Владимир Петров
Талантливое мышление. ТРИЗ
© Владимир Петров, 2020
ISBN 978-5-4493-5785-4
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Это учебник талантливого мышления, которое также называют творческое, сильное, изобретательское мышление.
Талантливое мышление состоит из следующих составляющих:
– системное мышление;
– эволюционное мышление;
– мышление через противоречия;
– мышление с использованием ресурсов;
– мышление с использованием моделей:
– развитие творческого воображения.
Данная книга описывает все составляющие этого мышления. Основное внимание уделено отработке навыков талантливого мышления.
Книга рассчитана на широкий круг читателей от детей до взрослых разных специальностей (бизнесменов, политиков, менеджеров, проектировщиков, преподавателей ТРИЗ и т. п). Она будет полезна тем, кто хочет быстро получать новые идеи и иметь развитое талантливое мышление.
Благодарности
Я премного благодарен Генриху Альтшуллеру, автору теории решения изобретательских задач – ТРИЗ, моему учителю, коллеге и другу, за то, что он создал эту увлекательную теорию. Признателен ему за незабываемое время, проведенное вместе с ним, и за то, что он изменил мою жизнь, сделал ее разнообразнее и интереснее. Некоторые из материалов этой книги обсуждались с Генрихом Альтшуллером.
Введение
Данный учебник содержит введение, 7 глав, заключение и приложение.
Введение описывает предназначение и структуру книги.
Глава 1 описывает качества и способы развития талантливого мышления.
Глава 2 посвящена системному мышлению.
Глава 3 рассматривает две составляющие эволюционного мышления:
– выявление закономерностей развития;
– использование законов развития систем.
Глава 4 описывает мышление через противоречия, которое главным образом использует логику решения нестандартных задач.
Глава 5 посвящена отработке навыков применения ресурсов.
Глава 6 представляет методы моделирования и их использования для решения задач.
Глава 7 учит комплексному использованию всех составляющих изобретательского мышления.
В заключении приведены рекомендации по отработке навыков изобретательского мышления.
В приложениях представлен авторский разбор задач.
Учебник написан в последовательности, в которой рекомендуется осваивать его.
Теоретическая часть иллюстрируется большим количеством примеров, задач и графического материала (около 200 примеров и задач и около 80 иллюстраций). В конце каждой главы приводятся задания для самостоятельной работы.
Книга предназначена для широкой публики. Она также может быть полезна бизнесменам, студентам, аспирантам, преподавателям университетов, инженерам, изобретателям, ученым и людям, решающим творческие задачи, и занимающимся ТРИЗ со старшими школьниками.
Желаю успехов, ДОРОГОЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Глава 1. Понятие о талантливом мышление
Всегда старайся сначала подумать, а потом лучше промолчи.
Айзек Азимов.«Я, робот»
Мысль нуждается в упорядочении.
Эмманюэль Мунье
Думать – вот самая тяжелая работа, и поэтому мало кто за нее берется.
Генри Форд
Надо развивать ум, читая много, а не многих авторов.
Марк Фабий Квинтилиан
Разум есть способность, дающая нам принципы априорного знания.
Иммануил Кант
1.1. Качества талантливого мышления
Это мышление также называют Сильное, Творческое, Изобретательское или ТРИЗное мышление.
Оно включает составляющие:
1. Системное мышление;
2. Эволюционное мышление;
3. Мышление через противоречия;
4. Мышление через ресурсы (ресурсное мышление);
5. Мышление по моделям;
6. Развитие творческого воображения (РТВ).
Под системным мышлением автор понимает умение видеть составные части системы, ее элементы, иерархию системы, взаимовлияние элементов системы, системы с надсистемой и окружающей средой, учет изменений во времени и по условию, историческое развитие, цепочку по постановке цели, выявления потребностей, построение функциональной модели, дерева принципов действия, системный уровень. Системное мышление рассмотрено в главе 2.
