Мы завершаем цикл, посвященный ТРИЗ-машинам. Последней из выбранных трех программ любительского класса намечалась IdeaFinder+ - онлайн-поддержка решения творческих задач на основе лингвистического процессора А. Барышникова. Но вот незадача - ее авторы с завидной тщательностью вычистили из всех архивов Интернета прежнюю, бесплатную версию программы, а довести до ума новый, коммерческий прототип сил не хватило... Так и висит уже больше года на сайте IvenTech многообещающее объявление "В настоящее время система проходит практические испытания; лицензия на использование IdeaFinder+ не продается". Заметно, что сайт не обновляется; обращения по указанному там e-mail натыкаются на глухое молчание. Похоже, проект заброшен авторами. Очень жаль, что при этом пропали без следа и вынашиваемые ими идеи...

Но в соответствии с поговоркой "Не было счастья - да несчастье помогло" удалось найти феерическую замену - ТРИЗ-машину Р. Бартини. Строго говоря это даже не ТРИЗ-машина, поскольку метод был открыт в предвоенные годы - за 20-30 лет до возникновения ТРИЗ.  Потом сталинские репрессии на многие годы вычеркнули его из общественной практики - и лишь в 2007 году питерский ученый-изобретатель А.Б. Бушуев сумел вернуть к жизни идеи легендарного авиаконструктора.
(Далее используются материалы трех его статей, опубликованных на сайте http://www.metodolog.ru/ - прямых ссылок не даю, т.к. адреса могут меняться. Используйте поиск по автору.)

Машина Бартини представляет собой даже не компьютерную программу (до ВОВ компьютеров не было) - обыкновенную таблицу, а методы работы с нею для решения изобретательских задач опять же принимают вид таблиц, автоматизирующих логические и вычислительные операции, производимые над базовой таблицей.

Для начала вглядитесь в чудесные таблицы Бартини, а потом мы разберем, что они означают и как с ними работать.

Таб. 1. Кинематическая система физических величин Р. Бартини

Таб. 2. Тренды вещественно-полевых ресурсов

Таб. 3. Баланс ресурсов для родительского тренда

Первая из таблиц представляет собой фундаментальную систему физических законов сохранения. По глобальности ее можно сравнить только с знаменитой "Периодической системой элементов" Д.И. Менделеева. И если у Менделеева его таблица помогала обнаружить ранее не известные химические элементы, то у Бартини (и его соавтора П.Г. Кузнецова) таблица указывала на еще не открытые законы сохранения.

Собственно таблица содержит только фрагмент системы и может быть продолжена в любую сторону путем изменения степеней m и n у L^m и Tⁿ. В этой таблице представлены размерности физических величин в базисе длины L[метр] и времени T[секунда]. Например, сила имеет размерность L⁴T^-4 [м⁴/с⁴], давление - L²T^-4 [м²/с⁴], энергия и статистическая температура – L⁵T^-4 [м⁵/с⁴] и т.д. Числа m и n - любые целые, и для реального трехмерного пространства |m+n|≤3.  Клетки таблицы Бартини уже расширены до свойств, которые используются при анализе организационно-экономических систем, например, мобильность L⁺⁶T^-6 (это свойство в практику ввел еще П.Г.Кузнецов), экстенсия L⁺⁶T^-5 , экспансия L⁺⁷T^-5, маневренность L⁺⁷T^-6 , интенсивность L⁺⁷T^-7 и др.

О возможности создания системы единиц измерений на базе только длины и времени писал Максвелл еще в 1873 году. Он же определил и размерность массы, приравняв силу инерции, равную произведению массы на ускорение, силе гравитации двух равных масс, равной квадрату массы, деленному на квадрат расстояния между тяготеющими массами.

Важность LT-таблицы заключается в том, что она выражает физические законы сохранения. Например, приравнивая размерность ячейки L¹T⁰ константе, получаем закон сохранения длины твердого тела: L=Const. Равенство L⁺⁵T^-4 = Const дает закон сохранения энергии. Равенство L⁺²T^-4=Const отражает закон Гука. Равенство L⁺³T^-2=Const является записью закона Кеплера (отношение куба планетарного радиуса к квадрату периода вращения есть величина постоянная). 

