© Владимир Петров, 2019

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

Анало́гия (др.-греч. ἀναλογία «пропорция, соответствие, соразмерность») – подобие, равенство отношений; сходство предметов, явлений, процессов, величин и т. п. в каких-либо свойствах, а также познание путем сравнения¹.

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.

Био́ника (от др.-греч. Βίον – 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 технике².

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 крыльев³

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.

Рисунок Леонардо механизма бьющихся крыльев и его модель

(рис. 1.1).

Рис. 1.1. Механизм бьющихся крыльев

Пример 1.2. Механизм крыла⁵

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.

Рисунок Леонардо механизма крыла и его модель (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Механизм крыла

Пример 1.3. Воздушный винт – вертолет⁷

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.

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.

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.

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.

Рисунок Леонардо планера и его модель (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Планер с балансировкой тела для маневров

Пример 1.7. Парашют¹²

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.

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.