В 1960 г. американский исследователь Уильям Гордон с этой целью основал изобретательскую фирму "Синектикс". Применяемый метод поиска технических решений он назвал синектикой, что переводится как "совмещение разнородных элементов". Синектические группы занимались поиском новых решений посредством мозгового штурма, синтезируя при этом идеи с помощью четырех видов аналогии.
Прямая аналогия: рассматриваемый объект сравнивается с более или менее аналогичным объектом из другой отрасли техники или с объектом из живой природы и даже из художественной литературы.
Личностная аналогия или эмпатия: решающий задачу человек мысленно представляет себя объектом проектирования, пытаясь ответить на вопрос, как бы он себя вел, являясь этим объектом, каковы были бы его трудности и т.д. Перевод проблемы из отвлеченной в сугубо личностную часто сильно мобилизует мыслительные процессы.
Символическая аналогия: в качестве такой аналогии могут выступать афоризм, поэтические метафоры я сравнения. Например, символической аналогией шлифовального круга является "точная шероховатость".
Фантастическая аналогия: предположить сказочное исчезновение какого-либо из существенных мешающих факторов, предположить помощь каких-либо сверхъестественных существ в выполнении не получающейся операции. Несмотря на кажущуюся абсурдность таких предложений, в них есть рациональное зерно: замена слишком сложней задачи ее более простым частным случаем, когда вместо некоторых переменных подставлены какие-либо удобные константы, например, нули. В такой более реалистической форме эту рекомендацию высказывал математик Д. Пойа: успешно решенные несколько более простых частных случаев задачи могут привести к каким-то обобщениям и натолкнуть на мысль об общем решении всей задачи уже без упрощающих предположений.
Фантазию надо развивать систематически путем специальных упражнений. Одна из немногих попыток в этом направлении была предпринята профессором Стенфордского университета Джоном Арнольдом. По его методу предлагается решать изобретательские задачи в условиях воображаемой планеты Арктур IV. Эта придуманная планета отличается довольно своеобразными условиями: температура на ее поверхности в среднем на 100° ниже, чем на Земле; атмосфера состоит из метана, моря - из аммиака; сила тяжести в 10 раз больше земной; разумные существа похожи на птиц… Нужно преодолеть немало психологических барьеров, чтобы придумать, например, автомобиль или дом для условий Арктура IV. Регулярно решая подобные задачи, слушатели профессора Арнольда постепенно развивают умение преодолевать психологические барьеры [15].
Этот метод узок. В СССР разработан и внедряется курс развития творческого воображения. В этот курс входит обучение фантограммам, тренировка в их составлен6ии и использовании. Фантограмма - это таблица, на одной оси которой записаны меняющиеся характеристики объекта, а на другой - главные приемы изменения. Богатство фантазии в значительной мере определяется обилием накопленных комбинаций, которые, в сущности, и составляют фантограмму. До тренировки мозг хранит лишь разрозненные осколки таких комбинаций.
Ход синектического заседания обязательно записывается магнитофоном, затем запись тщательно изучается с целью совершенствования тактики решения.
Последовательность решения такова:
а) Проблема, как она задана - формулировка проблемы, данная директивной организацией.
б) Очищение от очевидных решений - дискуссия, в ходе которой члены группы выясняют свои взгляды на очевидные решения, которые едва ли дадут нечто большее, чем просто сочетание существующих решений (этот этап напоминает мозговой штурм).
в) Превращение необычного в привычное - поиск аналогий, позволяющих выразить заданную проблему в терминах, хорошо знакомых членам группы по опыту их работы.
г) Проблема как она принята - определяют главные трудности и противоречия, препятствующие решению проблемы.
д) Наводящие вопросы - председательствующий предлагает дать решение, пользуясь одним из типов аналогии. Члены группы в свободной манере проигрывают каждый наводящий вопрос. Если аналогии становятся слишком абстрактными, дискуссия направляется в русло "проблемы, как она понятна". Когда появляется перспективная идея, ее развивают словесно до того момента, когда члены группы смогут изготовить и опробовать грубые прототипы устройства.
Члены группы испытывают большой духовный подъем, когда достигается решение проблемы, но после этого ощущают физическое изнеможение.
Метод используется для решения крупных проблем. В последнее время за рубежом появились попытки применения его к решению не только технических, но и некоторых социальных проблем, например, "как распределить государственные средства в области градостроительства".
Но следует иметь в виду, что синектика может быть использована только на промежуточных этапах проектирования, т.е. для исследования проблемы, реальность которой уже была предварительно доказана (например, проблема создания герметичной застежки для скафандра космонавта), и для получения решения, которое будет внедряться другими людьми.
