Интеллектуальные развлечения. Интересные иллюзии, логические игры и загадки.

Н.Ф. ОВЧИННИКОВ

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА МЫШЛЕНИЕ

Ростов-на-Дону
РостИздат
2008

СОДЕРЖАНИЕ

Задачи. ………………………………………………………………….3
Предисловие……………………………………………………….. ...13
Введение. ……………………………………………………………...16
1. Современные взгляды на мышление. Синтез индивидуально-очевидных идей. ………………………………………………….. …24
2. Структурно-активационная теория мышления. Системно-логическое мышление.……………………………………………... 36
3. Эффективное стихийное мышление.
3.1. Пример генерации эффективной интуитивно-очевидной идеи.………………………………………………………………….…49
3.2. Детализация общей идеи. Расследование Холмса……….…..52
3.3. Перецентрация понимания за счет информации извне.
Расследование комиссара Мегрэ…..…..…………………………..57
3.4.Трековое и триадное мышление……………………………….64
3.5. Реорганизация известной информации. Расследование Рябинина…………………………………………………………………68
4. Типология мыслительных процессов ……………………….…75
Заключение …………………………………………………………..90
Приложение 1. На пути к комплексным интеллектуальным системам………………………………………………………………92
Приложение 2. Системно-реорганизационный полиальтернативный анализ проблем (СРП-анализ)……………………………94
Литература …………………………………………………………..97
Послесловие …………………………………………………………98

Не рекомендуется читать основной текст книги, не прорешав предлагаемые ниже задачи. Чтобы понять механизмы мышления, описанные в книге, надо разобраться на собственном примере, как происходит процесс мышления.

Предлагаемые далее задачи разбиты на несколько групп. В каждой группе подход к поиску решения одинаков. Если будет решена одна задача из группы, это поможет в решении аналогичных задач. К задачам имеется система подсказок. Благодаря подсказкам почти все задачи сможет решить любой. Но начинать стоит самостоятельно. Полезно делать записи при решении. Попытайтесь проанализировать, понять собственный механизм мышления. В конце есть контрольные ответы ко всем задачам. Большинство задач взято из материалов по методике изобретательства, и контрольные ответы – только одна из возможных версий решения. Даже если вам ясен ответ, все равно просмотрите систему подсказок. Это важный компонент теории мышления. Задачи самой разной сложности. Легкие задачи даны, чтобы на простых примерах понять принцип. В некоторых сложных задачах к заданному контрольному ответу без подсказки едва ли можно прийти. Смысл этих задач – дать читателю возможность исследовать свои процессы мышления, а не проверять способности к их решению. Наиболее легкие задачи отмечены звездочкой. Если после 1 подсказки сразу не пришли идеи, можно отложить обдумывание на некоторое время. Идея потом все-таки может прийти.
Задачи 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 2.6, 3.1, 4.2, 4.4, 4.9, 5.2, 6.1, 6.4, взяты из книги Г. С. Альтшуллер, «Алгоритм изобретения», М., "Московский рабочий", 1973 г., задача 4.8 из книги Г. С. Альтшуллер, «Творчество как точная наука», М., «Советское радио», 1979 г., задачи 5.1 и 6.2 из книги Г. С. Альтшуллер, А. Б. Селюцкий, «Крылья для Икара: как решать изобретательские задачи», Петрозаводск, «Карелия», 1980г., задача 1.2 из книги Д. Пойа «Математика и правдоподобные рассуждения», задачи 1.8, 2.4, 2.5, 4.4 - с сайта trizand.ru, задачи 4.10, 4.12 из книги Эсаулова «Психология решения задач», задача 3.3 из книги Ковалев В.И. «Техническое изобретательство и его приемы». Л. , 1965
С задачами 4.5, 5.3, 6.3 я ознакомился в Ростовском общественном институте патентоведения на курсах по методике изобретательства.
ЗАДАЧИ

1 группа.

Задача 1.1. Из 6 целых спичек сложить 4 треугольника со стороной равной 1 спичке.
Задача 1.2. (Задача Д.Пойа) Буквы латинского алфавита распределены на несколько групп. По какому принципу?

A M T U V W Y
B C D E K
N S Z
H I O X
F G J L P Q R

Задача 1.3. * При сборке шарошечных долот (инструмента для бурения скважин) возникает такая задача: на вал надо установить долото, представляющее собой металлическое кольцо, в котором закреплены зубчатые элементы долота. Между этим кольцом и валом должны быть ролики, как в роликовом подшипнике. По старому способу ролики прикрепляли солидолом как клеем к валу и тогда надевали долото. Способ плох тем, что рабочие пачкались солидолом, ранили руки, попадавшимися в нем железными стружками. Надо предложить лучший вариант сборки.
Задача 1.4. При бурении скважин важно контролировать момент разрушения бурового инструмента - долот. Предложите возможные способы.
Задача 1.5. При промышленной чистке рыбы внутренности удаляли механическими скребками. При этом могло происходить повреждение тушки. Предложите другие варианты удаления внутренностей.
Задача 1.6.* При транспортировке по трубопроводу взвеси железной руды в воде ее частицы истирают задвижку, регулирующую поток. Как можно улучшить ситуацию?
Задача 1.7. Учительница во втором классе дала ученику у доски определенное задание. Учительница говорит: «восемь», ученик пишет: «шесть»; учительница говорит: «семь», ученик пишет: «четыре»; учительница говорит: «два», ученик пишет: «три». Какое задание дала учительница?
Задача 1.8. Автолюбители для противокоррозионной обработки автомобилей применяют ручные насосы-опрыскиватели растений (например, ОГ-2). Но распыляет он воду, керосин и другие невязкие жидкости. А масло – нет. Можно подогреть масло и оно станет менее вязким, но это выведет из строя насос. Можно добавить в масло растворители, но это тоже выведет из строя насос. Как быть?
Задача 1.9.* Если бы был создан универсальный растворитель, то как его можно было бы хранить?
2 группа.

