Законы и закономерности развития систем. Книга 2

Это изображение показывает взаимодействие и борьбу противоположностей. В виде, изображенном на рис. 10.5, борьба противоположностей и их взаимодействие в системе находятся в балансе – не происходит никаких катаклизмов. Определенный баланс в природе – это отсутствие бурь, смерчей, пожаров, наводнений, экологических нарушений и т. п. Баланс в обществе – это, прежде всего, отсутствие войн и революций, а в технике – отсутствие аварий, неполадок и сбоев и т. д. Во время баланса система не испытывает никаких неблагоприятных внутренних и внешних воздействий и функционирует в наиболее благоприятном режиме. Это возможно только при адаптации отдельных частей друг к другу.

При изменении одной из частей системы и постоянстве другой возникают противоречия (что-то ухудшается). Такие изменения, например, могут быть связаны с попыткой улучшить какие-то параметры системы. Противоположное свойство или действие может зарождаться в глубине другого, которое представляет собой структурное изменение.

Этот же рисунок показывает возможность разделения противоречивых свойств в пространстве (Ян слева и Инь справа), в структуре (маленькая частичка Ян находится в Инь и наоборот). Кроме того, пространственное разделение может осуществляться с помощью самых разнообразных кривых или поверхностей.

Единство и борьба противоположностей проявляются везде, например:

– в математике: плюс и минус, возведение в степень и извлечение корня, интегрирование и дифференцирование, конечное и бесконечное и т. д.;

– в физике: холодное – горячие, светло – темноте, отталкивание – притягивание, положительное – отрицательное напряжение и т. д.;

– в химии: ассоциация – диссоциация, и т. д.;

– в философии: эволюция – революция, в восточной философии: Инь и Ян аспекты;

– в жизни: рождение – смерть и т. п.

Для того чтобы понять что-то, его сущность, необходимо искать внутренние противоречия.

Сформулируем сущность закона единства и борьбы противоположностей.

Единство и борьба противоположностей закон, в силу которого всем вещам, явлениям, процессам свойственны внутренне противоречивые стороны, тенденции, находящиеся в состоянии борьбы; борьба противоположностей дает внутренний импульс к развитию, ведет к нарастанию противоречий, разрешающихся на известном этапе путем исчезновения старого и возникновения нового.

В заключении подчеркнем, что любая система развивается в противоположных направлениях. Такой подход может быть использован как при решении изобретательских задач, так и при прогнозировании развития систем и собственно при развитии самих инструментов ТРИЗ.

Все инструменты ТРИЗ следует представлять, как единство и борьбу противоположностей, исследующие противоположные направления. Прежде всего, это должно относиться к основе ТРИЗ – к законам. Следовательно, необходимо рассматривать не только закон, тенденцию развития, но и ее противоположность, например, антитенденцию.

10.1.3. Закон отрицания отрицания

…Не следует забывать, что форма всякого бессознательного развития есть отрицание отрицания, движение путем борьбы противоположностей.

Ф. Энгельс14

Количество перешло в качество. Произошло отрицание отрицания.

В. И. Ленин15

Рис. 10.6. Законы диалектики

Процесс перехода количественных изменений в качественные и борьба противоположностей, включает в себя отрицание. Качественное изменение означает отрицание старого качества. Без отрицания невозможен был бы переход одного в другое. Борьба противоположностей завершается победой одной противоположности над другой, что означает отрицание одного и утверждение другого.

Отрицание и есть преодоление старого на основе внутренних противоречий, результат саморазвития, самодвижения предметов и явлений.

Суть закона отрицания отрицания заключается в том, что процесс поступательного развития происходит в три стадии:

– исходное состояние системы,

– отрицание этого состояния и переход в другое состояние,

– отрицание данного состояния (отрицание отрицания) и возврат к исходному состоянию, но, как правило, на более высоком уровне с применением новых элементов, материалов, технологий и т. д.

Процесс развития происходит с относительной повторяемостью, как бы по пройденным ступеням – по спирали.

Наиболее ярко процесс отрицания отрицания проявляется в моде.

Проиллюстрируем этот закон на технических примерах.

