Изобретательское мышление. ТРИЗ

Изобретательское мышление

ТРИЗ

Владимир Петров

© Владимир Петров, 2021

ISBN 978-5-0055-2805-6

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Это учебник изобретательского мышления, которое также называют творческое, сильное, талантливое мышление.

Изобретательское мышление состоит из следующих составляющих: системное мышление, эволюционное мышление, мышление через противоречия, мышление с использованием ресурсов, мышление с использованием моделей и развитие творческого воображения.

Данная книга описывает все составляющие этого мышления. Основное внимание уделено отработке навыков Изобретательского мышления.

Книга рассчитана на широкий круг читателей от детей до взрослых разных специальностей (бизнесменов, политиков, менеджеров, проектировщиков, преподавателей ТРИЗ и т. п). Она будет полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи и иметь развитое талантливое мышление.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я премного благодарен Генриху Альтшуллеру, автору теории решения изобретательских задач – ТРИЗ, моему учителю, коллеге и другу, за то, что он создал эту увлекательную теорию. Признателен ему за незабываемое время, проведенное вместе с ним, и за то, что он изменил мою жизнь, сделал ее разнообразнее и интереснее. Некоторые из материалов этой книги обсуждались с Генрихом Альтшуллером.

ВВЕДЕНИЕ

Данный учебник содержит введение, 7 глав, заключение и приложение.

Введение описывает предназначение и структуру книги.

Глава 1 описывает качества и способы развития изобретательского мышления.

Глава 2 посвящена системному мышлению.

Глава 3 рассматривает две составляющие эволюционного мышления:

– выявление закономерностей развития;

– использование законов и закономерностей развития систем.

Глава 4 описывает мышление через противоречия, которое главным образом использует логику решения нестандартных задач.

Глава 5 посвящена отработке навыков применения ресурсов.

Глава 6 представляет методы моделирования и их использования для решения задач.

Глава 7 учит комплексному использованию всех составляющих изобретательского мышления.

В заключении приведены рекомендации по отработке навыков изобретательского мышления.

В приложениях представлен авторский разбор задач.

Учебник написан в последовательности, в которой рекомендуется осваивать его.

Теоретическая часть иллюстрируется большим количеством примеров, задач и графического материала (около 200 примеров и задач и около 80 иллюстраций). В конце каждой главы приводятся задания для самостоятельной работы.

Книга предназначена для широкой публики. Она также может быть полезна бизнесменам, студентам, аспирантам, преподавателям университетов, инженерам, изобретателям, ученым и людям, решающим творческие задачи, и занимающимся ТРИЗ со старшими школьниками.

Желаю успехов, ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ!

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО МЫШЛЕНИЯ

Всегда старайся сначала подумать, а потом лучше промолчи.

Айзек Азимов.«Я, робот»

Мысль нуждается в упорядочении.

Эмманюэль Мунье

Думать – вот самая тяжелая работа, и поэтому мало кто за нее берется.

Генри Форд

Надо развивать ум, читая много, а не многих авторов.

Марк Фабий Квинтилиан

Разум есть способность, дающая нам принципы априорного знания.

Иммануил Кант

Содержание главы 1:

1.1. Качества изобретательского мышления1.2. Способы развития изобретательского мышления1.3. Контрольные вопросы

1.1. КАЧЕСТВА ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО МЫШЛЕНИЯ

Это мышление также называют Сильное, Творческое, Талантливое или ТРИЗное мышление.

Оно включает составляющие:

– Системное мышление.

– Эволюционное мышление.

– Мышление через противоречия.

– Мышление через ресурсы (ресурсное мышление).

– Мышление по моделям.

– Развитие творческого воображения (РТВ).

Системное мышление основано на системном подходе.

Под системным мышлением автор понимает умение видеть составные части системы, ее элементы, иерархию системы, взаимовлияние элементов системы, системы с надсистемой и окружающей средой, учет изменений во времени и по условию, историческое развитие, цепочку по постановке цели, выявления потребностей, построение функциональной модели, дерева принципов действия, системный уровень. Системное мышление рассмотрено в главе 2.

