скачать книгу бесплатно
Думай иначе. Креативное мышление
Владимир Петров
Как получают целыми ядра грецкого ореха для конфет? Как Форд снизил простои конвейера? И еще 140 примеров и 250 иллюстраций.Не поверите, самые остроумные идеи величайших изобретателей – от Леонардо да Винчи до Стива Джобса – основаны на простых приемах. В книге – самые мощные из них:АНАЛОГИЯ – сделаем подобно…ИНВЕРСИЯ – давайте сделаем наоборот…ЭМПАТИЯ – представим себя на месте…ФАНТАЗИЯ – станем волшебниками! И тогда…
Думай иначе
Креативное мышление
Владимир Петров
© Владимир Петров, 2024
ISBN 978-5-4496-0678-5
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
– Как получают целыми ядра грецкого ореха для конфет?
– Как Форд снизил простои конвейера?
и еще 140 примеров и 250 иллюстраций.
Не поверите, самые остроумные идеи величайших изобретателей – от Леонардо да Винчи до Стива Джобса – основаны на простых приемах. В книге – самые мощные из них:
АНАЛОГИЯ – сделаем подобно…
ИНВЕРСИЯ – давайте сделаем наоборот…
ЭМПАТИЯ – представим себя на месте…
ФАНТАЗИЯ – станем волшебниками! И тогда…
Благодарность
Я премного благодарен Голдовскому Борису Израилевичу, Мастеру ТРИЗ, Генеральному конструктору подводной техники, Лауреату премии Правительства РФ в области науки и техники, Почетному судостроителю, ветерану-подводнику (г. Нижний Новгород, Россия).
Введение
Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов.
Клод Адриан Гельвеций
Вам доводилось испытывать восхищение изобретениями из окружающего нас мира?
Вы задумывались над вопросом – как?! Как они сумели это придумать? Ну, например:
– Как получают целенькое ядро грецкого ореха для конфет?
– Как Форд снизил простои конвейера, всего лишь изменив оплату труда ремонтников?
– Как великий архитектор Гауди придумал необычные формы зданий в Барселоне, которые поражают весь мир?
Тогда – эта книга для вас! Вы увидите, что даже самые остроумные решения величайших изобретателей мира – от Леонардо да Винчи до Стива Джобса – основаны на простых и понятных приемах. В книге представлены самые мощные из них:
АНАЛОГИЯ – сделаем так же, как и…!
ИНВЕРСИЯ – давайте сделаем не так, как все, а наоборот?
ЭМПАТИЯ – давайте представим, что мы… и посмотрим на мир его глазами?
ФАНТАЗИЯ – давайте придумаем невозможное, мы – волшебники! Как мы тогда решили бы задачу? Как улучшили то, что доставляет неудобства?
Хорошо, скажете вы, а как? Как работают эти приемы?
Ответы на эти вопросы вы найдете в этой книге – своего рода хрестоматии применения перечисленных изобретательских приемов в самых разных областях человеческой деятельности.
В книге около 140 интереснейших примеров и 230 иллюстраций – богатый материал из личной картотеки автора.
Изобретениями я занимаюсь более 45 лет, мне посчастливилось быть учеником Г. С. Альтшуллера. Довелось выполнять заказы на изобретения для крупнейших компаний мира – решено более 5000 изобретательских задач для разных компаний, среди которых Samsung, Intel, Ford, General Motors, BMW, Boeing, Gillette, Johnson & Johnson, BOSCH и др.
Надеемся, книга распахнет перед вами захватывающий мир креативных решений и приоткроет завесу тайны изобретательского творчества. Уверены, после прочтения книги вы станете подмечать изобретательские приемы в окружающих технических объектах. А возможно, начнете изобретать сами? Почувствуете, как сладок «наркотик» изобретательства, когда хочется еще и еще и остановиться невозможно… Достойное занятие для человека 21 века!
Особенно полезна книга для тех, кто начал всерьез изучать ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач Г. С. Альтшуллера – в книге постоянно прослеживается связь приемов с АРИЗ и другими инструментами ТРИЗ.
Этой темой – простейшими приемами изобретательства – автор обычно начинает вступительную лекцию по ТРИЗ для привлечения интереса. Материал прост для понимания и показывает, что рождение изобретений – не какая-то сокровенная тайна. А подчиняется определенным правилам. Слушатель сразу же получает первые инструменты, которые может использовать на практике.
