АЛГОРИТМЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСТВА
Не нужно бояться дерзости или безумства в области труда и созидания.
М. ГОРЬКИЙ
Французский психолог Г. Рибо в самом начале нашего века об изобретательстве говорил так: «Что касается до «методов изобретения», по поводу которых было написано много ученых рассуждений, то их на самом деле не существует, так как в противном случае можно было бы фабриковать изобретателей, подобно тому как фабрикуют теперь механиков и часовых дел мастеров».
Постепенно эта точка зрения подвергалась сомнению. Видимая аксиомность положения расшатывалась. Изобретательство проходило путь от случайного открывательства к сознательному и планомерному решению новых технических задач. И вот теперь все чаще и чаще встречаем мы заявления о том, что можно создать методику изобретательства и нужно создавать ее, о том, что необходимо учить изобретать (и что даже уже учат изобретать!). Ведь учат же творческих работников: самого одаренного композитора — музыкальной грамоте, самобытного артиста — сценическому искусству.
Больше всего об этом говорят не психологи и не те, кто пишет об изобретательстве, а сами изобретатели. Они думают над рационализацией своего труда, ниспровергают догмы о секрете изобретательства («его не существует!»), стремятся создать методику, чтобы повысить эффективность своего творчества. Не все изобретения обязательно следствия озарения, какого-то особого дара и высоких душевных порывов, говорят они, многое достигается и путем чисто рациональным, усилием мысли.
Я заинтересовался, что же это за методика, помогающая изобретать.
Но вначале небольшое отступление. Еще в прошлом веке с именем выдающегося математика и логика Бернардо Больцано было связано такое понятие, как «наукоучение». Больцано провел анализ структуры научного знания и разработал «совокупность тех правил, которыми мы должны руководствоваться при разделении совокупной истины на отдельные науки». При этом он выделил два аспекта — теоретический и практический. В практическом указал на то, как надо определенную область истин расчленять, чтобы каждая часть могла быть основательно разработана.
В четвертой части своего «Наукоучения» Больцано идет еще дальше и создает учение о правилах, которым подчиняется искусство изобретения. Он дает методологию поиска и решения возникающих задач. Это своего рода предписания, служащие руководством и средством для достижения поставленных исследовательских задач и целей. Вот как об этом говорит ученый:
«Принципы, благодаря которым достигается ответ на вопрос, т. е. те способы деятельности, которые рассматриваются как зависящие от воли человека и необходимые для достижения результата, называются предписаниями, или правилами достижения этого результата. Совокупность такого рода предписаний или правил составляет руководство или метод».
Руководство состоит из 14 общих правил. Первые шесть касаются выдвижения проблемы и принципов ее решения. Последующие восемь относятся к процедурам осмысливания, оценок и проверки решения.
Нечто подобное мы можем найти и в современных разработках. Например, в знаменитой книге известного математика Д. Пойа «Как решать задачу». Но наиболее четко и ясно на интересующую нас тему высказались Г. Альтшуллер в книге «Как научиться изобретать» и В. Мухачев в работе «Как рождаются изобретения». Много полемического, любопытного и неожиданного рассказал Владимир Орлов в «Трактате о вдохновенье, рождающем великие изобретения».
Интересно, как он определил свою задачу. «Я старался показать, — пишет автор, — что изобретения бывает полезно группировать не только по техническому и научному принципу, заложенному в их основе, но по логике их возникновения, по «мыслительным фигурам», создавшим и роднящим, казалось бы, самые неподходящие изобретения. Это как бы обобщенные — «типовые» пути, ведущие к техническим выдумкам».
Да, опыт показывает, что в области изобретательства возможно, следуя по «типовым» путям, проникать в тайны мыслительного процесса, рождающего изобретение.
Кратко «теория изобретательства», как ее понимают в наше время некоторые исследователи методики изобретательства, выглядит так. Решая задачу, изобретатель осуществляет три этапа:
1. Выбрать задачу и определить техническое противоречие, которое мешает ее решению обычными, уже известными путями. Аналитическая стадия.