Этот метод имеет своей целью ликвидировать серьезные несоответствия во внутренней структуре существующих решений.
Синектика - наиболее сильное из того, что есть в зарубежных странах в области методики изобретательства. Но возможности синектики весьма ограничены. Она осталась механическим набором приемов, оторванных от изучения объективных закономерностей развития техники.
Метод может быть полезен, когда поиск решения поставленной задачи зашел в тупик: ни один из найденные вариантов решения не является удовлетворительным. В этом случае полезно поставить возрос: зачем требуется решать эту задачу? Какой более общей цели должно служить ее решение? Не исключено, что эту более общую цель удастся достичь совсем другим способом.
Суть метода можно понять из следующего примера. Инженеры долго бились над разработкой насоса и эффективной системой сопел, создающих движение воды во всем объеме трюма траулера, транспортирующего живую рыбу. В застойных зонах рыба переставала двигаться и в результате за несколько дней пути теряла свои вкусовые качества. Узнавший о проблеме ихтиолог порекомендовал пустить в трюм хищную рыбу. В присутствии хищницы рыба не успокаивалась ни в одном уголке трюма и необходимость в мощной турбулизирующей системе отпала.
В математике существует прием решения задач, который сформулировал математик Д. Пойа. Согласно этому приему, необходимо сначала решить задачу, может быть, очень нерациональными, неизящными методами, но обязательно до конца. После решения наступает совсем иное понимание задачи, иное видение всей ситуации, и это позволяет длинное, тяжеловесное решение задачи заменить более коротким и изящным. Аналогичные приемы хорошо работают в любых областях конструирования. Сначала создается сложная, громоздкая неэффективная система, однако способная выполнять заданные функции.
После этого систему начинают совершенствовать и оптимизировать. Так удается быстрее достигнуть конечного результата, чем при попытке сразу найти хорошее решение, не имея прототипа. Усовершенствовать объект помогают следующие вопросы, которые сформулировал Мэтчетт: каким образом, каждую часть объекта можно исключить; объединить с другими; унифицировать; перенести; модифицировать, упростить?
Советский исследователь Г.С. Альтшуллер, изучив около 40 тысяч изобретений, в основном в области механических приспособлений, выделил 40 приемов, применение которые позволяет решать большинство задач в указанной области. Выяснилось, что различные изобретатели, сами того не сознавая, пользуются ограниченным числом приемов для решения огромного числа совершенно различных задач. Вот некоторые примеры приемов, которые удалось выделить Г.С. Альтшуллеру:
Принцип вынесения. Отделить от объекта мешающую часть.
Принцип местного качества. Перейти от однородной структуры объекта к неоднородной; разные части объекта должны выполнять различные функции; каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы. Пример: первые пневматические шины, выполненные в виде надутой резиновой трубки, вскоре потеряли свою однородность-функцию герметизации взяла на себя тонкая камера, растягивающую нагрузку приняли нити корда, а сцепление с дорогой обеспечивает резиновый протектор с рисунком.
Принцип предварительного действия. Заранее выполнить требуемое действие, хотя бы частично. Пример: бетон хорошо работает на сжатие и плохо - на растяжение. Работающие на растяжение элементы бетонных конструкций предварительно сжимают залитой в бетон натянутой стальной арматурой. Если сила предварительного сжатия большие рабочих растягивающих усилий, то бетон будет работать только на сжатие.
Принцип "наоборот". Вместо действия, напрашивающегося по условию задачи, осуществить обратное действие: сделать движущуюся часть объекта или среды неподвижной и наоборот. Пример: в свое время на пищевых предприятиях было предложено вместо раскалывания скорлупы орехов механическим давлением снаружи, выдерживать их в камере со сжатым воздухом. При резком сбросе давления в камере проникший внутрь ореха через поры сжатый воздух разрывает скорлупу, не повреждая мякоть.
Принцип непрерывности полезного действия. Вести работу непрерывно, чтобы все части объекта работали все время; устранить холостые ходы. Пример: роторный многоковшовый экскаватор с ленточным транспортером вместо обычного одноковшового.
Малое общее число приемов позволило Г.С. Альтшуллеру предложить методику планомерного поиска решения изобретательских задач: просматривая список приемов, решать, как каждый прием мог бы помочь разрешению четко сформулированного технического противоречия. Эта методика вошла в состав более широкой процедуры технического творчества, названной автором АРИЗ - Алгоритм решения изобретательских задач.