Задача 2.1.* При транспортировке зимой по железной дороге сыпучих грузов, например, песка, они могут смерзаться. Особенно в случае перевозок с юга на север. Это усложняет разгрузку вагонов. Что можете предложить?
Задача 2.2. Иногда затонувшие суда бывают глубоко погружены в ил, что мешает их подъему. Как можно облегчить подъем таких судов?
Задача 2.3. Как можно было улучшить бронезащиту танков эпохи второй мировой войны не утежеляя броню?
Задача 2.4. В 1907 году Карл Гагенбек открыл в Германии Штеллингенский зоопарк, где животных содержали с максимальной свободой, в загонах без решеток. Когда проектировали зоопарк, возникла проблема: как обезопасить зрителей от хищных зверей - леопардов, львов, тигров?
Традиционное решение: выкопать ров. Понятно, что ров нужен широкий, его ширина должна быть не менее 5 метров. Такой ров, конечно, не украсит зоопарк. Убрать бы ров полностью, или хотя бы сократить на метр-полтора, но такое расстояние хищник может перепрыгнуть. Как быть?
Задача 2.5. Говорят: «Ломать – не строить». Однако, снести старый дом порой не легче, чем соорудить новый. Приходится прибегать к «чугунной бабе», взрывчатке и прочим грубым способам. Это долго и создает много шума.
А если дом из железобетона, и тем более, из предварительно напряженного бетона, то хлопот точно не оберешься. Но может, есть способы более эффективные, чем «чугунная баба»? Попробуем придумать?!

3 группа

Задача 3.1. Оптические стекла полируют с помощью вращающегося диска из дерева или пластмассы, под который подают струю воды со взвешенным абразивом. Но скорость процесса ограничена перегревом. Как можно усовершенствовать процесс полирования?
Задача 3.2. При разработке космического корабля для посадки на Луну необходимо было создать мощную осветительную лампу. Но испытания показали, что во всех предложенных конструкциях при ударе, имитирующем посадку, происходит разгерметизация лампы по линии крепления стеклянного баллона к металлу цоколя. И тут инженер Бабакин предложил….Что предложил Бабакин?
Задача 3.3. При разработке систем корабельной артиллерии в начале 20 века было замечено, что если снаряд вначале попадает не на закаленную сторону броневого листа, а с противоположной стороны с достаточно мягкой сталью, то он нормально пробивает броню. При попадании на закаленную сторону снаряд сам разлетался на куски, а броню не пробивал. Но на кораблях противника закаленная сторона снаружи. Адмирал Макаров предложил…Что предложил адмирал Макаров?

4 группа.
Задача 4.1. Даны 4 точки: . .
. .
Как можно соединить их тремя прямыми так, чтобы кончить там, где начали?
Задача 4.2.* Как лучше окрашивать внутреннюю поверхность труб?
Задача 4.3. Для фильтрования взвесей в промышленности применяют центрифуги. Они представляют собой металлические емкости, чаны, укрепленные на оси, обеспечивающей возможность их вращения в вертикальном положении. В их стенках множество отверстий. Внутри, прижатый к стенкам, матерчатый фильтр в форме мешка. В емкость заливается фильтруемая суспензия, и при вращении под действием центробежных сил, жидкость отфильтровывается, а в емкости, прижатым к фильтру остается осадок. Чтобы его выгрузить, использовали некое подобие ножа, скребка, который при вращении центрифуги отделял осадок от фильтра. При этом скребок иногда прорезал фильтр. Как улучшить процесс выгрузки осадка?
Задача 4.4. При транспортировке нефтепродуктов по трубопроводу выгодно при необходимости перекачивать в разные периоды разные продукты. Но при смене продуктов образуется зона смешивания, и смесь идет в брак. Можно применять твердые механические разделители. Но они не проходят через насосы. Пробовали применять воду, но она все-таки перемешивается с нефтепродуктом, и потом их трудно разделить, смесь приходится выбрасывать. Как можно решить задачу разделения нефтепродуктов?
Задача 4.5. Как можно усовершенствовать уборку картофеля?
Задача 4.6. При снятии гипсовых повязок с мест переломов использовали распиливание. Но при этом можно повредить тело пациента. Как, применяя принцип распиливания, гарантировать больного от повреждения?

Задача 4.7. Даны 4 точки: . . Соедините их одной прямой.
. .
Не думайте, что это задача-шутка. Если нет никаких соображений по ней, – начинайте смотреть подсказки.
Задача 4.8.* В стальную деталь запрессовывается стальной шарик. При ремонте необходима разборка. Как обеспечить легкое удаление шарика?
Задача 4.9.* Для очистки деталей от ржавчины используют специальные установки, в которых очищаемые детали вращаются вместе со стальной дробью. Но их стенки быстро истираются. Что вы можете предложить?
Задача 4.10.* При припаивании тонких проводов в серийном производстве встает проблема аккуратной зачистки провода перед пайкой. Зачистка шкуркой, ножом, скребком требует много времени, ведет к обрывам провода. Что можно предложить?
Задача 4.11. Испанские Гранды одержали победу при Павии и взяли в плен французского короля. Им захотелось над поверженным монархом поиздеваться: пусть он войдет в дворцовую залу без головного убора и поклонится им. Но король отказался пойти на это унижение. Тогда Гранды приказали мастерам прибить посредине дверного проема планку. Теперь король не сможет войти в зал, не наклонившись. Что делать королю, чтобы не потерять своего достоинства?
Задача 4.12. В 18 веке на одной из дорог России возникла проблема: посредине дороги оказался огромный камень. Чтобы сдвинуть его с места, надо, было бы, запрячь лошадей 80. Но было известно, что если запрягать более 70 лошадей, они начинали мешать друг другу, и увеличение их числа тяги не увеличивало. Но тут подошел один крестьянин и сказал, что решит проблему вообще небольшим числом лошадей. Как?
Задача 4. 13. Фильтры для горячих дымовых газов часто забиваются. Чтобы их очистить, приходится останавливать все производство. Как можно усовершенствовать очистку фильтров?
5 группа.

Задача 5.1.* При массовой запайке ампул с лекарствами возникает проблема: при сильном пламени горелки - перегревается лекарство, при слабом - происходит ненадежная запайка. Что вы можете предложить?
Задача 5.2. Для рыбоводства в прудах очень хорошо было бы насыщать воду кислородом. Но, если это делать как в аквариуме, просто пропуская воздух от компрессора через трубу в пруд, то это не экономично, так как большая часть воздуха не успеет раствориться в воде и вернется в атмосферу. Что можно предложить?
Задача 5.3. Есть такой способ выпаса коров – электроограда. Вместо прочной изгороди навешивают проволоку, на которую подают слабое напряжение. Корова, прикасаясь к такой изгороди, получает легкий удар тока, который ее отпугивает. Но некоторые корову с испугу рвут проволоку. Как можно усовершенствовать эту электроограду?

