Научно-техническое творчество, основанное на использовании эвристик
Доктор технических наук, профессор Валерий Васильевич Попов о новом подходе в работе с юными техниками и изобретателями.
Во всем мире в научно-техническом творчестве широко используются метод «проб и ошибок», интуиция, умозаключения по аналогии, а также вызванные ассоциациями. Эти методы малоэффективны и характеризуются высокой непредсказуемостью по времени получения результатов из-за низкой креативности, связанной с использованием описаний аналогов разрабатываемых технологий, техники, изделий (технических систем – ТС) в виде репродуктивных знаний, отражающих фактическое состояние аналогов ТС.
Такие описания могут быть успешно использованы как справочные, для обучения, репродуцирования (воспроизведения, изготовления) по образцу, инструкции, но из-за низкой креативности крайне редко являются подсказкой для генерации актуальных новых знаний, ведущих к созданию новых ТС.
Такими возможностями обладают продуктивные знания, скрытые: 1) в ТС; 2) в живой и неживой природе; 3) в систематизированных, ранжированных и отобранных по определенному критерию репродуктивных знаниях. Разумеется, должны быть и методики использования продуктивных знаний. Тогда эти знания превращаются в эвристики: принципы, стратегии, тактики, методы, приемы.
Выдающийся методолог научно-технического творчества Г.Я. Буш насчитывал около 3 тыс. эвристик, однако считал, что большинству достаточно уверенно владеть 15-20 эвристиками, чтобы резко поднять свой собственный творческий потенциал.
В таблице представлен рекомендуемый нами перечень эвристик, включая их назначение или сферу использования.
Таблица – Рекомендуемый перечень эвристик
Наименование эвристики |
Назначение или сфера использования |
1 | 2 |
Базальный принцип эвристики | Исключение или нивелирование вредных последствий «узкой» специализации субъектов научно-технического творчества и обеспечение резкого повышения эффективности механизма конвергенции знаний |
Метод использования устойчивых потребностей человека | Формирование при разработке ТС новых актуальных потребностей, реализация которых с большой вероятностью приведет к существенному улучшению потребительских свойств ТС |
Этапы, стратегии и базовые тактики проектирования | Формирование рациональной последовательности действий проектировщика (инноватора) при различных целях проектирования и в различных ситуациях: при наличии множества аналогов ТС, обеспечивающего выбор аналога (прототипа) и реализацию потребности (с возможной параметрической оптимизацией); при наличии аналогов ТС, требующих совершенствований, выходящих за пределы параметрической оптимизации; при отсутствии аналогов (прототипа) ТС, что вызывает необходимость создания пионерных ТС |
Модель научно-технического творчества с использованием эвристик | Образное представление действий субъекта творчества при использовании эвристик, способствующее более глубокому пониманию методологических основ эффективной творческой деятельности |
Накопленные и систематизированные в виде тезаурусов репродуктивные знания о потребностях человека, функциях (в том числе «обобщающих» функциях) и свойствах технических систем (ТС) и методики их использования | Поиск и генерация новых потребностей человека, функций и свойств ТС при создании пионерных ТС, совершенствовании ТС и создании ТС новых поколений |
Элементарные операции Р. Коллера и методика их использования | Формирование функциональных структур ТС на высоком уровне абстракции, препятствующем возникновению психологических барьеров мышления, в том числе самого вредного – барьера терминов |
Способ синтеза физических, химических, биологических, экономических принципов действия | Автоматизация поиска и синтеза принципов действия |
Критерии прогрессивного развития ТС и методика их использования | Определение наиболее вероятных тенденций изменения параметров свойств разрабатываемых ТС, ведущих к повышению конкурентоспособности ТС |
Понятие усиленного противоречия, методика формирования усиленных противоречий и стандарты на разрешение противоречий | Устранение или нивелирование психологических барьеров мышления при разработке ТС; интенсификация генерации продуктивных идей по созданию новых конкурентоспособных ТС |
Эвристические приемы, методика их выявления и использования | Использование реализованных в ТС технических решений, сформулированных в виде методических советов, при создании новых конкурентоспособных ТС |
Аналоги и аналогии ТС в объектах живой и неживой природы, методика умозаключений по аналогии | Конвергенция знаний об аналогах и аналогиях при разработке новых конкурентоспособных ТС |
Систематики готовых, модифицированных и преобразованных ресурсов в ТС, способы модификации, преобразования и использования ресурсов | Использование готовых, модифицированных и преобразованных ресурсов в ТС для удешевления эксплуатации существующих ТС или для разработки новых конкурентоспособных ТС |
Законы и закономерности развития ТС и методики их использования | Определение наиболее перспективных направлений разработки новых конкурентоспособных ТС или создания ТС новых поколений |
Базы данных о материалах с необычными свойствами и методики их использования | Поиск материалов с необычными свойствами для разработки новых конкурентоспособных ТС |
Понятие «идеальный конечный результат» и методика его формирования | Разработка новых конкурентоспособных технических решений, близких к идеальным |
«Хорошие» и «плохие» прилагательные, в том числе «умный» и «чистый» и их систематики; рекомендации по их использованию | Формирование при разработке новых конкурентоспособных ТС новых «хороших» свойств ТС, которые надо реализовать или выявление «плохих» свойств ТС, появление которых надо предотвратить, а также генерация идей по созданию новых классов конкурентоспособных ТС на основе прилагательных «умный» и «чистый» |
«Хорошие» («сильные» или «управляющие») и «плохие» глаголы и рекомендации по их использованию | Использование «хороших» глаголов для формирования новых полезных функций, а «плохих» глаголов – для выявления возможных вредных функций при разработке конкурентоспособных ТС |
Функционально-физический (-химический, -биологический) анализ ТС |
Выявление, систематизация и использование продуктивных знаний для синтеза новых функций, свойств, функциональных структур, принципов действия и технических решений ТС |
Функционально-стоимостной анализ ТС | Выявление возможностей уменьшения затрат на производство товаров и оказание услуг |
Морфологический анализ и синтез ТС | Формирование новых функций, свойств, функциональных структур, принципов действия, технических решений ТС |
Метод фокальных объектов | Преодоление имеющихся психологических барьеров мышления или препятствие возникновению таких барьеров при инновационной деятельности |
Конструктивная математика, или оператор «РВС+» | Формирование абстракции потенциальной осуществимости в мысленных экспериментах по генерации технических решений, когда отвлекаются от практических ограничений конструктивных, технологических возможностей в размерах, времени, стоимости, весе, материале и другом, что способствует устранению психологических барьеров мышления |
Метафоры и методика по их формированию и использованию | Перенос свойств одного объекта на другой по принципу их сходства в каком-либо соотношении или по контрасту, что способствует более глубокому пониманию сущности ТС, явления и может служить импульсом для возникновения множества взаимосвязанных продуктивных идей в инновационной деятельности |
Метод «восхождения-спуска» | Формирование многообразия возможностей использования результатов инновационной деятельности для их коммерциализации (использования), дальнейшего развития |
Особо следует отметить, что создание и использование в обучении научно-техническому творчеству компьютерной поддержки эвристик позволит обучающимся не только эффективно развивать творческое мышление, но уже в процессе обучения получать значимые научные и практические результаты, формировать основы новой инновационной культуры.