Евристичні прийоми

Діалектична суперечлива природа нашого світу відвіку усвідомлювалася людиною. І справедливість приказки «Немає лиха без добра і добра без лиха» відома кожному винахідникові. Немає жодного технічного нововведення, введення якого не потягло б за собою, окрім позитивного ефекту ще і небажаний. Комп'ютер, наприклад, звільняє нас від рутинної розумової роботи. Але він же і позбавляє нас її. Адже без того, що ми вважаємо чорною, рутинною роботою, не може бути і творчого зльоту.

Єдність позитивного і негативного, поліпшення і погіршення супроводжує будь-яку навіть невелику зміну в технічних об'єктах або процесах. Збільшення кількості вуглецю в сталі, покращує її міцнісні якості і одночасно погіршує здатність протистояти ударним навантаженням. Підвищення остійності судна робить плавання на ньому безпечнішим, але і менш комфортним завдяки більш різкій хитавиці на хвилі. Така взаємообумовлена єдність поліпшення і погіршення сторін технічної системи називається технічною суперечністю. Л частина системи, зміна або певний стан якої зв'язує між собою позитивний і небажаний ефекти, - це вузол суперечності.

Вся техніка пронизана суперечностями. Будь-який технічний об'єкт може бути охарактеризований властивим йому «букетом» суперечностей не менш красномовним, ніж комплексом звичайних параметрів. При цьому головні суперечки об'єкту, пов'язані з його принципом дії, визначають винахідницькі проблеми, які доводиться вирішувати в процесі вдосконалення цього об'єкту. Літак, наприклад, для створення підйомної сили повинен рухатися відносно повітря весь, загалом. Звідси витікає необхідність розгону при зльоті і пробігу при посадці. Це приводить до суперечності між льотними і злітно-посадочними якостями літака, яка породила масу винаходів: від механізації крила до створення гібридних апаратів з вертикальним зльотом і посадкою. Поки позитивний ефект перевищує негативний, суперечності мало помітні і поліпшення з погіршенням примирює компроміс. Коли ж погіршення переходить межі допустимого і суперечності загострюються, наступає черга революційного, винахідницького рішення.

Винайти в переважному числі випадків означає вирішити загострене технічне протиріччя. Допомогти цьому покликані, наприклад, спеціальні евристичні прийоми. Проте прийомів багато і у кожному конкретному випадку потрібні бувають тільки один або два. Підказати, який прийом вибрати, в якому напрямі міняти початковий об'єкт, може сама суперечність - вірніше, його аналіз.

Вирішити протиріччя - значить, прибрати погіршення, зберігаючи поліпшення. Для цього початковий об'єкт або процес необхідно змінити, тобто зробити в ним щось навпаки. Природно, хочеться в першу чергу розрубати вузол суперечності. Але при цьому доведеться виконати дві протилежні вимоги до цього вузла. Якщо звернутися до прикладів суперечностей, приведених вище, то одержимо: «для поліпшення міцнісних якостей сталі вуглецю в ній повинно бути багато, а для поліпшення здатності протистояти ударним навантаженням вуглецю повинно бути мало». Або: «остійність судна повинна бути великою, щоб підвищити ступінь безпеки, і повинна бути малою, щоб умови плавання були комфортнішими». Щоб з'єднати несумісне, треба проаналізувати ситуацію і знайти «зачіпку», той аспект, в якому ці вимоги до вузла суперечності протилежні не абсолютно. У простому випадку вимоги ці вдається розвести різними частинами простору або різними моментами часу.

Вирішенню протиріч в просторі і в часі відповідає принцип: «У кожній точці простору і в кожен момент часу повинні бути тільки ті властивості, які необхідні для отримання корисного ефекту». Коли здогадалися, що науглерожена тверда сталь потрібна тільки на поверхні деталі, а вся деталь може залишатися маловуглецевою, була винайдена цементація, що помирила міцність і ударну в'язкість. Відповідно до цього ж принципу були винайдені різці складеної конструкції, авіаційні композити типу «сандвіч», несиметричні фари автомобіля. Розведення протилежних вимог в часі приводить до підвищення «динамізму» технічних систем. Так були придумані судно з регульованою залежно від обставин остійністю, окуляри «хамелеон» із змінною прозорістю стекол, шасі літака, що забираються, складаний велосипед. У останньому прикладі реалізований евристичний прийом збільшення ступеня, дроблення об'єкту, який досить часто використовується при підвищенні «динамізму».

Коли протилежні вимоги до вузла повинні реалізовуватися в одних і тих самих точках простору і моментах часу, необхідний точніший аналіз ситуації. Потрібно перевірити чи з однакових точок зору або відліку висунуті ці вимоги. Наприклад, суперечність «об'єкт повинен рухатися і не повинен рухатися» цілком вирішуваний, якщо перша вимога висунута за відношенням до дороги, а друга - за відношенням до автомобіля, що рухається дорогою. Або якщо перша вимога (рухатися) повинна виконуватися абсолютно в будь-яких точках простору, а друга (не рухатися) відносно, як умова не виходити за деякі межі. В цьому випадку обидві вимоги виконуються при русі усередині заданої частини простору, наприклад, колом або у вигляді коливань, як той годинник, «який весь час йде і нікуди не йде».

Можна перевірити неоднаковість впливу вимог до вузла суперечності на позитивний і небажаний ефекти. Як у відомому досвіді П.Л. Капіци по вимірюванню імпульсів надсильного магнітного поля. Проблема полягала в тому, що прилад повинен був стояти близько, щоб зафіксувати поле, і повинен був стояти далеко від установки, щоб вібрація підлоги, що виникає під час досліду, не заважала вимірюванням. Оскільки швидкість розповсюдження магнітного поля у багато разів більше швидкості розповсюдження вібрації, П.Л. Капіца знайшов таку відстань приладу від установки, яка була б близькою для магнітного поля і далекою для вібрації і при якій імпульс поля міг бути зафіксований без перешкод. Можна спробувати розвести протилежні вимоги між частиною і цілим або між формою і змістом, але краще, як «нормальні герої», піти в обхід суперечності. При цьому, як правило, виконується одна з вимог, а інші реалізуються відносно, через кінцевий результат