Каждая ячейка таблицы или соответствующий закон сохранения определяет объем объектов, объединенных в класс. Действительно, многие клетки содержат не одну физическую величину, а несколько. Например, в ячейке L⁺³T^-2 размещены две физические величины: масса и количество электричества, в ячейке L⁺¹T⁰ размещены три величины: длина, емкость, самоиндукция и т.д. Более того, во многие ячейки можно дописать не указанные в таблице физические величины. Например, в системе СИ теплопроводность измеряется в [Вт/мK]. Если вместо ватта поставить размерность мощности L⁺⁵T^-5, а вместо кельвина - размерность температуры L⁺⁵T^-4, то теплопроводность необходимо добавить в ячейку L^-1T^-1.

Вторая таблица отражает взаимосвязи в цепочках ячеек основной таблицы, значимых для вещественно-полевого (вепольного) анализа в ТРИЗе. 
Для начала рассмотрим строки базовой таблицы - тренды пространственных ресурсов. Все они одинаковы в том смысле, что размерность каждой последующей клетки тренда получается умножением размерности предыдущей клетки на ген длины L⁺¹ .
Аналогично столбцы изображают тренды временных ресурсов. Они одинаковы в том смысле, что размерность каждой последующей клетки тренда получается умножением размерности предыдущей клетки на ген времени T⁺¹, если продвигаться сверху вниз, или умножением на T^-1, если продвигаться снизу вверх.
Существуют интегральные или дифференциальные связи между элементами временных трендов. Например, на временном тренде L⁺¹T^m клетка с размерностью L⁺¹T^-2 является линейным ускорением, следующая клетка L⁺¹T^-1 является интегралом от линейного ускорения, т.е. линейной скоростью, следующая клетка L⁺¹T⁰ является интегралом от линейной скорости, т.е. длиной и т.д. Аналогичные связи есть и между ячейками пространственных трендов.
В АРИЗе кроме оперативных пространства (зоны) и времени анализируются также и вещественно-полевые ресурсы.  Трендам вещественно-полевых ресурсов соответствуют диагонали таблицы, проходящие слева снизу направо вверх. Это 7 диагоналей, содержащих физические свойства с размерностями L^mTⁿ, при |m+n|≤3 реализуемые в трехмерном пространстве. Легко заметить, что все тренды ВПР от поколения к поколению передают ген скорости V=L¹T^-1. В этом - их общность. Однако есть и различие между трендами, а именно, в сумме S_n+m = n+m показателей степени n и m для размерностей LⁿT^m.
Желтый тренд имеет сумму S_n+m =0 и передает по наследству вдоль тренда ген LⁿT^-n. Серые тренды имеют сумму S_n+m =±1 и передают гены LⁿT^-n±1. Голубые тренды имеют сумму S_n+m =±2 и гены LⁿT^-n±2 . Наконец, зеленые тренды имеют сумму S_n+m =±3 и передают гены LⁿT^-n±3.

Третья таблица показывает способ работы с трендами на  примере одной изобретательской задачи. Способ этот поразительно прост - и чтобы он не выглядел профанацией, стоит сначала рассмотреть его обоснование.
А.Б. Бушуев представил процесс решения изобретательской задачи в виде дифференциального уравнения:

Kdz/dt = 3xy - az

Смысл этого уравнения в том, что устанавливается связь между исходными условиями задачи (стороны технического противоречия: x, y) и ее решением (вводимый в условия задачи икс-элемент: z). Момент "озарения" изобретателя состоит в захвате икс-элемента сознанием в процессе мысленного поиска, и скорость его (dz/dt) определяется разностью между сложностью (3xy) задачи и силой решения (az). Постоянные коэффициенты выражают: К - величину психологической инерции, а - степень остроты мышления.
(Уравнение соответствует простейшей модели катастрофы типа "сборка" в математической теории катастроф)

Когда инерция преодолена, свойство z икс-элемента четко фиксируется сознанием, т.е. z уже не изменяется, наступает установившийся режим dz/dt=0, и из вышеприведенного дифференциального уравнения получаем алгебраическое

0 = 3xy - az, или

z = 3xy/a = Cxy, где С - размерная константа.