Эволюционное мышление (глава 3) имеет две составляющие:
а) Выявление закономерностей развития (трендов) в любых явлениях, например, как это делается в тестах на логику или IQ (например, последовательность: треугольник, квадрат, пятиугольник… что дальше?).
б) Использование законов развития систем для развития конкретной системы.
Мышление через противоречия – предусматривает выявление и разрешение противоречий (глава 4).
Ресурсное мышление – это умение выявлять и использовать ресурсы (глава 5).
Моделирование (глава 6) – это умение решать задачи с помощью моделирования. Часто используется мыслительное моделирование. В ТРИЗ моделирование осуществляется с помощью веполей, маленьких человечков, компонентно-структурное и функциональное моделирование. Помимо различных методов мыслительного моделирования желательно выполнять простейшие модели из картона, пластилина и т. д. Желательно использовать различные виды математического и компьютерного моделирования.
РТВ нацелено на управление психологической инерцией. Для развития творческого воображения используются все известные в ТРИЗ приемы и методы, применяя которых в отдельности или комплексно поможет значительно расширить творческое воображение человека. В данной книге не будут изложены материалы РТВ. Они подробно описаны в [2] и [13].
1.2. Способы развития талантливого мышления
Талантливое мышление развивается с помощью постоянного применения каждого из описанных видов.
Системное мышление развивается использованием системного подхода (глава 2):
– умения видеть иерархию систем;
– взаимосвязи и взаимовлияния отдельных частей системы на систему, системы на надсистему и окружающую среду, обратное взаимодействие;
– учет любых изменений во времени и по условию, вызванных влиянием и взаимовлиянием;
– историческое развитие;
– постановка целей;
– выявление и прогнозирование потребностей;
– построение функциональной модели;
– выявление принципа действия системы;
– построение структурной и потоковой модели;
– определение работоспособности и конкурентоспособности системы.
Эволюционное мышление развивается выявлением закономерностей в различных явлениях, системах, процессах, последовательностях и использованием законов развития систем (глава 3) для прогнозированная развития этих систем.
Мышление через противоречия развивается выявлением и разрешением противоречий (глава 4).
Ресурсное мышление развивается выявлением и использованием ресурсов (глава 5).
Моделирование развивается построением мысленных, компьютерных и вещественных моделей для решения определенных задач.
Творческое воображение развивается с помощью специальных приемов и методов РТВ, чтения научной фантастики и оценки научно-фантастических произведений.
1.3. Контрольные вопросы
1. Опишите качества талантливого мышления.
2. Что такое системное мышление?
3. Что такое эволюционное мышление?
4. Что такое мышление через противоречия?
5. Что такое ресурсное мышление?
6. Что такое моделирование?
7. Как развивается творческое воображение?
Глава 2. Системный подход
В России две напасти: Внизу – власть тьмы, а наверху – тьма власти.
В. А. Гиляровский
Когда долго всматриваешься в бездну, бездна начинает всматриваться в тебя.
Фридрих Ницше
Самая большая глупость – это делать то же самое и надеяться на другой результат
А. Эйнштейн
Кто в океане видит только воду,
Тот на земле не замечает гор.
В. Высоцкий
Содержание главы 2:
2.1. Несистемный подход
2.2. Основные определения системного подхода
2.2.1. Системное мышление
2.2.2. Система
2.2.3. Иерархия
2.2.4. Взаимосвязи и взаимовлияния
2.4. Системный оператор
2.5. Учет влияний
2.6. Динамическое программирование
2.7.Примеры
2.8. Выводы
2.1. Несистемный подход
Приведем примеры несистемного подхода.
Пример 2.1. Притча о слепцах
К слепым подвели по очереди слона и просили описать, что это такое (рис. 2.1).
Один из них потрогал ногу и сказал, что это что-то круглое и толстое, похожее на столб.
Другой потрогал хобот и сказал, что это что-то гибкое, похожее на змею.
Третий потрогал хвост и сказал, что это что-то тонкое, похожее на веревку.
Четвертый потрогал бок и сказал, что это похоже на стену.
