– Мы на прошлом занятии говорили о биметаллической пластине. Соединили два разных металла и получили новое свойство – изменение формы от температуры, – вспомнил Дима.
– Мои папа и мама каждый день принимают контрастный душ: горячая вода, потом холодная, потом опять горячая, потом опять… и так много раз. И меня они приучили, мне сперва не нравилось, а потом – наоборот. И это дает такую бодрость, такое хорошее самочувствие – ни горячий, ни холодный по отдельности так не действуют!
– Действительно, здорово! Такие резкие перемены активируют защитные силы организма и усиливают выработку дофамина в нейронах мозга. А дофамин – это такое вещество (нейромедиатор), которое ускоряет мышление и реакции, повышает активность мозга и всего организма, порождает приятные ощущения
Первыми живыми организмами на Земле были одноклеточные. Возможности их были невелики. И они стали объединяться в колонии. Чем больше в колонии клеток, тем она сильнее. Но появляются и неудобства – клетки мешают друг другу. Тогда возникает «разделение труда». Разные группы клеток начали выполнять разные функции: добычу пищи, переваривание, защиту от врагов, общее управление… Появляется иерархия – подчинение одних групп другим. Чем выше по развитию живой организм, тем больше уровней включает его структура, больше прямых и обратных связей между разными уровнями. Система из иерархической может стать сетевой (как Интернет). Все такие системы нелинейные и очень богаты ресурсами. В ТРИЗ такое развитие называют «развертыванием системы».
Аналогично развиваются и технические системы. Их развертывание происходит двумя путями: прежде независимые системы объединяются друг с другом (такое объединение называется переходом в надсистему) либо система постепенно дробится на части, но эти части остаются связанными между собой. Можете привести примеры?
– Мой папа системный администратор. Он рассказывал, что когда-то большие компьютеры имели только один пульт управления и поэтому их вычислительная мощность расходовалась неэффективно. Очень часто машина ждала, пока люди выполняли свои функции. А потом изобрели многозадачный режим и систему из множества терминалов, с которых могли работать разные люди, причем каждый со своими задачами. Это ведь типичное дробление?
– Когда были изобретены персональные компьютеры, они сначала работали каждый отдельно, а потом начали объединяться в сети, вроде интернета, для обмена информацией. А в последнее время начали возникать «компьютерные облака», в которых компьютеры не только делятся друг с другом разной информацией, но и могут работать совместно, объединяя свои мощности для решения очень сложных задач.
Самый первый шаг к объединению – это попарное объединение или, используя биологический термин, – гибридизация. В ТРИЗ это называют переходом к би-системе (сдвоенной системе).
Просто поразительно, как много новых свойств дает гибридизация! Особенно, когда объединяются системы-конкуренты, предназначенные для выполнения одной и той же функции, но работающие на разных физических принципах. Объединение конкурентов часто используется, когда одна система уже исчерпала возможности своего развития, а другая только-только родилась. Первые паровые машины ставили на парусные корабли. Машины были еще недостаточно экономичными, пожирали слишком много угля, и пройти весь путь с их помощью было невозможно. Но они выручали во время штиля, когда паруса не работали. Парусно-паровой корабль сочетал в себе достоинства парохода – независимость от ветра – и экономичность парусника. А первые реактивные двигатели (бустеры или ускорители) устанавливались на самолете с обычными поршневыми моторами. Работать они могли всего несколько минут, но очень быстро разгоняли самолет до высокой скорости. Бустер мог помочь при взлете и спасти в бою.
Набрав силы в «содружестве» со старой системой, новая система постепенно занимает ее место. Конечно, при объединении систем нужно следить, чтобы появлялись полезные качества и исчезали ненужные, вредные. Иначе может получиться, как у одного незадачливого ученого-селекционера: после многолетней работы он вывел гибрид репы с капустой, у которого вершки были как у репы, то есть несъедобные листья, а корешки как у капусты, тоже несъедобные!
