ТРИЗ и перебор вариантов

08.11.2025

ТРИЗ и перебор вариантов

В книге «Найти идею» Г. Альтшуллер противопоставляет ТРИЗ методу перебора. Сравним эти подходы к решению изобретательских задач.

Метод перебора

К методам перебора относятся мозговой штурм и сходные с ним техники. Одна из таких техник — составление матрицы. Оси матрицы — технические параметры системы. Например, при решении проблемы примерзания лыж на оборудовании полярных станций матрица может включать оси:

• внешняя среда;
• формы воздействия на лыжи.

К внешней среде относятся: ветер, волна, солнце. К формам воздействия — механическое ударное воздействие, вибрация, ультразвуковые колебания и другие. Поиск решения сводится к перебору ячеек. Некоторые комбинации не имеют смысла, другие же способны натолкнуть на неожиданное, но эффективное решение. Количество осей не ограничено, как и количество возможных комбинаций.

Примером перебора служит логическая машина Раймунда Луллия.

Лулл строил приборы в виде концентрических окружностей. На каждой окружности были записаны основные понятия. Перемещая окружности относительно друг друга, можно было получить различные высказывания и суждения. Сохранились рисунки этих приборов («фигур»). В центре находился круг, посвященный Богу и обозначенный буквой А. Вокруг — две концентрические окружности, разделенные на 16 частей каждая. Части обозначены буквами В, С, D, Е и т. д., причем В — доброта, С — величие, D — вечность, Е — мудрость... Вращая внутренний круг относительно наружного, можно получить 256 сочетаний, каждое из которых дает определенные сведения о Боге. Например, сочетание ВС — «Божественная доброта велика», ED — «Божественная мудрость бесконечна» и т. д.^[1]

К экзотическим методам перебора относятся разные виды аналогий. Например, можно представить проблему в виде названия популярной книги или изложить её в терминах сказок и мифов. Цель таких приёмов — найти подход к решению, который сразу не приходит в голову.

Метод перебора неэффективен из-за большого количества вариантов. Способы сокращения перебора дают лишь незначительный эффект.

ТРИЗ

ТРИЗ позиционируется как метод, отличный от перебора вариантов. Отличие в том, что ТРИЗ основан на принципах развития технических систем, выявленных при анализе большого числа изобретений (патентов).

Анализ изобретений — это поиск общего в разных решениях. Из множества патентов был выделен набор правил, которые можно применять для создания новых изобретений.

Система стандартов возникла не сразу. С самого начала разработки ТРИЗ была необходимость иметь мощный информационный фонд, включающий прежде всего типовые приемы устранения технических противоречий. Работа эта велась много лет, было проанализировано свыше 40 000 изобретений, выявлено 40 типовых приемов (вместе с подприемами — более 100). В глубине технических противоречий, как уже говорилось, спрятаны противоречия физические. По самой своей сути физические противоречия предъявляют двойственные требования к объекту: быть подвижным и неподвижным, горячим и холодным и т. п. Неудивительно, что, изучая приемы устранения физических противоречий, пришли к выводу, что должны существовать парные (двойственные) приемы, более сильные, чем одинарные. Информационный фонд ТРИЗ пополнился списком парных приемов (дробление-объединение и т. д.). В дальнейшем выяснилось, что решение сложных задач обычно связано с применением комплексных приемов, включающих несколько обычных приемов (в том числе и парных) и физический эффект. Наконец, были выделены особо сильные сочетания приемов и физэффектов — они и составили первую, еще немногочисленную, группу стандартов. К этой группе были присоединены правила преобразования технических объектов, вытекающие из законов развития. Постепенно сложилась система стандартов, регулярно пополняемая и совершенствуемая.

Стандарты — истребители технических и физических противоречий. Все стандарты нацелены на преодоление противоречий, в крайнем случае — на их обход. Победить противоречие, совместить несовместимое, осуществить невозможное — в этом смысл стандартов.

Итоговые правила-обобщения делятся на несколько видов, среди которых — рекомендации по мышлению изобретателя и технико-физические обобщения, полученные из анализа изобретений.

