Мыслительное карате. Методология научно-технического творчества и концептуального проектирования

Валерий Васильевич Попов

Книга посвящена методам научно-технического творчества, обеспечивающим эффективное формирование и реализацию актуальных потребностей человека при выполнении проектов в различных сферах. Представлена системная методология проектной деятельности, основанная на использовании эвристик на этапах концептуального проектирования, определяющих успех проектирования в целом. Книга предназначена для ученых, предпринимателей, студентов, школьников и позволит каждому читателю развить творческие способности.

посвящаю эту книгу

Научно-популярное и учебное издание

3-е изд., испр. и доп.

© Валерий Васильевич Попов, 2022

ISBN 978-5-0055-6617-1

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие автора

Меня с молодых лет привлекало любое творчество, но особенно научно-техническое. Слово «изобретатель» звучало волшебно, а желание стать изобретателем казалось несбыточной мечтой, связанной с какой-то тайной. И только в 70 лет, уже будучи удостоенным почетного звания «Заслуженный изобретатель Российской Федерации», я прочитал глубокие философские определения главных тайн бытия, сформулированные писателем Фридрихом Горенштейном (автором сценариев к знаменитым фильмам «Солярис», «Раба любви»): «Самая большая тайна Вселенной — это жизнь. Самая большая тайна жизни — это человек. Самая большая тайна человека — это творчество». От себя добавлю, что и у самого творчества много тайн.

Книга, которую вы читаете, — о тайнах творчества, о том, как их понять и использовать в своей жизни. Например, французский философ Клод Адриан Гельвеций еще два с половиной века назад называл эти тайны принципами. Известно полное глубокого философского и практического смысла высказывание Гельвеция: «Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов». Близки к этому высказывания немецкого философа, математика, физика Готфрида Лейбница: «Полезно изучать открытия других таким способом, который и нам самим открыл бы источник изобретений», а также нобелевского лауреата Льва Ландау: «Метод важнее открытия, ибо правильный метод исследования приводит к новым, еще более ценным открытиям». Именно ознакомление, осмысление и усвоение этих тайн, принципов, методов творчества позволили мне, человеку с базовым горным образованием, получить множество патентов на изобретения и полезные модели не только в горной промышленности, но и в областях, где я, безусловно, не являлся специалистом: энергетике, автомобилестроении, добыче и транспортировке нефти и газа, машино — и приборостроении, спасении людей из высотных зданий, медицине и др. Такие же высокие результаты интеллектуальной деятельности и у моих близких коллег, которых я называю «братьями по крови».

Замечательные творческие результаты у школьников, студентов, специалистов и других, которых я с коллегами (и не только мы) обучали тайнам творчества, по сравнению с теми, кто с этими тайнами незнаком.

Конечно, открытие и постижение этих тайн, принципов, методов — процесс бесконечный, у каждого он свой и очень поучительный. Именно поэтому в предисловии к книге я делюсь собственным опытом осмысления ключевых, на мой взгляд, аспектов творческой деятельности. Это, надеюсь, поможет читателям понять порядок изложения материала книги, направленного в конечном счете на развитие творческого потенциала каждого читателя, формирование основ новой инновационной культуры.

Особенно мое влечение к научно-техническому творчеству проявилось в 1966—1968 годах, когда я после срочной службы в рядах Советской армии работал инженером-конструктором в конструкторском отделе рудника им. 40-летия ВЛКСМ (Всесоюзного Ленинского Коммунистического Союза Молодежи) в г. Лениногорске Восточно-Казахстанской области (сейчас этот город называется, как и ранее, Риддер). В этот период я подал множество рационализаторских предложений по технологиям разработки рудных месторождений, которые не только были приняты и реализованы, но, что особенно приятно, очень щедро (как мне казалось в то время) вознаграждены. Практически все решения были получены методом, который называется (как я позже узнал) методом «проб и ошибок».