6 группа.
Задача 6.1. Для производства взрывных работ в горном деле необходимо обеспечивать серию взрывов с короткими, но определенными интервалами. Для этого было предложено такое устройство: внутри вакуумированной стеклянной трубки по стенкам имеется группа контактов; для их поочередного замыкания в трубке падает металлический шарик. Недостаток метода: шарик тормозится от трения о контакты, что нарушает точность работы. Как усовершенствовать эту систему так, чтобы трение не мешало? Задача учебная, поэтому изменять основной принцип, макроструктуру системы не надо; решение подразумевает, что остается трубка с контактами и «замыкалка».
Задача 6.2. В металлургии бывает необходимо перевозить расплавленный шлак в ковше. За время перевозки шлак начинает остывать и сверху покрывается твердой коркой, которая мешает его выливать. Приходится вручную ломами раскалывать эту корку. Можно конечно сделать специальную теплоизолирующую крышку. А нельзя ли придумать более простое решение?
Задача 6.3. Необходимо предложить способы подъема судов, затонувших на такой большой глубине, что туда не могут опуститься водолазы, чтобы закрепить понтоны.
Задача 6.4. При испытаниях металлов на коррозионную устойчивость, стержень из исследуемого материала помещают в специальный герметический металлический контейнер. К нему подвешивают груз, в контейнер заливают коррозионную среду и закрывают. Момент разрыва трудно регистрировать из-за коррозионности среды. Предложите надежную систему регистрации разрыва образца.
Первые подсказки ко всем задачам.
В 1 группе задач важно оторваться от их узкого, конкретного понимания, совершить восхождение к более общим представлениям, выполнить в явном, осознанном виде операцию дедукции. В качестве помощи может быть использован такой прием: попробуйте сформулировать общее в первых пришедших в голову идеях по задаче и назвать это общее направление поисков, стратегию. Стратегия первых идей обычно шаблонная, тупиковая. Далее надо перейти на более высокий уровень обобщения и искать другую стратегию, сформулировав себе задание на ее поиск по типу «не А», где «А» – первая стратегия.
Во 2 группе важно детально мысленно представить процесс, событие, проанализировать механизм процесса, что мешает достижению цели и каков механизм действия этого препятствия, причинно-следственные связи.
Задачи 3 группы по схеме анализа подобны задачам 2 группы, но по результатам анализа надо оторваться от первичного исходного варианта и изменить структурную организацию.
В 4 группе задач главное – смелое фантазирование, активирование своей способности мечтать, представлять идеальный вариант осуществления цели, первоначально не задумываясь как его достигнуть исходя из данных условий. Надо помнить, что мы интерпретируем условия задачи обычно узко, субъективно. Автоматически, подсознательно подразумеваем ограничения, которых на самом деле задача не содержит. Полезно сформулировать представление об «идеальном конечном результате» (ИКР) с использованием слов «сам», «само», «сама». Можно представить, что у вас в руке волшебная палочка.
5 группа задач похожа на 4, но, в отличие от нее, при формулировке ИКР сразу возникает вроде бы противоречие с некоторыми требованиями условий. На самом деле противоречие это разрешимо, часто путем разделения в пространстве или во времени.
Задачи 6 группы – комплексные. В них надо использовать опыт решения всех предыдущих групп задач.

Вторая подсказка к первым задачам групп.
1 задача 1 группы. Спички.
Что это за класс задач?
1, 2, 3 задачи 2 группы.
Каков механизм процесса, где концентрируется препятствие, источник проблемы?
1 задача 3 группы. Полировальник.
Проанализируйте свои первые пришедшие в голову идеи. Разве в условиях есть ограничения на существенные изменения структуры системы?
1 задача 4 группы. 4 точки.
Начните с конца, попытайтесь просто провести, не отрывая руки, три отрезка прямой, чтобы закончить там, где начали.
1 задача 5 группы. Ампулы.
Какие противоречивые требования имеются в задаче?
В 6 группе все задачи разного типа, поэтому здесь даны вторые подсказки ко всем задачам.
1 задача. Замыкалка. Начните анализ с представления о том, в каком случае будет совершенно надежный, идеальный контакт. При этом не бойтесь, что не будет соблюдено одно из условий. То есть сформулируйте идеальное частное решение. Затем сформулируйте второе идеальное частное решение, – в каком случае совершенно не будет трения. Ну а потом попытайтесь разрешить это противоречие как в задачах 3 группы.
2 задача. Шлак. Подумайте об идеальной теплозащите по принципу «сам».
3 задача. Подъем судна. Эта задача имеет несколько интересных решений.
Одно из направлений поиска возникнет, если вы сформулируете цель в общем виде, точнее иерархию понимания цели во все более общем виде.
Другое направление, - если вспомнить о принципе идеальности.
Третий путь – уйти от первичного понимания структурной организации системы.
4 задача. Коррозия. Начните с формулировки иерархии понимания цели во все более общем виде.
Вторые подсказки к другим задачам.
1 группа.
2 задача. Алфавит. Как назвать объект задачи в более общем виде? Какие применимы способы классификации таких обобщенных объектов?
3 задача. Шарошка и 4 задача. Долото. Как в самом общем виде можно сформулировать требование задачи? Какие возможны другие стратегии решения?
5 задача. Чистка рыбы. Какие принципиально другие стратегии решения (т.е. не с помощью скребков) возможны.
6 задача. Трубопровод с задвижкой. Как сформулировать цель в более общем виде?
7 задача. Учительница в классе. Назовите, о чем в общем виде по вашему первоначальному пониманию говорят учительница и ученик? А можно ли тут подразумевать другое общее понимание?
8 задача. Распыление масла. Какие еще вообще возможны способы снижения вязкости?
9 задача. Универсальный растворитель. При каких условиях вообще любой растворитель перестает растворять?