Способы мышления изобретателя сформулированы в виде набора «законов развития технических систем».

Мы познакомились — в самом общем виде — с основными законами развития технических систем. На эти законы опираются конкретные механизмы решения изобретательских задач.

Возьмем, например, закон перехода в надсистему. Исчерпав ресурсы развития, система объединяется с другой системой, образуя новую — более сложную — систему. Простейший механизм такого перехода состоит в том, что исходную моносистему сдваивают, превращая в бисистему. Или в полисистему, если объединяют более двух систем.

На основе законов сформированы схемы и стандарты для поиска решений.

Схема (см. рис. 12) дает более или менее целостное, но слишком общее представление о путях развития технических систем. Пользоваться этой схемой для решения задач неудобно: даже в детализированном виде схема не отражает многих механизмов развития, например приемов свертывания. Практически удобнее иметь — по крайней мере для решения типовых задач — свод конкретных правил, расположенных в определенной последовательности. Такой свод появился в ТРИЗ в 1975 г. Создан он был не только с использованием общих законов развития, но и на основе анализа больших массивов патентной информации: изучены десятки тысяч патентов и авторских свидетельств, прослежена логика развития многих технических систем.

Анализ показал, что все изобретательские задачи можно разделить на две группы:

1. Задачи, решаемые прямым применением уже известных законов развития технических систем или следствий, непосредственно вытекающих из этих законов.

2. Задачи, решение которых пока не поддается полной формализации.

Таким образом, задачи делятся на типовые и нетиповые, причем задачи, сегодня нетиповые, завтра — после выявления неизвестных еще закономерностей — станут задачами типовыми.

Типовые задачи решаются по четким правилам в один ход: правила указывают, как должна быть преобразована исходная система. Называют такие правила стандартами, а совокупность этих правил, определенным образом классифицированных, — системой стандартов.

Аналогично организованы и физико-технические обобщения.

Известно свыше 5000 физических эффектов. Каждый из них может быть ключом к множеству различных изобретательских задач. Однако «решающая сила» физики используется явно недостаточно: будущий инженер изучает в вузе всего около 500 эффектов. Необходимость освоения «простаивающих» физэффектов была поэтому очевидной еще в 60-е годы, когда теория изобретательства делала первые шаги.

Курс «изобретательской физики», построенный в основном на ознакомлении с возможностями «экзотических» физэффектов, хорошо воспринимался и довольно часто давал «практическую отдачу». Полезными оказались и первые образцы «Указателя применения физэффектов», содержащие информацию о физической «экзотике». Но по мере накопления опыта обучения становилось очевидным, что проблема «изобретатель и физика» не решается простым расширением набора используемых эффектов. Как ни странно, оказалось, что в первую очередь учить надо применению хорошо известных физических эффектов и явлений.

Из физико-технических обобщений также создаются указатели и своды правил.

«Указатели» первого поколения построены на неглубоком информационном фундаменте: по каждому эффекту подобрано в среднем 4–5 изобретательских примеров (патентов, авторских свидетельств). Столь скромная информационная база (ее создание потребовало, однако, немалой работы по анализу патентного фонда) годилась только для первоначальной иллюстрации наиболее типичных особенностей физэффектов. Опубликованные разделы «Указателя» второго поколения имеют более прочную информационную основу: удалось собрать по 80–100 примеров на использование каждого эффекта. Это не только значительно глубже раскрыло возможности физэффектов, но и позволило выявить некоторые правила «изобретательской физики». Оказалось, например, что физэффекты определенным образом связаны с цепочками развивающихся вещественных структур, на которых эти эффекты реализуются.

Работа над «Указателем» второго поколения продолжается. Пополняются и корректируются опубликованные материалы, готовится ряд новых разделов. Однако уже сейчас ясно: нужен «Указатель» следующего поколения, основанный на точных законах применения физэффектов при решении изобретательских задач. Выявление этих законов требует резкого увеличения привлекаемого к исследованиям информационного фонда: нужно проанализировать не менее 3–5 тысяч изобретений, что-бы установить основные правила применения той или иной вещественной структуры и привязанных к ней эффектов.