Этот метод — врожденная форма научения, описанная Э. Торндайком в 1898 году, основанная на случайно совершенных двигательных и мыслительных актах, за счет которых была решена какая-либо значимая для животного (в том числе для человека) задача. Хотя в методе «проб и ошибок» используется и дискурсивное (рассудочное) мышление, в просторечии его называют «методом (научного) тыка», «методом перебора вариантов» и даже «обезьяньим методом», потому что человек, используя этот метод, действует практически как обезьяна, которая, чувствуя тепло огня и желая согреться, неосторожно сует в огонь лапу (делает неудачную пробу) и, обжегшись, эту ошибку больше не повторяет, а делает другие, более удачные пробы, не связанные с прямым контактом с огнем.

Метод «проб и ошибок» как элемент «старой» инновационной культуры и в настоящее время остается самым распространенным методом научно-технического (и не только) творчества любого человека: ребенка, школьника, домохозяйки, рабочего и даже крупного ученого. Конечно, число проб и ошибок у всех разное и зависит от уровня компетентности, творческих и других способностей. Но даже такой гений научно-технического творчества, как Томас Эдисон, когда разрабатывал щелочной аккумулятор, провел 50 тысяч опытов (проб).

Человеку с развитым воображением эффективное техническое решение могут подсказать аналогии между объектами живой и неживой природы и объектами техносферы (например, по аналогии с пчелиными сотами появились сотовые архитектурные конструкции домов) и случайные ассоциации — словесные и другие, связанные с чувствами человека (обонянием, слухом, осязанием, зрением, вкусом). Например, слово «воздух» может ассоциативно вызвать понятия «дышать», «легочные болезни», «горный воздух», «морской воздух», «запах», «аромат», «курорт», «лечить».

Последнее понятие очень продуктивно и может стать подсказкой к изобретению, например, «лечащего кондиционера», который не только очищает воздух, регулирует его температуру и влажность, но и профилактирует, и даже лечит легочные болезни.

В целом названные методы малопродуктивны и, как правило, требуют больших временных и трудовых затрат, а их использование чаще всего приводит к тривиальным результатам и лишь изредка заканчивается неосознанным, но очень продуктивным мыслительным процессом — «инсайтом»: внезапным озарением, при котором практически мгновенно формируется оригинальное техническое решение какой-либо потребности.

Именно поэтому обидными, но, очевидно, справедливыми были слова известного российского ученого В. А. Звягинцева, сказанные почти полвека назад, но актуальные и в настоящее время: «Как это ни представляется парадоксальным, действительное положение таково, что по технике своей интеллектуальной работы современный человек находится на уровне, не намного превышающем уровень неандертальца». По сравнению с распространенным в настоящее время «обезьяньим» методом эти слова можно посчитать и за комплимент.

В 1973 или 1974 году, когда я учился в аспирантуре Московского горного института, коллега (тоже аспирант) дал мне почитать книгу, которая перевернула мое представление о научно-техническом творчестве. Автором этой книги был Генрих Саулович Альтшуллер, называлась она «Алгоритм изобретения». Из нее я впервые узнал, что научно-техническое творчество может не только быть «слепым» перебором вариантов или практически неосознанным мыслительным процессом, связанным с аналогиями и ассоциациями, но и состоять из последовательности осмысленных рациональных шагов творческой деятельности, использования методических советов и специальных систематизированных информационных ресурсов, которые резко повышают эффективность научно-технического творчества. Конечно, после этого я отыскал и прочитал все книги Г. С. Альтшуллера — автора теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) — и не раз восторгался его гениальными методическими находками и описаниями замечательных изобретений, подтверждающих его советы.

Однако мне, человеку с высшим техническим образованием, было трудно понять множество некорректных (с точки зрения науковедения, машиностроения, механики, физики, проектирования, логики и других областей знаний) понятий и определений и ряд условностей, имеющихся в ТРИЗ: «би-система», «поли-система», «свертывание и развертывание технических систем», «х-фактор», «х-элемент», «МАТХЭМ», «сверхэффект», «антифункция», «макси — и мини-задачи», «вепольный анализ», «закон сквозного прохождения энергии», «закон перехода моно-би-поли-моно» и др. Кто знает ТРИЗ, тот поймет, о чем речь, а кто не знает, то лучше с этими понятиями не знакомиться вовсе или познакомиться, обязательно имея хорошее базовое техническое образование, чтобы уметь «отделять зерна от плевел» (то есть полезное от вредного).