2 группа.
2.2. Судно в иле. Механизм препятствия – удерживание поверхности судна массой прилипшего ила.
2.3. Танк. Механизм пробивания брони кумулятивным снарядом такой: снаряд ударяется о броню, от удара срабатывает взрыватель, а от него потом взрывается основной заряд, который прожигает броню.
2.4. Зоопарк. Механизм прыжка хищников такой: зверь приседает на задних лапах и затем резко ими отталкивается.
2.5. Разрушение железобетонных зданий. Механизм, обеспечивающий прочность ж/б зданий: основа прочности – сжимающее усилие от предварительно растянутой стальной арматурной проволоки. А механизм связи – взаимодействие поверхности проволоки с бетоном.
3 группа.
3.2. Лампа Бабакина. Проанализируйте состав система; подумайте, что абсолютно необходимо, а что можно кардинально менять.
3.3. Идея Макарова. Инерция мышления привязывает нас к старому решению. А подумайте, какие элементы системы абсолютно необходимы, какие необязательны, а что-то, может быть, имеет смысл добавить.

4 группа.
2 задача. Окраска трубы. Идеал – краска окрашивает сама.
3 задача. Центрифуга. Идеал – центрифуга сама выбрасывает осадок.
4 задача. Нефтепровод. Идеал – разделитель хорошо разделяет, проходит через насосы, а когда надо - исчезает.
5 задача. Картошка. Идеал – картошку мгновенно извлекают с грядки сразу в готовой таре, упаковке.
6 задача. Гипсовая повязка. Пилка движется так, что никогда не может порезать тело. За счет чего это можно обеспечить?
7 задача. 1 прямая через 4 точки. Нарисуйте задачу на листе бумаги. Начните с конца; представьте мысленно прямую и на ней 4 точки.
8 задача. Запрессованный шарик. Шарик сам мгновенно выскакивает, когда это надо. За счет чего это можно обеспечить?
9 задача. Дробеметная установка. Система сама себя защищает.
10 задача. Зачистка провода. Провод подготавливается к пайке без всякого риска повреждения. Примените также подход из задач 1 группы – анализ общих типов решения задачи удаления изоляции. Сформулируйте общее название примененного в исходной задаче типа и назовите принципиально другие типы.
11 задача. Испанцы и король. Идеально не только избежать королю унижения, но еще и оскорбить испанцев.
12 задача. Камень на дороге. Мысленно представьте конечный результат – ровная дорога. От этого и пляшите. Какие вообще могут быть разные пути к тому, чтобы была ровная дорога? Сформулируйте принцип, лежащий в основе известного решения. Сформулируйте принципиально другой путь решения.
13 задача. Фильтр. Идеал - фильтр сам мгновенно разрушается, распадается, разделяется с пылью, когда надо очиститься и сам мгновенно восстанавливается, когда надо включится снова в работу.
5 группа.
5.2. Рыба в пруду. Как идеально насыщать воду газом вообще? Это одно идеально-частное решение. Оно кажется не совместимым с конкретными условиями задачи – прудом. Эта несовместимость мнимая. Ее можно разрешить разделением в пространстве.
5.3. Выпас коров. С одной стороны надо, чтобы были провода, от которых коровы получают удар тока. С другой стороны, коровы их рвут. Казалось бы неразрешимое противоречие? А кто сказал, что все должно быть неизменно? Противоречие разрешимо в пространстве. Особенно, если переформулировать ситуацию в более общей форме: « Надо, с одной стороны, чтобы коров как-то било током, а с другой стороны, чтобы нельзя было порвать то, что бьет током».
Третьи подсказки. Даны только к некоторым задачам. Если нет третьей подсказки – смотрите ответ.
6 группа.
6.1. Замыкалка. Идеальное частное решение для лучшего контакта – кольцо плотно садящееся на контакты. Идеальное частное решение для отсутствия трения – пролет мимо контактов не касаясь. Как совместить это путем разрешения противоречия в пространстве?

