Работа подготовлена и использовалась как учебный материал Общественной лаборатории при ЦС ВОИР - первая справка вышла в 1971 году.
Справка готовилась к занятиям по ТРИЗ - "неалгоритмические методы решения изобретательских задач".
Справка раздавалась на семинарах по ТРИЗ. Текст не менялся пять лет.
В дальнейшем эта справка менялась незначительно (еще 5-15 лет).
7.03.98

© Альтшуллер Г.С., 1971
ФАНТОГРАММЫ

1.

При использовании любого метода решения изобретательских задач результаты в значительной мере зависят от уровня воображения (фантазии) изобретателя. Для развития воображения необходима систематическая тренировка. Одной из форм такой тренировки является выполнение упражнений типа: "Придумать фантастическое растение". Для подобных упражнений характерны:

• наличие некоторого множества объектов (М);
• необходимость дополнить это множество одним или несколькими объектами.

В качестве исходного множества могут выступать самые различные группы объектов. Например: животные, птицы, растения, цветы, разумные существа, машины, средства связи, планеты, гипотезы, элементарные частицы... Для начальных упражнений целесообразнее брать нетехнические группы объектов (животные, растения и т.п.), поскольку психологические барьеры здесь меньше и преодолевать их легче.

2.

Схематически задачи класса (М+х) можно изобразить так:

Решающий задачу человек (А) находится где-то в центре М. Надо с помощью фантазии выйти за пределы М, найти (придумать) новые (и притом яркие, интересные) объекты Х1, Х2...

Основные трудности состоят в том, что:

• нет сколько-нибудь ясного представления о границах М;
• внимание отвлекается объектами из привычной зоны.

Отсюда и типичные ошибки. Берут, например, два объекта из привычной зоны и комбинируют их. Когда-то это был сильный прием, он широко использован в сказках и мифах (русалка, кентавр, сфинкс). Сейчас такие приемы дают тривиальные комбинации (Z1, Z2).

Неясность границ М (а они, как правило, не абсолютно ясны и для науки вообще) приводит к тому, что придуманные объекты - даже если удается отойти от привычной зоны - не выходят за пределы М (Y1, Y2).

3.

Обычная механика фантазирования состоит в том, что человек берет объекты в привычной зоне или возле нее и подвергает их простейшим изменениям (чаще всего - комбинационным). Или стараются во что бы то ни стало "нафантазировать побольше" и придумывают объекты, вообще лежащие в иной плоскости, чем М.

Фантазия писателя-фантаста, как показали анализ фонда НФ-идей и непосредственные эксперименты, основывается на манипуляциях (иногда сознательных, иногда неосознанных) с объектами из пограничной зоны. Если "средний" человек комбинирует собаку и оленя и получает "рогатую собаку", то писатель-фантаст комбинирует волка и... телепатию, получая животное, находящее добычу по мыслеизлучению (Р. Шекли "Запах мысли").

Вместе с тем даже у талантливых фантастов очень невелико количество активно действующих приемов и количество вовлекаемых в изменения показателей.

4.

Для решения задач класса (М+х) нужно уметь находить границы разных М (чтобы перейти границу, нужно прежде всего ее найти). При этом достаточно знать хотя бы некоторые участки границы:

Для выхода за пределы множества М желательно, прежде всего, выявить не слишком искаженные участки пограничной зоны. Когда участок выявлен, желательно использовать не слишком избитые приемы выхода.

Для облегчения этих операций целесообразно использовать ФАНТОГРАММЫ, то есть таблицы, на одной оси которых перечислены типичные - для разных М - показатели, а на другой - основные приемы изменения этих показателей.

Универсальные показатели - это важнейшие показатели для значительной группы множеств. Для учебных упражнений целесообразно взять следующие универсальные показатели:

1у - вещество (химический состав, физическое состояние);

2у - микроструктура (то есть подсистема объекта из рассматриваемого множества);

3у - объект;

4у - надструктура (то есть система, в которую входит объект из рассматриваемого множества);

5у - направление развития;

6у - воспроизведение;

7у - энергопитание;

8у - способ передвижения;

9у - сфера распространения;

10у - уровень организации и управления;

11у - цель, назначение (смысл существования).

