повинна бути великою, щоб бути надійною (виконувати основну функцію), - і бути маленькою, щоб бути легкою (не створювати небажаний ефект). Явна суперечність: бути великий - і бути маленькою! Але протиріччя це відноситься до різних періодів часу: бути великий - під час плавання і бути маленькою - під час перетягування по поверхні землі.

Головне для Робінзона - щоб човен був велика під час плавання. Значить, вона повинна бути «як маленька», тобто вимагати невеликих зусиль під час перетягування.

З'ясуємо, чому човен важко тягнути. Найчастіше відповідають, що човен важка - цілих 4 т! І тільки після аналізу з'ясовується, що справа не в вазі, а в силі тертя, яке створюється цим вагою між днищем човна і поверхнею землі. І відразу виникає нова ідея: якщо човен котити на ковзанках або колесах по твердій основі, а не тягнути по землі або навіть по козячим шкурам, змазаним жиром, потрібна буде зовсім невелика сила тяги. Іншими словами, слід замінити тертя ковзання тертям кочення. А для цього човен потрібно поставити на ковзанки. Зробити це можна двома способами: або підкопати під нею землю і засунути туди кілька круглих колод, або підняти човен. Якщо підкопуватися, ми робимо велику яму з рихлим грунтом, по якому, по-перше, будуть з працею котитися колоди, а по-друге, треба буде з цієї ями вилазити. Піднімати? Але коли згадують, що одна людина повинна піднімати 4 т, від цієї ідеї найчастіше відразу відмовляються, вважаючи, що підйом човна - настільки ж складна справа, як і її переміщення. І даремно! Адже тягти потрібно все відстань, а підняти - тільки один раз. Крім того, піднявши човен і поставивши її на катки, ми вирішимо проблему її переміщення.

Тому поставимо нову задачу: підняти човен. (Частина ідей, висунутих в ході мозкового штурму, до речі, була на це спрямована - ідеї 15-18, 22.) Але, щоб не повторювати мозковий штурм, використовуємо методи, рекомендовані ТРИЗ.

В даний час функції вантажопідйомних механізмів виконують важелі, домкрати, блоки, підйомні крани, дирижаблі, вертольоти і т.д. Перенесемо подумки на острів підйомний кран, наприклад, автомобільний. Якщо такий кран вводити, то, в точній відповідності з причинно-наслідковим зв'язком, він підніме човен, але неприпустимо ускладнить систему. Виходить, що кран і необхідний, щоб піднімати вантаж, і не потрібен, щоб не ускладнювати систему.

Але в самому крані нас цікавлять не колеса, що не рама, що не кабіна, навіть не стріла і двигун. Нас цікавить тільки основна функція кран а - його здатність створювати підйомну силу. Ось цю здатність крана - створювати підйомну силу - ми на острові залишимо, а всі інші частини, щоб не ускладнювати систему, приберемо. На острові залишиться основна функція відсутнього крана. Ідеальний кран - його немає, а функція виконується!

Система, яка не має, але функція якої виконується, в ТРИЗ називається ідеальною.

Розглянемо це поняття на ще одному прикладі - калькуляторі. Його основна функція - то, для чого був створений калькулятор, - швидкий рахунок, тобто швидкі дії з числами. Потреба в таких діях виникла давно, і першими пристроями (якщо не брати до уваги палички і камінчики), які ці дії виконувала, були рахунки, потім арифмометр і логарифмічна лінійка, а потім вже їм на зміну прийшов калькулятор.

Які ж основні параметри змінювалися при зміні кожного попереднього пристрою на нове? Перш за все, росла швидкість рахунки - краще виконувалася основна функція. При цьому зменшувалися витрати енергії на виконання однієї операції (одного дії з числами) і габарити всього пристрою. Так що можна сказати, що кожна наступна система була більш ідеальною, в порівнянні з попередньою.

Доведемо тепер ці параметри до межі. Гранична швидкість рахунки - в ідеалі величезна, нескінченно велика. Витрати енергії в ідеалі - нульові, тобто пристрій працює без всяких витрат енергії. І габарити такого пристрою в ідеалі теж зводяться до нуля. І тоді ми отримуємо ідеальний калькулятор - його немає, але обчислення проводяться з нескінченно великою швидкістю!

Застосування поняття «ідеальна система» дозволяє нам уявити собі модель, до якої потрібно прагнути при зміні будь-якої системи.

А тепер застосуємо поняття «ідеальна система» для вирішення проблеми Робінзона. Якщо крана немає, а його функція - створення підйомної сили - повинна виконуватися, то очевидно, що таку силу потрібно шукати тільки всередині самої системи. Іншими словами, човен повинна сама себе підняти, тобто виступати одночасно в двох ролях: як об'єкт, який потрібно підняти, і в якості сили, яка піднімає.

Єдина сила, яка є всередині системи, - це вага човна, який спрямований вниз і притискає її до землі. Цю силу якраз і необхідно подолати. Виходить нова - дуже несподівана! - завдання: піднімати за допомогою сили, спрямованої вниз! Чи існують механізми, які працюють таким чином? Так, це звичайний важіль, його найпростіший і всім відомий варіант - дитячі гойдалки. Другий механізм - блок: трос тягнуть вниз, а вантаж піднімається.

У нашій задачі ситуація ускладнюється тим, що човен повинна сама себе підняти, тобто виступати одночасно в двох ролях: як об'єкт, який потрібно підняти, і в якості сили, яка піднімає.

