Задача 43. Поезд уйдет через пять минут

В открытые железнодорожные вагоны грузили сосновые бревна. Контролеры измеряли диаметр каждого ствола, чтобы потом вычислить объем всех бревен. Работа у замерщиков шла медленно.

— Придется задержать поезд, — сказал старший контролер. — Сегодня мы никак не управимся.

И тут, конечно, появился изобретатель.

— Есть идея! — воскликнул он. — Поезд уйдет через пять минут. Возьмите…

И он объяснил, что надо взять и что надо сделать. А что предложите вы?

Когда эту задачу напечатала «Пионерская правда», правильные ответы прислали только те ребята, которые твердо запомнили: чтобы решить изобретательскую задачу, надо преодолеть противоречие.

Вот несколько неудачных предложений:

пусть замеры ведет бригада в 300―500 человек;

определить на глаз средний диаметр бревна и подсчитать, сколько бревен;

сделать срезы всех бревен и без спешки измерить их диаметр, когда поезд уйдет…

За выигрыш в точности приходится платить проигрышем в стоимости, сложности. И наоборот: если предпочтешь простоту (измеришь на глаз), придется поступиться точностью. За этим техническим противоречием спрятано противоречие физическое: поезд должен уйти и поезд должен остаться.

Нужно сделать так, чтобы поезд ушел и в то же время как бы остался…

Вот мы и подошли к изобретательскому приему: если трудно измерить какой-то предмет, надо получить копию этого предмета и измерить копию. За несколько минут можно сфотографировать бревна с открытой стороны вагона. К бревнам надо приложить линейку — для определения масштаба. И поезд можно отправлять: все измерения будут сделаны по снимкам.

Интересно, что первым идею этого приема высказал Александр Дюма, автор «Трех мушкетеров». В романе «Десять лет спустя» есть глава о том, как Портос заказывал новый костюм. Портос не соглашался, чтобы к нему прикасались, снимая мерку. Выход нашел драматург Мольер, оказавшийся в приемной портного. Мольер подвел Портоса к зеркалу и снял мерку с изображения мушкетера…

Остроумных приемов много, о них можно рассказывать и рассказывать. Но для первого знакомства с городом достаточно осмотреть несколько типичных зданий, пройти по нескольким типичным улицам, а потом взглянуть на общий план. Вы теперь знаете некоторые законы развития технических систем, знаете почти два десятка приемов и, надеюсь, даже знаете, как применять кое-какие физические явления. Конечно, это всего лишь один квартал в нашем «городе». Но — типичный квартал. Так перейдем же к общему плану и посмотрим, как все выглядит в единой системе.

Построим модель задачи

Тридцать лет назад был разработан первый алгоритм решения изобретательских задач (сокращенно — АРИЗ). Это — одна из методик активизации творческого мышления. Слово «алгоритм» означает программу, последовательность действий. На уроках математики вы часто встречаетесь с алгоритмами. Например, правила извлечения квадратного корня — это алгоритм, последовательность определенных операций: нужно записать данное число, разбить цифры на пары, извлечь корень из первой пары цифр (или из одного числа), записать этот корень и т. д. Алгоритмы встречаются не только в математике. Вот правило перехода улицы: «Сначала посмотри налево — нет ли машин; иди; дойдя до середины улицы, посмотри направо; иди», — это тоже алгоритм.

В первой главе говорилось: нужен мост от задачи к ответу. Таким мостом и служит АРИЗ. В АРИЗ семь частей, каждая часть состоит из ряда шагов, всего их около пятидесяти, причем большинство шагов включают в себя несколько операций. Есть правила, помогающие избежать ошибок при «шагании». Есть списки главных приемов и таблицы их применения, списки основных вепольных «реакций», таблицы использования физических эффектов… Сложное сооружение — вместо простого «а если сделать так?».

Первая часть АРИЗ — постановка задачи. Кое-что об этом вы уже знаете: мы разбирали вопрос о том, когда надо решать данную задачу (то есть совершенствовать техническую систему), а когда необходимо ее заменять (искать нечто принципиально новое). Входит в первую часть АРИЗ и оператор РВС. Но мы еще не говорили об одном очень важном шаге — об использовании так называемых стандартов.

Наряду с простыми приемами существуют и комплексные, включающие несколько простых. Простые приемы универсальны, их можно использовать при решении самых разных задач. Чем сложнее комплексы приемов, тем крепче привязаны они к определенному классу задач. Зато сила специализированных комплексов очень велика: для задач, принадлежащих к своим классам, комплексные приемы дают оригинальные решения, близкие к ИКР. Такие комплексы (точнее — самые сильные из них) получили название стандартов.

С одним из них мы, кстати, познакомились: если нужно перемещать вещество, сжимать его, растягивать, дробить, словом, если нужно управлять веществом и если это вещество не портится от добавок, задачу решают введением в вещество ферромагнитных частиц, управляемых магнитным полем.

Первая часть АРИЗ предусматривает проверку задачи — нельзя ли ее сразу решить по стандартам? Если задача стандартна, нет смысла идти дальше по АРИЗ. Проще применить стандарты и получить готовый ответ. Стандартов разработано более шестидесяти. «Свод стандартов» — сильное оружие. Что-то вроде дальнобойной артиллерии, которая расправляется с врагом задолго до его приближения.

Первая часть АРИЗ отсеивает стандартные задачи, а нестандартные меняет и уточняет. Расплывчатая и туманная ситуация превращается в четкую и правильно поставленную задачу. Во второй части АРИЗ совершается еще один переход: от задачи к модели задачи. В задаче много «действующих лиц» — частей системы. А в модели только два «действующих лица»; конфликт между ними и есть техническое противоречие. Очень часто модель задачи включает в себя объект и внешнюю среду, окружающую объект. Вспомните, например, задачу о шлаке. Объект — горячий шлак. Внешняя среда — холодный воздух, соприкасающийся с поверхностью шлака.

В ситуации и задаче речь идет о реальных технических системах, а в модели задачи мысленно выделяются две части системы. В воздухе висит расплавленный шлак, а над ним — столб холодного воздуха. Вот и вся модель! Домны, железнодорожные платформы, даже ковши — все это не попадает в модель. Остаются только две конфликтующие части, и это уже огромный шаг вперед. Ведь вместе с другими частями мы отбрасываем множество «пустых» вариантов, которые пришлось бы рассмотреть.

В АРИЗ есть правила — как строить модель задачи. В модель всегда должно входить изделие. Второй элемент модели — то, что обрабатывает, меняет изделие, — инструмент или часть его, непосредственно воздействующая на изделие.

Правильный выбор конфликтующей пары иногда сразу приводит к решению. Посмотрим это на простой задаче.

Задача 44. Пуд золота

В небольшой лаборатории исследовали действие горячей кислоты на сплавы. В камеру с толстыми стальными стенками помещали 15―20 кубиков разных сплавов и заливали кислоту. Затем камеру закрывали и включали электрическую печь. Опыт продолжался одну-две недели, потом кубики доставали и исследовали их поверхность под микроскопом.

— Плохи наши дела, — сказал однажды заведующий лабораторией. — Кислота разъедает стенки камеры.

— Облицевать бы их чем-нибудь, — предложил один сотрудник. — Может быть, золотом…

— Или платиной, — сказал другой.

— Не пойдет, — возразил заведующий. — Выиграем в устойчивости, проиграем в стоимости. Я уж подсчитывал: нужен пуд золота…