Бесплатный фрагмент - Хариз. Художественный алгоритм решения изобретательских задач

Введение

Тысячелетиями человечество накапливало и передавало опыт с помощью преданий, сказок и притч. Сюжет служил древнейшим и самым надёжным способом сохранения знаний. В сказаниях предки зашифровывали правила выживания, повадки зверей, смену времён года и свойства природных стихий.

Живая история мгновенно привлекает внимание, находит живой отклик и врезается в память, потому что человеческое мышление изначально устроено повествовательно.

За кажущейся простотой преданий скрывается жёсткий порядок. Драматургия никогда не была хаотичным полётом фантазии: она опирается на законы причины и следствия. Каждое действие героя неизбежно влечёт за собой последствия, любое препятствие требует поиска скрытых ресурсов, а развязка наступает только тогда, когда устраняется коренной источник разногласий.

Ещё Аристотель определял драму как воспроизведение событий, развивающихся по законам необходимости и вероятности.

Иными словами, законы драматургии — это проверенные временем законы формальной логики, выраженные наглядным языком образов.

Почему же столь действенный инструмент познания веками оставался заперт исключительно в границах литературы и театра? Если человеческий разум столь естественно распутывает хитросплетения сюжетных линий, логично применить эту способность там, где пасуют привычные расчёты: при поиске принципиально новых решений и ликвидации сложных аварий.

Для понимания сути стоящих перед исследователем задач важно чётко разделить два базовых понятия.

Изобретательская задача — это поиск способа создания принципиально нового устройства, материала или процесса, ранее не существовавшего в физической реальности и ещё неизвестного человечеству.

Техническая неполадка — это непредвиденное отклонение работы технической системы от её заданного служебного назначения, возникающее из-за неучтённого или скрытого физического взаимодействия материальных элементов.

В обеих ситуациях исследователь упирается в глухую стену: при неполадке детали механизма мешают друг другу выполнять работу, а при создании новинки желаемая цель сталкивается с естественными ограничениями природы.

Метод ХАРИЗ (Художественный алгоритм решения изобретательских задач), созданный мной, Алексеем Щинниковым, предлагает разрешать эти трудности через логику драматургии. Физические тела, вещества и поля наделяются характерами, их свойства становятся мотивами и стремлениями, а нежелательное взаимодействие переводится в открытое противостояние персонажей.

Драматургический взгляд на материальный мир позволяет обойти привычные профессиональные штампы. Когда физический процесс разворачивается как цепь последовательных шагов одушевлённых героев, сразу обнаруживаются незаметные до этого виновники поломок и скрытые возможности окружающей среды.

Разрешая сюжетный конфликт по строгим правилам логики, исследователь получает точный физический ответ, готовый к воплощению в реальном металле и чертежах.

Задачи для разбора

Освоение метода ХАРИЗ начинается с реальных жизненных ситуаций. Чтобы глубоко понять принципы одушевления материи и логику сюжетного поиска решений, полезно с самого начала иметь перед глазами конкретные практические задачи.

Ниже приведён маленький задачник, охватывающий самые разные сферы человеческой деятельности: от поведения веществ и работы механизмов до медицины, сферы услуг и организационного управления.

Часть этих задач подробно разбирается в главах книги в качестве наглядных примеров работы метода. Остальные оставлены для самостоятельного решения: вы можете применить к ним алгоритм ХАРИЗ, чтобы потренироваться в переводе материальных затруднений на язык драматургии и научиться находить сильные ответы.

1. Борьба с каменной пылью в вечной мерзлоте

— Препятствие: при бурении пласта в шахтах Севера образуются плотные облака пыли. Подача обычной воды приводит к её замерзанию на морозе: жидкость сковывает буровые коронки и превращает пол забоя в опасный ледяной каток.

— Драматургический конфликт: Вода (герой) стремится связать и осадить Пыль (противника), но Мороз (враждебная среда) превращает героя в неподвижный лёд. Победить холод силой нельзя: Воде необходимо преодолеть страх перед морозом и заключить с ним союз.

— Вопрос героям: как изменить агрегатное состояние Воды, чтобы заставить Мороз работать на связывание пыли без образования ледяной корки на полу и оборудовании?