Основы излагаемого материала взяты из [11] и работ автора [10, 12].
В данной книге существенно расширены понятия аналогии и инверсии, в основном за счет структуризации, более глубокого рассмотрения переноса технологий, введения понятия ведущей области техники и использования новых примеров.
Книга рассчитана на широкий круг читателей и адресована учащимся средних и старших классов, студентов разных специальностей, слушателей специализированных курсов и творческих мастерских по изобретательству и креативному мышлению.
Приятного чтения!
Глава 1. Аналогия
1.1. Определение аналогии
Анало?гия (др.-греч. ???????? «пропорция, соответствие, соразмерность») – подобие, равенство отношений; сходство предметов, явлений, процессов, величин и т. п. в каких-либо свойствах, а также познание путем сравнения[1 - Аналогия – материал из Википедии.].
При решении задач идею решения можно получить путем применения известного аналогичного решения, «подсказанного» технической или художественной литературой, увиденного в кино или «подсмотренного» в природе.
1.2. Аналогия с природой
Выявлением и использованием «механизмов природы» занимается наука бионика.
Био?ника (от др.-греч. ???? – живущее) – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика – это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике[2 - Бионика – материал из Википедии.].
Бионика исследует объекты живого и растительного мира, выявляет принципы их действия и конструктивные особенности, с целью применения этих знаний в науке и технике. Концепция бионики не нова. Еще 3000 лет назад китайцы пытались перенять у насекомых способ изготовления шелка.
Первый существенный вклад в эту науку внес великий ученый и художник Леонардо да Винчи.
Вот некоторые из его работ:
Пример 1.1. Механизм бьющихся крыльев[3 - Manuscript, folio 88 v. Leonardo da Vinci. Манускрипт «B» Леонардо да Винчи, 168 с., военные сооружения, архитектура. Во всеx рукописях пронумерованы листки; поэтому страницы обозначаются добавлением r (recto) или v (verso).]
Леонардо писал: «Если скажешь, что сухожилия и мускулы птицы несравненно большей силы, чем сухожилия и мускулы человека, принимая во внимание, что все мясо стольких мускулов и мякоть груди созданы ради пользы и увеличения движения крыльев, с цельной костью в груди, сообщающей величайшую силу птице, с крыльями, целиком сотканными из толстых сухожилий и других крепчайших связок хрящей и крепчайшей кожи с разными мускулами, то ответ на это гласит, что такая крепость предназначена к тому, чтобы иметь возможность сверх обычной поддержки крыльев удваивать и утраивать движение по произволу, дабы убегать от своего преследователя или преследовать свою добычу; ибо в этом случае надобно ей удваивать и утраивать свою силу и, сверх того, нести в своих лапах такой груз по воздуху, каков вес ее самой; как видно это на примере сокола, несущего утку, и орла, несущего зайца, прекрасно показывающем, откуда такой избыток силы берется; но для того чтобы держаться самому, и сохранять равновесие на крыльях своих, и подставлять их течению ветров, и поворачивать руль на своем пути, потребна ему сила небольшая и достаточно малого движения крыльев, и движения тем более медленного, чем птица больше. И у человека тоже запас силы в ногах – больший, чем нужно по его весу; и дабы убедиться, что это так, – поставь человека на ноги на берег и потом замечай, на сколько отпечаток его ног уходит вглубь. Затем поставь ему другого человека на спину, и увидишь, насколько глубже уйдет он. Затем сними человека со спины и заставь подпрыгнуть вверх – насколько можно, найдешь, что отпечаток его ног более углубился при прыжке, нежели с человеком на спине; следовательно, здесь в два приема доказано, что у человека силы вдвое больше, чем требуется для поддержания его самого»[4 - Codex «On the Flight of Birds» (V.U.) 17 r. «Трактат о полете птиц» включает 17 стр. (размеры 21 x 15 см), в оригинале 18 стр. В манускрипте произведен широкий анализ полета птиц, уделено внимание механике полета, воздушному сопротивлению и воздушным потокам.].
Рисунок Леонардо механизма бьющихся крыльев и его модель
(рис. 1.1).
Рис. 1.1. Механизм бьющихся крыльев
Пример 1.2. Механизм крыла[5 - Codex Atlanticus, folio 844. Leonardo da Vinci. Codex Atlanticus (Атлантический кодекс). Drawing from Il Codice Atlantico di Leonardo da Vinci nella biblioteca Ambrosiana di Milano, Editore Milano Hoepli 1894—1904. The original drawing is kept in the Biblioteca Ambrosiana in Milan (Editore Milano Hoepli 1894—1904).]