Эволюционное мышление (глава 3) имеет две составляющие:

а) Выявление закономерностей развития (трендов) в любых явлениях, например, как это делается в тестах на логику или IQ (например, последовательность: треугольник, квадрат, пятиугольник… что дальше?).

б) Использование закономерностей развития искусственных систем для развития конкретной системы.

Мышление через противоречия – предусматривает выявление и разрешение противоречий (глава 4).

Ресурсное мышление – это умение выявлять и использовать ресурсы (глава 5).

Моделирование (глава 6) – это умение решать задачи с помощью моделирования. Часто используется мыслительное моделирование. В ТРИЗ моделирование осуществляется с помощью веполей, маленьких человечков, компонентно-структурное и функциональное моделирование. Помимо различных методов мыслительного моделирования желательно выполнять простейшие модели из картона, пластилина и т. д. Желательно использовать различные виды математического и компьютерного моделирования.

РТВ нацелено на управление психологической инерцией. Для развития творческого воображения используются все известные в ТРИЗ приемы и методы, применяя которых в отдельности или комплексно поможет значительно расширить творческое воображение человека. В данной книге не будут изложены материалы РТВ. Они подробно описаны в [2] и [13].

1.2. СПОСОБЫ РАЗВИТИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО МЫШЛЕНИЯ

Изобретательское мышление развивается с помощью постоянного применения каждого из описанных видов.

Системное мышление развивается использованием системного подхода (глава 2):

– умения видеть иерархию систем;

– взаимосвязи и взаимовлияния отдельных частей системы на систему, системы на надсистему и окружающую среду, обратное взаимодействие;

– учет любых изменений во времени и по условию, вызванных влиянием и взаимовлиянием;

– историческое развитие;

– постановка целей;

– выявление и прогнозирование потребностей;

– построение функциональной модели;

– выявление принципа действия системы;

– построение структурной и потоковой модели;

– определение работоспособности и конкурентоспособности системы.

Эволюционное мышление развивается выявлением закономерностей в различных явлениях, системах, процессах, последовательностях и использованием законов развития искусственных систем (глава 3) для прогнозирования развития этих систем.

Мышление через противоречия развивается выявлением и разрешением противоречий (глава 4).

Ресурсное мышление развивается выявлением и использованием ресурсов (глава 5).

Моделирование развивается построением мысленных, компьютерных и вещественных моделей для решения определенных задач.

Творческое воображение развивается с помощью специальных приемов и методов РТВ, чтения научной фантастики и оценки научно-фантастических произведений.

1.3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

– Опишите качества изобретательского мышления.

– Что такое системное мышление?

– Что такое эволюционное мышление?

– Что такое мышление через противоречия?

– Что такое ресурсное мышление?

– Что такое моделирование?

– Как развивается творческое воображение?

ГЛАВА 2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Когда долго всматриваешься в бездну, бездна начинает всматриваться в тебя.

Фридрих Ницше

Самая большая глупость – это делать то же самое и надеяться на другой результат

А. Эйнштейн

Содержание главы 2:

2.1. Несистемный подход

2.2. Основные понятия системного подхода

2.2.1. Системное мышление2.2.2. Система2.2.3. Иерархия2.2.4. Взаимосвязи и взаимовлияние

2.3. Системность

2.3.1. Общие понятия2.3.2. Отсутствие системности2.3.3. Эволюционное развитие

2.4. Системный оператор

2.5. Учет влияний

2.6. Динамическое программирование

2.7. Примеры

2.8. Выводы

2.9. Самостоятельная работа

2.9.1. Контрольные вопросы2.9.2. Темы докладов и рефератов2.9.3. Выполните задания

2.1. НЕСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД

Приведем примеры несистемного подхода.

Пример 2.1. Притча о слепцах

К слепым подвели по очереди слона и просили описать, что это такое (рис. 2.1).