2. Устранить причину противоречий путем внесения изменений в одну из частей машины или в одну из стадий процесса. Оперативная стадия.
3. Привести другие части усовершенствуемой машины или стадии процесса в соответствие с измененной частью. Синтетическая стадия.
По-моему, такой подход к изобретательству похож, во-первых, на стремление соорудить леса (методика), которые помогут возвести здание (изобретение); во-вторых, это разработка программы действий — расчленение сложного процесса на составляющие его более простые. А в-третьих, говоря кибернетическим языком, формализация задачи, нахождение алгоритма — руководства к действию, то есть составление плана поиска для нахождения решения.
А ведь если четко сформулирована задача и составлен алгоритм, можно «поручить» изобретать даже и не изобретателю, а если хотите, электронной вычислительной машине.
Стоп! Не слишком ли далеко меня завели чисто логические, формальные построения? В таких случаях полезно заняться самопроверкой.
Я просмотрел много работ об изобретательстве — старинных и современных, аналитических и описательных: от «Мучеников науки» Гастона Тисандье до новейших публикаций в специальных журналах.
И что же? Почти у всех авторов можно найти мысль, что изобретательство, хотя процесс и сложный, поддается расчленению на более простые частные вопросы. Даже те авторы, которые говорят о наитии, вдохновении, озарении, случае, переходя к конкретным примерам, невольно развенчивают эти взгляды.
Тот же Рибо писал: «Дабы воплотить и упрочить идею изобретения, представшую словно в сиянии перед восторженным умом, требуется непоколебимая стойкость и величайшее терпение. Надо всесторонне рассматривать и применять механические приспособления, применимые к этому изобретению, до тех пор, пока не будет достигнута желанная простота, которая одна и делает его жизнеспособным».
(Обратите внимание — довольно прозаическая расшифровка «сияния перед восторженным умом».)
А как быть с пресловутым «случаем»?
«Но ведь роль случая ограничивается только постановкой проблемы. Разработка же ее пойдет своим путем, творческим», — признавался известный русский патентовед П. К. Энгельмейер, автор книги «Теория творчества».
Чтобы убедить читателя в правомерности выдвинутого положения, приведу слова авторов, для которых творчество было целью жизни.
Эйнштейн, много лет прослуживший в патентном бюро, говорил: «Изобретатель — это человек, нашедший новую комбинацию уже известных оборудований». Он же утверждал, что «без знания нельзя изобретать, как нельзя слагать стихи, не зная языка».
Эдисон: «Когда я желал что-нибудь изобрести, я начинал с изучения всего, что было сделано по данному вопросу за прошедшее время».
«Изобретение зависит от терпения, — утверждал Бюффон. — Нужно долго и внимательно рассматривать данный предмет со всех сторон. Мало-помалу он начинает развертываться перед вашими глазами».
Декарт же считал, что каждый подлежащий исследованию трудный вопрос надо разлагать на столько частных вопросов, чтобы стало возможным более легкое их разрешение.
И совсем уже определенно и ясно высказался французский математик Анри Пуанкаре в статье «Science et methode»: «Творить, изобретать — значит выделять, короче говоря, отбирать».
Как видим, итог один: знание, поиск, сопоставление, выбор.
Мало того, само изобретательство можно рассматривать как процесс, укладываемый в определенные рамки и правила: ставим задачу, представляем себе идеальный результат и, собственно говоря, пускаемся в поиски решения задачи, допустим, методом проб и ошибок: сопоставляя, сочетая, соединяя реально существующие предметы, или проверенные схемы, или работающие механизмы. Даже при простом переборе, сопоставлении можно наткнуться на оригинальное решение.
В качестве примера приведем описание двигателя Ленуара, опубликованное сто лет назад: «Машина использует поршень, запатентованный Стритом; она прямого и двойного действия, как машина Лебона; зажигание в ней производится электрической искрой, как в машине Рива. Она заимствует у Сэмуэля Броуна водяное охлаждение цилиндра; она может работать на летучих углеводородах, предложенных Эрскин-Азардом; может быть, найдет у Гамбеты остроумную идею кругового распределителя. Но, кроме того, она газ и воздух втягивает действием самого поршня, без их предварительного смешивания, всегда опасного и требующего употребления насосов. Вот его (Ленуара) право на патент, вот чего нельзя у него отнять».