Обидва варіанти (важіль і блок) можна реалізувати, якщо подумки розділити човен на дві частини і розглядати, наприклад, корму - як сили, а ніс - як об'єкт. Але, щоб ніс міг піднятися, корми повинна мати можливість опуститися. А опускатися їй нікуди - заважає земля. Нове завдання, але є значно простішою: викопаємо яму під кормою. А щоб багато не копати, змістимо центр ваги човна до корми, для цього можна використовувати той самий грунт, який ми з-під корми виймаємо. Коли ніс задереться, а корми опуститься в яму, підставимо катки, викинемо вантаж з човна - і вона сама на катки опуститься. Тепер човен можна котити до моря.

Для зіставлення ефективності методів мозкового штурму і ТРИЗ проаналізуємо етапи рішення задачі. Якщо попросити автора кожної ідеї, що виникла під час мозкового штурму, відновити хід думки, в результаті якого його ідея з'явилася на світло, то найчастіше відповідають: по асоціації, за аналогією з чимось уже відомим, баченим, добре знайомим. Аналогізування, як правило, пряме: необхідна ознака або принцип переносяться без істотних змін. Якщо запропонувати учасникам мозкового штурму оцінити методику з точки зору наявності будь-яких закономірностей, то відповідь найчастіше буде негативним. Тому ціна досвіду, набутого в результаті участі в штурмі, дуже невелика.

Чому це так? Перш за все тому, що в методиці мозкового штурму відсутній етап аналізу проблеми і учасники відразу починають вирішувати її, пропонуючи і розвиваючи ідеї. До того ж в цій методиці немає критеріїв вибору напрямку пошуку рішення, немає критеріїв оцінки ідей, висунутих безпосередньо в ході штурму. Основна краса штурму - в хаотичності висунутих ідей, тому часто чергова висунута ідея перебиває хід рішення, що веде до потрібного відповіді, і завдання повертається до початку. Хід штурму відображає рис. 1.

Ідея 1, например, непрійнятна в прінціпі ( «Проріті канал до човни"), отрімує Цілком логічне и технічно обгрунтоване розвиток у виде Ідей 2 і 3 - використовуват дощових воду для создания шлюзів. Альо це розвиток перебівається ідеєю 4 - все-таки тягти човен. Ідеї ​​8-11 являють собою поступовий розвиток варіанту, що пропонує зменшити тертя, і природно підводять до ідеї 12 - котити човен. Але спроба вирішити нове завдання - підняти човен - знову веде рішення в сторону. В результаті більшість висунутих ідей (а іноді і все!) Виявляються «пустими», а час на їх генерування - витраченим даремно.

Крім того, методика не дає впевненості, що в числі висунутих ідей дійсно знаходиться та, яка приведе до єдино вірного результату.

ТРИЗ вимагає починати рішення з аналізу проблемної ситуації і визначення основної функції системи. Для проблеми Робінзона це - перш за все надійність, тому дискусії на тему «Навіщо потрібна велика човен?» Відразу скасовуються.

Аналіз причини, через яку виникла проблема - необхідність створення великої тягової сили, потрібної, щоб тягти човен, - призводить до вибору іншого способу переміщення - котити човен. І ще десяток висунутих ідей, пов'язаних з поняттям «тягти», виявляються непотрібними: запрягати кіз, рубати дерева, змащувати поверхні жиром ... Так виникає нова задача - підняти човен, щоб поставити її на ковзанки. Але (!) - замість пошуків варіантів «за аналогією» відразу висувається ідеальне з точки зору ситуації вимога: човен повинна сама себе підняти. Тим самим відсікається можливість застосування блоків, важелів, зростаючих дерев, повітряних куль і інших «порожніх» варіантів ідей. І залишається тільки один, найсильніший і реальний.

Так методика ТРВЗ самою структурою своєї побудови усуває недоліки, властиві мозкового штурму (і іншим методам перебору варіантів). Початкова націленість на ідеальне рішення відкидає саму можливість витрачати час на генерування і подальший аналіз «порожніх» ідей, звужуючи в процесі вирішення поле пошуку до тієї мінімальної зони, в якій існують тільки сильні варіанти.

Визначимо інструментарій, використаний при вирішенні проблеми алгоритмическим методом. Перш за все, це була чітка програма у вигляді деякої універсальної послідовності кроків з аналізу проблеми і перетворенню вихідної сі туации до завдання і пошуку її вирішення. Ця програма називається алгоритмом вирішення проблемних ситуацій (АРПС).

По ходу вирішення ми неодноразово досліджували сутність фізичних процесів, що створюють проблеми. Та й саме рішення врешті-решт звелося до пошуку фізичного (в даній задачі) ефекту, який забезпечує реалізацію ідеального варіанту. Обсяг знань про закони природи, необхідний для реалізації ідеї, становить необхідний інформаційний фонд (ІФ).

Під час виконання завдання до чисто логічним ходів думки підключався уяву: наприклад, тоді, коли потрібно було уявити собі ідеальний - відсутній - кран, подумки розділити човен на дві частини ... Формування керованої уяви - мета спеціального курсу розвитку творчої уяви (РТВ).

АРПС, ІФ та РТВ - основні частини теорії розв'язання винахідницьких завдань - ТРИЗ, основи якої в кінці 1940-х рр. заклав і потім протягом всього свого життя розвивав інженер Г.С. Альтшуллер з соратниками та учнями.

Фото: pixabay.com