Один из них потрогал ногу и сказал, что это что-то круглое и толстое, похожее на столб.

Другой потрогал хобот и сказал, что это что-то гибкое, похожее на змею.

Третий потрогал хвост и сказал, что это что-то тонкое, похожее на веревку.

Четвертый потрогал бок и сказал, что это похоже на стену.

Рис. 2.1. Слепцы1

Это типичный пример несистемного мышления.

Вспомним миф о Мидасе.

Пример 2.2. Мидас

Царь Мидас с почетом принял в своем дворце учителя Диониса Силена, отставшего от Диониса. В награду Дионис предложил Мидасу выбрать себе любой дар.

Мидас воскликнул:

– О, великий бог Дионис, сделай так, чтобы все, к чему прикоснусь, превращалось в чистое, блестящее золото!

Мидас не подумал, что пища и его близкие тоже будут превращаться в золото.

Пример 2.3. Штраф

Водителя оштрафовали за пересечение сплошной полосы. Сведения об этом работникам дорожной полиции сообщила кинокамера.

Оказалось, что сплошную полосу пересекла тень автомобиля, а не сам автомобиль (рис. 2.2).2

Рис. 2.2. Пересечение сплошной полосы

2.2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

Часто, решая задачи или исследуя какую-то систему, мы похожи на этих слепцов. Мы рассматриваем только маленькую часть задачи или часть системы, а этого, как правило, бывает недостаточно. Мы даже не всегда знаем ее составляющие – подсистемы, а тем более части этих составляющих – подподсистемы, не видим, куда входит данная система. Все это показывает отсутствие системного подхода.

Ниже приведем основные понятия и составные части системного подхода.

2.2.1. СИСТЕМНОЕ МЫШЛЕНИЕ

Системное мышление – это мышление, которое использует системный подход и является одним из элементов изобретательского мышления.

Системный подход – рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Основным объектом рассмотрения в системном подходе является система.

2.2.2. СИСТЕМА

Система (от латинского «systēma», от греческого «σύστημα» — «составленный», целое, составленное из частей, соединение) – это множество элементов, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой, которые образуют единое целое, обладающее свойствами, не присущими составляющим его элементам, взятым в отдельности.

Такое свойство называют системный эффект или эмерджентность.

Эмерджентность (от англ. «Emergent» — возникающий, неожиданно появляющийся) в теории систем — наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих ее подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств ее компонентов; синоним — «системный эффект»3.

Пример 2.4. Самолет

Самолет состоит из крыльев, фюзеляжа, двигателя, шасси и т. д.

Ни один из этих элементов не обладает свойством летать. Соединенные в единую систему – самолет, элементы приобрели новое свойство – летать – системный эффект.

Пример 2.5. Предложение (в языке)

Предложение состоит из слов и способа построения предложения – грамматики.

Ни один из этих элементов не обладает свойством выразить мысль. Соединенные в единую систему – предложение, приобретают новое свойство – мысль – системный эффект.

Предложение – целостно. Оно автономно и имеет свои закономерности развития – развитие грамматики.

В предложении показана взаимосвязь отдельных слов, их свойства, обнаруживаемые в их отношении друг к другу.

Пример 2.6. Телефон

Телефон состоит из микрофона, наушника, клавиатуры, дисплея, памяти и т. п.

Ни один из этих элементов не обладает свойством передавать звук на расстоянии. Соединенные в единую систему – телефон, элементы приобрели новое свойство – передавать звук на расстоянии – системный эффект.

Пример 2.7. Алгоритм

Алгоритм – это определенный порядок выполнения различных операций, приводящий к конкретному результату.

Алгоритм состоит из отдельных операций, выполняемых в определенном порядке.

Каждая из операций и порядок их выполнения в отдельности не приведут к необходимому результату. Соединенные в единую систему – алгоритм, который приобрел новое свойство – конкретный результат – системный эффект.

Часто такое свойство также называют синергетический эффект (от греч. «συνεργός» вместе действующий) — возрастание эффективности деятельности в результате интеграции, слияния отдельных частей в единую систему за счет так называемого системного эффекта.