6.3. Судно. Какова цель подъема затонувших судов? Да в большинстве случаев просто на металлолом! Какой путь решения из этого следует?
Другое направление возможных решений – принцип идеальности. Идеально использовать то, что есть – саму воду.
На третий путь наталкивает анализ компонентов и структуры в сочетании с принципом идеальности. Идеально почти ничего не добавлять. Как можно использовать сам корабль, что этому мешает и как можно преодолеть препятствия?
6.4. Сейф. В общем виде цель – получение информации. Какие бывают виды информации вообще? Звуковая, осязательная, обонятельная и визуальная. Остановитесь на визуальной. Как сделать так, чтобы, не вскрывая сейфа и не используя электронику, увидеть снаружи, что внутри груз упал?
Ответы.
1.1. Спички. Надо выйти в пространство, построить тетраэдр. Препятствием к решению служит инерционное представление о типовых задачах с треугольниками на плоскости.
1.2. Алфавит. Буквы разделены на группы по типу симметрии. Препятствием к решению служит то, что на объект задачи смотрят как на буквы, а не геометрические объекты вообще.
1.3. Шарошка. Интересное изобретательское решение этой задачи – использовать намагничивание. На вал надевают катушку электромагнита, и ролики притягиваются к валу. Препятствием к решению служит близкая аналогия к ранее известному типу решения – использования какого-то третьего тела.
1.4. Долото. Запатентован метод сигнализации разрушения долота по запаху. В долото монтируется ампула с сильно пахнущим веществом. Препятствием к решению служит типичность применения электронных устройств.
1.5. Чистка рыбы. Запатентован способ удаления внутренностей путем намораживания на охлаждающий элемент. Вероятно, можно предлагать и такой способ, как высасывание вакуумом. Препятствие к решению – распространенность, типичность применения механических средств.
1.6. Трубопровод с железной рудой. Потоком можно управлять с помощью наложения магнитного поля. Препятствием к решению служит концентрация внимания на задвижке как источнике недостатка.
1.7. Учительница. Учительница дала задание считать число букв в словах, обозначающих называемые ею числа. Препятствием к решению служит представление о чисто арифметических значениях чисел.
1.8. Распыление масла. Решение – использовать вспененное масло, что достигается подсасыванием воздуха в насос.
1.9. Универсальный растворитель. Растворители перестают растворять при замораживании. Универсальный растворитель не будет также взаимодействовать со стенками при невесомости.
2.1. Смерзшийся песок. Надо смазывать стенки вагона машинным маслом. Видимо, можно также использовать прокладывание полиэтиленовой пленки. Препятствием служит акцент на смороженности всего массива песка.
2.2. Судно в иле. Между корпусом судна и илом нужна прокладка. Надо врезаться в пристеночное пространство стальными листами.
2.3. Танк. Первое решение было сделано немцами в конце войны. Последние модификации «Тигров» имели две брони. У снаряда, после удара о предброню, срабатывал взрыватель. Но вторая броня была на расстоянии от первой, кумулятивный заряд стрелял с расстояния, и его действие ослаблялось.
2.4. Зоопарк. Надо сделать так, чтобы зверям было трудно далеко прыгнуть. Для этого перед краем небольшого рва делали пониженный участок. Из такой искаженной позиции звери не могли далеко прыгнуть. Возможно, мало кто пришел сам к контрольному ответу. Это не важно. Просто задача демонстрирует общий принцип – полезно детально анализировать механизмы процессов. И какое-то новое понимание проблемы это даст.
2.5. Железобетонный дом. Надо разрушать в первую очередь поверхность раздела металл – бетон. Для этого через арматуру пропускают ток, она разогревается, расширяется, удлиняется и связь с массивом бетона разрушается.
3.1. Полировальник. Изобретательское решение: абразив вмораживают в кусок льда и полируют им. Решению препятствует инерционное представление о составе и структуре системы.
3.2. Лампа Бабакина. Бабакин учел, что на Луне абсолютный вакуум и нет никакой необходимости вообще в использовании стеклянного баллона, а можно просто брать оголенную спираль нити накаливания. Решению препятствует инерционное представление о структуре системы, основанное на известном ранее.
3.3. Идея Макарова. Изменить броню вражеских кораблей нельзя. Значит, надо самим создать необходимые условия там, где мы это можем – в своем снаряде. Макаров предложил делать наконечники снарядов из мягкой стали.
4.1. 4 точки. Если начать работу над задачей с конца, от цели, от конечного результата, то это значит, что вначале надо просто на чистом листе бумаги начать проводить, не отрывая руки, один отрезок прямой за другим, замкнув в конце рисунок. Получится треугольник. Тогда станет ясно, что надо строить треугольник, захватывая все четыре точки, но выйдя за мысленные границы квадрата.
4.2. Окраска труб. Идеальное решение – простая прокачка краски через трубу. Препятствие – инерционное представление о необходимости какого-то подобия кисти.
4.3. Центрифуга. Решение: после окончания фильтрации снизу подается воздух; под его давлением фильтрующая ткань вздувается и выворачивается наизнанку; в результате осадок центробежной силой разбрасывается над центрифугой. А чтобы осадок собирался, у центрифуги сделаны высокие борта.
4.4. Нефтепродукты. Решение: в качестве разделяющей жидкости используется не вода, а сжиженный аммиак. Когда его необходимо отделить от нефтепродуктов, просто уменьшается давление, и он при нормальном давлении превращается в легко отделяющийся газ.
4.5. Картофель. Картошку сразу сажают в сетках.
4.6. Гипс. Внутрь гипсовой повязки сразу при наложении укладывают тонкое ножовочное полотно со стороны тела и зубцами наружу. Когда необходимо снять гипс, его распиливают от тела наружу.
4.7. 4 точки на одной прямой. По условиям задачи никто не запрещал сложить лист бумаги вчетверо так, чтобы все 4 точки оказались на 1 прямой.
4.8. Шарик. Перед запрессовкой шарика в отверстие для него вносят каплю воды. При необходимости разборки деталь нагревают, и вскипевшая вода сама выталкивает шарик.
4.9. Дробеметная установка. Поверхность делают магнитной и ее защищают налипающие шарики.
4.10. Припайка. Решение: изоляцию удаляют погружением в расплавленное олово.
4.11. Испанцы и король. Решение: король, конечно, вынужден был наклониться, но вошел он при этом задом вперед.
4.12. Камень на дороге. Крестьянин выкопал прямо на дороге яму, легко столкнул туда камень небольшим числом лошадей и снова засыпал дорогу грунтом.
5.1. Ампулы. Нижнюю часть ампул погружают в воду.
5.2. Пруд. Воду вначале насыщают кислородом в герметичной камере, а затем выливают в пруд.
5.3. Коровы. Основную электролинию делают выше коров, а с нее свисает множество отдельных кусков провода.
6.1. «Замыкалка». Идеально замыкать контакты может металлическое кольцо, диаметром больше, чем отверстие между контактами. Идеально проскакивать между контактами могут детали с диаметром, меньшим расстояния между контактами. Решение: «замыкалка» делается составной из набора металлических колец, уменьшающегося диаметра, надетых на один стержень. Проскакивая мимо контактов, на каждом из них остается по кольцу.
6.2. Шлак. Теплоизоляцию делают из самого шлака, путем вспенивания поверхностного слоя.
6.3. Судно. Если считать, что цель подъема – металлолом, то затонувшее судно можно просто разбомбить глубинными бомбами, и потом поднимать эти небольшие куски металла, например, грейферными захватами.
Если исходить из идеала «использовать саму воду», то можно подавать к судну по шлангам сжиженный воздух. Оно обрастет вспененным льдом и всплывет.
Если исходить из идеального принципа «использовать само судно», то надо использовать его трюмы. Поскольку трюмы негерметичны, то надо в них закачивать или самополимеризующуюся пену, или шарики из вспененного полимера.
6.4. Сейф. Решение: сам сейф закрепляют в подвешенном сотоянии так, чтобы изменение его центра тяжести вызывало изменение положения самого сейфа; при падении груза после разрыва образца он падает на наклонную плоскость, нарушая центровку. В результате сам сейф изменяет свое положение, сигнализируя о моменте разрыва.

