Рассылка ''Как делать открытия. Приемы решения научных задач''

Алгоритм решения научных задач
из компьютерной программы
«Машина открытий» >>

Г.С. Альтшуллер:

''От алгоритма изобретения –
к алгоритму открытия'' >>

Алгоритм решения научных задач из компьютерной программы «Машина открытий»

Шаг 1. Знакомство с задачей
Вы выбрали задачу и приняли решение начать ее решать.
Несомненно, следует хотя бы немного ознакомиться в литературе с тем, откуда она появилась, кто ее нашел, кто ее решал, и какие гипотезы были выдвинуты, почему она Вас заинтересовала, и, наконец, что Вы ожидаете после ее решения.
Сформулируйте физическое противоречие типа – этого не может быть (почему?) А это есть! Почему? Противоречие может быть сформулировано по существительному, глаголу, прилагательному. Сформулируйте систему противоречий.

Шаг 2. Принцип ''ЛИМОНа''
''Лучшие Используют Машину Открытия в Науке''
Принцип ''ЛИМОНа'' – ''выжмите'' из имеющегося результата все, что соответствует нотам и диссиметрии.
1. Собрать все идеальные эксперименты с точки зрения системы (она сама показывает, дает нам увидеть, услышать, почувствовать запах. Например, в процессе наблюдается свечение всей поверхности алюминия.
2. Собрать все идеальные конечные результаты (ИКР-1) по пункту 1 и по ИКР-2 (системы нет, а функция выполняется). Например, окисел никто не наносит, он САМ наносится (вырастает) Рассмотреть каждый ИКР с точки зрения физического эффекта, химического эффекта, ответив на вопрос ''Почему это происходит? Что надо сделать, чтобы это произошло?''
3. Собрать все результаты уже готовых противоположных экспериментов.
4. Собрать все имеющиеся симметрии и диссимметрии.
5. Собрать все взаимодействия в процессе взаимодействие полей с веществом (П-В), веществ с веществом (В-В), полей с полями (П-П).
6. Что можно выявить из собранного материала? Предположить, что надо сделать, чтобы произошли наблюдаемые эффекты.
7. Подумайте, есть ли возможность сформулировать обратную задачу?
8. Имея все данные по пунктам 1-7 из шага 2 и сформулированные противоречия на шаге 1, начать рассматривать процесс по принципу компенсации с учетом распространения энергии и ее компенсации за счет образования других явлений и эффектов
9 Поставить себе цель.
Например: ''Объяснить – а) возникновение полупроводниковых свойств на окиси
алюминия, б) свечение поверхности, в) образование твердого слоя, который имеет твердость алмаза, малую толщину и может образовываться в тонких, щелях и отверстиях''.
10. Отказаться от навязчивой идеи, если она у Вас есть.
Например, имея навязчивую идею о пробое окисла алюминия и образования новой фазы, я не мог от нее отстать. И только после беседы с Андреем, я отбросил эту навязчивую идею. Надо вначале таковых не иметь, а сделать либо расчет, либо выдвинуть несколько идей. В любом случае, не стоит очень упираться и цепляться за навязчивые идеи.
11. Рассмотреть, есть ли аналоги исследуемого процесса?
12. Используя разбор процесса по принципу компенсации, построить модель задачи.

Шаг 3. Мобилизация всех ресурсов.
Цель шага - определить место, где возникает эффект (явление), где предполагается изучаемый эффект.
1. Составьте таблицу взаимодействующих элементов в эксперименте в соответствии с задачами 1,2,3.
2. Используйте законы развития технических систем и в первую очередь закон полноты частей системы и энергетической проводимости.
3. Нарисуйте систему в разных масштабах, особенно в динамике.
4. Одновременно выявите и зафиксируйте ресурсы. Воспользуйтесь таблицей ресурсов Посмотрите ноту ''Ре''. [Ресурсы]
5. Уточните физическое противоречие шага 1 и 2.
Измеряйте все, что можно измерить. Считайте все, что можно считать.

Шаг 4. Время.
Определите время протекания процесса (эффекта). Оно может быть ничтожно малым, несколько секунд, минут, часов, веков.
Сформулируйте противоречие.
Например, при пробое окисла за время доли секунды образуется диод.
Противоречие: Я не верю, я не представляю себе, что за доли секунды в кремнии при пробое может образоваться диод (почему?) потому что должно произойти мгновенное разделение примеси, а на это нужно время, и тем не менее это происходит, образуется диод (почему?) – по-видимому, при пробое образуется достаточно высокая температура, и происходит сегрегация и диффузия примесей.
В эффекте Рассела за доли секунды происходит мощная эмиссия частиц, а затем постепенно снижается в течение 50-100 часов.