ТРИЗ и перебор

ТРИЗ противопоставляется перебору вариантов, но по сути не имеет принципиальных отличий от описанных выше техник перебора. Можно сказать, что ТРИЗ помогает сократить перебор, но основа подхода остаётся схожей с перебором по матрице.

Все правила и законы, выведенные в ТРИЗ, — это обобщения, выявленные в множестве изобретений и технических систем. При поиске решения конкретной проблемы изобретателю предлагается последовательно пробовать применить первый принцип, затем второй и так далее. Общие принципы именно потому и называются общими, что они не связаны содержательно с конкретной задачей. Изобретатель не выводит решение из самой проблемы, а применяет заранее подготовленные шаблоны.

Эта проблема проявляется и в тексте книги: чем больше правил, тем сложнее найти нужное.

О печальном опыте Робинзона напоминает Юрий Васильевич Горин, автор первого «Указателя применения физических эффектов». «Чтобы собрать банк физэффектов, нужен колоссальный труд, потому что основная масса сведений рассеяна в безбрежном океане физической литературы, — пишет Ю.В. Горин. — Каждые 10–12 лет объем сведений по физике удваивается. У Робинзона не раз возникала мысль о том, что лодку будет трудно спустить на воду. Но он отгонял эту мысль «глупейшим ответом»: прежде сделаю лодку, а там будет видно... Неразумно собирать банк эффектов, предполагая, что потом каким-то образом удастся использовать ЭВМ для поиска необходимого эффекта или сочетания эффектов». С этим трудно не согласиться. Ключ к проблеме применения физэффектов — в законах (правилах) перехода от задачи к приметам искомого физэффекта. В идеале анализ задачи должен дать столь точный «словесный портрет» физэффекта, что «опознание» не потребует поиска.

Логичный современный вывод: чтобы снизить нагрузку на человека, стоит переложить часть перебора на ЭВМ. Однако это всё ещё остаётся перебором — пусть и более быстрым, чем случайный.

Обученные ТРИЗ люди, вероятно, решают задачи лучше и быстрее находят решения технических проблем.

Эксперименты с этой задачей велись три года (потом решение было «разглашено»), накопилась любопытная статистика. До обучения ТРИЗ: из 382 человек правильно решили задачу только 8, среднее время на решение — полтора часа. После обучения: из 122 человек все 122 практически мгновенно (в процессе ознакомления с условиями) дали правильный ответ. Помогли простые правила:

1. Если дана задача на измерение, желательно использовать обходной путь — перейти к задаче на изменение системы (поставить вопрос: «Как изменить систему, чтобы отпала необходимость в измерении?»).

2. Если дана задача на регулирование состояния вещества, желательно усложнить задачу, дополнительно потребовав, чтобы это регулирование происходило само по себе — за счет использования обратимых физических превращений, например фазовых переходов, ионизации — рекомбинации и т. д.

3. Если дана задача на обеспечение оптимального режима действия, а обеспечить его трудно или невозможно, желательно идти обходным путем: установить максимальный режим, а избыток действия убрать.

Несмотря на повышение скорости решения, подход ТРИЗ остаётся поиском шаблона из заранее заданного набора — то есть сведением задачи к перебору вариантов.

Обобщения в ТРИЗ

Правила ТРИЗ содержат интересные идеи. Например, стремление системы к идеальности.

Существование технической системы — не самоцель. Система нужна только для выполнения какой-то функции (или нескольких функций). Система идеальна, если ее нет, а функция осуществляется. Конструктор подходит к задаче так: «Нужно осуществить то-то и то-то, следовательно, понадобятся такие-то механизмы и устройства». Правильный изобретательский подход выглядит совершенно иначе: «Нужно осуществить то-то и то-то, не вводя в систему новые механизмы и устройства».

Любая вещь существует внутри определённой целостности и выполняет в ней особую функцию. Функция влияет на саму вещь: вещь, как элемент целого, формируется целым, а не наоборот. Подобное непонимание часто возникает в отношении таких явлений, как человеческий мозг или бумажные деньги.

