Итак, запомним четыре этапа:

1. Подбор частей для образования системы.

2. Совершенствование этих частей.

3. Динамизация.

4. Переход к саморазвивающимся системам.

Вы вправе спросить: а что нам дает знание этих четырех этапов? Давайте посмотрим на конкретном примере.

Давным-давно были придуманы дозаторы для мелких предметов — стальных шариков и роликов, гвоздей, винтиков и т. д. Устроены дозаторы просто: воронка и трубка с двумя заслонками. В воронку насыпают шарики. Открывают верхнюю заслонку, шарики проходят в трубку — до закрытой нижней заслонки. Потом закрывают верхнюю заслонку и открывают нижнюю. Из дозатора высыпается порция шариков. Объем порции равен объему трубки между заслонками.

Простенькая система, но все-таки система. В 1967 году ее усовершенствовали. Три изобретателя получили авторское свидетельство на дозатор, в котором механические заслонки были заменены электромагнитными. Выключим верхний магнит — шарики пойдут вниз по трубке до нижнего включенного магнита. Включим верхний магнит и выключим нижний: из дозатора выпадет порция шариков.

А теперь задача: сделайте изобретение, улучшающее этот дозатор.

Не зная законов развития технических систем, можно растеряться: ведь в задаче даже не сказано, чем плох магнитный дозатор. Но вы легко справитесь с задачей. Дана система, находящаяся на втором этапе развития. Следующее изобретение должно перевести систему на третий этап, придать ей динамичность. Магниты расположены неподвижно относительно друг друга. Сделаем их подвижными. Теперь, меняя расстояние между магнитами, можно менять величину дозы, отмеряемой прибором. У дозатора появилось новое и полезное качество!

Дозатор с подвижными магнитами (авторское свидетельство № 312 810) изобретен через пять лет после появления магнитного дозатора. А ведь его можно было создать буквально через минуту после того, как придумали магнитный дозатор. Пять потерянных лет… Может быть, не такая уж большая потеря времени, но ведь подобных случаев тысячи и тысячи!

Кстати, «сделать систему динамичной» — еще один (восьмой) прием.

Задача 18. Катамаран — не катамаран

На судоремонтном заводе спустили на воду новый речной теплоход-катамаран.

— Красивый корабль, — сказал старый мастер.

— Красивый, — согласился стоявший рядом инженер. — А главное — устойчивый. Он ведь будет ходить по смешанным маршрутам — часть пути по морю, часть по реке. На реке-то спокойно, а вот в море…

И тут появился изобретатель.

— Корабль хороший, спору нет, — сказал он. — Но все-таки необходимо еще одно усовершенствование: нужен корабль, который катамаран и не катамаран…

Как вы считаете, о каком усовершенствовании говорил изобретатель?

Решая эту задачу, помните, что система «речной катамаран» входит в надсистему «речной транспорт». Значит, катамаран должен учитывать «интересы» надсистемы и составляющих ее систем.

Феполь из рода веполей

А теперь одна из самых трудных задач. Впрочем, вы уже не раз видели, что трудная задача трудна только до тех пор, пока мы не знаем законов развития технических систем.

Задача 19. Полигон-универсал

На заводе, выпускавшем сельскохозяйственные машины, был небольшой полигон — участок земли, обнесенный забором. На полигоне испытывали новые конструкции машин — как они трогаются с места, как разворачиваются. И вот стало известно, что в ближайшее время заводу предстоит выпускать машины для многих стран, причем каждой из этих стран нужны машины, рассчитанные на разные почвы.

— Нужно сто сорок полигонов, — сказал директор инженерам, собравшимся у него в кабинете. — Где мы возьмем столько места?

— И столько денег, — добавил главный бухгалтер. — Нет, это просто нереально — строить сто сорок полигонов! Положение безвыходное…

И тут появился изобретатель.

— Безвыходных положений нет! — воскликнул он. — Один универсальный полигон может заменить сто сорок. Для этого нужно…

Что для этого нужно — как вы думаете?

Надеюсь, вы не станете предлагать: разделить один полигон на 140 мелких (заводской полигон очень невелик);

возить машины для испытаний в разные страны (каждую новую машину приходится испытывать десятки раз; представляете, какие потребуются расходы?);

менять почву на полигоне так, как меняют арену в цирке (140 передвижных «арен» — это гигантское сооружение);

замораживать и размораживать почву (это слишком медленно);

вывозить и привозить разные виды грунта (это медленно и очень дорого)…

Подобные идеи дают выигрыш в чем-то одном. Но ведут к проигрышу в другом. А нам надо преодолеть техническое противоречие: научиться менять свойства почвы на полигоне, не расплачиваясь за это недопустимым усложнением, удорожанием, увеличением полигона.

Давайте, прежде всего, запишем условия задачи. Что дано? Дана почва, обозначим ее буквой В₁ (вещество). Нужно научиться управлять свойствами В₁, действуя на В₁ какими-то силами. Обозначим эти силы буквой П (поле сил). Получается такая схема:

Полей в физике известно четыре: гравитационное, электромагнитное (в частности, электрическое и магнитное поля) и два поля ядерные — так называемые слабые и сильные взаимодействия. В технике применяют еще и термины «тепловое поле», «механическое поле». Итак, шесть полей. Сразу отбросим ядерные поля: нам ведь нужно очень простое решение задачи. Отбросим и гравитационное поле: управлять силой тяжести наука пока не научилась.

Остаются три поля. Теперь понятно, почему задача трудная. Почва не отзывается на действие электромагнитных сил и очень неохотно отзывается на действие механического и теплового полей. Отчетливо видно физическое противоречие: поле П должно действовать на вещество В₁ — этого требуют условия задачи — и поле П не должно действовать на вещество В₁, ибо имеющиеся в нашем распоряжении поля плохо управляют свойствами данного вещества. Такое противоречие встречается во многих задачах. И преодолевают его обычно одним и тем же путем. Если нельзя обеспечить прямое действие П на В₁, надо пойти в обход. Пусть поле П действует на вещество В₁ через какое-то другое вещество В₂, которое хорошо отзывается на действие того или иного поля:

Действие есть (в обход) и действия (прямого) нет…

Допустим, мы решили использовать магнитное поле. Каким в этом случае должно быть вещество В₂? Ответ очевиден: надо взять ферромагнитное вещество, скажем, железный порошок, который легко смешивается с В₁. Намагниченные частицы притягиваются друг к другу. Чем сильнее магнитное поле, тем больше и силы притяжения. Смесь «почва плюс ферромагнитный порошок» в сильном магнитном поле может приобрести прочность гранита. И может быть рыхлой и подвижной, как песок в пустыне…

Итак, если в какое-то вещество добавить железный порошок, то с помощью магнитного поля можно легко менять свойства этого вещества, управлять им — сжимать, растягивать, изгибать, перемещать и т. д. Теперь у вас, кроме восьми приемов, еще два комплекса приемов: сочетание «раздробить-объединить» и сочетание «добавить магнитный порошок и действовать магнитным полем». Причем это последнее сочетание обладает исключительной силой. Вот несколько примеров.