Пример 10.19. Радио

В первых детекторных приемниках использовался кристаллический детектор

(рис. 10.7а). Он представляет собой кристалл какого-либо полупроводника, как правило, сульфида свинца или сульфида кадмия, в который упирается тонкая проволочка из металла.

Следующим шагом в истории развития радиоэлектроники отказались от полупроводника – использовали вакуумные лампы (рис. 10.7б). Произошло отрицание полупроводника.

На следующем витке развития отказались от ламп и стали снова применять полупроводники (рис. 10.7в). Произошло отрицание отрицания. Полупроводники стали использовать на новом более качественном витке спирали.

Следующий этап – это снова применение вакуумной техники на новом этапе развития – использование вакуумной наноэлектроники. Использование вакуумных полупроводниковых приборов. Был создан вакуумный нанотранзистор. Это новый виток спирали.

Рис. 10.7. Спиральное развитие радио

Пример 10.20. Запоминающие устройства

Запоминающие устройства в первых вычислительных машинах были выполнены на ферритовых кольцах (рис. 10.8а). Это были очень надежные устройства у них не было механически подвижных частей, но они занимали достаточно большие пространства.

На следующем этапе развития использовали магнитные ленты. Они могли в том же самом объеме хранить значительно большее количество информации. Далее были изобретены диски, жесткие диски, дискеты и CD. Все они требовали механического вращения. Их быстродействие увеличивалось с увеличением скорости вращения носителя информации. Таким образом, от неподвижного запоминающего устройства перешли к подвижному. Это шаг отрицания неподвижного принципа записи.

На следующем витке развития снова отказались от механического перемещения носителя информации – была изобретена флеш-память. Произошло отрицание отрицания. Стал использоваться неподвижный способ записи на качественно новом уровне.

Отрицание означает не просто уничтожение старого, а устранение отрицательных качеств и сохранение положительных. Новая ступень имеет значительно большие возможности развития, чем предыдущая. Каждое новое отрицание впитывает в себя достигнутое ранее и делает его основой для дальнейшего движения. Поэтому новая ступень, каждый новый цикл развития не повторяет старый, а представляет собой новый круг, возвышающийся над старым, использующий старое, приобретенное предыдущим развитием как трамплин для дальнейшего развития. Происходит развитие по спирали.

Отрицание отрицания отражает спиралевидную форму развития – возврат к исходному пункту развития, но на более высокой основе.

При разработке новых поколений систем желательно выяснить, как необходимая нам функция, разрабатываемой системы, осуществлялась раньше. Не исключено, что используемые ранее идеи можно сегодня осуществить на новом качественном уровне с использованием более совершенных технологий, элементной базы и новых материалов.

Закон отрицания отрицания можно рассматривать как теоретическое обоснование трансфера технологий.

10.1.4. Выводы

Законы диалектики указывают общее направление развития систем. Они дополняют и уточняют друг друга, поэтому лучше их использовать совместно.

10.2. Закономерность S – образного развития систем

10.2.1. Общие понятия

Любая система (в том числе и искусственная, в частности, техническая) проходит несколько этапов своего развития. Эти этапы графически можно представить в виде кривой (рис. 10.9).

Рис. 10.9. S -образная кривая роста

Где P – параметр системы, t – время

В качестве параметра «P» могут быть, прежде всего, главные характеристики системы, например, размеры, скорость, мощность, количество проданных товаров, продолжительность жизни, численность населения, количество популяций и т. д.

Вначале система развивается медленно (этап I), при достижении некоторого уровня развитие ускоряется (этап II) и после достижения некоторого более высокого уровня скорость роста уменьшается и в конечном итоге рост параметра системы прекращается (этап III). Это этап сатурации, который может продолжиться очень долго. Иногда параметры начинают уменьшаться (этап IV) – система умирает (на графике это изображено пунктирной линией).

Подобные кривые часто называют S—образными или логистическими (логиста)16.

