© Альтшуллер Г.С., 1979
О ПРИМЕНЕНИИ АРИЗ К ЭЛЕКТРОНИКЕ, РАДИОТЕХНИКЕ И СХЕМНЫМ ЗАДАЧАМ

Передо мной сборник "Основные направления НТР" (изд. Инст. ист. ест. и техн. АН СССР, 1978). Статья И.А. Апокина "Развитие электронной цифровой вычислительной техники": "С позиций 70-х годов представляется возможным выделить два крупнейших технических изобретения, реализация которых значительно повысила масштабы применения вычислительной техники" (стр. 49). Что же это за два "крупнейших технических изобретения"? Первое - "применение электроники в счетно-решающих устройствах, т.е. создание ЭВМ". Второе изобретение - создание систем, работающих в режиме разделения машинного времени между абонентами (СРВ). "Создание СРВ по своему значению... не уступает созданию ЭВМ..., создание СРВ обеспечило принципиальную возможность повсеместного использования ЭВМ..." (стр. 50). Суть СРВ: машинное время разбивается на интервалы, в течение которых ЭВМ поочередно решает задачи всех абонентов. Быстродействие человека намного меньше быстродействия машины. Быстрая машина одновременно "играет" со множеством медленных партнеров, и каждому партнеру кажется, что машина играет только с ним. Иначе машине пришлось бы подолгу простаивать в ожидании "хода" партнера.

Таково одно из двух крупнейших изобретений в радиоэлектронике. На одном этом изобретении можно показать все основные понятия ТРИЗ. Возникновение противоречия (машина должна работать быстро, чтобы не простаивать, и машина должна работать медленно, ибо партнер у нее медлительный). Стремление машины стать идеальной: идеально, если машина работает с максимальной скоростью, без простоев. Закон согласования ритмики частей. Прием решения: объединение (вместо одного человека - много людей).

Еще на первых семинарах в Баку решалась учебная задача об увеличении производительности бурения. Для смены бурового долота довольно часто приходится прерывать бурение, поднимать многокилометровую колонну труб, менять долото и снова опускать колонну. Бурения нет, идут вспомогательные и побочные операции. Решение (а.с. 126440): делают два ствола, т.е. ведут одновременно проходку двух скважин. Пока в одной скважине идет проходка, в другой - ремонт, подъем-спуск труб. Полная аналогия с радиоэлектронной системой разделения времени: одна вышка поочередно играет с двумя медлительными скважинами.

Итак, электронная задача высшего уровня (как и задача из грубой области делания дырок в земле) прекрасно ставится и решается в рамках ТРИЗ.

Применим или неприменим АРИЗ к радиотехнике, электронике, схемным задачам - вопрос этот скорее относится к социальной психологии, чем к технике. Людям издавна казалось, что там, где они живут, действуют одни законы, а "извне" - совсем другие. У нас - леса, горы, моря, все честь-честью. А за горизонтом - все иначе. Там люди с песьими головами, там воздух сгущается до невозможности, и море закипает, вообще, там земля закругляется, там конец света...

Идея универсальности законов - одна из наиболее трудно воспринимаемых. Сознание ее воспринимает легко, но, видимо, в подсознании еще крепки древние инстинкты, заставляющие держаться своего леса и не ходить в чужой лес с его неизвестными опасностями.

Везде - во всех областях техники - обитают технические системы. Их жизнь и развитие подчинено универсальным законам диалектического материализма. Везде системы стремятся стать более идеальными. Везде в развивающихся системах возникают противоречия. Везде эти противоречия преодолеваются типовыми приемами, причем эти приемы либо совпадают, либо аналогичны (для электротехнической задачи можно построить гидравлическую модель и получить ответ-аналог). Когда в XXII веке возникнет какая-нибудь сигма-кризогемная техника, она тоже будет иметь дело с техническими системами, развивающимися по тем же законам, что и токарные станки, самолеты, ЭВМ. И творческие задачи в сигма-кризогемике надо будет решать через ТП-ИКР-ФП-приемы.

Вернемся к цитированному выше сборнику "Основные направления НТР". Статья В.М. Родионова "Проникновение методов и средств радиоэлектроники во все сферы деятельности человека". Читаем: "Исторический анализ показывает, что в то время многие кризисные ситуации в радиоэлектронике разрешались посредством своеобразного диалектического использования возникающих препятствий.

Так было, например, когда при переходе на СВЧ действие электронных ламп стало резко ухудшаться вследствие мешающего действия индуктивностей и емкостей ламповых электродов и из-за инерции электронов. Эти факторы невозможно было уменьшать беспредельно, назревал тупик. Разрешение противоречия было найдено с диалектически противоположной стороны, когда стали не устранять эти казавшиеся вредными факторы, а использовать их. Здесь и наметился новый путь прогресса, появились новые типы ламп, в которых инерция электронного потока и распределенные параметры структур составляли принципиальную основу их действия. Это - лампы пролетного типа, излучатели с бегущей волной и др" (стр. 93-94).

Противоречие, прием "обратить вред в пользу"... Все как надо.

Как обстоит дело с рядовыми задачами и небольшими изобретениями?

Сравним два изобретения:

В обоих случаях предложено одно и то же: для выравнивания действия параллельно работающих объектов встраивают в схему канал взаимосвязи.

Таких примеров можно привести много. Вывод: рядовые задачи в области электроники - как и задачи высших уровней - не отличаются от задач с "железками".

В книге "Творчество как точная наука" это подробно показано на средней по рангу задаче 35 об измерении подвижности ионов (стр. 78-81).

Может быть, следует сузить вопрос: пусть АРИЗ вообще применим в радиоэлектронике, но применим ли он к решению схемных задач?

