Уровни приемов: "макро" и "микро"

Главы из книги "Творчество как точная наука" Г. С. Альтшуллер, 1979

Сравним два изобретения:

А. с. № 259 949: "Светофор облегченной конструкции, содержащий стойку, головку и основание, отличающийся тем, что с целью быстрого опускания и подъема светофора без смещения основания стойка выполнена из составных шарнирно-соединенных между собой элементов, фиксируемых относительно друг друга пальцем".

А. с. № 282 342: "Применение в качестве рабочего тела для контуров бинарного цикла энергетической установки химически реагирующих веществ, диссоциирующих при нагревании с поглощением тепла и уменьшением молекулярного веса и рекомбинирующих при охлаждении к исходному состоянию".

В обоих изобретениях использован принцип дробления. Точнее, как мы теперь знаем, использован парный прием "дробление-объединение" (в изобретении по а. с. № 282342 это видно совсем отчетливо). Прием один и тот же, но уровни у изобретений разные: сборно-разборная стойка светофора-изобретение первого уровня, применение "сборно-разборных молекул" в энергетических циклах- изобретение по крайней мере четвертого уровня.

Рассмотрим еще два изобретения.

А. с. № 152842: "Термобур для бурения скважин, отличающийся тем, что с целью производства бурения наклонных участков скважины без прекращения процесса бурения реактивная горелка присоединена к конусу шарнирно".

А. с. № 247 159: "Способ направленного бурения скважин с применением искусственных отклонителей, отличающийся тем, что с целью регулирования угла набора кривизны ствола используют полиметаллический отклонитель и изменяют его температуру".

Оба изобретения относятся к одной и той же технической системе, и цель их-получение одинакового эффекта: жесткой конструкции надо придать гибкость, способность управляемо менять кривизну. В первом случае использован прием 15 (принцип динамичности): жесткая конструкция разделена на две части, соединенные шарниром, во втором-прием 37 (тепловое расширение). Та же динамизация, но вместо грубых "железок" (шарниров) подвижность обеспечена растяжением-сжатием кристаллической решетки (кстати, здесь типичный переход к веполю: вместо одного вещества взяты два - с разными коэффициентами теплового расширения, причем управление осуществляют с помощью теплового поля). Точно так же и в первой паре изобретений: один и тот же прием (принцип дробления) реализован на макроуровне (сборно-разборный светофор) и на микроуровне ("сборно-разборные" молекулы).

Каждый прием можно применять на макро- и микроуровне. В одном случае используются "железки", в другом-молекулы, атомы, ионы, элементарные частицы. У всякого изобретения есть прототип ("то, что было раньше"), поэтому теоретически мыслимы четыре вида операций:

от макрообъекта к макрообъекту (условно обозначим этот переход М-М); например, разделили стоику светофора на части;
от макрообъекта к микрообъекту (М-м): например изобретение по а. с. № 465502: "Тормозное устройство, содержащее вал и установленное на нем с натягом тормозное кольцо, связанное с источником энергии управления, отличающееся тем, что с целью улучшения эксплуатационных свойств тормозное кольцо выполнено из пьезокерамики, а, в качестве источника энергии используется высокочастотный генератор". Обычные тормозные устройства (скажем, автомобильный тормоз) работают на макроуровне-с помощью колодок, рычагов, пружин, тяг и т. д. Суть изобретения-переход на микроуровень: тормозное кольцо расширяется за счет изменения параметров кристаллической решетки;
от микрообъекта к микрообъекту (м-м); например, "сборно-разборные" молекулы вместо обычных;
от микрообъекта к макрообъекту (м-М). Таких изобретении нет: переход м-М противоречит тенденциям развития техники, требуя "огрубления" технической системы.