Синерги́я (греч. «Συνεργία» — сотрудничество, содействие, помощь, соучастие, сообщничество; от греч. «Σύν» — вместе, греч. «ἔργον» — дело, труд, работа, (воз) действие) — суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующийся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы4.

Пример 2.8. Синергетический эффект

Обмен вещами не приводит к синергетическому эффекту, так как их остается столько же, сколько и было. Обмен идеями приводит к синергетическому эффекту, так как в результате у одного человека идей становится больше.

2.2.3. ИЕРАРХИЯ

Опишем иерархию системы (рис. 2.3):

– собственно, система;

– ее подсистемы;

– надсистема;

– внешняя среда.

Можно рассматривать много уровней подсистем и надсистем. Необычайно важно знать соседние системы и внешнюю среду. Таким образом, системное мышление должно рассматривать иерархические системные уровни.

Рис. 2.3. Системные уровни

Подсистема – составные части системы.

Надсистема – это объект, куда входит система в качестве подсистемы.

Иерархия может иметь более высокие ранги, например наднадсистема, и более низкие ранги, например подподсистема.

Наднадсистема – это объект, куда входит надсистема, а подподсистема – это элементы, из которых состоит подсистема. Количество рангов может быть достаточно большое.

Пример 2.9. Компьютер

Система – персональный компьютер.

Подсистемы: системный блок и устройства ввода – вывода (например, клавиатура, мышь, монитор, принтер, сканер, камера и т. п.).

Подподсистемы системного блока – это процессор, материнская плата, видеокарта, оперативная память, жесткий диск, дисковод, звуковая карта, сетевая карта, блок питания и т. д.

Надсистема – компьютерные сети и т. д.

Наднадсистема – это всемирная паутина, интернет.

Внешняя среда – это среда, в которой находится компьютер, например помещение, воздух и т. д.

Пример 2.10. Телефон

Система – телефон.

Подсистемы: микрофон и наушник, клавиатура, дисплей, память и т. п.

Подподсистемы – это элементы, из которых состоят микрофон, наушник, клавиатура, дисплей, память и т. д.

Надсистема – АТС, телефонные сети и т. д.

Наднадсистема АТС – это региональная и мировая телефонная сеть.

Внешняя среда – чаще всего, помещение и воздух.

Пример 2.11. Автомобиль

Система – автомобиль.

Подсистемы: колеса, двигатель, бензобак, система управления и т. п.

Подподсистемы двигателя – это поршень и цилиндр, шатун, свеча, клапаны, коленчатый вал, картер и т. д.

Надсистема – дорожное движение, к которой относятся: дороги, автозаправочные станции, автостоянки, система управления движением, гаражи, ремонтные службы, заводы изготовители и т. д.

Наднадсистема – это региональная и мировая сеть дорожного движения.

Внешняя среда – открытое пространство и атмосферные явления.

Пример 2.12. Дерево

Система —дерево (рис. 2.4).

Подсистемы: ствол, крона и корни.

Подподсистемы кроны – ветви.

У ветвей имеются свои подсистемы: листья, плоды.

У листьев имеются подсистемы: черешок, прожилки, ткани листа (строение листа показано на рис. 2.5 и 2.6).

Надсистема – это лес.

Внешняя среда: для корней – это почва; для ствола и кроны – воздух и атмосферные явления.

Рис. 2.4. Иерархия дерева

Рис. 2.5. Поперечный разрез листа5

Рис. 2.6. Клеточное строение листа6

2.2.4. Взаимосвязи и взаимовлияние

Но только знания этих уровней недостаточно. Необходимо учитывать влияние подсистем на систему, системы на надсистему и окружающую среду, и обратное воздействие надсистемы и окружающей среды на систему и подсистемы. Без учета этих влияний мы не только сделаем плохо работающую систему или вообще неработоспособную, но можем оказать отрицательное воздействие на подсистемы, соседние системы, надсистему или окружающую среду.