Самостоятельное выражение меновой стоимости товара является здесь лишь преходящим моментом. Оно немедленно замещается другим товаром. Поэтому в процессе, в котором деньги переходят из одних рук в другие, достаточно чисто символического существования денег. Функциональное бытие денег поглощает, так сказать, их материальное бытие. Как мимолётное объективированное отражение товарных цен, они служат лишь знаками самих себя, а потому могут быть замещены простыми знаками. (К. Маркс, Капитал, Том 1, Глава 3)

Ещё один пример обобщения из ТРИЗ:

Необходимыми условиями принципиальной жизнеспособности технической (как и биологической!) системы являются:

1. наличие и хотя бы минимальная работоспособность ее основных частей;
2. сквозной проход энергии через систему к ее рабочему органу;
3. согласование собственных частот колебаний (или периодичности действия) всех частей системы

Для этого примера тоже можно найти одно или несколько «диалектических» объяснений. Однако пользы это не приносит. Все эти обобщения — эмпирические, то есть выделенные общие свойства различных изобретений.

Правила ТРИЗ не образуют единой последовательной системы или науки. Это скорее набор советов и шаблонов. Из этого следует как польза — возможность решать определённый класс задач, — так и недостаток — ТРИЗ не может стать инструментом для развития науки и техники.

«Законы» выделенные в ТРИЗ — это не законы, а формально-логические обобщения. Такого рода обобщения ограничены текущим уровнем развития техники. Это не законы развития, а, в лучшем случае, законы прошлого развития.

Формально-логические обобщения строятся на основе общих признаков, выделенных из чувственного опыта. В них не может содержаться ничего такого, чего бы уже не было в этом опыте. Следовательно, возникает вопрос о природе самих чувственных представлений: они формируются в рамках исторически ограниченной человеческой практики. Отсюда — и такая же ограниченность формальных обобщений, основанных на ней. Такие обобщения субъективны: как из-за исторической ограниченности, так и из-за произвольного выбора исследователем значимых признаков.

Применить формально-логическое обобщение — значит сопоставить его с отдельным предметом. Если признаки совпадают, правило можно использовать, как, например, взять технический приём из справочника. Но способ развития самого предмета при этом не выводится из его внутренней логики, а подбирается извне — «применением» подходящего шаблона. По сути, такой подход сводится к перебору вариантов.

Связанные с ТРИЗ проекты:

• Регистр идей фантастики;
• Теория развития творческой личности, включает в себя задачник.

Возможно ли обойтись без перебора?

В книге «Найти идею» описан особый эксперимент:

Вот две записи эксперимента, который я провел в обыкновенном детском садике.

Запись 1. Мне повезло: в детском садике шел ремонт, одна комната была уже пуста, и я за двадцать минут подготовил все необходимое для опыта. «Оборудование» было предельно простым — две тонкие веревки, прикрепленные к потолку.

На подоконнике лежали старые, сломанные игрушки. Воспитательница предложила их убрать, но я махнул рукой: пусть остаются.

Можно было начинать эксперимент. Воспитательница ввела первого подопытного — мальчика лет шести. Я объяснил: надо взять одну веревку и привязать к концу другой веревки.

Мальчик схватил ближайшую веревку, потянул ее к другой... и остановился (рис. 13).

«Оборудование» я специально рассчитал так, чтобы нельзя было дотянуться до одной веревки, держа в руке другую. Кто-то должен был помочь — подать вторую веревку. В этом и была изюминка задачи: как одному справиться с работой, для которой нужны двое?..

Мальчик подергал веревку, пытаясь ее растянуть, ничего у него не получилось. Тогда он бросил первую веревку и схватил вторую. Результат тот же — соединить веревки не удалось (рис. 14).

Побегав от одной веревки к другой, наш подопытный отошел в угол и стал тереть глаза кулаками. Я подумал: «Боже мой, хоть бы раз в жизни увидеть инженера, плачущего из-за того, что не удалось решить задачу...»

— Молодец, — сказала воспитательница, протягивая ему конфетину «Гулливер». — Ты все сделал хорошо, очень хорошо.

И увела просиявшего подопытного: нужно было, чтобы он не обменивался опытом с теми, кому еще предстояло участвовать в эксперименте.