Но тогда (в 70-е годы прошлого века) Г. С. Альтшуллер почитался за полубога и было невероятно трудно усомниться в его подходе, тем более опровергнуть какую-либо его идею. И только встреча с выдающимися методологами научно-технического творчества д. ф. н., к.т. н. Генрихом Язеповичем Бушем и д. т. н., проф. Александром Ивановичем Половинкиным (которых я считаю своими учителями) избавила меня от мучений на тему «наверное, все правильно, просто я чего-то не понимаю». Встречи с ними, их книги открыли для меня целый мир малоизвестных эвристических принципов, стратегий, тактик, методов, приемов, называемых эвристиками, которые разрабатывались еще древними греками, но скрывались, словно секретное оружие. Лишь малая часть информации об этих эвристиках дошла до наших дней. Однако известно, что еще в XVII веке Рене Декарт разработал рациональный метод открытия истин, включающий четыре правила поиска, 22 правила для руководства ума, методы интуиции и творческого сомнения. А XVIII век начался с верификации принципов Исаака Ньютона и украшен плодотворной деятельностью М. В. Ломоносова, разработавшего наиболее удачное для своего времени методическое средство эвристики — логографический метод поиска решения задач¹.

«Мыслительное карате» — так образно назвал эвристики известный российский ученый в области психологии творческой деятельности В. А. Моляко². В творчестве эвристики действуют как приемы (а главное — идеология) карате (или другого боевого искусства). Всем известно, что человек, владеющий боевым искусством, всегда победит другого, даже физически более сильного, но не владеющего таким искусством противника.

Латыш Г. Я. Буш, который был большим эрудитом и владел пятью иностранными языками (специально изучил древнегреческий, чтобы собирать и изучать эвристики), перед распадом СССР собрал и мечтал издать описания более 3000 эвристик. Однако он рано ушел из жизни, а результат его бесценного труда был утерян.

В моей практике эффективному использованию в научно-техническом творчестве известных мне эвристик мешало отсутствие у меня даже упрощенного понимания сущности творчества как проектной деятельности, имеющей обязательные стадии: постановка задачи, решение задачи, формирование многообразия результатов решения задачи и их коммерциализация (или другое использование). Позднее пришло осмысление, что проектированием различной сложности (выбором или формированием и выполнением проекта) является любая человеческая деятельность. Это привело меня к созданию системной методологии проектирования, включающей восемь этапов, три стратегии и три базовые тактики проектирования (этапы представлены на следующей странице на рисунке без стратегий и базовых тактик).

Первые семь этапов относятся к этапам концептуального проектирования, на которых формируются внешние и внутренние свойства проектируемой технической системы (технологии, техники, изделия и др.), и поэтому определяют успех или неуспех проектирования в целом.

Кроме того, в системную методологию проектирования было включено использование метазнаний (меганауки) для реализации так называемого базального принципа эвристики, исключающего или нивелирующего вредные последствия «узкой» специализации субъектов проектирования и обеспечивающего резкое повышение эффективности механизма конвергенции (сближения, переноса) знаний.

И если раньше у меня (и у всех специалистов, которых я опрашивал) в процессе решения задачи этапы проектирования были «размыты», а результат проектирования воплощал результаты мысленного анализа, синтеза и выбора (см. схему «Этапы проектирования в системной методологии проектной деятельности») технически реализуемых общих и частных потребностей человека, функций, потребительских (внешних) свойств, функциональной структуры, принципа действия проектируемой технической системы — и возникал в сознании сразу в виде некоторого облика технического решения (потом при необходимости оптимизировали параметры свойств), то разделение этого единого процесса на этапы концептуального проектирования позволило мне найти (и разработать самому) эвристики, включающие методы, технологии и средства, использование которых на каждом этапе концептуального проектирования резко повышало эффективность решения задачи (проектирования) в целом.