Покажем взаимовлияние подсистем на систему, системы – на надсистему и окружающую среду на примере дерева.

Пример 2.12. Дерево (продолжение).

Вид дерева и его подсистем существенным образом зависит от окружающей среды. Так, на севере и высокогорных районах растут, например, карликовые деревья (рис. 2.7), в пустыне – растения, способные запасать влагу (суккуленты), например кактусы, запасающие влагу в стеблях, алоэ – в сочных листьях (рис. 2.8).

От условий внешней среды зависят и подсистемы растений. Суккуленты имеют мясисто-сочные стебли, листья или корневища, луковицы, клубни, способные запасать и долгое время бережно использовать запасенную воду. Кожица стеблей и листьев суккулентов покрыта эластичной лакоподобной пленкой – кутикулой, хорошо отражающей солнечные лучи. Кактус собирает влагу и из воздуха, путем ее конденсации на волосках и колючках (ареолах), общая площадь которых получается очень большой.

В свою очередь растения влияют и на окружающую среду, выделяя или поглощая из атмосферы кислород или углекислый газ в различное время суток (рис. 2.9).

Рис. 2.7. Тундра

Рис. 2.8. Растительность пустыни

Рис. 2.9. Фотосинтез

Пример 2.13. Морская игуана

Морская игуана обитает исключительно на Галапагосских островах. Она питается морскими водорослями и имеет уникальную среди современных ящериц способность проводить под водой около часа. Они научились задерживать дыхание на этот срок, замедлять под водой сердечный ритм и пускать отток крови только к жизненно важным органам. Это произошло в результате эволюционных изменений способа питания – пища добывается в воде (морские водоросли), а не на суше. Это пример приспособления к внешней среде.

У морских игуан на суше и воде есть маленькие помощники – крабы и рыбы абудельдуф. Это чистильщики, питающиеся паразитами, доставляющими морским ящерицам немало проблем.

Это пример самоорганизующейся системы.

Такие связи имеют причины и следствия, их называют причинно-следственные связи.

Пример 2.12. Дерево (продолжение).

Почему на севере и в высокогорье растут низкие (карликовые) деревья, стелящиеся по земле? Потому что период, когда они могут расти, очень короткий, зимой очень сильный холод и сильные ветры. Причина – это сильные морозы и ветры, а следствие – что деревья низкие и стелются вдоль поверхности земли. Это и сеть причинно-следственная связь.

Деревья выживают в такой сильный мороз, так как они полностью укрыты снегом. В результате действия морозов растения закаляются, становятся морозоустойчивыми, увеличивается содержание сахара и изменение соотношение его компонентов – сахарозы и глюкозы. Задолго до сильных морозов, еще в осеннее время клетки деревьев обезвоживаются, запасенные крахмальные питательные вещества превращаются в сахара, связывающие воду, что предотвращает разрыв клеток, который мог бы произойти при сильных морозах.

Проследите самостоятельно причинно-следственные связи эволюции галапагосских игуан.

Пример 2.14. Бегун

Если поставить цель бегуну – победа в соревнованиях, то логично говорить, что он должен бежать как можно быстрее. Но что произойдет, если спортсмен на длинную дистанцию начнет быстро бежать с самого старта? Он быстро выдохнется и может не дойти до конца дистанции.

Вспомните стихи Владимира Высоцкого:

Десять тысяч и всего один забегостался.В это время наш Бескудников Олегзазнался.Я, мол, болен, бюллетеню, нету сил.И сгинул.Вот наш тренер мне тогда и предложил:беги, мол.Я ж на длинной на дистанции помру,не охну.Пробегу всего, быть может, первый круг —и сдохну.Но сурово тренер мне: Что за дела?Мол, надо Федя,Главное, чтобы воля тут былак победе.Воля волей, если сил невпроворот,а я увлекся,Я рванул на десять тыщ как на пятьсот, —и спекся…

Это типичный пример причинно-следственных связей.