Лекция №5

Решение пермакультурных и биологических задач с помощью ТРИЗ (Теории решения изобретательских задач).
Ответить
Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Лекция №5

Сообщение Александр » 04 фев 2018, 09:53

Лекция №5 Основные приемы и методы ТРИЗ. Увеличение идеальности техно- и экосистем.

1.Основные приемы и методы ТРИЗ.

О, сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух,
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг
И случай, бог изобретатель…

А.С. Пушкин


В лекции №1 мы рассмотрели такой прием решения задач, как символическая аналогия, заключающийся в том, что необходимо дать краткое образное представление сути задачи в форме парадокса или противоречия. Например, нам необходимо по-новому взглянуть на утюг, чтобы сбить инерцию мышления из обычных образов. Что такое утюг? Это приспособление для придания мятой ткани ровной формы путем ее нагрева и разглаживания. Отсюда следует, что утюг должен обладать такими противоположными физическими свойствами как одновременно быть: горячим, чтобы разглаживать ткань и холодным, чтобы его можно было держать в руке. Сформулируем символическую аналогию: огонь в холодной узде, холодный жар и т.д. Теперь утюг предстал перед нами как разрешение соответствующего физического противоречия и с таким представлением работать гораздо удобнее, т.к. выявлена сущность вещи. На самом деле в пермакультуре такой подход уже используется, например, валоканава – объект, который включает в себя вал и канаву – два противоположных по строению и функциональности объекта, или лесосад - объект одновременно являющийся «диким» лесом и культурным садом, но теоретики пермакультуры используют его интуитивно.

ТРИЗ идет таким же путем, но в отличие от синектики, приемом которой является символическая аналогия, в ТРИЗ не только формулируется само противоречие но и предлагаются приемы и методы его разрешения, рассмотрим их.

1.1.Прием разрешение противоречивых свойств в пространстве.

Наполнение ведра. Можно ли наполнить ведро три раза, ни разу его не опорожнив?

Решение. Разрешим противоречие, сформулированное в условии задачи, в пространстве - наполним ведро веществом различной фракции. Например, сначала наполняем яблоками до краев: ведро полно яблоками, но места в нем еще много. Затем насыпаем в ведро до краев песок - песок заполнил все свободное пространство между яблоками, но в ведре еще есть пустое место. И лишь наполнив его водой, мы выполним условие задачи.

1.2.Прием разрешение противоречивых свойств во времени.

Возвратные заморозки. Возвратные заморозки опасны для цветов плодовых деревьев. Предложите способ избавления от их пагубного воздействия.

Решение. Сформулируем противоречие: цветы плодовых могут повреждаться во время возвратных заморозков и не должны повреждаться, иначе не будет урожая. Одним из решений является использование сортов плодовых с поздним цветением. Таким образом, мы разрешаем противоречивое требование во времени к одновременному наступлению возвратных заморозков и цветению плодовых.

Как мы видим, решение рассмотренных задач является разрешением противоречивых требований в таких противоположных категориях мышления, как пространство и время. Следущий метод – разрешение противоречивых требований в таких противоположных категориях мышления как поле и вещество, ему посвящен раздел ТРИЗ, который называется вепольный анализ.

1.3.Метод вепольный анализ

Анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть выполнена определенным образом. Модель такой структуры называется веполем от слов вещество и поле. Веполь - минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В1 и В2, а энергия взаимодействия - полем и обозначается П. При этом под веществом в вепанализе понимается не только вид материи, но и технические системы (или их части), внешняя среда и даже живые организмы, а под полем - не только общепринятые физические поля, но и их более детальная классификация: механическое, звуковое, тепловое, электрическое, магнитное, электромагнитное, оптическое, химическое, запаховое и т.д. Таким образом, в вепольном анализе понятия вещество и поле понимаются более широко, а именно, как категории мышления. Рассмотрим решение задач с помощью вепанализа.

Шестой подвиг Геракла. Царь Элиды Авгий владел бесчисленными стадами быков, овец и табунами коней, которые паслись в долине реки Алфей. Так много было у Авгия скота, что слуги не успевали чистить хлева и конюшни, и за много лет в них накопилось навоза до самых крыш. Царь Еврисфей, желая удружить Авгию и унизить Геракла, послал героя чистить Авгиевы конюшни. Геракл явился в Элиду и сказал Авгию: «Если ты отдашь мне десятую часть своих коней, я очищу конюшни в один день». Авгий согласился с условиями Геракла, думая, что это невозможно. Как за день Гераклу очистить конюшни Авгия?