Этапы проектирования в системной методологии проектной деятельности

Однако многие эвристики, разработанные древними учеными, представлены в труднодоступных изданиях на малоиспользуемых языках. А многие понятия, методы и методики, изложенные в работах Г. С. Альтшуллера и его последователей, нуждаются в существенных корректировках и указаниях на ограниченность применения. Так, Г. С. Альтшуллер высоко оценивал потенциал эмпатии, тем не менее некоторые врачи считают, что чрезмерная эмпатия (представление себя в виде технического объекта или его части) в детском возрасте ведет к раздвоению личности, то есть к шизофрении.

Именно поэтому главная цель этой книги — не только ознакомить читателя с наиболее эффективными эвристиками, но и представить их в составе методологии научно-технического творчества и концептуального проектирования, объединяющей взаимосвязанные и корректные с точки зрения науки сведения о побудительной силе любых действий человека — его потребностях; научно-техническом творчестве как проектной деятельности; противоречиях в технических системах, методах и средствах интенсификации их разрешения на различных этапах научно-технического творчества.

Считаю, что название книги «Мыслительное карате: методология научно-технического творчества и концептуального проектирования» как никакое другое образно и точно отражает ее цель и содержание.

Горжусь тем, что некоторые представленные в книге эвристики и другие понятия мною (или с коллегами, которых я упоминал) были существенно развиты. К таким разработкам относятся:

— скорректированная классификация (разнообразие) технических систем;

— развитие понятий, компонентов и уровней новизны в научно-техническом творчестве;

— характеристики девяти классов ресурсов, скрытых в технических системах и окружающей их среде, позволяющие выявлять новые ресурсы в технических системах для удешевления их эксплуатации или для разработки новых конкурентоспособных технических решений;

— методология формирования и использования критериев прогрессивного развития технических систем (КПР), позволяющая выявлять наиболее вероятные и перспективные направления развития технических систем (по существу, необходимость формирования и использования КПР обосновал древнеримский философ Луций Анней Сенека: «Когда не знаешь, куда плыть, то ни один ветер не будет тебе попутным»);

— критерии необычности свойств материалов, позволяющие выявлять новые материалы с необычными свойствами, возможности использования которых могут служить импульсом для создания новой индустрии товаров и услуг;

— корректировка закономерностей развития технических систем и разработка обобщенных описаний закономерностей, позволяющие наиболее полно представить этапы развития технических систем;

— развитие метода эвристических приемов, корректировка и дополнение межотраслевого фонда эвристических приемов, позволяющие расширить возможности его использования для совершенствования технических систем или создания технических систем новых поколений;

— развитие понятия «идеальный конечный результат», способствующего формированию технических решений, близких к идеальным;

— преобразование понятия «сильных» или «управляющих» глаголов в более креативные понятия «хороших» и «плохих» глаголов, позволяющие использовать «хорошие» глаголы для формирования новых полезных функций, а «плохие» глаголы — для выявления возможных вредных функций.

Еще больше горжусь разработанными мною системной методологией проектной деятельности, а также эвристиками, к которым относятся:

— методика использования устойчивых потребностей человека для формирования новых актуальных потребностей при создании и развитии технических систем³;

— метод «восхождения-спуска» для формирования необходимого многообразия новых объектов, явлений, функций, свойств, функциональных структур, принципов действия, технических решений технических систем;

— понятие «хороших» и «плохих» прилагательных и методика их использования, позволяющая формировать технические решения, реализующие новые полезные свойства или исключающие либо уменьшающие проявления вредных свойств;

— модели творческой деятельности на основе метода «проб и ошибок» и с использованием продуктивных знаний, способствующие более глубокому пониманию методологических основ творческой деятельности⁴;

— понятие «обобщающая функция», способствующее систематизации множества видов обобщающих функций на основе разновидностей функций и синонимов названий функций, что в дальнейшем служит подсказками к формированию множества конкурентоспособных технических решений.

Развитие и создание новых эвристик побудили меня разработать основы креативной педагогики, в которой были использованы системная методология проектной деятельности, формула креативной педагогики А. Г. Алейникова (отражающая в сжатом виде концепцию эффективной педагогической технологии креативной ориентации), продуктивные знания, критерии и индикаторы креативности учебных программ, учебников и учебных пособий. Апробация креативной педагогики показала, что многие уже в процессе обучения получают значимые научные и практические результаты.