Рис. 2.1. Слепцы
Это типичный пример несистемного мышления.
Вспомним миф о Мидасе.
Пример 2.2. Мидас
Царь Мидас с почетом принял в своем дворце учителя Диониса Силена, отставшего от Диониса. В награду Дионис предложил Мидасу выбрать себе любой дар.
Мидас воскликнул:
– О, великий бог Дионис, сделай так, чтобы все, к чему прикоснусь, превращалось в чистое, блестящее золото!
Мидас не подумал, что пища и его близкие тоже будут превращаться в золото.
Пример 2.3. Штраф
Водителя оштрафовали за пересечение сплошной полосы. Сведения об этом работникам дорожной полиции сообщила кинокамера.
Оказалось, что сплошную полосу пересекла тень автомобиля, а не сам автомобиль (рис. 2.2).1
Рис. 2.2. Пересечение сплошной полосы
2.2. Основные понятия системного подхода
Часто, решая задачи или исследуя какую-то систему, мы похожи на этих слепцов. Мы рассматриваем только маленькую часть задачи или часть системы, а этого, как правило, бывает недостаточно. Мы даже не всегда знаем ее составляющие – подсистемы, а тем более части этих составляющих – подподсистемы, не видим, куда входит данная система. Все это показывает отсутствие системного подхода.
Ниже приведем основные понятия и составные части системного подхода.
2.2.1. Системное мышление
Системное мышление – это мышление, которое использует системный подход и является одним из элементов талантливого мышления.
Системный подход – рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.
Основным объектом рассмотрения в системном подходе является система.
2.2.2. Система
Система (от латинского «systēma», от греческого «σύστημα» — «составленный», целое, составленное из частей, соединение) – это множество элементов, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой, которые образуют единое целое, обладающее свойствами, не присущими составляющим его элементам, взятым в отдельности.
Такое свойство называют системный эффект или эмерджентность.
Эмерджентность (от англ. «Emergent» — возникающий, неожиданно появляющийся) в теории систем — наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих ее подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств ее компонентов; синоним — «системный эффект»2.
Пример 2.4. Самолет
Самолет состоит из крыльев, фюзеляжа, двигателя, шасси и т. д.
Ни один из этих элементов не обладает свойством летать. Соединенные в единую систему – самолет, элементы приобрели новое свойство – летать – системный эффект.
Пример 2.5. Предложение (в языке)
Предложение состоит из слов и способа построения предложения – грамматики.
Ни один из этих элементов не обладает свойством выразить мысль. Соединенные в единую систему – предложение, приобретают новое свойство – мысль – системный эффект.
Предложение – целостно. Оно автономно и имеет свои закономерности развития – развитие грамматики.
В предложении показана взаимосвязь отдельных слов, их свойства, обнаруживаемые в их отношении друг к другу.
Пример 2.6. Телефон
Телефон состоит из микрофона, наушника, клавиатуры, дисплея, памяти и т. п.
Ни один из этих элементов не обладает свойством передавать звук на расстоянии. Соединенные в единую систему – телефон, элементы приобрели новое свойство – передавать звук на расстоянии – системный эффект.
Пример 2.7. Алгоритм
Алгоритм – это определенный порядок выполнения различных операций, приводящий к конкретному результату.
Алгоритм состоит из отдельных операций, выполняемых в определенном порядке.
Каждая из операций и порядок их выполнения в отдельности не приведут к необходимому результату. Соединенные в единую систему – алгоритм, который приобрел новое свойство – конкретный результат – системный эффект.
Часто такое свойство также называют синергетический эффект (от греч. «συνεργός» вместе действующий) — возрастание эффективности деятельности в результате интеграции, слияния отдельных частей в единую систему за счет так называемого системного эффекта.
Синерги́я (греч. «Συνεργία» — сотрудничество, содействие, помощь, соучастие, сообщничество; от греч. «Σύν» — вместе, греч. «ἔργον» — дело, труд, работа, (воз) действие) — суммирующий эффект взаимодействия двух или более факторов, характеризующийся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы3.