Произведение xy передает наследственную информацию о свойствах x и y "родителей", свойству z их "ребенка", т.е. икс-элементу.

Для определения физического свойства z переходим от математического уравнения к его физического эквиваленту в виде уравнения размерностей в базисе LT-таблицы Бартини

L^m3Tⁿ³ = C L^m1Tⁿ¹ L^m2Tⁿ²

где C=L^m4Tⁿ⁴, а все mi и nj - целые числа, положительные и отрицательные.

Это уравнение вкупе с трендовым вариантом таблицы Бартини и есть универсальный способ решения изобретательских задач.

Третья таблица показывает результат поиска вариантов решения изобретательской задачи запайки ампул (ТП там в сочетании несовместимых требований: для качественной пайки нужна высокая температура, а для сохранения лекарства она недопустима). В этой матрице правый столбец определяет выход модели задачи, т.е. свойство икс-элемента, которое получается перемножением свойств входных факторов x и y и коэффициента С. На родительском тренде коэффициент С равен гену скорости в некоторой степени k, где k - целое число, как положительное, так и отрицательное. Как видно, в результате анализа ресурсов получилось 6 разных значений коэффициента k, т.е. 1,2,3,-2,-3,-7.

А.Б. Бушуев демонстрирует работу алгоритма на нескольких примерах. Вот один из них - для задачи о запайке ампул:

...найдем факторы, разнородно влияющие на важную потребительскую характеристику нашей запайки. Ясно, что этой характеристикой является качество запайки. Будем считать, что на качество запайки влияют всего два разнородных фактора: длина оплавленного капилляра и температура лекарства.
В уравнении размерностей произведение L^m1Tⁿ¹ L^m2Tⁿ² определяет тот элемент тренда ВПР, в котором заложены свойства того и другого "родителей". Сам же тренд ВПР, проходящий через этот элемент с размерностью L^m1Tⁿ¹ L^m2Tⁿ², может быть назван родительским.
Теперь эти два фактора мы должны сложить, соединить, и передать нашему икс-элементу. Решение должно иметь И "хорошую" длину оплавленного капилляра, И "хорошую" температуру лекарства. Для этого используем логическое умножение "И-И": размерность длины умножаем на размерность температуры и получаем размерность элемента на родительском тренде

L⁶T^-4= L⁺¹T⁰ L⁵T^-4

Обратите внимание, что свойства длины и температуры численно заложены в показателях степени при L и T, и при умножении размерностей эти показатели складываются. Таково второе проявление метода "И-И" Бартини.

Находим сумму S_n+m = 6-4 = 2. По величине S_n+m находим, что это нижний голубой тренд на рисунке. Каковы могут быть дальнейшие движения в поиске ответа? Имеются только две альтернативы: либо остаться в этой точке L⁶T^-4 и считать это свойство искомым ресурсом икс-элемента, либо продвигаться по родительскому тренду (по диагонали) в поисках нового решения.

Почему именно по диагонали? Потому что мы ищем вещественно-полевой ресурс, а не пространственный и не временной. Для нашей же задачи о запайке мы непременно должны продвигаться по диагонали родительского тренда, так как нам необходимо пересечение с временным трендом результата L³T^m. По голубому тренду идем вниз налево и, наконец, находим ячейку "расход объема" с размерностью L³T^-1.

Мы-то знаем, решив задачу по АРИЗу, что икс-элементом является вода, но Бартини этого пока не знает. Более того, в рассмотренной выше постановке задачи (факторы: длина+температура) для Бартини икс-элементом является некоторый поток, измеряемый в [м3/с]. И поток этот должен быть как-то распределен по высоте ампулы. Можно ли сказать, из чего состоит этот поток? Можно догадаться (в LT-таблице нет воды!), так как одним их существенных факторов является температура, а потоком в этом случае может быть поток хладоносителя или теплоносителя.