Шаг 5. Принцип компенсации.
Рассмотрите процесс с помощью принципов эквивалентности и компенсации. Особенно обратите внимание на место и время, где формируется эффект (явление).
Выдвигайте гипотезы. Используйте диссимметрию, перенапряжение и связи, противоречие.
Пример. В эффекте Рассела следует написать более полную химическую реакцию, происходящую на поверхности металла (полупроводника)
Si + 2Н20 <-> SiO2 + 2Н2 <->  SiO2 + 4Н.
Из этого уравнения можно догадаться, что эмитируется с поверхности кремния Диссимметрия – Si и влага различаются по массе и фазовому состоянию, перенапряжение – сколько надо влаги, чтобы пошла реакция окисления, какие связи образуются, и какие рвутся (Смотрите задачи 5-6). [из программы МО-1]

Шаг 6. Что надо сделать?
Ответьте на вопрос: ''Что надо сделать, чтобы получить эффект?''
Необходимо рассмотреть обратную задачу, если она есть.
Сформулируйте физическое противоречие или попытайтесь разрешить уже сформулированные на предыдущих шагах.
Например. При подготовке катода для работы его поверхность очищается от окисла. Однако мы уже знаем, что сразу же, уже в процессе очистки поверхности, она окисляется. Таким образом, мы опускаем в воду катод с уже окисленной поверхностью. Надо найти в учебнике ''Химия'' параметр, который характеризует окисляемость металлов, и посмотреть каждый элемент. Таким параметром является свободная энергия Гиббса, и она для всех металлов, за исключением золота, отрицательна. Значит, следует принимать, что катод всегда имеет окисел.

Шаг 7. Противоположный эксперимент.
Из таблицы, составленной на шаге 3 (''Использование всех ресурсов''), выберите один параметр, который следует изменить так, чтобы был проведен противоположный эксперимент и получен новый, резко отличающийся результат (от результата первого эксперимента).
Противоположный эксперимент – эксперимент, в котором изменена величина только одного параметра.
Противоположный эксперимент – это ни в коем случае не обратный эксперимент. Например, Вы можете изменить любой параметр в системе, но это может привести только к малому изменению в исследуемом объекте. Вовсе не обязательно, что противоположный эксперимент – это переход через нулевую точку.
Например, время охлаждения объекта было 5 минут, а в противоположном эксперименте – 24 часа.
Сформулируйте физическое противоречие и попытайтесь его разрешить.

Шаг 8. Идеальный эксперимент.
Цель шага – выбор параметра для проведения идеального эксперимента таким образом, чтобы в процессе его проведения или после была получена дополнительная, например, звуковая, запаховая, цветовая, световая и так далее, информация, которая бы позволила дать более яркое, правдивое толкование результатам противоположного эксперимента.
Результат эксперимента – он должен САМ подсказать экспериментатору, какие действуют силы, какие частицы, какие поры и так далее.
Часто противоположный эксперимент совпадает с идеальным экспериментом.
Измеряйте все, что можно измерить!
Сформулируйте физическое противоречие и попытайтесь его решить.

Шаг 9. Проведение экспериментов.
Проведите противоположный и идеальный эксперименты.
Обратите внимание на необходимость воспроизведения всех параметров опыта, например, места, температуры, качества материалов и так далее.
Любое отклонение может не позволить воспроизвести противоположный эксперимент или позволит получить некий новый результат.
Измеряйте все, что можно измерять, считайте все, что можно считать!
Обязательно завершите любой начатый эксперимент.

Шаг 10. Гипотеза.
Сравните результаты прямого, противоположного, идеального и, если есть возможность, обратного экспериментов.
Сформулируйте физическое противоречие с учетом полученных результатов первого, противоположного и обратного экспериментов и вернитесь к физпротиворечию на предыдущих шагах.
Сделайте попытку выдвинуть гипотезу о причине возникновения явления, эффекта.
Будьте смелыми как Вуд, Пастер, Менделеев, Чижевский, Альтшуллер.