Эти показатели являются важнейшими для многих технических и нетехнических множеств. Но для упражнения каждый раз берется какое-то одно множество. Выбрав это множество, целесообразно конкретизировать показатели и записать их в соответствующую колонку. Например, взято множество "Животные", тогда:

1к - белки, коллоидный раствор;

2к - клетка;

3к - организм;

4к - колонии, стаи, сообщества и т.д.;

5к - от клетки к организму;

6к - самовоспроизведение;

7к - окисление пищи;

8к - плавание, ползание, летание, ходьба, бег;

9к - почва, поверхность суши, вода, тропосфера;

10к - от клетки до почти разумного уровня;

11к - участие в биологическом круговороте в пределах одной планеты.

Приемы изменения показателей (А, Б, В...) тоже могут быть самые различные. Для учебных целей рекомендуются следующие приемы:

А - увеличить, уменьшить;

Б - объединить, разъединить;

В - "наоборот" (то есть заменить данное свойство "антисвойством");

Г - ускорить, замедлить;

Д - сместить во времени вперед, сместить во времени назад;

Е - изменить зависимость "свойства - время" или "структура - время";

Ж - отделить функцию от объекта;

З - заменить связь между объектами и средой (включая замену среды);

И - изменить количественный показатель (константу).

Предположим, надо придумать фантастическое животное.

Первый шаг: записать конкретные показатели (то есть колонку 1к-11к) для данного множества - мы это уже сделали.

Второй шаг: выбрать клетку, соответствующую какому-либо одному показателю и какому-то одному изменению. Предположим, мы взяли 3к-А, то есть "организм - увеличение". В простейшем случае: мелкое животное стало большим.

Третий шаг: рассмотреть изменения показателя в зависимости от выбранного приема. Нужно проделать операцию, похожую на шаг 2-2б в АРИЗ-71: представим себе объект и будем его мысленно увеличивать. Организм размером с гору, размером с континент или океан (Солярис), размером с планету (живые планеты в рассказе А. К.-Дойля "Когда Земля вскрикнула") или звезду (и такое есть в фантастике...).

Четвертый шаг: из полученных на предыдущем шаге вариантов выбираем один. Возьмем, например, организм размером с гору. Иногда уже на третьем шаге появляются новые интересные идеи. В данном случае их нет, фантасты застолбили интересные участки. Что ж, возьмем любой вариант.

Пятый шаг: определить для выбранного объекта другие показатели 1к-11к. Итак, у нас организм размером с гору. Как он растет? Чем питается? Как передвигается? Где живет?

При рассмотрении этих вопросов часто появляются интересные видоизменения имеющейся идеи (организм-гора).

Киты - "полугоры" - живут в воде. "Горы" могут жить в твердой среде или в плотной атмосфере. Может быть, знаменитое Красное Пятно на Юпитере - тамошняя живая "гора"?

Чтобы облегчить поиск, можно использовать операции А-И (за вычетом той, которая была применена на втором шаге).

Животное-гора. Как оно, например, питается? Используем операцию Ж: отделим свойство от объекта. Животное маленькое, а обладает свойством большого, тут уже есть что-то диковатое, это хорошо. Впрочем, маленький паук строит большую паутину, которую можно рассматривать как часть его тела, возникшую для захвата добычи и убирающуюся после охоты (хороший паук съедает свою паутину, а затем строит новую).

Итак, животное, которое то становится большим, то становится маленьким. Расширяется... как газ. Газообразное животное. В неагрессивном состоянии - жидкое или твердое. Лежит на лужайке. А если надо захватить добычу, животное испаряется (сублимирует), становится размером с гору и захватывает добычу. Переход - за счет изменения температуры. Импульсный разогрев - испарение - конденсация - слияние "кусочков" в единую лужу (как соединяются кусочки ртути).

Мы рассмотрели сейчас самый простой показатель (8к) и самое простое изменение (А). Если взять другие показатели и другие изменения, для того же множества получится более экзотический объект. На одном семинаре, например, был взят показатель 5к, а для изменений - прием Ж. Множество объектов осталось то же самое - животные. Нужно было отделить развитие, эволюцию животного от самого животного...