Быстро прошли еще шестеро ребят. Все повторялось: задание — безуспешная суета с веревками — «Гулливер» в утешение. А потом появилась девочка, которая решила задачу. Обыкновенная девочка с косичками и веснушчатым носом. Действовала она поначалу тоже обыкновенно: схватилась за одну веревку, не дотянулась до другой, бросила веревку, схватила другую... И вот тут она задумалась. Она перестала суетиться и начала думать! Сморщив веснушчатый нос, она смотрела куда-то в пространство и думала.

— Я потяну эту веревку, — сказала она воспитательнице, — а вы дайте мне ту веревку. И добавила:

— Пожалуйста.

Воспитательница вздохнула: нет, ей и вот этому дяде вмешиваться в игру никак нельзя. Признаться, я ожидал слез. Но девочка, шмыгнув носом, продолжала думать. Она перестала нас замечать. Оглядывая комнату, она что-то искала. Потом подошла к подоконнику, порылась в игрушках и вытащила потрепанную куклу. Нужен был второй человек, который подал бы веревку, и девочка нашла этого второго человека... Точно по стандарту: копия объекта вместо объекта!

Она начала привязывать куклу к веревке (я шепнул воспитательнице: помогите привязать). Потом раскачала получившийся маятник, взяла вторую веревку, поймала куклу. Задача была решена (рис. 15).

Запись 2. «Как же дети будут решать задачу? — удивилась воспитательница, когда я попросил убрать игрушки. — Теперь никто не догадается...»

Я ответил неопределенно: там будет видно, посмотрим. Для чистоты эксперимента воспитательница не должна была знать решение задачи.

За полтора часа мы пропустили одиннадцать ребятишек. Все шло по привычной схеме: задание — суета — «Гулливер». Дважды мне показалось, что у подопытных промелькнула мысль привязать что-то к веревке. Но в комнате не было ничего похожего на груз, и находка терялась, исчезала. Двенадцатым оказался, очень подвижный мальчишка. Ему не стоялось на одном месте, он ерзал, подпрыгивал, вертелся. Едва выслушав условия задачи, он начал бегать от веревки к веревке. Ему нравилось бегать, и я подумал, что непоседа будет долго суетиться, но задачу не решит. Я ошибся. Внезапно мальчишка замер. Он стоял и думал...

Внимательно осмотрел комнату. Воспитательница выразительно вздохнула: вот, мол, не надо было убирать игрушки, ребенок решил бы задачу, а теперь у него безвыходное положение... И тут непоседа быстро скинул сандалии, схватил их и начал привязывать к веревке. Воспитательница ойкнула. Я подумал: просто гениальный парень, обидно, если через четверть века он станет обыкновенным инженером...

Человек может обобщить эмпирический опыт и вывести набор правил, затем действовать по ним или обучать других. Это происходит постоянно и не вызывает интереса. Удивительно другое: детей никто специально не учит логическим и изобретательским приёмам, однако они как-то учатся мыслить.

У человечества тоже нет учителя или свода правил, но технологическое и социальное развитие происходит. Свести все достижения только к перебору — вряд ли возможно.

Представление о технике формируется прежде всего под впечатлением от машин, уже созданных. Поражают их возможности, скорости, мощности, размеры. Мы склонны отождествлять прогресс техники с увеличением параметров существующих машин, ростом их производства. Все так: это тоже прогресс. Но самый главный участок, самая передовая линия прогресса там, где еще нет больших и красивых машин, где на листе бумаги или просто в воображении человека впервые появляется замысел странной, доселе невиданной машины, там, где вырабатывается самая ценная продукция — принципиально новые идеи.

Тысячи лет производство этих идей было сковано примитивной «переборочной» технологией. Переход к новой технологии решения творческих задач — вызов не менее дерзкий, чем прорыв человечества в космос.

Если под «решением творческих задач» понимать мышление, то с этим можно только согласиться. В каком смысле к творческим задачам можно применить слово «технология» — покажет будущее. Однако точно можно сказать, что «степень технологичности» может быть выше, чем возможно в товарном обществе.