Решение. Построим нужный нам веполь: итак, вещество В1 - навоз, на которое необходимо подействовать полем П вещества В2 таким образом, чтобы его вычистить. Какие даровые ресурсы имеются? Вода реки Алфей. Итак, Геракл запрудил русло реки Алфей и отвёл её прямо в царские конюшни. Воды Алфея (полезного вещества В2) стремительно потекли через них, унося с собой навоз, стойла, кормушки, даже ветхие стены, воздействуя механическим полем П. Так Геракл справился с заданием. Схема веполя представлена на рисунке 1.

Привлечение птиц. Помет диких птиц – прекрасный даровой ресурс, обогащающий почву азотом. К тому же птицы уничтожают вредителей. Как привлечь птиц на грядки с минимальными затратами?

Решение. Построим нужный нам веполь, итак: птицы - В1, полезное вещество - В2, которое привлекает птиц с помощью поля П. Данная структура сразу позволяет мыслить в нужном направлении. Например, а качестве полезного вещества В2 используем кормушку, которая будет привлекать птиц с помощью оптического поля П, но тогда они не будут поедать вредителей, к тому же корм придется постоянно подсыпать. Идем дальше, возьмем в качестве полезного вещества В2 насест из обычной палки с перекладиной, который привлекает птиц оптически полем П тем, что удобен для отдыха. Получено приемлемое решение, которое не требует для реализации много ресурсов. Схема веполя представлена на рисунке 2.

Часто встречается ситуации, когда в задаче присутствует система состоящая из одного элемента: вещества В1 или поля П или двух элементов: двух веществ В1, В2; вещества В1 и поля П, тогда такая система называется невепольной, и для решения задачи такую систему необходимо дополнить до вепольной, чтобы она стала минимально управляемой. Мы рассмотрели самую простую структуру вепольных систем, более сложные, например, состоящие из нескольких веполей, рассмотрены в [1].
Вложения
веполь.jpg
веполь.jpg (11.53 КБ) 8357 просмотров
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Re: Лекция №5

Сообщение Александр » 04 фев 2018, 09:57

1.4.Метод маленьких человечков

Одним из приемов синектики является субъективная аналогия (эмпатия), когда изобретатель старается поставить себя на место объекта или системы, которые необходимо улучшить. Но часто эмпатия создает дополнительный труднопреодолимый психологический барьер, так, человек невольно рассматривает только те варианты решения, которые ему (лично) не вредят и отбрасывает все неприемлемые, например, когда нужно поставить себя на место системы, состоящей из множества частей. В ТРИЗ используется более эффективный и универсальный метод - метод маленьких человечков (ММЧ) [2]. Взяты именно маленькие человечки, а не, например, молекулы или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали и могли действовать коллективно. Применяя ММЧ, изобретатель использует эмпатию на микроуровне, вживаясь в образ частиц вещества. Сохранена сильная сторона эмпатии, и в то же время нет присущих ей недостатков.

Техника применения ММЧ:

1. выделить часть объекта, которая не может выполнить требуемые противоположные действия; представить эту часть в виде «толпы» МЧ;
2. разделить МЧ на группы, действующие (перемещающиеся по условиям задачи) т.е. плохо, как задано;
3. рассмотреть полученную модель задачи (рисунок с МЧ) и перестроить так, чтобы выполнялись конфликтующие действия, т.е. разрешалось противоречие;
4. перейти к техническому ответу.

Изобретение железобетона. Французский садовник Жозеф Монье столкнулся с проблемой при выращивании некоторых экзотических видов пальм - корни этих деревьев не изгибались, принимая форму кадки, а расширяли стенки и, в конце концов, пробивали их. Не выдерживали ни глиняные, ни дубовые, ни даже бетонные кадки – бетон хорошо работал на сжатие, но плохо на разрыв. Как Монье решил эту проблему?

