IdeaFinder

Интеллект Клуб

17.06.2002

От фантастики к реальности.
Система поиска нестандартных решений IdeaFinder.

В прошлом выпуске я рассказывал о задаче с микродозатором. Требовалось разработать устройство, способное подавать микродозы одной жидкости в другую. Но прежде чем, рассказывать о решении этой задачи, вспомню еще один прошлый выпуск "Интеллект-Клуба" - это был давнишний выпуск N2. Он назывался "Верный вопрос". Там был приведен фантастический рассказ Роберта Шекли с таким же названием. Там рассказывалось о неизвестно кем созданном устройстве - Ответчике. Ответчик знал все и мог дать ответ на любой вопрос. Многие обитатели вселенной пытались задать интересующие их вопросы Ответчику, но получить ответы на них не удалось никому. Ответчик мог ответить только на правильно заданный вопрос. Рассказ этот заканчивается фразой: "Чтобы правильно задать вопрос, нужно знать большую часть ответа".

Те, кто не читал этот рассказ, могут прочесть его на нашем сайте (см. выпуск Интеллект-Клуба N2 "Верный вопрос". Сегодняшняя тема имеет к этому рассказу самое непосредственное отношение.

Действительно, решение изобретательской задачи с применением алгоритма решения изобретательскиз задач (АРИЗ) весьма похоже на диалог с таким Ответчиком. Формулирование противоречия - это и есть постановка вопроса.

Конечно, ни для кого из вас не будет неожиданностью то, что подавляющее число новых изобретений основано на давно известных знаниях. Более того, весь патентный фонд на 90% состоит из одних и тех же идей, только примененных в различных сферах техники, различных устройствах или технологиях и в различных сочетаниях. Получается, что при решении изобретательской задачи мы каждый раз заново ищем идею, которая давно уже кем-то была найдена и описана в изобретении. Но найти это описание практически невозможно - оно может принадлежать любой, не относящейся к нашей задаче, области. То же самое можно сказать и о других знаниях, например, из области физики, химии, биологии и т. д. Эти знания существуют, но определить, какие именно из них нужны для решения нашей задачи, мы не в состоянии.

И в этом просматривается еще одна аналогия с рассказом Р. Шекли. Действительно, знания для решения изобретательских задач существуют, но так просто добраться до них невозможно.

Достаточно вспомнить, как долго приходится искать решение той или иной изобретательской задачи, а когда оно найдено, возникает недоумение, почему известные знания так долго не приходили на ум. Взять хотя бы задачу о надевании трубки, приведенную в 44-м выпуске "Интеллект-Клуба". На протяжении двух недель я получал письма с множеством различных ваиантов решений, но самого простого в них так и не оказалось. Что-то помешало вам вспомнить об известном знании: косое сечение цилиндра имеет форму эллипса, площадь которого больше окружности, образованной нормальным сечением цилиндра.

Занимаясь разработкой сложной техники, меня постоянно смущала та беспомощность, с которой приходилось мириться при поиске нужных для решения изобретательских задач знаний. Хорошо, если человек располагает необходимыми знаниями. Тогда есть шанс рано или поздно до них докопаться. Но всего знать невозможно. И, если знания, необходимые для решения задачи, потребуется добывать вне собственной головы, то проблема усугубляется многократно.

В этом отношении главный инструмент ТРИЗ - алгоритм решения изобретательских задач давал существенные преимущества. Если возвращаться к аналогии с Ответчиком, то поиск решения изобретательской задачи складывается из двух частей. Первая часть - это правильная постановка вопроса. Вторая часть - получение ответа на этот вопрос. В моем понимании, главная функция АРИЗ заключается в достижении правильной постановки вопроса (задачи). Грамотно сформулированное противоречие - это и есть правильно заданный вопрос. А как там у Шекли: "Чтобы правильно задать вопрос, нужно знать большую часть ответа". Действительно, на первом этапе, когда ищется формулировка противоречия, мы используем свои "потайные" знания, и часто их оказывается достаточно для решения задачи. Но не всегда! Как же задействовать при решении задач все накопленные человечеством знания? Понятно, что подобную задачу без современных компьютерных технологий не решить.

К слову сказать, компьютерных программ, реализующих те или иные идеи ТРИЗ, было создано немало. Но еще раз обращаю ваше внимание на то, что ТРИЗ наиболее эффективно решает первую задачу - правильно заданный вопрос. Информационный фонд ТРИЗ (таблица физэффектов, приемы разрешения технических противоречий и т. д.) не обеспечивают однозначного и точного получения нужной информации. А хотелось бы максимально точно выходить на конкретные знания для решения задачи.