Существует, грубо говоря, два типа схемных задач: задачи на создание новых схем и задачи на частичное усовершенствование имеющихся. По терминологии ТРИЗ: задачи 3-5 уровня и задачи 1-2 уровня.

Типичный пример задачи на создание новой схемы - задача 8 об измерении диаметра шлифовального круга, работающего внутри цилиндра ("Творчество как точная наука", стр. 30). Есть громоздкая и малоэффективная схема. Надо предложить новую схему. В книге показано решение этой задачи методом ММЧ (стр. 65-66). Есть и механический аналог - задача 7 об измерении глубины реки (стр. 64-65).

Мне эту задачу пришлось решать в 1972 г. на семинаре в Дубне. Слушателей не удовлетворили имеющиеся грубые решения, и они потребовали новый ответ. Т.е. новую схему. Новая схема - это новая комбинация проводов, емкостей, индуктивностей и т.д. Но прежде всего новая схема - это новая идея. И оставив провода и прочее в покое, я построил такую схему:

Человек с закрытыми глазами облизывает мороженое в виде плоского цилиндрика. В цилиндрике три слоя (допустим, красное, зеленое, белое мороженое). Вкус одинаковый. А цвет не виден - глаза завязаны. Как определить, когда совершился переход от одного слоя к другому?

Можно решать эту задачу по АРИЗ ("Переходный слой мороженого сам сообщает..."), можно сказать ответ сразу, он очевиден: на поверхности внутренних слоев должны быть зубцы, чтобы язык их почувствовал, когда внешний слой будет слизнут. Второй пункт формулы изобретения: "Способ выполнения по п. 1, отличающийся тем, что каждый внутренний слой имеет свою частоту зубцов".

Идея схемы была найдена, можно было вернуться к электричеству, проводникам, полупроводникам и пр. Когда схема стала конкретизироваться, слушатели сказали мне, что все ясно: при изменении диаметра круга будет меняться скважность сигнала, идущего через круг, а для измерения скважности есть готовый прибор стоимостью в полтора червонца - и дальше думать не надо. Я поблагодарил за новое для меня высоконаучное слово "скважность".

Так вот, задачи на изобретение новых схем - это обычные тризовские задачи, требующие применения тризовских методов, приемов и (часто) физэффектов или сочетания приемов с физэффектами (еще чаще). Задавая вопрос о применимости ТРИЗ к схемным задачам, имеют в виду усовершенствование имеющихся схем или даже синтез схем, которые не обязаны быть новыми. Механический аналог: проектирование и расчет балки, конструирование рамы и т.д. В каждом выпуске бюллетеня изобретений - много формул на усовершенствования типа "выход такого-то элемента подсоединен к входу такого-то элемента". Часть из них - нечто вроде изобретений первого-второго уровня (как приведенный выше шведский патент). Часть - обычное конструирование.

ТРИЗ - инструмент для решения задач на высоком изобретательском уровне. Инструмент для творчества, для создания принципиально новых схем, а не для проектирования схем известных, но чуть улучшенных.

Есть статья Л.С. Гуткина "Основные направления теории проектирования радиосистем" ("Радиотехника", т. 31, N 1, 1976, стр. 2-6). Значительная часть статьи - о применении ТРИЗ в радиотехнике. Автор целиком за такое применение, говорит об ИКР, ТП, приемах, ратует за введение ТРИЗ в обучение студентов и инженеров. В конце статьи приведен список приемов, дополненный радиотехническими приемами. Скажем, такой прием - "Изменение длины волны". Это обычный прием из ТРИЗ - "Изменение размеров объекта". Но он настолько слаб, что не вошел в перечень современных творческих приемов (в старых модификациях АРИЗ есть такой прием, в новых он присутствует лишь в резко усиленном виде в операторе РВС). Л.С. Гуткин дополнил список приемов, не отобрав сильные патентные решения. Поэтому судить о силе приемов невозможно. Вот, скажем, принцип марковости. Что это такое? Может быть, тоже аналог какого-то механического приема? Некоторые принципы заведомо не годятся в качестве принципа, например принцип согласования с ЭВМ в процессе проектирования (переоценка роли ЭВМ при проектировании столь же вредна, как и недооценка ее). Это - не инструмент для решения задач. Нечто вроде "правила": "Переоценка роли стали (пластмасс и т.д.) при проектировании столь же вредна, как и недооценка".

Возможно, никаких специфических радиотехнических приемов вообще нет. Может быть, есть радиотехнические сочетания приемов с физэффектами? Не знаю. Надо искать. Но даже если мы найдем 5-10 таких сочетаний, на применение ТРИЗ это мало отзовется.

Химия намного сильнее отличается от машиностроения (исконно тризовской области), чем радиотехника. Поиск новых приемов в химии ведет к.х.н. В.М. Михайлов с сотрудниками. Удалось обнаружить отдельные специфические химические сочетания приемов-эффектов-веществ. Как они выглядят? Например, так: "... принцип точного дозирования на основе применения реагентов, связанных ионной связью, реакция между которыми приводит с участием третьего реагента к новой ковалентной связи". Ионная связь, ковалентная связь - это уже химическая специфика. Хотя чисто субъективно у меня такое ощущение, что все это тоже можно перевести в модели, не более сложные, чем модель с языком и мороженым.

Технические системы едины по своей материальной сущности. Их развитие в одинаковой степени подчинено законам диалектики. Дом - деревянный или бетонный - все равно дом. В машиностроении главный материал - железки, в химии - молекулы, в радиотехнике - электроны, ионы, поля, но все это в принципе одна и та же материя. Постепенно будут накапливаться данные об "областных" отличительных особенностях. Мне кажется, что они - вместе с тем - будут укреплять представление о единстве явлений материального мира.

19 июня 1979 г. Г. Альтшуллер