Что же автор хочет всем этим сказать? Что изобретателю не нужно вдохновение, что он может обойтись без творческой искры, без горения и поиска? Что голый рационализм заменит сегодня все и вся в изобретательстве?
Отнюдь нет. И в этой главе, как и во многих других, стремлюсь внушить читателю одну мысль — не следует ждать только озарений, не следует уповать в творчестве только на наитие, и интуиция, как правило, работает на возникающую потребность. 'Начинайте работать, и работа сама покажет, что следует и как следует делать. Но начинайте не без системы, не без правил, не без уверенности, что и рациональный путь плодотворен в творчестве и даже в такой сложной области, как изобретательство.
И еще. Всюду автор стремился найти, изыскать малейшую возможность поднять КПД творчества, работоспособности, поднять результативность усилий человека, прикладывающего свои руки к делу или вкладывающего разум в идею.
Думаю, меня не осудят изобретатели — сторонники только интуитивного метода за то, что в заключение приведу довольно резкие слова автора книги «Интуиция и наука» физика М. Бунге в адрес интуиции.
«Когда мы... не помним посылок или не отдаем себе ясного отчета в последовательности процессов логического вывода умозаключений... мы склонны говорить, что все это было делом интуиции. Интуиция — коллекция хлама, куда мы сваливаем все интеллектуальные механизмы, о которых не знаем, как их проанализировать или даже как их точно назвать... В технике, как и в науке, первоначальный проблеск интуиции может положить начало цепной реакции между предшествующими элементами познания, но конечный результат обычно очень отличается от этого начального проблеска. Во всяком случае творческое воображение техника или ученого проявляется не в вакууме. Без некоторого комплекса информации или вне рамок, образуемых более или менее четкими точками зрения, не бывает ни изобретательности в науке, ни новаторства в технике...»
МОЗГОВАЯ АТАКА
Если мы слишком слабы, чтобы осуществить свою задачу, мы все же достаточно сильны, чтобы как можно лучше поработать над ней.
Р. РОЛЛАН
В течение многих столетий творчество считалось уделом одиночек. Подавляющее большинство известных научных открытий, изобретений, шедевров искусства, созданных к середине XX века, было рождено талантом и гением выдающихся творцов.
Но примерно с 30 — 40-х годов нашего века удельный вес коллективного творчества в общем балансе достижений человечества начал резко возрастать. Особенно ярко этот процесс проявился в сфере науки и техники. Достаточно вспомнить историю овладения атомной энергией, прорыв в космос, развитие кибернетики, лазерной техники.
Над крупнейшими открытиями нашего времени работали большие творческие коллективы. Нельзя себе даже представить, чтобы подобные задачи мог решить кто-либо один, пусть и супергений. Сегодня подавляющее число научно-технических проблем под силу лишь объединенным силам ученых.
Это не значит, конечно, что время творцов-одиночек полностью прошло. И в наши дни отдельные выдающиеся ученые, изобретатели радуют человечество и новыми открытиями, и интересными изобретениями. И все-таки надо признать, центр тяжести современной науки и техники, безусловно, переместился в сторону творчества коллективов.
Неуклонно движется в этом направлении и творчество в сфере некоторых видов искусства. Создать выдающийся спектакль, кинофильм, телевизионную передачу, балет может сегодня лишь талантливый коллектив.
Не случайно специалисты, занимающиеся поисками путей интенсификации творческих процессов, все больше внимания уделяют именно творческим коллективам. Хотя работа над важной проблемой еще только началась, однако уже получены интересные практические результаты.
Существует несколько форм коллективной научно-исследовательской работы: каждодневная работа в лаборатории; семинары, на которых встречаются представители разных лабораторий; конференции, где участвуют сотрудники различных НИИ; международные конгрессы и т. д.