Мне всегда хотелось написать книгу, чтобы в ней были заложены дополнительные возможности прочтения ее главных мыслей за 15—30 минут, даже если эта книга в 500 и более страниц (вариант для ленивых и очень занятых). Я и сам не отказался бы от возможности такого чтения. Вариантов реализации таких возможностей множество (смотрите, например, прием краткого изложения содержания в постерах книги «Революция в обучении»)⁵. Поэтому многие четные страницы моей книги кратко представляют суть разделов и глав в виде постеров и/или краткого изложения главных мыслей. В приложении 13 представлены определения терминов, выделенных в основном тексте курсивом. Если читателю определения этих терминов известны, то можно их не читать.

Знаменитый американский ученый-физик Стивен Хокинг, может быть, шутливо, но похоже, что справедливо сказал: «Любая формула, включенная в книгу, уменьшает число ее читателей вдвое». Поэтому здесь нет ни одной математической формулы.

В этой книге, уверен, каждый читатель любой категории (школьник, домохозяйка, рабочий, ученый и другие) и возраста, который определяется лишь способностью понять изложенное, найдет для себя новое, а главное — полезное.

Даже запатентованная мной закладка в печатном издании книги креативная: имеет «волшебное» окошко и эвристики-подсказки, поэтому может успешно (лично проверено с детьми и взрослыми) использоваться для поиска новых идей, тренинга личностного роста вместо популярного, но нередко опасного для жизни поиска покемонов. Как искать новые идеи с помощью закладки, описано в приложении 14.

Из истории научно-технического творчества известно, что на пути к познанию и освоению его тайн может быть немало трудностей. Великий философ XX века Мартин Хайдеггер с присущей ему парадоксальностью однажды воскликнул: «Человечество идет в будущее, пятясь!» — имея в виду психологические барьеры мышления, следствием которых является непонимание эвристик и неверие в них, в возможность развития творческих способностей. («Если Всевышний не дал таких способностей, то уже ничего сделать нельзя!» — так или примерно так ошибочно говорят многие, даже высокообразованные люди.)

Крайне негативные последствия возникают, если такие барьеры имеются у лиц, принимающих решения и отвечающих за развитие инновационной деятельности в корпорациях, отраслях экономики и промышленности страны, когда средств на их экстенсивное развитие не хватает, а эвристики, направленные на интенсификацию инновационной деятельности, не развиваются и не используются. Действия таких руководителей (а в конечном счете — корпораций и целых отраслей) напоминают басню: «Идет человек и видит, как мужик тупой пилой, обливаясь потом, пилит большое дерево. „Не лучше ли тебе пилу наточить?“ — советует человек. „Некогда мне. Я должен пилить это дерево!“»

Выражаю надежду, что эта книга повернет каждого читателя, имеющего такие барьеры, лицом к будущему, что резко повысит эффективность любой его деятельности.

Отзывы и пожелания прошу присылать по адресам [e-mail] или [e-mail].

Заказы на книгу оформляются на сайте

http://мыслительноекарате.рф/.

На этом сайте представлена дополнительная информация о книге и рецензиях на нее, а также о новинках (в том числе учебных курсах), разработках и мероприятиях, связанных с методологией научно-технического творчества и концептуального проектирования

Примечания

1

Креативная педагогика. Методология, теория, практика / Под ред. В. В. Попова, Ю. Г. Круглова. 3-е изд., испр. и доп. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. С. 18.

2

Моляко В. А. Психология творческой деятельности. М.: Знамя, 1978.

3

Попов В. В. Создание и развитие технических систем на основе потребностей человека. 2-е изд., испр. и доп. М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2012. С. 39.

4

Попов В. В. Научно-техническое творчество, основанное на использовании эвристик [Электронный ресурс] // Юные техники и изобретатели [сайт]. 2016. URL: http://юные-техники.рф/nauchno-tehnicheskoe-tvorchestvo-osnovannoe-na-ispolzovanii-evristik/

5

Драйден Г., Вос Дж. Революция в обучении / Пер. с англ. Е. Сигаевой, В. Чупина, Х. Шагиева. М.: Изд-во «ПАРВИНЭ», 2003. Глава 1