Общие замечания о задачах. Предложенные подсказки не гарантировали ответов. Они только могли помочь. Однако, они показывают, что именно логические рассуждения, воображение, мысленный эксперимент и умение фантазировать являются основными факторами, помогающими в поиске решений, первоначально не очевидных. Все эти мыслительные процессы всегда считались естественным свойством человеческого мышления. Читатели на собственном примере могли убедиться, в какой мере они их используют. Я, на основании опыта преподавания методики изобретательства, когда даются для решения эти задачи, убедился, что в большинстве случаев никто не рассуждает, а перебирает готовые идеи. Эти наблюдения и являются основой данной книги. Основная ее идея в том, что надо различать три типа логики: логику активную, логику пассивную и логику ретроспективную. Обычно сразу выдвигают готовые идеи. Эта генерация готовых идей основана на существующих в подсознательной модели мира готовых структурах знаний. Эти структуры организованы логично, закономерно отражая реальность. Но они отражают реальность по принципу наибольшей вероятности. Поэтому, если знания в данной области у человека шаблонны, то и ответы шаблонны. Это логика пассивная. Когда человек объясняет подобные свои идеи другим или даже потом формулирует мысленно объяснение для себя, он просто воспроизводит ту структуру сильных, очевидных знаний, которая послужила основой автоматической генерации очевидной идеи. Но, объясняя другим, человек излагает идею детально, логически последовательно. Это создает иллюзию, что идея родилась в результате логических рассуждений. Это пример логики ретроспективной. Если же человек осознанно ставит перед собой вопросы: «Как понимать задачу, ее цель и условия в более общем виде?», «В чем причины недостатков и препятствий?», «Каков механизм происходящих процессов?», то это логика активная, и она приводит к новым, не очевидным для решателя, идеям. Как и почему это происходит и рассказывает эта книга.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В философии мышлением занимаются специалисты по методологии научного познания. Объектом их анализа является творчество самых выдающихся мыслителей, выраженное в текстах их законченных произведений. Аналогично объектом анализа историков и популяризаторов науки тоже служат тексты произведений выдающихся ученых. Прямую противоположность в выборе объекта исследования часто проявляют психологи. Они, утверждая, что надо начинать с исследования элементарных процессов, доходят до того, что заключения о высших проявлениях творческого мышления делают по результатам наблюдения за бегом крыс в лабиринте, по решению задачек типа: «Как соединить тремя прямыми четыре точки, расположенных в форме квадрата, чтобы кончить там, где начать», «Как из 6 спичек сложить 4 треугольника». Кибернетики ограничены в своих возможностях моделировать мышление конструкцией компьютеров.
Я по формальным показателям отношусь к рядовым научным работникам в области естествознания, в частности, химии. И мой интерес к теории мышления вроде бы был вызван обычным для многих научных работников интересом к методам своей деятельности. Но, если вникнуть глубже, то дело обстоит скорее наоборот, – мне кажется, что и химией-то я заинтересовался потому, что это конкретная наука, на примере которой можно понять законы мышления и научного творчества.
За свою жизнь мне пришлось работать в 3 научных коллективах – Новочеркасском политехническом институте (НПИ), Ростовском государственном университете и Азовском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства. Новочеркасский политехнический институт, несмотря на свое провинциальное расположение, - один из крупнейших технических вузов страны. В 60-70 годы в нем обучалось ежегодно более 25000 студентов. Я, как студент и аспирант, вначале был на кафедре органической химии, а затем с 1972 по 1985 гг. занимался вопросами органической химии на кафедре технологии электрохимических производств (кафедра ТЭП). В эти годы кафедра ТЭП стала головной в системе Минвуза СССР по разработке новых типов химических источников тока для ракетно-космической техники. Исследования по этой проблеме во всем мире начались примерно одновременно в конце 60-х – начале 70-х годов. Так что я стал свидетелем и, отчасти, соучастником одного из интереснейших научных проектов 20-го века с самого его начала до практического внедрения результатов. На кафедре над этой темой работало порядка 100 человек. Разработки были эффективными и их перенесли потом в ОКБ, а затем в Новочеркасске был пущен завод по производству этих источников тока. Это было связано с тем, что один из типов источников тока, разработанных на кафедре, оказался настолько эффективным, что был принят для международного проекта COSPAS – SARSAT. С другой стороны, в политехническом институте была возможность знакомиться с широким кругом научных исследований в самых разных областях.