Тот, кто бывал в наших НИИ самого разного профиля, не мог не заметить, что наибольшей популярностью там пользуются семинары — главным образом из-за их максимальной плодотворности. Как они обычно протекают? Один сотрудник (редко два-три) выступает с основным докладом по какой-нибудь спорной, неясной проблеме. Затем присутствующие высказывают свое мнение по отдельным затронутым вопросам, спорят, доказывают. Причем особым почетом пользуется открытая, нелицеприятная критика, способность подвергать сомнению, казалось бы, самые неопровержимые доказательства, идеи, факты. Здоровый, иронический скепсис нашей научной молодежи стал даже нарицательным. На первый взгляд это действительно хорошо. Но вот специалисты по организации научной работы решили с позиций кибернетики проанализировать эффективность работы научных семинаров. И выяснилось: этот коллективный мозг в процессе творчества работает далеко не в оптимальном режиме. И главная ошибка — в организации.
Следует отметить особо неблагоприятное воздействие сверхкритики и критической атмосферы при обсуждениях. Не в меру ретивые оппоненты настраивают всех на осторожные высказывания. Получается ситуация, похожая на такой образ. Если одновременно пустить через кран горячую и холодную воду, получите только теплую. Если одновременно творить и критиковать, не будет ни воспламеняющих идей, ни охлаждающей критики.
Были разработаны и практически испытаны при решении ряда сложных научно-исследовательских проблем новые организационные формы. Результаты превзошли все ожидания.
В чем же суть новой методики?
Для того чтобы семинар, посвященный решению какой-либо важной проблемы, сработал оптимально, необходимо разделить этот коллективный мозг на две части: «группу генерации идей» и «группу оценки».
Допустим, лаборатории поручена задача: разработать для новой вычислительной машины устройство, отвечающее определенным требованиям. Руководитель лаборатории созывает семинар, цель которого — рассмотреть варианты решения и выбрать один или несколько наилучших. Как показали исследования, постоянная критика и самоконтроль вызывают у участников семинара своеобразную боязнь показаться смешным в глазах друзей и начальства, прослыть фантазером, идеалистом. Эта «болезнь» сковывает, а иногда и гасит фантазию научного сотрудника, то есть лишает его самого главного: возможности перейти в состояние вдохновения, свойственного истинным творцам. Особенно парализующее влияние оказывает на творческую инициативу присутствие начальства. Поэтому вторым условием является примерное равенство в рангах членов группы «генерации идей». Наоборот, в группе «оценки идей» обязательно присутствие начальства, облеченного определенными полномочиями. Это необходимо для того, чтобы положительная оценка той или иной идеи имела под собой реальную почву для ее реализации. Вообще говоря, проблема подбора участников обеих групп очень важна и сложна. В группу «генерации идей» предлагается включать широко эрудированных сотрудников, склонных к фантазии, но ясно представляющих суть стоящей перед ними задачи. Большое значение имеет приблизительное равенство членов группы по темпераментам. Как показывает накопленный опыт, оптимальное число членов группы «генерации идей», нацеленных на решение проблемы средней сложности, не превышает десяти представителей необходимых научных направлений.
В «группу оценки» включают людей с критическим складом ума.
Создатели методики «мозговой атаки» рекомендуют для решения отдельных важных проблем созывать специальные сессии, собирая на несколько дней специалистов из разных НИИ.
Участники обеих групп на период сессии по возможности максимально освобождаются от мирских забот: устройство в гостинице, питание, получение билетов и т. п. Это должно способствовать созданию атмосферы, необходимой для продуктивной работы.
Группы «генерации идей» и «оценки» работают в разных залах.
Вот начинает работать «группа генерации». Руководитель коротко излагает суть задачи и устанавливает темп работы. Например, 3 минуты — дискуссия, 5 минут — обдумывание. (Кстати, роль руководителя необычайно важна. Это своего рода дирижер «синтетического мозга». От его эрудиции, такта, умения «завести» членов группы зависит очень многое.)