Но для других полей это не так очевидно. Даже и в этой задаче, не формулируя физического противоречия, можно прийти к решению, когда граница между нагревом и охлаждением не явно выражена. Например, можно представить, что снизу ампулу обтекает поток холодной воды, но температура воды по мере увеличения высоты ампулы растет, и в районе капилляра уже перегретый водяной пар оплавляет стекло. Конечно, здесь есть фазовый переход первого рода, изменение агрегатного состояния, но в других задачах, с другими хладоносителями и другими температурами запайки, точка фазового перехода может находиться вне диапазона, так сказать, "рабочих" температур (запайки и перегрева).

Для выхода из такой ситуации, по всей видимости, Бартини формулировал и физическое противоречие. Для задачи запайки противоречие можно записать так: икс-элемент должен быть горячим, чтобы не мешать сильному пламени оплавлять капилляр, и должен быть холодным, чтобы не перегревалось лекарство. Можно ли разрешить такое ФП по методу Бартини?

Свойство "горячий" и свойство "холодный" должны передаться икс-элементу, а измеряются они оба в градусах температуры. Поэтому размерность температуры возводим в квадрат и находим элемент родительского тренда

(L⁵T^-4) ²= L¹⁰T^-8

Определяем сумму показателей S_n+m = 10 - 8 = 2. Мы попали на тот же самый нижний голубой тренд, а, следовательно, получим то же самое решение.

Сформулируем другое противоречие: длина пламени должна быть большой, чтобы хорошо запаять, и должна быть маленькой, чтобы не перегреть. По образцу и подобию предыдущего варианта возводим длину в квадрат

(L¹T⁰)² = L²T⁰

Определяем сумму показателей S_n+m = 2 + 0 = 2. Мы снова на том же тренде ВПР!

Разбирая задачу о запайке ампулы, Альтшуллер и Селюцкий указывали вариант, при котором качество запайки определялось временем нагрева ампулы: большое время - хорошая запайка, но порча лекарства, малое время - плохая запайка, но не портится лекарство. Отсюда противоречие - "И" большое, "И" малое время нагрева (т.е. "хорошее" время - которое и надо!).

Возводим в квадрат (L⁰T¹)² = L⁰T²

Определяем сумму показателей S_n+m = 0 + 2 = 2.

Варианты без подробностей - учет только главных факторов:

"И" время пайки, "И" длина капилляра:

L⁰T¹ L¹T⁰ = L¹T¹ 

S_n+m = 1 + 1 = 2

"И" время, "И" температура:

L⁰T¹ L⁵T^-4 = L⁵T^-3 

S_n+m = 5 - 3 = 2
 

Хорошее определение геометрических, временных и физических свойств икс-элемента является компенсацией за то, что не называется сам икс-элемент. По Бартини мы должны опознать его по найденным свойствам.

== + ==

Поведем итоги теста машины изобретений Бартини. Она обладает рядом преимуществ по сравнению с другими машинами ТРИЗ.

1. В АРИЗ техническое противоречие задается двумя взаимоисключающими факторами.  В конструкторских и изобретательских задачах, решаемых машиной Бартини, можно использовать произведение размерностей многих факторов.

2. АРИЗ ориентирован на психологию творчества. Законы развития техники, сформулированные создателями ТРИЗ, уже устарели, а новых формулировок пока не открыли. У Бартини скачки в разрешении технических противоречий выводятся из трендов фундаментальных физических качеств и не зависят от исторически преходящих форм техники.

3. Общеизвестный метод "И - И" Бартини, включенный в АРИЗ Альтшуллером (или независимо открытый им), представляет лишь верхушку айсберга. Подлинные основания метода лежат в периодической системе физических законов, открытой Бартини и Кузнецовым.

Эвристики от известных ученых и изобретателей. Методы Альтшуллера, Аристотеля, Гегеля, Леонардо, Пойа, Эйнштейна... В коллекции из 15 майевтических машин охвачены все стадии исследовательской работы: от сбора и анализа данных до учета требований к публикации.
(скачать - http://www.twirpx.com/file/24910/ )