Задача 18В середине пятидесятых годов ученый Н. Ф. Казаков изучал очень вредное явление – при больших скоростях резания металла на резце возникали небольшие бугорки – наросты, которые мешали обработке. Оказалось, что причина их появления – диффузия атомов металла заготовки в резец, происходящая при высоких температурах и высоких давлениях в зоне резания. Задумавшись, как превратить этот вредный эффект в полезный, Казаков изобрел диффузионную сварку, позволяющую надежно соединять самые разные металлы и даже металл со стеклом или керамикой. Но процесс этот очень капризный. Необходимо практически полное отсутствие кислорода, потому что даже тончайшая окисная пленка на поверхности металла мешает диффузии. Существуют два способа проведения такой сварки. Первый – в вакуумной камере. Можно без больших затрат создать вакуум в тысячные доли атмосферного давления. Но для сварки требуется откачка воздуха до миллионной доли атмосферы – это длительный, трудоемкий и дорогой процесс. Другой способ – сварка в инертном газе. Но для этого нужен инертный газ высокой очистки, в котором примеси кислорода не превышают миллионной доли, а он очень дорогой. А в имеющемся дешевом инертном газе примесей – тысячные доли. Как быть?
– Эта задача на объединение конкурентов? – спрашивает Женя.
– Да.
– Тогда все просто. Нужно заполнить камеру дешевым инертным газом и откачать. Причем нужно откачивать не до миллионной доли атмосферы, а только до тысячной. Кислорода при этом останется, как при миллионной. Так у нас и газ дешевый, и откачка намного проще…
Развертывание системы на би-переходе не останавливается. Следующий шаг – переход к полисистеме, когда объединяется либо много систем, либо однородная система разбивается на множество элементов.
Задача 19Приходит грузовое судно в порт и ждет, пока его разгрузят и загрузят снова. Даже при самых производительных способах разгрузки и загрузки это приводит к большим убыткам. Как быть?
– Я читал, что теперь используют суда, состоящие из отдельных частей, каждая из которых может самостоятельно держаться на плаву. Их можно собирать вместе и возить как поезд.
– Верно, такие судна называют лихтеровозами. Баржи-лихтеры соединяют друг с другом, к ним пристыковывают нос и корму с двигателями – и судно готово в дальний путь. В порту каждый лихтер самостоятельно становится под разгрузку, а новый лихтеровоз собирается из заранее нагруженных барж и уходит без задержки в следующий рейс. Это типичный переход к полисистеме, то есть системе из многих однородных частей.
И на полисистемах развитие не останавливается. Полисистемы усложняются, внутри появляется собственная структура, иерархия, внутренние связи. Это хорошо видно на развитии одной не совсем технической системы.
…В 490 году до нашей эры огромная армия персов высадилась на побережье Греции. Их встретило в несколько раз меньшее войско афинян. Но сражение при Марафоне, как известно, закончилось полным разгромом завоевателей. Всего сто девяносто два афинянина погибли в нем, а персов – свыше шести тысяч, остальные в панике бежали. Как это могло случиться? Персы были прекрасными воинами. Но они умели биться только каждый за себя. А афиняне были обучены сражаться в строю – знаменитой греческой фаланге. Десять тысяч афинян, построенные в ровные шеренги, ощетинившиеся копьями, бегом бросились на лагерь персов и промчались через него, сокрушая все на своем пути. Так система победила бессистемность.
А можно ли победить фалангу? Ее победил через несколько столетий римский легион. При своих достоинствах фаланга была крайне неуклюжа. Как развернуть десять тысяч человек при неожиданном нападении с фланга? Римский легион состоял из отдельных небольших фаланг, которые назывались манипулами. Каждая манипула могла маневрировать самостоятельно, а при необходимости манипулы объединялись в единую грозную фалангу.
– Как лихтеровоз! – воскликнул Алеша.
– Да. Сначала все манипулы были однородными. В более поздние времена манипулы разделились на три линии: в первой шли молодые и не очень опытные легковооруженные бойцы, а в третьей – тяжеловооруженные опытнейшие воины – триарии, прослужившие двадцать и более лет. До них очередь сражаться доходила только в самых тяжелых боях, но зато они были почти непобедимы.
В античные времена командир легиона сам участвовал в сражении или командовал, посылая ординарцев. Сегодня армия – это сложнейшая многоуровневая иерархическая система с множеством внутренних связей, по которым снизу вверх поступают сведения, а сверху вниз – приказы. В ней взаимодействуют различные подразделения, специалисты многих военных профессий. Словом, армия напоминает современный вычислительный центр с множеством разных инструментов, датчиками, которые сообщают «командованию» – центральному процессору – информацию, а также с рабочими органами, выполняющими «команды».