Пример 2.8. Синергетический эффект
Обмен вещами не приводит к синергетическому эффекту, так как их остается столько же, сколько и было. Обмен идеями приводит к синергетическому эффекту, так как в результате у одного человека идей становится больше.
2.2.3. Иерархия
Опишем иерархию системы (рис. 2.3):
– собственно, система;
– ее подсистемы;
– надсистема;
– внешняя среда.
Можно рассматривать много уровней подсистем и надсистем. Необычайно важно знать соседние системы и внешнюю среду. Таким образом, системное мышление должно рассматривать иерархические системные уровни.
Рис. 2.3. Системные уровни
Подсистема – составные части системы.
Надсистема – это объект, куда входит система в качестве подсистемы.
Иерархия может иметь более высокие ранги, например наднадсистема, и более низкие ранги, например подподсистема.
Наднадсистема – это объект, куда входит надсистема, а подподсистема – это элементы, из которых состоит подсистема. Количество рангов может быть достаточно большое.
Пример 2.9. Компьютер
Система – персональный компьютер.
Подсистемы: системный блок и устройства ввода – вывода (например, клавиатура, мышь, монитор, принтер, сканер, камера и т. п.).
Подподсистемы системного блока – это процессор, материнская плата, видеокарта, оперативная память, жесткий диск, дисковод, звуковая карта, сетевая карта, блок питания и т. д.
Надсистема – компьютерные сети и т. д.
Наднадсистема – это всемирная паутина, интернет.
Внешняя среда – это среда, в которой находится компьютер, например помещение, воздух и т. д.
Пример 2.10. Телефон
Система – телефон.
Подсистемы: микрофон и наушник, клавиатура, дисплей, память и т. п.
Подподсистемы – это элементы, из которых состоят микрофон, наушник, клавиатура, дисплей, память и т. д.
Надсистема – АТС, телефонные сети и т. д.
Наднадсистема АТС – это региональная и мировая телефонная сеть.
Внешняя среда – чаще всего, помещение и воздух.
Пример 2.11. Автомобиль
Система – автомобиль.
Подсистемы: колеса, двигатель, бензобак, система управления и т. п.
Подподсистемы двигателя – это поршень и цилиндр, шатун, свеча, клапаны, коленчатый вал, картер и т. д.
Надсистема – дорожное движение, к которой относятся: дороги, автозаправочные станции, автостоянки, система управления движением, гаражи, ремонтные службы, заводы изготовители и т. д.
Наднадсистема – это региональная и мировая сеть дорожного движения.
Внешняя среда – открытое пространство и атмосферные явления.
Пример 2.12. Дерево
Система —дерево (рис. 2.4).
Подсистемы: ствол, крона и корни.
Подподсистемы кроны – ветви.
У ветвей имеются свои подсистемы: листья, плоды.
У листьев имеются подсистемы: черешок, прожилки, ткани листа (строение листа показано на рис. 2.5 и 2.6).
Надсистема – это лес.
Внешняя среда: для корней – это почва; для ствола и кроны – воздух и атмосферные явления.
Рис. 2.4. Иерархия дерева
Рис. 2.5. Поперечный разрез листа
Рис. 2.6. Клеточное строение листа
2.2.4. Взаимосвязи и взаимовлияние
Но только знания этих уровней недостаточно. Необходимо учитывать влияние подсистем на систему, системы на надсистему и окружающую среду, и обратное воздействие надсистемы и окружающей среды на систему и подсистемы. Без учета этих влияний мы не только сделаем плохо работающую систему или вообще неработоспособную, но можем оказать отрицательное воздействие на подсистемы, соседние системы, надсистему или окружающую среду.
Покажем взаимовлияние подсистем на систему, системы – на надсистему и окружающую среду на примере дерева.
Пример 2.12. Дерево (продолжение).