Решение. Сформулируем противоречие: корни пальм пробивают бетонные кадки, т.к. бетон плохо работает на разрыв и не должны пробивать, чтобы не менять часто кадки. Построим модель бетонной кадки, используя ММЧ. Итак, представим бетонную кадку в виде держащихся друг за друга маленьких человечков, которые хорошо выдерживают силы, направленные на сжатие, но расцепляются, когда действуют силы, стремящиеся их разорвать. Монье знал, что сталь лучше всего работает на разрыв, осталось лишь совместить свойства бетона и стали. Монье сначала решил укрепить тонкостенные бетонные бочки металлическими обручами, но кадки все равно лопнули, кроме той, которая была переплетена еще и вертикальными металлическими прутьями. Мы введем в нашу бетонную кадку других маленьких человечков, моделирующих стальные обручи, которые также держаться за руки, но уже не расцепляются при нагрузках на разрыв, и также усилим обручи вертикально, смоделировав с помощью маленьких человечков вертикальные стальные прутья. В дальнейшем, чтобы избавиться от ржавых подтеков, садовник спрятал металл в бетон и получил удачную конструкцию, так родился железобетон. Противоречие разрешено, а мы получили наглядную модель, иллюстрирующую принцип, лежащий в основе железобетона. Используемые модели (было и стало) представлены на рисунке 3.

Кислород для рыб. Рыба в мелких прудах может зимой погибнуть от недостатка кислорода. Одно из решений - делать проруби, но они постоянно замерзают. Как быть?

Решение. Сформулируем противоречие: сквозь лед должен проходить воздух, так как кислород, содержащийся в нем, нужен рыбам, но воздух не может проходить через лед. Представим, что в замерзшей проруби находятся маленькие человечки, а вокруг каждого человечка пузырек воздуха. Чтобы воздух соприкасался с водой необходимо, чтобы эти человечки выстроились в цепочки, так чтобы образовались капилляры. Мы получили структуру из маленьких человечков, которая пропускает воздух. Чтобы получить такую структуру, можно, например, в прорубь заранее положить пучки обычной соломы. По ним кислород попадет в воду. Модели задачи (было и стало) представлены на рисунке 4.

Мы рассмотрели основные приемы и методы ТРИЗ, которыми должен уметь пользоваться современный пермакультурный дизайнер для эффективного решения задач путем формулирования и разрешения противоречий, тормозящих развитие экосистемы, идеальность которой он стремиться увеличить. Существуют и другие приемы, которые будут рассмотрены позднее.
Вложения
кадка.jpg
кадка.jpg (75.03 КБ) 8354 просмотра
прорубь.jpg
прорубь.jpg (53.62 КБ) 8355 просмотров
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Re: Лекция №5

Сообщение Александр » 04 фев 2018, 10:02

2. Увеличение идеальности техно- и экосистем

Ты никогда не решишь проблему, если будешь думать так же, как те, кто ее создал.
А. Эйнштейн


Как уже отмечалось, главный закон развития технических систем (ТС) гласит: все ТС развиваются в направлении увеличения идеальности. Под «стремлением» к идеальности понимается, во­первых, увеличение главной полезной функции ТС (ради чего она создавалась), а, во-вторых, уменьшение «материальности». Идеальная ТС, это система которой нет, но функция ее выполняется. При этом стремление к идеальности выражается в следующем:

1) невепольные ТС стремятся стать вепольными;
2) в вепольных ТС развитие идет в направлении замены вида поля на более управляемое, например, в такой последовательности: гравитационное, тепловое, механическое, электромагнитное, химическое, биологическое и любые комбинации этих полей (как мы видим, биологическое поле является наиболее управляемым);
3) в вепольных технических системах развитие идет в направлении увеличения степени дисперсности веществ, что также повышает степень управляемости технической системы.


Теперь рассмотрим стремление к идеальности ТС с точки зрения использования соответствующих категорий мышления при их создании. Так, невепольные системы соответствуют категориям мышления: время и пространство, вепольные системы соответствуют категориям мышления: поле и вещество, а увеличение степени дисперсности веществ соответствует категориям мышления: непрерывное и дискретное. Таким образом, чем более идеальна техно- или экосистема, тем более развитые категории мышления были использованы при ее создании. Можно сказать, что в случае повышения идеальности экосистемы осуществляется своего рода обратная связь с пермакультурным дизайнером, так, он совершенствует экосистему, а она совершенствует его мышление, когда для разрешения соответствующего противоречия он начинает мыслить более развитыми категориями. В таблице 1 приведено соответствие приемов и методов ТРИЗ категориям мышления.