Для технических систем:

● этап I – зарождение системы (появление идеи вплоть до изготовления и испытания опытного образца);

● этап II – промышленное изготовление системы и доработка системы в соответствии с требованиями рынка;

● этап III – незначительная доводка системы, как правило, основные параметры системы уже не меняются, происходят косметические изменения, оптимизация параметров и доработка технологии изготовления, не существенные изменения внешнего вида или упаковки. На этом этапе происходит значительное расширение рынка сбыта и переход к массовому изготовлению;

● этап IV – ухудшение определенных параметров системы, которое может вызываться несколькими факторами:

– следование моде, влияние экономической, социальной или политической ситуации, религиозные ограничения и т. п.;

– физическое и/или моральное старение системы.

Как правило, на участке IV система прекращает свое существование или утилизируется.

Иногда этапы жизненного цикла представляю в виде шляпе-образной кривой (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Шляпе-образная кривая развития

Где P – параметр, t – время

Примеры развития технических системы по S—образной кривой приведены ниже.

Развитие телефонии

Пример 10.21. Развитие проводного телефона

Кривая развития проводного телефона изображена на рис. 10.11.

Рис. 10.11. S-образная кривая развития телефона

Где: P – параметр системы

В качестве параметра «Р» на S—образной кривой развития телефона могут быть разные параметры, например, качество передаваемого звука, дальность связи, пропускная способность каналов связи и т. д. Так под качеством звука можно понимать степень приближения к реальному звуку.

Этап I. Развитие телефона

Пример 10.22. Первый патент

14 февраля 1876 г. Александр Грэхем Белл подал заявку на изобретение телефона, а 7 марта 1876 г. ему был выдан патент США 174 465. Телефонный аппарат А. Белла изображен на рис. 10.12.

Рис. 10.12. Телефонный аппарат А. Белла

Пример 10.23. Угольный микрофон

4 марта 1877 г американский изобретатель Эмиль Берлинер (Emile Berliner) получил патент на угольный микрофон (рис. 10.13), а также патент на применение в телефонии принципа неплотных контактов и индукционной катушки. Впоследствии он продал патент за $50 000 компании Bell Telephone, куда он был принят на работу в качестве главного специалиста по телефонной технике.

Рис. 10.13. Телефонный аппарат А. Белла

Пример 10.24. Первая телефонная станция

25 января 1877 г в Нью-Хевен (штат Коннектикут, США) компания Bell Telephone построила первую телефонную станцию.

Таким образом, были созданы все минимально необходимые части для работы телефона.

Этап II. Развитие телефона

Пример 10.25. Микрофон с угольной палочкой

Американец Дэвид Эдвард Юз (David EdwardHughes) изобрел микрофон с угольной палочкой (рис. 10.14). 8 мая 1878 г. Юз продемонстрировал устройство Королевскому обществу в Лондоне и 9 июня 1878 г. широкой публике. Он отказался патентовать свое изобретение. Bell Telephone начала применять микрофон Юза в своих аппаратах, поскольку он позволил увеличить дальность связи.

Пример 10.26. Индукционная катушка

Томас Эдисон (Thomas Alva Edison) применил в телефоне индукционную катушку.

Пример 10.27. Электромеханический звонок

Томас Ватсон (Thomas Watson) запатентовал электромеханический звонок.

Пример 10.28. Конденсатор

Российский электротехник П. М. Голубицкий применил в телефоне конденсатор.

Пример 10.29. Трансформатор

В 1882 г. в России М. Дешев применил в телефоне трансформатор.

Пример 10.30. Многополюсный телефон

В 1883 г. Павел Михайлович Голубицкий (1845—1911), русский физик, создает многополюсный телефон, который успешно выдерживает испытания на расстояния, превышающие 350 км.

Пример 10.31. Система централизованного питания телефонных сетей

В 1887 г. П. М. Голубицкий получает привилегию на систему централизованного питания телефонных сетей. Голубицкий передал право на эксплуатацию своей системы Всеобщей телефонной компании в Париже.

Идея Голубицкого заключается в питании микрофонов абонентов от общей батареи, находящейся на местной телефонной станции, а не в самих телефонных аппаратах. Новый подход позволил создавать крупные телефонные сети городов и применяется по сей день.