В Ростовском госуниверситете я работал в Научно-исследовательском институте физической и органической химии, который являлся одним из крупнейших научных центров по органической химии. Работа в отделе качества природных вод Азовского научно-исследовательского института рыбного хозяйства (АзНИИРХ) позволила мне ознакомиться с тем, как комплексно решаются прикладные проблемы. При этом надо отметить, что костяк отдела составляли бывшие сотрудники Гидрохимического института АН СССР, то есть специалисты высшего класса в данной области. Наконец, собственная моя научная работа в химии, хотя ее и не удалось пока завершить, дала мне возможность на личном опыте понять, как могут приходить важные, интересные научные идеи. В 1972- 1973 гг. мне пришла идея, как можно достичь высокотемпературной сверхпроводимости и получить принципиально новый тип материалов для электроники на основе органических металлов из комплексов с краун-эфирами.
Таким образом, у меня была возможность профессионально изучить, как реально делается наука. Но при этом я подходил не только как химик, но и на основе знания психологии, методологии науки, знания методики изобретательства (которую я 7 лет преподавал студентам, аспирантам и сотрудникам НПИ), идей в области искусственного интеллекта. Когда специалист профессионально, за зарплату, занимается научной деятельностью, ему трудно вырваться за рамки «нормальной» (по Т.Куну) науки, выступить против идей своего начальства, вести новаторские исследования. Недаром многие революционные открытия сделаны людьми, формально не являющимися профессионалами в соответствующей науке. Я же, получая зарплату за работу по химии, мог позволить себе любую свободу и широту мысли в области психологии.
До 1973 года мой интерес к психологии мышления носил общий характер, у меня не было какой-то узкой направленности, центральной идеи. В 1973 году я ознакомился с книгой Г.С.Альтшуллера «Алгоритм изобретения». Она произвела на меня большое впечатление. Чувствовалось, что она открывает новое понимание мышления. Но сама трактовка механизмов ее эффективности, предложенная автором, сразу показалась мне спорной.
Думаю, что к новой интерпретации механизмов эффективности алгоритмической методики изобретательства я пришел во многом благодаря специфичности своей структуры знаний. Когда я только познакомился с методикой Альтшуллера, то сразу почувствовал, что она в чем-то сходна с ассоциативной психотерапевтической методикой Фрейда. Как у Фрейда по ассоциациям клиентов можно было докопаться до глубин их подсознания, так и в методике Альтшуллера, вроде бы простейшие наводящие вопросы помогали осознать оригинальные идеи.
Достаточно четко понимание основного принципа эффективности алгоритмической методики у меня сложилось к 1980-1982 году. Первое выступление о принципах понимания механизмов изобретательского мышления было сделано в 1980 году на 2 Всесоюзной конференции по автоматизации поискового конструирования (1). Уже тогда оно очень заинтересовало главного специалиста по психологии мышления О.К. Тихомирова и его сотрудников. А в 1982 году я оформил как рукопись, депонированную в ВИНИТИ, работу «Тезаурусная модель интеллекта и психологические механизмы эффективности алгоритмической методики изобретательства» (2) (в иной форме работу опубликовать не удалось из-за существенных противоречий с догмами марксизма-ленинизма). Осенью 1982 года я обсудил ее с О.К. Тихомировым. Беседа была очень полезна. Он признал, что, видимо, я прав, но для детального обоснования моих идей их надо изложить в виде книги.
Однако, чтобы написать эту книгу, понадобилось 23 года. Почему? Причин две. Одна была связана с противоречием с некоторыми положениями марксизма-ленинизма. Вторая причина - в некоторых моих ошибках первой версии. В работе (2) основной акцент делался на том, что использование процессов, типа рекомендуемых методикой Альтшуллера – главный путь к достижению творческих, оригинальных результатов. Хотя и в той работе подчеркивалось, что все зависит от соответствия индивидуальной структуры знаний задаче. И, если структура знаний оригинальна и адекватна задаче, то и очевидный ответ без всякой методики у такого решателя будет эффективным. Однако, я долго недооценивал этот путь решения, не смотря на то, что в моей личной практике научной работы он был главным.
В этой книге как раз и рассматриваются два, формально взаимно противоположных, эффективных пути решения проблем, - генерация интуитивно-очевидных идей или аналогичные формы стихийного мышления, основанные на использовании адекватных проблеме структур знания, и сознательно управляемое, активно-логическое мышление, включающее маловероятные элементы структуры знаний при неадекватности сильных структур. Таким образом, эта книга основана, с одной стороны, на опыте преподавания методики изобретательства, а с другой стороны, на личном опыте собственной научной работы в химии и анализе механизмов решения реальных научных проблем коллегами.
Реальные научные проблемы решаются на 90% за счет интуитивно-очевидных, но абсолютно индивидуально-оригинальных идей и, главное, за счет того, что на основе таких профессионально-очевидных идей ищется новая информация во внешнем мире – путем собственных экспериментов и выявления из научной литературы новых знаний. Описать примеры мышления при реальных научных исследований для широкой массы читателей чрезвычайно трудно из-за специфичности узко научных знаний. Поэтому я избрал в книге другой путь – описание понятных аналогов. В качестве таких аналогов эффективного научного мышления выбрано литературное описание мышления Холмса, Мегрэ и героя одного отечественного детектива – следователя Рябинина.