2. Тайна гибели фторопластовой защиты («Кто убил Изоляцию»)

— Препятствие: внутри промышленной трубы протекает жидкость со скачками температуры до плюс семисот градусов. Наружная стальная гильза выдерживает нагрев, но фторопластовая изоляция провода внутри плавится при четырёхстах пятидесяти градусах, хотя сталь не касается провода напрямую.

— Драматургический конфликт: чувствительный Провод стремится передавать сигнал наружу, но разрушительный жар проникает внутрь защитной гильзы через скрытого посредника в зазоре.

— Вопрос героям: как выявить и устранить невидимого переносчика тепла внутри полости гильзы, чтобы провод оставался целым при любых внешних всплесках температуры?

3. Отвод тепла от микропроцессора

— Препятствие: электронный чип стремится работать на предельной тактовой частоте, выделяя избыточное тепло, однако увеличить размеры радиатора в компактном корпусе невозможно.

— Драматургический конфликт: Процессор (герой) желает работать с наивысшей скоростью, но рождающееся Тепло (антагонист) угрожает разрушить кристалл, а компактный Радиатор (союзник) не способен вырасти.

— Вопрос героям: с кем из окружающих веществ Процессор должен заключить союз, чтобы избыточный жар мгновенно покидал кристалл без увеличения площади охлаждающих решёток?

4. Защита режущей кромки инструмента от потери закалки

— Препятствие: фреза обязана с силой прижиматься к заготовке для срезания слоя металла, но возникающее трение раскаляет кромку, лишая инструмент заводской твёрдости и затупляя лезвие.

— Драматургический конфликт: режущая кромка обязана быть горячей и твёрдой в точке резания, но должна оставаться холодной для сохранения внутренней структуры металла.

— Вопрос героям: как развести несовместимые требования к твёрдости и температуре инструмента во времени или по микроучасткам пространства?

5. Стойкость мостовой опоры к ударам ледохода

— Препятствие: опора моста в северной реке подвергается регулярным ударам тяжёлых льдин. Абсолютно твёрдая конструкция растрескается от динамических ударов, а излишне податливая — согнётся под весом дорожного пролёта.

— Драматургический конфликт: опора обязана быть несгибаемой под весом моста, но должна оставаться упругой для гашения разрушительной силы набегающих ледяных глыб.

— Вопрос героям: как распределить свойства твёрдости и упругости по объёму опоры, чтобы она выдерживала ледоход без утяжеления конструкции?

6. Защита электронных чаевых в гостинице

— Препятствие: постояльцы благодарят горничных за чистоту, сканируя QR-код на настольной табличке («треугольнике»). Недобросовестные работницы перед уходом подменяют чужие таблички своими, забирая чужие деньги. Конфликт грозит разрушить доверие руководства гостиниц к сервису электронных сборов.

— Драматургический конфликт: настольная табличка обязана находиться на виду для удобной оплаты услуги, но не должна оставаться постоянным носителем одного и того же счёта, чтобы не стать лёгкой добычей для нечестной подмены.

— Вопрос героям: как связать перевод вознаграждения непосредственно с фактом выполненной уборки в конкретном номере, исключив возможность кражи через замену картонных карточек?

7. Чаевые заправщику на АЗС

— Препятствие: сервис электронных сборов стремится облегчить оплату труда заправщиков. Установка отдельного рекламного щита с QR-кодом оказалась неудобной: водителю трудно навести камеру смартфона из салона автомобиля сквозь стекло, в плохую погоду или при неудачной остановке у колонки.

— Драматургический конфликт: код для оплаты обязан оказаться непосредственно перед глазами водителя на расстоянии вытянутой руки, но сам водитель не должен покидать салон, а на заправочном островке нельзя загромождать проезд громоздкими стендами.

— Вопрос героям: какой предмет или узел заправочного оборудования, неизбежно оказывающийся прямо перед окном водителя в момент обслуживания, должен взять на себя роль носителя персонального кода?

8. Растворение сухого молока в ледяных снегах

— Препятствие: альпинисты берут в горы сублимированное сухое молоко для уменьшения веса рюкзаков. Вокруг лежит чистый снег, но при добавлении воды порошок мгновенно слипается в плотные комки, которые крайне трудно растворить даже при долгом размешивании или предварительном изготовлении густой кашицы.