Сначала это вообще казалось странным: как отделить эволюцию от животного?!. А потом выяснилось, что в технике эволюция идет именно так. Новые модели опробываются на моделях, выявляется лучшая модель, выпуск скачком переходит на эту модель.

Представим себе рыбу, которой в силу изменения климатических или иных условий надо перейти в животное на суше. Природа не знает моделирования - и процесс перестройки объекта растянулся на миллионы лет. А теперь представим себе рыбу, которая умеет применять моделирование. Вот эта рыба подошла к суше. Что такое суша - рыба еще не знает. Рыба выпускает на сушу множество мелких моделей - самых различных. Одни ползают, другие прыгают, у одних - температура тела равна температуре внешней среды, у других - температура равна постоянной величине. И так далее. Большинство моделей погибает и не возвращается. А какая-то модель возвращается в наилучшем состоянии - она успешно прошла испытания в новых условиях. Новое поколение у нашей рыбы копирует лучшую вернувшуюся модель.

Мы получили фантастическую идею, которой еще нет в фантастике. И притом очень хорошую идею, построенную на фантастической, не логичной основе. Впрочем, так ли уж фантастична эта идея? Быть может, именно на этом принципе будет работать (лет через 30-50) планетоход, способный к самоорганизации и рассчитанный на движение в условиях, которые заранее нельзя предвидеть...

Фантограмма представляет собой двухмерный морфологический ящик, а приемы использования фантограммы являются эвристическим алгоритмом. Степень алгоритмизации пока не велика. Но она может быть увеличена. И путь, когда накапливается материал, - основа такого совершенствования.

Развитие фантазии - с применением фантограмм - состоит в упражнениях, вырабатывающих навыки:

• эффективного использования фантограмм;
• разработки новых фантограмм для новых задач или множеств объектов.

Богатство фантазии зависит от количества и качества вольно или невольно освоенных фантограмм. Гибкость фантазии - от умения перестраивать фантограммы с учетом специфики задачи.

Фантограммы можно применять и для решения изобретательских задач. Например, в Новосибирском электротехническом институте такую работу ведет кабинет художественного конструирования (кандидат технических наук Р.П. Повилейко). В 1972 г. три дипломных проекта были основаны на применении фантограмм. Объекты при этом рассматриваются самые различные - авторучки, станки, трансмиссии, часы и т.д. [газета "Энергия" от 7 июня 1972 г.]

Вероятно, фантограммы хороши для решения некоторых специальных технических задач, в частности, связанных с технической эстетикой, расширением ассортимента выпускаемых изделий и т.п. Целесообразнее, однако, использовать фантограммы для тренировки и развития воображения. Для решения изобретательских задач есть АРИЗ.

Тренировку надо начинать с освоения фантограмм на простейших множествах типа "растения", "животные" и на частях этих множеств ("птицы", "рыбы", "плоды", "цветы").

Главная ошибка при тренировке - спешка. За один день нельзя делать несколько упражнений.

Нельзя останавливаться на полпути, не додумывать. Нельзя хвататься то за одну клетку, то за другую. Думать надо упорно - именно это важно. Отдачу дает сам процесс думанья, а не конечный результат.

Желательно вести запись размышления (или хотя бы основных этапов).

Первые упражнения над фантограммами идут трудно. Нужно время, чтобы привыкнуть к "организованной фантазии".

ЗАДАНИЯ

1. Каким клеткам соответствуют следующие фантастические идеи из НФ-произведений:

• плазменные живые существа, обитающие внутри Солнца;
• эволюция животного идет не через смену поколений, а постоянным изменением самого организма;
• получение вымерших животных воздействием на зародыши современных животных;
• разумные муравьи;
• микробы, живущие в сверхбыстром темпе времени;
• улыбка Чеширского кота, но без кота (Л. Кэрролл, "Алиса в Стране Чудес")?

2. Придумать фантастическое растение для клетки 8у-В.

3. Придумать фантастическое растение для клетки 8у-Ж.

4. Придумать фантастическое животное для клетки 7у-Д (животное, питавшееся еще до появления, до возникновения).

5. Придумать фантастическую одежду для клетки 3у-З.

6. Придумать фантастическое здание для клетки 9у-В.

7. Придумать источник света для клетки 7у-В.