В книгах Леонардо можно прочитать: «Посмотри на крылья, которые, ударяясь о воздух, поддерживают тяжелого орла в тончайшей воздушной выси, вблизи стихии огня, и посмотри на движущийся над морем воздух, который, ударяя в надутые паруса, заставляет бежать нагруженный тяжелый корабль; на этих достаточно веских и надежных основаниях сможешь ты постигнуть, как человек, преодолевая своими искусственными большими крыльями сопротивление окружающего его воздуха, способен подняться в нем ввысь»[6 - Codex Atlanticus. 381 v. Leonardo da Vinci].
Рисунок Леонардо механизма крыла и его модель (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Механизм крыла
Пример 1.3. Воздушный винт – вертолет[7 - Manuscript B, folio 83 v. Leonardo da Vinci]
Вот, что говорил Леонардо про устройство винта: «Я полагаю, что, если это устройство винта правильно изготовить, то есть если винт сделать из льняной ткани и поры ткани пропитать крахмалом, а за счет механизма придать быстрое вращательное движение винту, то это устройство поднимется в воздух.
Наружный край винта должен быть из проволоки толщиной с веревку, и от окружности до середины должно быть восемь локтей.
Я говорю, что когда прибор этот, сделанный винтом, сделан хорошо, т.е. из полотна, поры которого прокрахмалены, и быстро приводится во вращение, что названный винт ввинчивается в воздух и поднимается вверх. В качестве примера беру я широкую и тонкую линейку, которая стремительно быстро бросаема в воздух; ты увидишь тогда, что твоя рука движется в направлении пересечения с названной доской.
Сделай, чтобы арматура вышеназванного [полотна] была изготовлена из тонких длинных трубок. Можно сделать себе маленькую модель из бумаги, ось которой – из тонкого листового железа, закручиваемая с силой, и которая, будучи отпущена, приводит во вращение винт»[8 - Manuscript В. 83 v. Leonardo da Vinci].
Рисунок воздушного винта может быть датирован между 1483—1486 гг.
Это – один из самых известных рисунков Леонардо да Винчи. Некоторые эксперты идентифицировали механизм как предок вертолета. К рисунку дано всего лишь одно примечание – диаметр воздушного винта до 5 метров, использовать при изготовлении тростник, льняную ткань и трос. Леонардо предполагал, что механизмом будут управлять четыре человека, которые будут находиться на центральной платформе и за счет ручных рычагов предавать вращательное движение винту. Машина, разработанная Леонардо, вероятно, никогда не оторвалась бы от земли и не смогла бы перемещаться. А вот если бы увеличить движущую силу (вместо человеческой), то машина вполне могла бы подняться в воздух и перемещаться в пространстве. Зная о других разработках Леонардо, также можно утверждать, что, применив дополнительные устройства, полетом можно и управлять. Скорее всего, мысль использовать этот винт его далее не заинтересовала. Применить другую двигательную силу в то время было просто невозможно. Поэтому больше всего разрабатывалось механизмов, имеющих пассивную тягу, – механизмы с крыльями (планеры). А также механизмы с движущимися крыльями после наблюдения за птицами. Леонардо был очень наблюдательный человек, и все свои наблюдения пытался суммировать.
Рисунок Леонардо винта и его модель (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Воздушный винт – вертолет
Пример 1.4. Планер с хвостом для управления полетом
Леонардо писал в своих исследованиях: «Названная птица должна при помощи ветра подниматься на большую высоту, и в этом будет ее безопасность, потому что даже в случае, если б ее постигли все ранее названные опрокидывания, у нее есть время вернуться в положение равновесия, лишь бы члены ее были большой стойкости, способные упомянутыми выше средствами противостоять стремительности и импульсу спуска – связками из прочной дубленой кожи и веревочными сухожилиями из прочнейшего сырцового шелка. И пусть никто не возится с железным материалом, потому что последний быстро ломается на изгибах или изнашивается, почему и не следует с ним путаться»[9 - V.U. 8 r. Leonardo da Vinci].
