© Альтшуллер Г.С., 1976
О ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СОСТАВЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ

Как известно, суть физического противоречия заключается в том, что к физическому состоянию выделенной части объекта (или внешней среды) предъявляются противоположные требования. Е. Карасик и Г. Фильковский высказали мысль, что физическое противоречие вызывается двойственным статусом выделенной части: эта часть одновременно входит в две разные системы, и каждая из них предъявляет к ней свои требования.

Рассмотрим, например, такую условную задачу: "Дан утюг. Как на нем принимать передачи ТВ?" С одной стороны, утюг должен остаться утюгом. А с другой стороны, он не должен остаться утюгом, он должен превратиться в телевизор. В изобретательских задачах всегда есть своего рода "утюг - телевизор". Скажем, мы требуем, чтобы горелка хорошо запаивала ампулы: плохая горелка должна остаться плохой горелкой, но действие ее должно стать иным, хорошим.

Мысль о том, что выделенная часть объекта входит в две разные системы и порождает двойственность физических требований, дает возможность углубить формализацию шага 3.4. Но эта мысль простаивала, поскольку в анализе не было шагов, выделяющих две противоречивые системы. Возможность ввести такие шаги появилась только теперь.

1. КОНФЛИКТУЮЩИЕ ПАРЫ

В справке "Замечания по решениям задач 4 и 6" показано, что при формулировке шага 2.3 от изобретательской ситуации всегда можно перейти к минимальной модели из одного или двух объектов. Такой переход, отсекающий посторонние объекты и предотвращающий некоторые ошибки, проверен в ходе очных и заочных занятий и введен в новую модификацию АРИЗ в качестве обязательного шага. Обязательное построение на шаге 2.3 модели задачи, состоящей из одного или двух объектов, позволяет, кроме того, углубить формализацию процесса составления физического противоречия, "задействовав" идею двойственности выделенной части объекта.

Рассмотрим, например, задачу о ледоколе. В этой задаче на шаге 2.3 следует указать два объекта - корабль и лед. На 2.5 выбираем корабль. На 3.3 выделяем ту часть корабля, которая находится на уровне ледяного слоя. Назовем эту часть "этажом". Применим идею двойственности. "Этаж" входит в систему "корабль - этаж". В то же время - для осуществления ИКР (быстрое продвижение во льдах) - "этаж" должен взаимодействовать со льдом и, следовательно, входить в систему "лед - этаж".

Поскольку слово "система" в другом значении уже использовано на шаге 2.3, мы будем говорить здесь о парах (или о конфликтующих парах).

Итак, "этаж" входит в две пары. Графически это можно изобразить так (часть объекта О1 обозначена чО1):

Схема 1.

Возьмем другую задачу: "Как обрабатывать шлифовальным кругом изделия, имеющие различные впадины, выемки и т. д., например, ложки?" Здесь действует та же схема 1: внешняя часть круга - ("ободок") образует две пары - с самим кругом и с изделием.

Если модель задачи состоит из двух неизменямых элементов, то на шаге 2.5 надо указать внешнюю среду, а на 3.3 - часть внешней среды. Физическое противоречие образуется по схеме:

Схема 2.

Примером может служить задача о светокопировальной машине: выделенная часть внешней среды должна "угодить" кальке и должна "угодить" стеклу. Для задач, в моделях которых дан только один объект, имеем такую схему:

Схема 3.

Пример - задача о поиске дыр в агрегате холодильника. Выделенная часть внешней среды (чВС) должна обладать всеми свойствами внешней среды; это очевидно - она ее часть. Но чВС входит также и пару с О1, а это значит, что она должна работать и в этой паре: как-то "подыгрывать" дыркам, иметь "дырочные" свойства.

С позиции вепольного анализа в схеме 3 ВС и чВС должны быть полем и/или веществом. Если О1 поле, то ВС и чВС могут быть только веществами. В некоторых задачах моделью является объект, к которому в разное время предъявляются разные требования. Такова, например, задача 1-36: постоянный магнит переносит стальные шайбы, которые надо сбрасывать в определенном месте, причем механические методы "отдирания" шайб исключены. В этой задаче один объект: дано магнитное поле, и оно то должно быть, то его в данном месте не должно быть. Можно использовать схему 3, можно построить противоречие по схеме 4:

Схема 4.

Возможна и Схема 5:

Схема 5.

Рассмотрим еще несколько задач. В задаче о запайке ампул имеем модель из двух меняемых объектов (огонь и ампула); следовательно, противоречие строится по схеме 2. Задача о копировальнике ("Алгоритм изобретения", стр. 205). В условиях перечислены: водная взвесь, полировальник, стекло. Поскольку эта задача на борьбу с теплом, возникающим при трении, в модели достаточно двух объектов: полировальника и стекла. На изменение полировальника запрета нет. Физпротиворечие образуется по схеме 1.