Вид дерева и его подсистем существенным образом зависит от окружающей среды. Так, на севере и высокогорных районах растут, например, карликовые деревья (рис. 2.7), в пустыне – растения, способные запасать влагу (суккуленты), например кактусы, запасающие влагу в стеблях, алоэ – в сочных листьях (рис. 2.8).
Рис. 2.7. Тундра
Рис. 2.8. Растительность пустыни
От условий внешней среды зависят и подсистемы растений. Суккуленты имеют мясисто-сочные стебли, листья или корневища, луковицы, клубни, способные запасать и долгое время бережно использовать запасенную воду. Кожица стеблей и листьев суккулентов покрыта эластичной лакоподобной пленкой – кутикулой, хорошо отражающей солнечные лучи. Кактус собирает влагу и из воздуха, путем ее конденсации на волосках и колючках (ареолах), общая площадь которых получается очень большой.
В свою очередь растения влияют и на окружающую среду, выделяя или поглощая из атмосферы кислород или углекислый газ в различное время суток (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Фотосинтез
Пример 2.13. Морская игуана
Морская игуана обитает исключительно на Галапагосских островах. Она питается морскими водорослями и имеет уникальную среди современных ящериц способность проводить под водой около часа. Они научились задерживать дыхание на этот срок, замедлять под водой сердечный ритм и пускать отток крови только к жизненно важным органам. Это произошло в результате эволюционных изменений способа питания – пища добывается в воде (морские водоросли), а не на суше. Это пример приспособления к внешней среде.
У морских игуан на суше и воде есть маленькие помощники – крабы и рыбы абудельдуф. Это чистильщики, питающиеся паразитами, доставляющими морским ящерицам немало проблем.
Это пример самоорганизующейся системы.
Такие связи имеют причины и следствия, их называют причинно-следственные связи.
Пример 2.12. Дерево (продолжение).
Почему на севере и в высокогорье растут низкие (карликовые) деревья, стелящиеся по земле? Потому что период, когда они могут расти, очень короткий, зимой очень сильный холод и сильные ветры. Причина – это сильные морозы и ветры, а следствие – что деревья низкие и стелются вдоль поверхности земли. Это и сеть причинно-следственная связь.
Деревья выживают в такой сильный мороз, так как они полностью укрыты снегом. В результате действия морозов растения закаляются, становятся морозоустойчивыми, увеличивается содержание сахара и изменение соотношение его компонентов – сахарозы и глюкозы. Задолго до сильных морозов, еще в осеннее время клетки деревьев обезвоживаются, запасенные крахмальные питательные вещества превращаются в сахара, связывающие воду, что предотвращает разрыв клеток, который мог бы произойти при сильных морозах.
Проследите самостоятельно причинно-следственные связи эволюции галапагосских игуан.
Пример 2.14. Бегун
Если поставить цель бегуну – победа в соревнованиях, то логично говорить, что он должен бежать как можно быстрее. Но что произойдет, если спортсмен на длинную дистанцию начнет быстро бежать с самого старта? Он быстро выдохнется и может не дойти до конца дистанции.
Вспомните стихи Владимира Высоцкого:
Десять тысяч и всего один забег
остался.
В это время наш Бескудников Олег
зазнался.
Я, мол, болен, бюллетеню, нету сил.
И сгинул.
Вот наш тренер мне тогда и предложил:
беги, мол.
Я ж на длинной на дистанции помру,
не охну.
Пробегу всего, быть может, первый круг —
и сдохну.
Но сурово тренер мне: Что за дела?
Мол, надо Федя,
Главное, чтобы воля тут была
к победе.
Воля волей, если сил невпроворот,
а я увлекся,
Я рванул на десять тыщ как на пятьсот, —
и спекся…
Это типичный пример причинно-следственных связей.
Почему спортсмен не смог закончить дистанцию (следствие), потому что ему не хватило сил бежать с большой скоростью (причина).
Выявив причину и учтя ее, можно изменить следствие. Соответственно, необходимо выбирать другую стратегию и тактику бега.