Где-то в середине 80-х годов, когда в ходу появились персональные компьютеры - "двушки", у меня появилась идея решения этой проблемы. Тогда же был создан первый вариант программы IdeaFinder. По началу это была программа, с помощью которой проверялась реальность идеи управления мышлением и доступа к знаниям, нужным для решения задач изобретательского класса. Вопрос оказался довольно непростым. Потребовалось много времени, чтобы осмыслить все тонкости. Постепенно стало понятно, что главный секрет в создании универсального и одновременно простого алгоритма формализации задачи и в форме построения базы знаний программы. Обкатка программы большим числом технических, а затем бизнес-задач позволила понять эти секреты.

В результате удалось приблизиться к идее того самого Ответчика, который описал в своем рассказе Р. Шекли. При этом удалось решить обе задачи - как правильно задать вопрос, и как получить на него ответ. Выявились и другие интересные вещи. Сначала представлялось, что база знаний программы должна быть как можно больше и вмещать в себя чуть ли не весь патентный фонд изобретений и максимально возможный объем бизнес-идей. Но на деле оказалось иначе. Каждая сильная идея перекрывала целую площадь возможных задач, и после некоторого объема базы уже с трудом удавалось находить "белые пятна" - пробелы в знаниях программы. И еще одна интересную вещь обнаружилась. Понятно, что все знания, которые закладывались в программу, были известны. И, несмотря на это, при решении достаточно сложных задач практически никому не удавалось без программы воспользоваться ими, даже при четком представлении о сути противоречия в задаче.

Через несколько лет применения программы IdeaFinder в качестве подсказчика и постоянного осмысления ее возможностей появилось еще одно важное решение. Стало понятно, как заставить программу оперировать не только знаниями на уровне идей, но и фундаментальными знаниями на уровне физических, химических и других эффектов и явлений. Т. е. ответ на поставленный вопрос мог выглядеть абсолютно исчерпывающим. Например, так - вот вам конкретные знания (физические, химические и т. д.), которые нужно использовать для решения вашей задачи, - вот примеры идей, где применены эти знания, и, наконец, - вот обобщенные принципы решения вашей задачи.

Эта идея усовершенствования программы была обстоятельно проверена. В результате сформировалась совершенно новая концепция управления знаниями, способная дать человеку принципиально новые возможности.

Теперь вернемся к задаче о микродозаторе.

Вот, как "в литературной обработке" мог бы выглядеть первый вариант правильного вопроса к программе IdeaFinder в связи с этой задачей.

Необходимо подавать мельчайшие частички жидкости в другую жидкость. Получить самые мелкие частицы можно, например, в виде пара. Получить пар довольно просто. Для этого необходимо нагреть жидкость до температуры кипения. Однако, в данном случае это решение не подходит - высокие температуры разрушают жидкость. Итак, существует простой способ получения мелких частиц жидкости в виде пара, но нагревать жидкость нельзя, поскольку высокие температуры разрушают ее. Что можно предпринять?

Программа предлагает применить для решения задачи физический эффект акустической кавитации (знание), который применяется в таких известных устройствах как, например, струйный принтер или ультразвуковой ингалятор, где микрокапли создаются за счет этого эффекта. Кроме того, программа сообщает знание о том, что температура кипения жидкости зависит от давления.

Интересно, многим из вас вспомнились эти известные знания при решении задачи. Если с ингалятором могут быть знакомы не все, то струйный принтер, полагаю, известен каждому. Что касается зависимости температуры кипения от давления, то это вообще знания школьного курса физики.

Другой вариант вопроса к IdeaFinder.

Необходимо подавать мельчайшие частички жидкости в другую жидкость. Подавать микродозы можно, например, если использовать некоторый переносчик (тонкая нить или мелкие гранулы), который впитывает в себя небольшое количество жидкости, а затем отдает ее в другую жидкость. Использование переносчика упрощает конструктивные решения, поскольку он является твердым телом и имеет размеры, позволяющие манипулировать им. Однако при этом появляются серьезные эксплуатационные неудобства. Получается, что переносчик необходим, но применение его крайне нежелательно. Что можно предложить?

IdeaFinder советует использовать тонкие оболочки, например, пену и предлагает посмотреть ряд таких устройств.

Появилось еще одно решение. В качестве переносчика жидкости можно использовать воздух, т. е. создавать "мыльный пузырек".

Именно это решение было выбрано для реализации. Оказалось, что наша жидкость вполне пригодна для создания пузырьков без внесения в нее добавок. Устройство получилось сравнительно простым и надежным. Кроме того, реальный размер пузырьков позволял просто и надежно контролировать их подачу.

Примеры обращения с программой, приведенные здесь, для краткости упрощены. На самом деле с программой осуществляется диалог, позволяющий формализовать задачу и получить правильно поставленный вопрос, т.е. запрос к базе знаний программы. Дело это не столь простое. Этому надо научиться. Поэтому в комплекте с программой приложен специальный курс обучения. Кроме того, обучающий блок программы содержит множество примеров решения технических и бизнес-задач.

До следующей встречи.

Александр Барышников
Обратная связь

Другие публикации