В задаче о сейфе ("Алгоритм изобретения", стр. 205) также много объектов (образец материала, груз, жидкость, коробка), но для задачи достаточны два объекта: груз и коробка. Менять можно оба объекта (сохраняя только за грузом его "грузность", а за коробкой - герметичность). Физпротиворечие образуется по схеме 1.

2. ЧТО ЭТО ДАЁТ?

При обучении АРИЗ значительная часть времени расходуется на отработку навыков формулирования физпротиворечий. Здесь много трудностей. Сначала слушатели просто не обращают внимания на шаг 3.4. Первые учебные задачи лёгкие, решение отгадывается родным и исконным методом проб и ошибок, а затем делается запись по АРИЗ... Мы научились бороться с этим: слушатели получают задачи, в которых надо сделать запись только по шаг 3.4.

Следующая серия трудностей связана с тем, что физпротиворечие формулируют, грубо нарушая стандартную форму. Например, вместо "Выделенная часть объекта должна быть подвижной и должна быть неподвижной", пишут: "...должна быть подвижной и не может этого делать".

Потом, когда всё освоено (казалось бы), вдруг снова появляются "перескоки": на 2.5 берут, например, объектом внешнюю среду, на 3.3 выделяют ее часть, а на 3.4 неожиданно вновь появляется объект, отнесенный на шаге 2.4 к неизменяемым. Показательна в этом отношении задача об окраске пластмассовых баллончиков: "Даны плохо регулируемые распылители краски. Как ими хорошо (т. е. тонким и ровным слоем) покрасить баллончики?". В этой задаче инструмент (распылители) не поддается регулировке по условиям задачи. Баллончик - изделие, их менять нельзя. Значит, объект - внешняя среда. Но в ряде работ на 3.4 происходит перескок: исчезает внешняя среда и появляется распылитель, краска, факел краски и т. п. Такого рода ошибки нельзя объяснить незнанием правил анализа. Причина в том, что иногда трудно сформулировать противоречие. "Выделенная часть внешней среды должна сама ... ". А что она должна - нет ясности. Проще вернуться к краске: ведь краска должна красить - на то она и краска. И происходит перескок, подмена объекта.

Если на шаге 2.3 обозначить объекты через О1 и О2, а на шаге 3.3 выделенную часть объекта обозначить через чО1 или чВС, то приступая к шагу 3.4 можно составить схему образования конфликтующих пар. Это, прежде всего, поможет избежать ряд ошибок при формулировании противоречия. Нельзя будет перепрыгнуть, просто игнорируя противоречие. Нельзя будет произвольно заменить выбранный на шаге 2.5 объект. Для учебного процесса это очень существенно.

Полезность применения схем на шаге 3.4 уже в достаточной степени проверена на практике. Поэтому построение модели задачи на шаге 2.3 и построение схемы образования физпротиворечия на шаге 3.4 должны стать обязательными при анализе задачи.

Но построение схемы образования физпротиворечия - это не только средство избежать некоторых ошибок при анализе. Главное в том, что схемы могут служить опорой при дальнейшей весьма значительной перестройке шага 3.4.

3. О КЛАССИФИКАЦИИ ФИЗПРОТИВОРЕЧИЙ

Возможно, приведенные схемы позволят создать классификацию физпротиворечий. По инерции (в силу аналогии с техническими противоречиями) классификация физпротиворечий до сих пор предлагалась по содержательному признаку (подвижен-неподвижен, горяч-холоден и т. д.). Возможно, классификацию следует вести по СТРУКТУРНОМУ признаку - на основе приведенных выше схем. Эти схемы могут быть развиты, если детализировать понятие "выделенная часть": можно построить схемы для выделенной части, являющейся веществом, полем или веществом и полем.

4. О ДАЛЬНЕЙШЕЙ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕДУРЫ СОСТАВЛЕНИЯ ФИЗПРОТИВОРЕЧИЙ

Введем постулат: каждая пара стремиться к однородности. Если, например, выделенная часть объекта входит в пару с огнем, то она, эта часть, тоже стремится стать огненной.

Стремление пар к однородности - это упрощенная схема того, что "творится" внутри пар. Объект требует от своей части, чтобы она выполняла нужную функцию. Но в первом приближении можно считать: огонь "хочет", чтобы выделенная часть была огненной, корабль хочет, чтобы выделенная часть была "корабельной", и т.д.