— Драматургический конфликт: крупицы сухого молока должны плотно соединиться с молекулами влаги, но при первом контакте с жидкой водой их наружный слой мгновенно склеивается в непроницаемую плёнку, преграждающую доступ к сухому ядру.

— Вопрос героям: как использовать окружающий снег и холод, чтобы крупицы сухого молока равномерно распределились в объёме до того, как начнётся процесс таяния?

9. Постель для неподвижного пациента

— Препятствие: больной с сочетанными тяжёлыми травмами и ожогами прикован к кровати. Перемещать или переворачивать человека категорически запрещено из-за опасности болевого шока и смещения переломов. При этом врачам необходимо обрабатывать кожный покров лекарствами, лечить пролежни от неподвижного лежания и регулярно менять загрязнённое постельное бельё.

— Драматургический конфликт: тело пациента обязано оставаться абсолютно неподвижным во всех плоскостях, но простыня под ним должна двигаться и обновляться, а доступ к телу со всех сторон — открываться для медицинских процедур.

— Вопрос героям: как устроить поверхность больничной кровати, чтобы полотно двигалось само, а опоры мягко перераспределяли вес тела без малейшего смещения пациента?

10. Ледовое покрытие на горнолыжном склоне

— Препятствие: для создания ледового покрытия или работы снеговых пушек на горнолыжном спуске требуется поднимать воду из озера, расположенного у подножия горы. Насосному оборудованию не хватает производительности и энергии для непрерывной перекачки огромного объёма тяжёлой воды на большую высоту.

— Драматургический конфликт: вода необходима на вершине горы для формирования ледяного покрова, но земное притяжение и крутой подъём препятствуют её доставке снизу, требуя чрезмерных затрат ресурсов.

— Вопрос героям: как использовать природные ресурсы самой горы — высоту, перепад температур или естественные осадки на вершине, — чтобы получить воду на склоне без затратной перекачки от подножия?

Каждая из приведённых задач учит главному принципу метода: отказаться от внешних подпорок и поиска компромиссов, сосредоточившись на поведении самих участников драмы. Разрешая эти ситуации, вы увидите, как за строгими формулировками драматургического конфликта открываются простые и изящные решения.

Глава 1. Анатомия материального конфликта

На первый взгляд, мир неживой природы лишён страстей. Стальная балка не испытывает злости к давящей на неё плите перекрытия, а речная вода не объявляет войну замерзающему грунту.

Однако при внимательном рассмотрении физический мир предстаёт пространством непрерывного противостояния. Каждое материальное тело стремится сохранить своё состояние, опираясь на фундаментальные свойства: прочность, упругость, текучесть, плотность или способность проводить тепло.

Пока параметры деталей согласованы, механизм работает исправно. Сила трения помогает автомобильным колёсам цепляться за асфальт, контролируемый нагрев плавит нужный припой, а давление расширяющегося пара двигает тяжёлый поршень.

Трудность возникает тогда, когда одно и то же физическое свойство одновременно необходимо для выполнения полезной работы и приводит к аварии.

Возникает ситуация, напоминающая непреодолимый мыслительный тупик:

— Корпус измерительного прибора обязан быть тонким, чтобы без задержки улавливать малейшие колебания температуры среды, но должен оставаться толстым, чтобы не разрушиться под высоким внешним давлением.

— Режущая кромка фрезы должна плотно прижиматься к заготовке для снятия слоя металла, но возникающее от этого трение нагревает инструмент и лишает его заводской закалки.

— Защитная металлическая гильза обязана окружать чувствительный провод для механической защиты, но неизбежно передаёт на него тепловой удар от раскалённой внешней среды.

С точки зрения науки «Формальная логика» перед нами находится мнимое противоречие.

В классическом понимании мнимое противоречие — это ситуация, при которой высказывание или мысль лишь на первый взгляд кажется противоречивой, но при строгом рассмотрении никакого реального логического конфликта в ней нет.

Основой здесь выступает закон непротиворечия. Этот фундаментальный закон логики гласит: два противоположных суждения не могут быть одновременно истинными в одно и то же время, в одном и том же месте и в одном и том же отношении. Если хотя бы одно из этих условий не совпадает, взаимное исключение немедленно исчезает.