Работа началась. Один из членов группы излагает возникшую у него идею решения задачи. Пять минут на обдумывание. Затем просит слова другой участник. Добавляет, развивает предыдущую идею или выдвигает новую. (Но не критикует! Критика не входит в задачу группы.) Затем опять обдумывание. И т. д.
И что любопытно: нет персонификации идей. В чистом виде идет процесс коллективного творчества. Все идеи вкратце записываются. Постепенно в комнате воцаряется дух взаимного доброжелательства. Темп работы ускоряется. Мысли мчатся лавиной. Группа приходит в состояние «творческого озарения»...
Сразу возникает вопрос: а каков удельный вес полезных идей в этом потоке? Как ни странно, довольно высок. Несколько цифр. На ряде таких сессий за 30 минут поступало около 100 идей-предложений. Треть из них «группой оценки» была признана заслуживающей внимания. Почти во всех практических экспериментах идеи, выдвинутые во время «сессий свободного парения», привели к решению поставленных проблем. Причем идеи иногда выдвигаются самые неожиданные. Так, на одном предприятии не могли решить вроде бы и несложную задачу: как быстро, прочно и просто соединить два провода. На специальном совещании с применением «мозговой атаки» стали «накидывать» предложения. И среди многих шутливые:
– Надо зажать две проволоки зубами, и дело с концом! — крикнул кто-то. Это на первый взгляд абсурдное предложение и легло в основу клещевидного зажима, способного производить холодную сварку проводов...
Об интересном опыте «мозговой атаки» рассказывают чехословацкие инженеры.
На семинаре по полиэтилену председатель, к удивлению присутствующих, рассказал сказку о пряничном домике, в котором все было из пряников. Потом об универмаге, где все было из золота. И неожиданно поставил вопрос: «А как выглядел бы этот универмаг, если бы все в нем было из полиэтилена?»
Так своеобразно была подана проблема «Для каких целей экономически выгодно использовать чехословацкий полиэтилен?», ради которой собралось совещание.
За 15 минут было внесено 61 предложение, из них 8 можно было немедленно внедрять в практику, 19 нуждались в создании простейшей технологии, 26 потребовали консультаций специалистов, и наконец, 8 было сделано в приливе слишком веселого настроения.
Кое-кому, вероятно, покажется кощунством такая рациональная, чуть ли не математически рассчитанная организация коллективного научного творчества. Здесь стоит заметить следующее.
Методика не заменяет ни таланта, ни знания, ни опыта людей. Но она умножает силу их мысли.
А вообще-то опыты сознательного пробуждения творческой инициативы не новы. Вспомним хотя бы знаменитые семинары в институте, которым руководил академик Капица, где в непринужденной обстановке, в разговоре, перемежающемся шутками, решались сложнейшие задачи. На семинарах же в Гарвардском университете (а может быть, именно благодаря им) в группе, одним из руководителей которой был «отец» кибернетики Винер, были «генерированы» основные идеи кибернетики.
С точки зрения теории и практики «мозговой атаки» обычные семинары, характерные для наших НИИ и КБ, выглядят часто далеко не лучшим образом.
Ученые надеются, что после совершенствования и широкого распространения метод «мозговой атаки» позволит резко повысить полезную отдачу творческих коллективов. А специалисты по профессиональной ориентации собираются даже использовать этот метод для массового выявления людей, обладающих талантом к коллективному творчеству. Ведь та атмосфера эмоциональной приподнятости, творческого экстаза, которая создается на «сессиях свободного парения», как нельзя лучше способствует вскрытию глубинных творческих резервов человеческой личности.
Быть может, «мозговая атака» послужит со временем фундаментом для рождения науки об искусственной интенсификации творчества? Опыт последних десятилетий показал, что при современном уровне цивилизации вероятность появления многогранных гениев ранга Леонардо да Винчи практически равна нулю. Почему же нам не овладеть повивальным искусством рождения гениев будущего — гениальных творческих коллективов?