ВВЕДЕНИЕ.

Что называть мышлением? Какие бывают формы, виды мышления? Рассмотрим несколько примеров.
1. Марья Ивановна шла и размышляла: « Алешке надо еще подкупить носочков, а то они на нем горят как на пожаре. И у Валентины колготки порвались… А и стерва, эта Нинка! Заняла пятьсот долларов, обещала через месяц отдать, а уже третий месяц не чешется».
2. Из дневника Л.Н.Толстого. (Собр. Соч. в 20 т., т.20, с. 95)
21 марта 1898 г. Все согласны, что мы живем не так, как должны бы и могли бы. Лекарство одних: фатализм религиозный и, еще хуже, научный, эволюционный; другие утешаются тем, что постепенно все само собой лучше и лучше устраивается, - постепеновцы; третьи обещают, что все устроится, когда дойдет до последней крайности – социалисты: правительство и богатые классы завладеют вполне всеми, то есть рабочими, и тогда вдруг власть как-то перескочит не только к рабочим, но к неошибающимся, бескорыстным, самоотверженным, святым рабочим, которые поведут уже все дело без ошибки, без греха; четвертые говорят, что исправить все дело можно только истреблением злодеев, дурных. Но где кончаются дурные и начинаются хоть не добрые, но безвредные, нет указаний. То не истребят всех дурных, то, как в большую революцию, захватят в дурные уже и хороших. Только начать строго судить, никто прав не останется. Как же быть? А есть только одно средство: религиозное изменение дум людей. И вот этому-то изменению мешают все воображаемые лекарства.
3. Штирлиц получил из центра радиограмму:
«Алекс – Юстасу.
По нашим сведениям, в Швеции и Швейцарии появлялись высшие офицеры службы безопасности СД и СС, которые искали выход на резидентуру союзников……Вам необходимо выяснить, являются ли эти попытки контактов: 1) дезинформацией, 2) личной инициативой высших офицеров СД, 3) выполнением задания центра…… Необходимо выяснить, ….кто из высших руководителей рейха ищет контактов с Западом.
Алекс.»
«Кем они считают меня? – подумал Штирлиц. – Гением или всемогущим? Это же немыслимо….»…..
Штирлиц …достал несколько листков бумаги и разложил их перед собой….На одном листе бумаги он нарисовал толстого, высокого человека. Он хотел подписать внизу – Геринг, но делать этого не стал. На втором листке он нарисовал лицо Геббельса, на третьем – сильное, со шрамом лицо: Борман. Подумав немного, он написал на четвертом листке – «рейхсфюрер СС». Это был титул его шефа, Генриха Гиммлера.
…..Штирлиц подвинул к себе два оставшихся листка: Гиммлер и Борман.
«Геринга и Геббельса я исключаю. Геринг, видимо на переговоры мог бы пойти, но он в опале, он никому не верит, он лишен политической силы. Геббельс? Нет. Этот не пойдет. Этот фанатичен, этот будет стоять до конца. Один из двух: Гиммлер или Борман. На кого же из них ставить? На Гиммлера? Видимо, он никогда не сможет пойти на переговоры – он знает, какой ненавистью окружено его имя…
4. Рассмотрим еще один пример. В рассказе Конан Дойля «Три студента» повествуется о том, что кто-то ознакомился с содержанием экзаменационного задания, гранки (предварительная распечатка) которого были в закрытой комнате.Вот объяснение Холмсом хода его расследования:
«Дело начало для меня проясняться с той минуты, мистер Сомс, как вы объяснили мне, что никто, даже Бэннистер, не мог знать, что гранки находятся в вашей комнате. Наборщик, безусловно, отпадал, - он мог списать текст еще в типографии. С другой стороны, в чужую комнату случайно попадает какой-то человек, и это происходит в тот самый день, когда на столе лежит экзаменационный текст. Такое совпадение, на мой взгляд, невероятно. И я сделал вывод: вошедший знал о лежащем на столе тексте. Откуда он это знал?
Когда я подошел к вашему дому, я внимательно осмотрел окно……Я прикидывал в уме, какого роста должен быть человек, чтобы, проходя мимо, увидеть через окно бумаги, лежавшие на столе. …. Тогда у меня возникло такое соображение: если один из трех студентов очень высокого роста, то в первую очередь следует заняться им».
5. Взглянул Остап Ибрагимович Бендер на мадам Грицацуеву, и ему сразу стало ясно, что для того, чтобы проверить наличие бриллиантов в ее стуле, надо на ней жениться.
Что из этих примеров больше похоже на мышление? В первую очередь, конечно же, первый. Мы все постоянно думаем о своих делах, в голове постоянный поток размышлений. И все построено по законам логики, одно следует за другим. «Надо купить носочки», и далее обоснование причины – потому что «горят»; «Нинка – стерва» потому, что не отдает деньги. А могла ли Мария Ивановна не размышляя осознанно купить носочки, колготки? Да конечно могла! Разве мы всегда и все свои поступки вначале должны мысленно проговорить, чтобы что-то сделать? Это не мышление! Это объяснение. Это привычка, выработанная при общении с другими людьми, логически объяснять свои поступки. Такое мысленное проговаривание может быть необходимым, чтобы сиюминутно выделить что-то одно из множества разных планов поведения. Но в любом случае это процесс второстепенный. Сам же план поведения (купить носочки, колготки) предопределен ранее. Скорее всего, Марья Ивановна дома увидела у внука драный носок и тогда же подумала, что надо «подкупить носочков». Это сложилось у нее в структуре знаний в отделе ближайших планов действий и она вполне могла это сделать и автоматически.
Читая текст из дневника Толстого, мы его понимаем. Мы можем в чем-то соглашаться или не соглашаться, но мы считаем, что это пример размышлений. А вот могли бы мы сделать так, чтобы компьютер, система искусственного интеллекта сама породила подобный текст? Никогда! Потому, что за этим небольшим отрывком текста (как за любым другим примером размышлений в дневниках) стоит целая жизнь, включающая тысячи, миллионы элементарных мыслительных актов, результатом которых и являются эти заключения. Этот пример показывает, что поток размышлений, вроде бы и понятный, на самом деле сформирован на основе совершенно недоступной для исследования структуре знаний. Это поток суждений, мнений, но как, из чего он порождается понять невозможно.
Что касается Штирлица и Холмса, то они люди серьезные, и примеры 3 и 4 – это, конечно, примеры мышления, причем вполне понятного. Нормальное логическое мышление: « если а, то б, если б, то в, если в, то г». Одно следует из другого. Другое дело, если бы Штирлиц стал рассуждать: «Геринга я исключаю, потому, что он китайский шпион». Мы посчитали бы это «не логичным». Но дело то тут не в логике, а в прямом противоречии нашим знаниям о ситуации.
.Да простит меня читатель за несколько саркастический тон и некоторую непонятность сущности примеров. Психологические механизмы, стоящие за этими примерами еще будут обсуждаться дальше. Здесь же эти примеры приведены, так сказать, для затравки «размышлений о мышлении». Смысл этих примеров – акцентировать внимание читателей на том, что существует много разных форм психической деятельности, которые называют мышлением. Далее в книге я буду говорить о том, что, то, что кажется ясным и понятным, на самом деле не так уж ясно, а то, что непонятно, можно достаточно просто объяснить.
Многое нам кажется понятным, во-первых, потому, что у нас в голове есть большие объемы знаний, совпадающие со знаниями, лежащими в основе тех или иных высказываний. И чужие мысли взаимодействуют с нашими знаниями как подходящий ключ с замком. А, во-вторых, вопреки распространенным представлениям, наше взаимодействие с другими людьми во многом основано на элементарной вере, доверии. Мало кто из нас видел живых пингвинов, но мы абсолютно уверены, что они существуют. И вообще, почти все сведения, получаемые в школе, мы принимаем на основе веры в то, что учителя нас не обманывают. И в том, что касается естественных наук, последующая жизнь во многом подтверждает нашу веру. Правда в отношении наук общественных дело обстоит несколько сложнее.
Вот Штирлиц размышляет: «Геббельс? Нет. Этот не пойдет. Этот фанатичен, этот будет стоять до конца». Почему нам кажется понятным и обоснованным это суждение? Вроде бы есть обоснование: «Не пойдет потому, что фанатичен». А почему Штирлиц сделал вывод о фанатичности? На самом деле из текста это не ясно, мы просто верим мнению Штирлица! У Юлиана Семенова во многих местах приводится так называемая «Информация к размышлению». В ней более подробно излагается, на основании чего делал свои умозаключения Штирлиц. Но на самом деле и эта информация – только сотая доля того, что послужило основой для мыслей Штирлица! Мысли Штирлица о руководителях рейха были основаны на его многолетней деятельности в разведке, на ежедневной информации о том, что происходит в Германии, в ее высших эшелонах власти.
С этими вопросами близко столкнулись кибернетики, когда стали моделировать на компьютерах мышление. Оказывается, чтобы воспроизвести в вычислительной машине человеческое мышление, надо учесть огромное множество деталей и тонкостей. И в компьютерах моделируют сейчас только копии психических процессов, относящихся к очень ограниченным и у&heip;