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».
– Значит, все технические системы в конечном итоге превратятся в автоматизированные, роботизированные, компьютеризованные комплексы? – ставит вопрос ребром Женя.
– И да, и нет. Пора обратить внимание на экран «Свертывание».
Задача 20Для заклейки автомобильных шин применяют портативный вулканизатор – прибор, позволяющий выдержать место склейки в течение 10–15 минут при точно заданной температуре. Он состоит из электронагревателя, питающегося от автомобильного аккумулятора, датчика температуры и электронного коммутирующего устройства. Нагреватель доводит температуру до заданной, датчик температуры сигнализирует об этом, и электронное устройство отключает нагреватель. Если температура снизилась, то по сигналу датчика нагреватель опять включается. И так 10–15 минут. Дорогое и не очень надежное устройство. Можно ли предложить что-нибудь получше?
– Сделать другую, более надежную схему!
– Выполнить коммутатор на микросхеме!
– Тогда вулканизатор станет еще дороже!
– Нет, ребята, вы предлагаете сделать нашу систему еще более сложной и дорогой, продолжаете ее развертывать. А нужно попытаться свернуть. Помните, как мы решали задачу о серебрении контактов? Мы там сделали систему более идеальной, свернули ее с помощью закона Архимеда. А нельзя ли сделать что-нибудь подобное? Что было бы идеально?
– Идеально было бы, если бы температура поддерживалась сама все время, без регуляторов.
– Давайте нарисуем график температуры, который нам нужен. К доске выходит Дима и начинает рисовать, комментируя:
– Сначала температура растет, пока не достигнет заданной. Потом в течение 10–15 минут она должна не меняться, – на графике появляется горизонтальная площадка, – а потом она может снижаться.
– Что нам необходимо?
– Чтобы была «площадка»…
– Вспомнил! – вмешивается Миша. – Я видел такую площадку в учебнике физики, называется «теплота плавления»! Если какое-то вещество начало плавиться, то пока все не расплавится, температура не повышается!
– Верно. Это происходит потому, что энергия нагрева идет не на повышение температуры, а на плавление. Аналогично и при охлаждении: пока все не затвердеет, температура не падает. Теперь понятно, какое решение нужно?
– Понятно! Нужно снабдить нагреватель некоторым количеством вещества, которое плавится при нужной нам температуре!
– А как обеспечить необходимое время выдержки?
– Наверное, это зависит от количества вещества?
– Правильно. Вот мы и «свернули» нашу систему. Датчиков нет, коммутатора нет. Получилось очень простое устройство. Маленькая коробочка, внутри которой свинцово-оловянный сплав с нужной температурой плавления, спираль электронагревателя и температурное реле. Вулканизатор включают, нагреватель греет металл, тот плавится. Когда весь металл расплавится, температура начинает снова расти и реле выключает ток. Металл постепенно затвердевает, поддерживая при этом постоянную температуру.
– Самым массовым самолетом Великой Отечественной войны был штурмовик Ил-2 конструктора С. Ильюшина. Его прозвали «черная смерть». Он атаковал на бреющем полете (на малой высоте) вражеские танки, автомобили, поезда, укрепления. По нему стреляли снизу из разного оружия, поэтому самолет должен был иметь пуленепробиваемую броню. Перед войной в разных странах пытались создать такой самолет, но из-за массивной брони машины получались слишком тяжелыми. Потому что все конструкторы крепили броню к корпусу самолета. А Ильюшин предложил делать из брони сам корпус самолета.
– Ну, неужели до этого другие конструкторы не могли додуматься? Как-то не верится…
– И правильно, что не верится. Нельзя думать, что самолеты да и любую технику создают дураки. Но другие конструктора не имели того, что имел Ильюшин, – броню нового типа, созданную металлургами С. Кишкиным и Н. Скляровым. Их работа плюс талант авиаконструктора дали вместе замечательные результаты.
– И здесь, значит, работает гибридизация!
– А велосипедный ключ на гайки нескольких разных размеров – это тоже свертывание?