Рисунок Леонардо планера и его модель (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Планер с хвостом для управления полетом
Пример 1.5. Структура крыла
Леонардо писал: «Помни, что птица твоя должна подражать не иному чему, как летучей мыши, на том основании, что ее перепонки образуют арматуру, или, вернее, связь между арматурами, т. е. главную часть крыльев. И если бы ты подражал крыльям пернатых, то [знай, что] у них, из-за того, что они сквозные, – более мощные кости и сухожилия, т. е. перья их друг с другом не соединены и сквозь них проходит воздух. А летучей мыши помогает перепонка, которая соединяет целое и которая не сквозная»[10 - V.U. 16 r. Leonardo da Vinci].
Рисунок Леонардо структуры крыла и его модель (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Структура крыла
Пример 1.6. Планер с балансировкой тела для маневров
Леонардо писал: «Человек в летательном своем снаряде должен сохранять свободу движений от пояса и выше, дабы иметь возможность балансировать, наподобие того, как он делает это в лодке, – так, чтобы центр тяжести его и машины мог балансировать и перемещаться там, где это нужно, при изменении центра его сопротивления»[11 - V.U. 6 r. Leonardo da Vinci].
Рисунок Леонардо планера и его модель (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Планер с балансировкой тела для маневров
Пример 1.7. Парашют[12 - Codex Atlanticus, folio 1058. Leonardo da Vinci]
Процитируем высказывания Леонардо об исследованиях спуска человека с большой высоты: «Когда у человека есть шатер из прокрахмаленного полотна, шириной в 12 локтей и вышиной в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя»[13 - Codex Atlanticus 381 v. а. Leonardo da Vinci].
Рисунок Леонардо парашюта и его модель (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Парашют
Пример 1.8. Мост Леонардо да Винчи
В норвежском городке Ас 31 ноября 2001 года открыли 100-метровый пешеходный мост, созданный по проекту Леонардо да Винчи. Это первый случай за 500 лет, когда какой-либо архитектурный проект Леонардо получил реальное воплощение.
Этот мост перекинут на высоте 8 м над автострадой Е-18, в 35 км к югу от Осло. При реализации моста пришлось поступиться только одной задумкой Леонардо да Винчи – в качестве строительного материала было использовано дерево, а 500 лет назад мост планировалось построить из камня.
Леонардо да Винчи спроектировал это сооружение в 1502 году для турецкого султана Баязета II. Леонардо предложил перекинуть мост через залив Золотой Рог в Стамбуле. Если бы проект был реализован, этот мост был бы самым длинным мостом своего времени – его длина составляла 346 метров, ширина 23 метра, а пиковая высота – 40 метров выше уровня воды. Суть проекта – настил моста поддерживают три дуги-пролета, упирающиеся в землю. Уникальная особенность – двойная структура поддержки в основании моста, имеющего форму подобно хвосту воробья. Леонардо да Винчи так писал о нем турецкому султану Баязету II: «Мост в виде арки будет настолько высок, что любой корабль на полных парусах беспрепятственно пройдет под его сводами». Однако султан Баязет II отказался от предложений флорентийского художника.
Рисунок Леонардо моста и его воплощение (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Мост Леонардо да Винчи
Пример 1.9. Мост в виде полусвернутого листа
Свернутые в трубочку листья растений образуют причудливые желоба, позволяют сделать «конструкцию» листа более прочной без затрат на это дополнительного «строительного» материала. Природа использует и другие формы, например закрученные в спираль или ребристые.
Подражая природным структурным формам, удается спроектировать ажурные сооружения. Взяв за основу форму полусвернутого листа, инженеры спроектировали мост через реку (рис. 1.9), сочетающий в себе поразительную прочность и легкость, экономичность и красоту конструкции.
Рис. 1.9. Мост в виде полусвернутого листа
Пример 1.10. Наутилус
Nautilus pompilius (Кораблик) (класс Cephalopoda, подкласс Nautiloide) – одно из самых древних животных Земли, которые жили еще 100 миллионов лет тому назад.
Эти моллюски обитают на большой глубине – обычно около полукилометра, а иногда и до 700 м. Раковина имеет спиралевидную форму, разделенную перегородками на несколько камер. Тело моллюска помещено в последней камере. Каждая перегородка имеет отверстие. Конструкция раковины обеспечивает ее подъем или опускание. Моллюск заполняет камеры газом или водой. Когда наутилус хочет опуститься на глубину, он наполняет камеры водой, а для того, чтобы подняться, набирает газ, который вытесняет воду. Раковина становится легкой и всплывает.
На этом принципе работает подводная лодка (рис. 1.10).