Использование данного подхода позволяет сразу оценить качество решения пермакультурной задачи с точки зрения вклада в увеличение идеальности всей экосистемы. После накопления определённого количества эффективных решений, например, таких как, создание высокой холмистой гряды по методу Зеппа Хольцера, планируется создание информационного фонда эффективных решений, с помощью которого можно будет выбрать оптимальную стратегию повышения идеальности экосистемы с индивидуальными характеристиками, такими как: тип почвы, топология, климат, водный баланс, уровень залегания грунтовых вод и т.д.
Вложения
Безымянный.jpg
Безымянный.jpg (37.59 КБ) 8353 просмотра
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Аватара пользователя
Александр
Любитель
Сообщения: 163
Зарегистрирован: 16 дек 2014, 00:32
Контактная информация:

Re: Лекция №5

Сообщение Александр » 04 фев 2018, 10:03

Задача № 21 Китайский пастух. Задача основана на реальном случае, произошедшем в 2008 г. У одного китайского пастуха пропала пастушья овчарка. Но нужно каждый день выгонять стадо овец и пригонять его обратно. Как заменить овчарку, и сделать так, чтобы овцы послушно шли в нужное место? Для решения используйте вепольный анализ.

Задача № 22 Хор собачек. В интернете много видео, в котором хор собак исполняет какую-нибудь мелодию. Например, новогодний джингл-гав. Раскройте секрет этого фокуса. Для решения используйте вепольный анализ.

Задача № 23 Какая польза от ворон? Давно замечено, что вороны любят тащить к себе в гнезда разные мелкие блестящие предметы и при этом хорошо поддаются дрессировке. Однако большинство людей относится к воронам с опаской и неприязнью, считая, что эти зловеще-черные птицы могут только переносить заразные болезни да губить посевы. Но ведь вместо того, чтобы просто избавиться от ворон, лучше попробовать использовать этот естественный природный ресурс с пользой для человека. Как это можно сделать? Для решения используйте вепольный анализ.

Задача №24 Эксперимент «Биосфера-2». Известный эксперимент «Биосфера-2», главной целью которого было выяснить, сможет ли человек жить и работать в замкнутой среде, проходившего с 26 сентября 1991 года по 26 сентября 1993 года в специально построенной герметичной лаборатории в пустыне Аризона, в которой 8 человек жили, поддерживая связь с внешним миром лишь через компьютер, закончился неудачей. Внутреннее пространство лаборатории, представляющей из себя сеть герметичных зданий общей площадью 1,5 га из лёгких материалов, покрытых стеклянным колпаком, пропускающим около 50% солнечного света было разделено на 7 блоков с независимыми экосистемами. Внутри лаборатории росли деревья, трава и кустарники, которые давали 46 видов растительной пищи, были пастбища коз, свинарники, курятники, в искусственных водоёмах плавали рыбы и креветки. Предполагалось, что комплекс будет функционировать автономно, так как налицо были все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам учёных, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза, черви и микроорганизмы призваны были обеспечить переработку отходов, насекомые - опылять растения и т. д. Однако через несколько недель микроорганизмы и насекомые стали размножаться в неожиданно больших количествах, вызывая непредвиденное потребление кислорода и уничтожение сельскохозяйственных культур. Обитатели проекта стали терять в весе и задыхаться. Учёным пришлось пойти на нарушение условий эксперимента и начать поставку внутрь кислорода и продуктов (эти факты скрывались и были разоблачены впоследствии). Эксперимент провалился. Помимо всего прочего, экспериментаторы столкнулись со следующей проблемой - деревья становились хрупкими и начинали ломаться. Найдите причину возникновения этой проблемы, для решения используйте вепольный анализ.

Задача №25 Вентиляция в коровнике. В одном совхозе были построены большие коровники. Воздух в них должен быть чистым, поэтому директор совхоза пригласил ученых, чтобы проконсультироваться - хороша ли вентиляция в коровниках. «Придется исследовать движение воздуха в коровниках», - сказал один ученый. «Произведем замеры скорости воздушных потоков. Помещения огромные, потолки высокие. Движение воздуха зависит температуры стен, крыши. Понадобится множество замеров. Работы месяца на два», - ответил второй. И тут появился изобретатель. «Пока вы совещались, я получил данные по первому коровнику», - сказал он, - «Для каждой точки, даже под самым потолком. Это же так просто...» Что предложил изобретатель? Для решения используйте ММЧ.

Литература:
1) Петров В., Злотина Э. Структурный вещественно-полевой анализ. – Тель-Авив, 1999. http://www.trizland.com/trizba/pdf-books/vepol.pdf.
2) Саламатов Ю.П. Как стать изобретателем? М.: «Просвещение», 1990 г.
Группа "Пермакультура и ТРИЗ" в контакте https://vk.com/club161429422

Ответить

Вернуться в «Решение изобретательских задач»