– Конечно. Все системы так и развиваются. Сначала развертывание, обеспечивающее появление и эффективное выполнение новых функций за счет усложнения системы, а потом – свертывание, когда за счет перехода на микроуровень, повышения динамичности и других законов системы упрощаются, становятся надежнее, проще, дешевле, сохраняя полезные функции. Самое интересное – и при развертывании и при свертывании идеальность растет.
Вечерние размышления
На занятиях у нас теперь постоянно много гостей – преподаватели других секций, приезжающие иногда родители. Больше всего их поражает, как быстро дети решают сложнейшие изобретательские задачи. Мы уже давно работаем с детьми и привыкли, но когда-то это удивляло и нас. Мы давно поняли, что очень сильно действуют два противоположных фактора:
• У детей «свободные головы», не забитые догмами, они легко генерируют новые, странные и нетривиальные идеи.
• Они легко следуют необычным правилам и рекомендациям ТРИЗ, не воюют с ними… А в обучении взрослых их внутреннее сопротивление «творчеству по формулам» – едва ли не главная проблема:
• Правда, ребятам не хватает знаний, поэтому для них самое трудное – из найденных решений отобрать те, которые реальны. Ну, знания – дело наживное…
Мы подробно рассмотрели сегодня еще несколько закономерностей развития технических систем. Интересно, что они действуют не только в технике. В психологии давно известны понятия «свертывание» и «погружение» – основные способы изучения, понимания, запоминания любого материала, освоения навыков. Боксер отрабатывает технику удара по частям: движение ног, корпуса, поворот плеча, движение руки, потом локтя, кисти. Даже в медленном темпе вначале это трудно выполнить правильно. Но постепенно отдельные движения сливаются в одно, доведенное до полного автоматизма, – мгновенный удар. Комплекс движений «свернут» и «погружен» в подсознание, перешел на инстинктивный уровень.
Мало кто способен запомнить подряд хотя бы сотню несвязанных слов. А стихотворение, даже длинное, запомнить несложно – оно легко «свертывается», укладывается в памяти и так же легко потом «развертывается»: слова, строчки тянут за собой другие слова и строчки. Понять – значит уметь свернуть и потом развернуть. Почему же так мало используется этот универсальный механизм? Педагог В. Ф. Шаталов стал применять его сознательно при обучении детей. И это было очень эффективно. Даже обычный лист бумаги свертывается не как попало, а в закономерных направлениях. Хорошо свернуть материал можно, только зная его внутренние закономерности построения. Когда информация свернута, остается несколько основных «памятных знаков», тех «ниточек», за которые нужно потянуть, чтобы информация развернулась. Такие «ниточки» и знаки – опорные конспекты В. Ф. Шаталова, его выразительные рисунки и схемы. Аналогичную роль выполняют и наши плакаты, рисунки на доске, интересные истории, технические примеры.
День десятый
Вызываем на бой инерцию!
Не просто быть новатором, изобретателем. Чтобы создать и внедрить новое, зачастую нужно преодолеть множество препятствий, но самая первая победа – победа над собой, над собственной психологической инерцией.
Задача 21Очень трудно разгружать смерзшийся уголь или песок. Огромные комья не поддаются не только ломам и лопатам, но и мощным экскаваторам. Как быть?
– Отогреть груз. Лед, скрепляющий куски груза, растает, и он рассыплется на мелкие куски: станет податливее.
– Сформулируем эту задачу иначе: как сделать хрупким, рассыпчатым нечто?
– Многие тела становятся хрупкими, если их охладить, – солидно излагает Женя, – если обычную резину облить жидким азотом, ее можно разбить молотком на кусочки.
Здорово! Можно не греть, а охлаждать! Сделать наоборот – не так, как обычно, – один из приемов, которым издавна пользовались изобретатели. Сила его в том, что он заставляет преодолеть психологическую инерцию, мешающую поиску нового. Но вернемся к нашей задаче.
– Чем отличаются две формулировки задачи, и почему вторая облегчила решение?