Вернемся к задаче о ледоколе. "Этаж" образует пару с "кораблем" и стремится стать "корабельным" (стальным, сплошным и т. д.). "Этаж" образует пару и со "льдом" и стремится стать "ледяным". Имеем систему физпротиворечий:

1. "Этаж" должен быть "корабельным" и не должен быть "корабельным".

2. "Этаж" должен быть ледяным и не должен быть ледяным.

Если бы мы ограничились только противоречием 1, то у нас была бы неопределенность: что значит - не быть "корабельным"? Быть яблочным, быть ледяным, быть огненным и т. д. - все это "не быть корабельным". Система двух противоречий (как система двух уравнений) дает определенный ответ: быть (частично) корабельным и быть (частично) ледяным. Мы пришли к точному решению задачи путем четких операций. Красивый пример.

Возьмем теперь задачу о светокопировальной машине: "Калька при движении по стеклу электризуется, прилипает к стеклу копировальной машины и рвется. Как быть?" Имеем систему:

1. ВЧВС должна быть "калечной" и не должна быть "калечной".

2. ВЧВС должна быть стеклянной и не должна быть стеклянной.

Строчки (АБ и ВГ) не дают решения. Зато диагонали дают новую идею:

(АГ) ВЧВС = Калька неподвижна
(ВБ) ВЧВС = Стекло движется

Ввести в качестве ВЧВС неподвижную кальку - это контрольный ответ. Подвижное стекло теоретически тоже годится, но практически это решение немного сложнее.

Итак, получен контрольный ответ чисто формальными операциями: составили пары, записали систему из двух противоречий, из матрицы получили ответ.

Можно сразу отметить, что точно так получается и решение задач с сейфом. Имеем "подвижный груз" и "неподвижную коробку". В ответе должна быть подвижная коробка (контрольный ответ). Или "неподвижный груз".

Возьмем задачу о шлифовании изделий с впадинами:

круг	имеет одну форму
А	Б
В	Г
изделие	имеет разные формы

Получаем для выделенной части объекта (ВЧО), т. е. внешней части круга, два расширения:

(АГ) ВЧО= круг, имеющий разные формы=круг изменяющейся формы;
(ВБ) ВЧО= изделие с одной формой.

Первый ответ - контрольный. Второй (рекомендация выпускать изделия с одним радиусом кривизны) - идея разумная, но неизобретательская.

Задача о запайке ампул. Первая строка матрицы: "Огонь лезет не туда, куда надо". Точнее - избыток огня лезет не туда, куда надо. Запишем проще:

избыток огня	движется
А	Б
В	Г
стекло (ампула)	неподвижно

(АГ) ВЧВС = неподвижному огню
(ВБ) ВЧВС = подвижному стеклу

Второй ответ практически совпадает с контрольным (вокруг ампулы - подвижная плотная среда). Первый ответ - решение обходной задачи - вместо огня запаивать капилляры твердыми (неподвижными) раскаленными зажимами.

Задача о барже. Здесь один объект - киль. Он, согласно ИКР, должен быть то тяжелым, то легким. Мы имеем один объект, одно физпротиворечие. А нужна система из двух противоречий. Возьмем вторым объектом внешнюю среду, а в клетку Г запишем действие (или свойство), противоположное тому, которое указано в клетке Б:

киль	тяжелый (легкий)
А	Б
В	Г
ВС	легкая (тяжелая)

Получаем: "Киль должен быть тяжелым, когда он в легкой среде, и должен быть легким, когда он в тяжелой среде". Это ведет к контрольному ответу, но все-таки это еще не готовый ответ. Раньше мы рассматривали задачи, в которых решение получалось комбинационными (манипуляционными) приемами: разделить, сделать подвижным и т. д. В задаче о барже уже требуется простейший физэффект. Нельзя рассчитывать, что из системы противоречий мы сразу получим ответ: "Используй эффект Джоуля-Томпсона... " Характерно, что и в задаче о шлифовальном круге получена фактически комбинационная часть ответа (сделай круг с меняющейся формой), а как именно это сделать (использовать ферромагнитную крошку и магниты) этого в ответе не было.

Впрочем, для начала система физпротиворечий дает не так уж мало:

а) готовый ответ, если есть простое комбинационное решение,

б) определенное продвижение в сторону ответа, если в ответе физэффект или сочетание приемов и физэффектов.

5. ЧТО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПОКА

Пока надо, наряду с обычной формулировкой шага 3.4, использовать тот подход, который описан выше: составление пар, составление матриц, получение диагональных ответов. Это не всегда будет давать результаты. Но интересны и неудачные записи. Через какое-то время накопится опыт, можно будет откорректировать процедуру обработки противоречий.

23.01.76 Г. Альтшуллер