Если сопоставить уровни изобретений, получаемых с помощью трех первых переходов, получим такую картину: переход М-М редко дает изобретения выше третьего уровня; переход М-м, как правило, ведет к изобретениям четвертого и пятого уровня; переход м-м обычно, дает изобретения не выше третьего уровня, если изменения происходят в пределах одного подуровня (молекула все время остается молекулой), и выше третьего уровня, если происходит смена подуровней (молекулы постоянно или на время заменяются меньшими "единицами" или полем).

Исторически технические системы развиваются в три этапа. Сначала "новорожденная" техническая система впитывает изобретения типа М-М. Развитие идет медленно, без особых потрясений. Скажем, у парусного корабля (система "парус-ветер") постепенно совершенствуются паруса. Затем происходит техническая революция: переход типа М-м. Это порой воспринимается, как появление новой технической системы; на самом деле система с макроуровня переходит на микроуровень. Паруса заменяются поршнями парового двигателя или лопатками паровой турбины; давит на эти "паруса" пар, молекулы которого искусственно разгоняются тепловым полем. Далее идет цепь изменений типа м - м. Паровой двигатель заменяется двигателем внутреннего сгорания: те же "поршни-паруса", но управление молекулами "ветра" осуществляется иначе. А в изобретении по а. с. № 247064 "железки" окончательно заменены электромагнитным полем, разгоняющим и отбрасывающим ионы: "Применение электромагнитного насоса для перекачки электролитов в качестве реактивного судового движителя". По-видимому, далее неизбежна новая техническая революция: переход к использованию только полей.

До сих пор мы рассматривали решение уже готовых задач. У читателя мог возникнуть вопрос: "А как ставить новые задачи? Ведь это самое трудное, недаром говорят, что правильно поставленная задача-половина решения..." Мы уже видели: сильные приемы решения потому и сильны, что отражают тенденции развития технических систем. Поэтому приемы можно использовать и для прогнозирования тематики изобретений.

Рассмотрим, например, а. с. № 489862: "Устройство для нанесения полимерных порошков, содержащее камеру, пористую перегородку, вибратор и коронирующий электрод, отличающееся тем, что с целью повышения качества нанесенного покрытия коронирующий электрод выполнен в виде кольца, снабженного средством перемещения, выполненным, например, в виде микрометрических винтов". Итак, электрод, который ранее был неподвижен, сделан подвижным - его положение можно регулировать микрометрическим винтом. Использованы "железки" - переход типа М - М. Можно с уверенностью ставить новую задачу: как повысить точность перемещения электрода (а заодно и автоматизировать это перемещение)? Ответ очевиден: нужен переход типа М-м. Сразу можно указать конкретные способы: магнито- и электрострикция, обратный пьезоэффект и тепловое расширение. Насколько достоверен этот прогноз? Возникнет ли такая задача и будет ли она так решена? Что ж, есть и другие технические системы, в которых уже давно появилась потребность повысить точность перемещения; можно посмотреть, как обстоит дело в этих системах. Например, а. с. № 424238: в устройстве для малых установочных перемещений длину регулировочного элемента меняют нагреванием - охлаждением; а. с. № 409117: микроинъектор с электрострикционньш приводом; а. с. № 259612: в устройстве для совмещения микроэлементов привод выполнен "в виде пластины, изменяющей свои размеры в результате теплового расширения"; а. с. № 275751: регулировку лабиринтного насоса осуществляют с помощью теплового расширения; а. с. № 410113: микроманипулятор с пьезоэлектрическим приводом; а. с. № 518219: устройство для вытеснения жидкости (т. е. тот же микроинъектор!) с магнитострикционным приводом... Таких примеров настолько много, что можно без колебаний записать в учебники конструирования правило: "Помни, что микрометрический винт рано или поздно перестанет обеспечивать требуемую точность, и переходи на использование теплового расширения, магнитострикции, электрострикции и обратного пьезоэффекта". Этого правила пока не знают: каждый раз кто-то заново ищет решение, кричит "Эврика!", составляет заявку, спорит с экспертизой..

Г.С. Альтшуллер

ТРИЗ...