2.3. Системность
2.3.1. Общие понятия
Понятие системности вытекает из системного подхода.
Системность – это свойство, заключающееся в согласовании всех взаимодействующих объектов, включая окружающую среду. Такое взаимодействие должно быть полностью сбалансировано.
Объект будет выполнен системным тогда и только тогда, когда он отвечает своему предназначению, жизнеспособен и отрицательно не влияет на расположенные рядом объекты и окружающую среду. Таким образом, чтобы объект был выполненным системно, он должен отвечать определенным требованиям.
Системные требования
1. Система должна отвечать своему предназначению.
2. Система должна быть жизнеспособной.
3. Система не должна отрицательно влиять на расположенные рядом объекты и окружающую среду.
4. При построении системы необходимо учитывать закономерности ее развития.
Системные требования (рис. 2.10) представляют собой составляющие закона увеличения степени системности.
Рис. 2.10. Структура системности
Предназначение системы описывается главной функцией системы, выполнять главную цель системы, удовлетворять определенную потребность.
Жизнеспособность технической системы определяется ее работоспособностью и конкурентоспособностью.
Система будут жизнеспособна, если она работоспособна и конкурентоспособна.
Работоспособность – это способность выполнять заданную функцию с параметрами, установленными техническими требованиями, в течение расчетного срока службы.
Другими словами, работоспособность – это качественное функционирование системы, т. е. качественное выполнение главной функции системы.
К параметрам работоспособности помимо качественного функционирования системы (в том числе надежности и долговечности) можно также отнести эргономические параметры (характеризуют соответствие товара свойствам человеческого организма).
Работоспособность определяется наличием необходимых элементов с требуемым качеством, наличием и качеством необходимых связей между элементами, организацией необходимых потоков с требуемым качеством.
Конкурентоспособность товара – способность продукции быть привлекательной по сравнению с другими изделиями аналогичного вида и назначения, благодаря лучшему соответствию своих качественных и стоимостных характеристик к требованиям данного рынка и потребительским оценкам.
Конкурентоспособность конкретной системы определяется по сравнению с конкурирующей системой. Конкуренция зависит от:
– количества и качества выполняемых функций;
– стоимости данной системы;
– своевременности ее появления на рынке.
Помимо технических функций, следует учитывать также эстетические и психологические. Один из основных эстетических параметров – это дизайн продукта и упаковки, включая и цветовую гамму. К психологическим параметрам следует отнести престижность, привлекательность, доступность и т. п.
Теперь можно представить более детальную схему структуры системности, которая является структурой закона увеличения степени системности (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Структура закона повышения степени системности
Система работоспособна, когда она выполняет главную функцию системы. Работоспособная система отвечает ее предназначению и имеет определенную структуру.
Структура системы должна выполнять главную, все основные и вспомогательные функции, представляя собой совокупность взаимосвязанных элементов и связей.
Работоспособность зависит не только от структуры системы, но и от свободного прохода необходимых внутренних и внешних потоков.
2.3.2. Отсутствие системности
Пример 2.15. Телефон
Электромагнитное излучение, возникающее при разговоре по мобильному телефону, вредно воздействует на окружающую аппаратуру, поэтому в самолетах и в больницах не разрешается разговаривать по мобильному телефону.
Антенны ретрансляторов мобильной связи вредно воздействуют на окружающих.
Пример 2.16. Автомобиль
Машины выбрасывают в атмосферу выхлопные газы, загрязняя окружающую среду.
Дорога вредно воздействует на автопокрышки, истирая их.
Атмосфера вредно действует на кузов автомобиля – появляется коррозия.
2.3.3. Эволюционное развитие
Системность также учитывает и закономерности исторического развития исследуемого объекта – эволюционное развитие. Это последнее требование системности. Оно учитывается при прогнозировании развития объекта исследования путем учета выявленных тенденций исторического и логического развития данного объекта, а также учета общих законов развития систем. В результате получают общую тенденцию развития исследуемого объекта и концептуальное представление его следующих поколений.