Шаг 11. Объединение альтернативных гипотез.
Цель – сформулировать физическое противоречие, уточнить его и начать его разрешать, то есть выдвинуть ПРАВИЛЬНУЮ ГИПОТЕЗУ.
При выдвижении гипотезы (гипотез) воспользуйтесь известными гипотезами и теми, которые Вы выдвинули.
Сделайте попытку объединить альтернативные гипотезы.
И здесь следует особо отметить – надо читать, читать и читать.
Гипотеза может появиться неожиданно, между строк и так далее. Очень хотелось, чтобы она появилась мгновенно, но так бывает редко.

Шаг 12.
После проведения предыдущего шага может образоваться несколько ситуаций
А) Гипотеза вдвинута правильно.
∙ Следует провести третий, решающий эксперимент.
Б) Противоположный эксперимент не дал результата.
∙ Следует выбрать другой, новый параметр, который позволит получить результат.
∙ Либо изменить значение параметра.
В) Есть результаты, но гипотезы нет, не придумывается. Противоречие не разрешается
∙ Сформулируйте еще раз противоречие, особенно по прилагательному – по различным свойствам.

Шаг 13. Уточнение гипотезы.
Если гипотеза верная, третий решающий эксперимент ее подтвердил, то следует уточнять и расширять представления о гипотезе. Далее следует придумать такой эксперимент, который подтвердил бы нашу гипотезу. Следует найти какое-нибудь дополнительное свойство. Очевидно, при уточнении ГИПОТЕЗЫ надо пользоваться всеми нотами.

Шаг 14. Применение гипотезы
Цель этого шага в том, чтобы наметить н провести эксперимент с использованием полученной гипотезы:
А) В области науки, где вы работаете,
Б) В смежных и отдаленных областях науки,
В) Вывести на основании сделанного открытия для ''себя'' некий прием, постулат, который может быть полезным при решении других научных задач, и вписать его в раздел ''Новые приемы'' настоящей программы.

Заключение
Итак, используя много диссимметрий,
Используя много физических противоречий,
Много результатов противоположных экспериментов,
И выдвигая много гипотез,
В конечном счете мы получим одно правильное решение
При условии смелости в мыслях и экспериментах,
При желании найти решение
И необузданной фантазии
И обязательного доведения исследования до конца,
Есть возможность получить правильную ГИПОТЕЗУ.

В качестве первого задания была дана задача на ''Неваляшку'', пришло большое количество работ, присылали копии Описания изобретения. После этого наладилась двухсторонняя связь Г.Альтшуллера с авторами работ, по той же схеме, как налаживалась связь с заочниками, когда он решал с ними задачу по ТРИЗ ''О разгоне шарика'' (этот материал в 25 страниц был роздан на семинаре Г.Альтшуллером в 1986 году в г.Симферополь).

В Информационном письме ''О многоцелевом заочном семинаре ''От алгоритма изобретения - к алгоритму открытия'' Альтшуллер писал: ''Нам  надо попытаться общими усилиями выявить в инструментах ТРИЗ нюансы, на которые раньше не обращали должного внимания. Анализ этих нюансов может привести в конечном счете к ''Алгоритму открытий''.

Проработав материалы на ''Неваляшку'', Г.Альтшуллер рассылает Информационное  письмо с задачей по озоновому слою ''Проблема проблем - озоновый кризис'' и  книги Шарон Роун ''Озоновый слой''. Также, как и на ''Неваляшку'', пришло много работ с различными предложениями, и была также налажена двухсторонняя связь Г.Альтшуллера с авторами работ.

На очереди стояла задача по газотеплозащитному скафандру, были подготовлены ксерокопии материалов по этой задаче. Не скрою, Г.Альтшуллер проводил заочные семинары,  отрабатывал свои материалы для новой книги ''Алгоритм открытия''.

Поэтому он хотел провести в 1999 году суперсеминар для корифеев ТРИЗ и предоставить им новый материал по ТРИЗ. Он писал в Информационном письме:  ''Выступление на семинаре 1999 года должно восприниматься одинаково всеми  (ТРИЗ - точная наука), но  быть неповторимым, новым и индивидуальным для каждого из нас. Только одна вещь в мире обладает этими свойствами. Это - изобретательская задача. Мы много времени потратили на механизм поиска, постановки, отшлифовку таких задач... Пример подобной задачи - газотеплозащитный скафандр. Еще один пример - защита озонового слоя''.