Пример 10.32. Первая АТС

В 1887 г. К. А. Мосцицкий выдвинул идею релейной (без искателей) АТС и разработал схему станции на шесть номеров – «самодействующий центральный коммутатор».

Развитие телефонной связи осуществляется и сегодня. Она оставаясь на II этапе S—образной кривой развития, хотя телефонная связь давно находится на этапе массового использования, но темпы роста ее не замедлялись.

Этап IV. Развитие телефона

Пример 10.33. Интернет-телефония

Сегодня традиционный телефон начинает уступать место «телефонной» связи через Интернет (Интернет-телефонии) и мобильным телефонам.

Таким образом, развитие телефона не вышло на III этапе S—образной кривой, но уже переходит на IV этап. На рис. 10.11 это показано пунктирной линией.

Пример 10.34. Развитие мобильного телефона

Кривая развития мобильного телефона изображена на рис. 10.15.

Рис. 10.15. S-образная кривая развития мобильного телефона

Где: P – параметр системы

Этап I. Развитие мобильного телефона

Пример 10.35. Первый «мобильный» телефон

В 1910 г. Ларс Магнус Эриксон (Lars Magnus Ericsson) и его жена Хильда (Hilda) из Швеции регулярно использовали «мобильный» телефон, совершая поездки по сельской местности на автомобиле (рис. 10.16).

Для подсоединения к телефонной линии использовались две длинные палки, к которым были прикреплены провода. Провода поочередно подвешивались к воздушным линиям, пока не находилась свободная пара, после чего Эриксон крутил динамо телефона, посылая сигнал оператору ближайшей станции.

Рис. 10.16. «Мобильный телефон» Эриксона

Пример 10.36. Подвижная телефонная связь

В 1946 г. 17 июня, Сент-Луи (штат Миссури, США). Подвижная телефонная связь.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Материалы этого параграфа базируются на работе автора: Жуков Р. Ф., Петров В. М. Современные методы научно-технического творчества. – Л: ИПК СП, 1980. – 88 с.

2

Ленин В. И. Философские тетради. – Полн. собр. соч. 5 изд., М.: Политиздат, 1979, Т. 29, С. 256.

3

Энгельс Ф. Анти-Дюринг. – Маркс К., Энгельс Ф. Соч., Т, 20, С. 44.

4

Качество (философия) – по материалам Википедии.

5

Константинов Ф. В. и др. Диалектический материализм. В кн.: Основы марксистской философии. 2-е изд., С. 69—294. М.: Политиздат, 1963 URL: http://psylib.org.ua/books/konst01/txt04.htm.

6

По материалам Константинов Ф. В. и др. Диалектический материализм URL: http://psylib.org.ua/books/konst01/txt04.htm.

7

По материалам Константинов Ф. В. и др. Диалектический материализм URL: http://psylib.org.ua/books/konst01/txt04.htm

8

URL: http://studopedia.org/6-27125.html.

9

По материалам URL: http://psylib.org.ua/books/konst01/txt04.htm.

10

По материалам URL: http://studopedia.org/9-22296.html.

11

Закон перехода количественных изменений в качественные – материал из Википедии.

12

Маркс К. Нищета философии. – Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т, 4, С. 136.

13

Козьма Прутков. Мысли и афоризмы.

14

Энгельс Ф. Письмо Л. Лафарг, 24 ноября 1888 г. – Маркс К., Энгельс Ф. Соч., Т. 37, С. 98.

15

Ленин В. И. Шаг вперед, два шага назад. – Полн. собр. соч., Т, 8, С. 395.

16

Логистическую кривую (логистическое уравнение) вывел бельгийский математик Пьер Франсуа́ Ферхю́льст (фр. Pierre François Verhulst) в 1845 г., изучавший рост численности населения. Логистическое уравнение также называют уравнение Ферхюльста. В дальнейшем это уравнение стали использовать во многих областях.

Verhulst, Pierre-François (1845). «Recherches mathématiques sur la loi d’accroissement de la population» [Mathematical Researches into the Law of Population Growth Increase]. Nouveaux Mémoires de l’Académie Royale des Sciences et Belles-Lettres de Bruxelles 18: 1—42. Retrieved 2013-02-18.