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BÜCHER UND ARTIKEL
LASSEN SIE UNS EIN MODELL DES PROBLEMS BAUEN
Bücher und Artikel / Und dann kam der Erfinder
Vor dreißig Jahren wurde der erste Algorithmus zur Lösung erfinderischer Probleme (abgekürzt ARIZ) entwickelt. Das Wort „Algorithmus“ bedeutet ein Programm, eine Abfolge von Aktionen. Im Mathematikunterricht ist man oft auf Algorithmen gestoßen. Die Regeln zum Extrahieren einer Quadratwurzel sind beispielsweise ein Algorithmus, eine Folge bestimmter Operationen: Sie müssen eine bestimmte Zahl aufschreiben, die Zahlen in Paare aufteilen und die Wurzel aus dem ersten Zahlenpaar (oder aus einer Zahl) ziehen. , schreibe diese Wurzel auf usw. Algorithmen gibt es nicht nur in der Mathematik. Hier ist die Regel für das Überqueren der Straße: „Schauen Sie zuerst nach links, um zu sehen, ob dort Autos sind; gehen Sie; wenn Sie in der Mitte der Straße angekommen sind, schauen Sie nach rechts; gehen Sie“ – auch das ist ein Algorithmus. Im ersten Kapitel habe ich gesagt: Wir brauchen eine Brücke vom Problem zur Antwort. ARIZ dient als solche Brücke. ARIZ besteht aus sieben Teilen. Jeder Teil besteht aus mehreren Schritten, insgesamt etwa fünfzig, wobei die meisten Schritte mehrere Operationen umfassen. Es gibt Regeln, die dabei helfen, Fehler beim „Stehen“ zu vermeiden; Diese Regeln können wahrscheinlich mit dem Geländer einer Brücke verglichen werden. Es gibt Listen der wichtigsten Techniken und Tabellen zur Nutzung physikalischer Effekte... Eine komplexe Struktur – statt eines einfachen „Was wäre, wenn wir es so machen?“ Der erste Teil von ARIZ ist die Problemstellung. Sie wissen bereits etwas darüber: Wir haben die Frage diskutiert, wann es notwendig ist, ein bestimmtes Problem zu lösen (also ein technisches System zu verbessern) und wann es notwendig ist, es zu ersetzen (nach etwas grundlegend Neuem zu suchen). Der RVS-Operator ist ebenfalls im ersten Teil von ARIZ enthalten. Aber über einen ganz wichtigen Schritt haben wir noch nicht gesprochen – den Einsatz sogenannter Standards. Neben einfachen Techniken gibt es auch komplexe, darunter mehrere einfache. Einfache Techniken sind universell und können zur Lösung einer Vielzahl von Problemen eingesetzt werden. Je komplexer die Techniken sind, desto enger sind sie an eine bestimmte Aufgabenklasse gebunden. Aber die Leistungsfähigkeit spezialisierter Komplexe ist sehr groß: Für Probleme, die zu ihren eigenen Klassen gehören, liefern komplexe Techniken originelle Lösungen, die der IFR nahe kommen. Solche Komplexe (genauer gesagt die stärksten von ihnen) werden Standards genannt. Übrigens haben wir eine davon kennengelernt: Wenn Sie einen Stoff bewegen, komprimieren, dehnen, zerdrücken müssen, mit einem Wort, wenn Sie den Stoff kontrollieren müssen und wenn dieser Stoff nicht durch Zusatzstoffe zersetzt wird, Das Problem wird dadurch gelöst, dass ferromagnetische Partikel kontrolliert durch ein Magnetfeld in die Substanz eingebracht werden. Der erste Teil von ARIZ sieht die Prüfung des Problems vor: Kann es sofort normgerecht gelöst werden? Wenn es sich um eine Standardaufgabe handelt, macht es keinen Sinn, mit ARIZ weiterzumachen. Es ist einfacher, die Standards anzuwenden und eine fertige Antwort zu erhalten. Es wurden mehr als achtzig Standards entwickelt. Der erste Teil von ARIZ eliminiert Standardaufgaben und ändert und präzisiert nicht standardmäßige Aufgaben. Aus einer vagen und unklaren Situation wird eine klare und richtig formulierte Aufgabe. Im zweiten Teil von ARIZ erfolgt ein weiterer Übergang: von einer Aufgabe zu einem Aufgabenmodell. Bei einem Problem gibt es viele „Akteure“ – Teile des Systems. Und im Modell gibt es nur zwei „Akteure“; Der Konflikt zwischen ihnen ist ein technischer Widerspruch. Sehr oft umfasst ein Problemmodell ein Objekt und die äußere Umgebung, die das Objekt umgibt. Denken Sie zum Beispiel an das Schlackenproblem. Das Objekt ist heiße Schlacke. Die äußere Umgebung besteht aus kalter Luft, die mit der Oberfläche der Schlacke in Kontakt kommt. In der Situation und Aufgabe sprechen wir von realen technischen Systemen, und im Modell der Aufgabe werden zwei Teile des Systems gedanklich unterschieden. Geschmolzene Schlacke hängt in der Luft und darüber befindet sich eine kalte Luftsäule. Das ist das ganze Modell! Hochöfen, Bahnsteige, sogar Eimer – all das ist im Modell nicht enthalten. Es sind nur noch zwei widersprüchliche Teile übrig, und das ist bereits ein großer Fortschritt. Schließlich verwerfen wir zusammen mit anderen Teilen viele „leere“ Optionen, die in Betracht gezogen werden müssten. ARIZ verfügt über Regeln zum Erstellen eines Problemmodells. Das Modell muss immer das Produkt enthalten. Das zweite Element des Modells ist das, was das Produkt verarbeitet und verändert – ein Werkzeug oder ein Teil davon, der sich direkt auf das Produkt auswirkt. Richtige Wahl des Konflikts Paare führen manchmal sofort zu einer Lösung. Schauen wir uns das anhand eines einfachen Problems an. Aufgabe 50. PUD AUS GOLD In einem kleinen Labor wurde die Wirkung heißer Säure auf Legierungen untersucht. 15–20 Würfel aus verschiedenen Legierungen wurden in eine Kammer mit dicken Stahlwänden gegeben und mit Säure gefüllt. Dann wurde die Kammer geschlossen und der Elektroofen eingeschaltet. Der Versuch dauerte ein bis zwei Wochen, dann wurden die Würfel herausgenommen und ihre Oberfläche unter dem Mikroskop untersucht. „Unsere Angelegenheiten sind schlecht“, sagte der Leiter des Labors einmal. - Säure korrodiert die Wände der Kammer. „Wir sollten sie mit etwas abdecken“, schlug ein Mitarbeiter vor. - Vielleicht Gold... „Oder Platin“, sagte ein anderer. „Das wird nicht funktionieren“, wandte der Manager ein. - Wir werden an Nachhaltigkeit gewinnen, wir werden an Kosten verlieren. Ich habe schon nachgerechnet: Ich brauche ein Pfund Gold... Und dann tauchte ein Erfinder auf. - Warum Gold verschwenden? - er sagte. - Schauen wir uns das Problemmodell an und finden automatisch eine andere Lösung ... Wie erstellt man ein Problemmodell? Was ist die Antwort auf das Problem? Lassen Sie es uns gemeinsam herausfinden. Das Problem stellt ein technisches System dar, das aus drei Teilen besteht – einer Kammer, einer Säure und Würfeln. Es wird allgemein angenommen, dass dies die Aufgabe ist, die Korrosion der Wände durch die Einwirkung von Säure zu verhindern. Das heißt, sie denken freiwillig oder unfreiwillig über den Konflikt zwischen der Kamera und der Säure nach und suchen nach Mitteln, die Kamera vor der Säure zu schützen. Können Sie sich vorstellen, was passiert? Ein bescheidenes Labor, das Legierungen erforscht, muss diese Arbeit aufgeben und beginnen, das schwierigste Problem zu lösen, an dem Tausende von Forschern gearbeitet haben und noch immer ohne großen Erfolg arbeiten: wie man Stahl vor Korrosion schützt. Nehmen wir sogar an, dass dieses Problem irgendwann gelöst werden kann. Aber es wird noch viel Zeit vergehen und Legierungstests müssen heute, morgen durchgeführt werden ... Wir verwenden die Regel zur Konstruktion von Modellen. Das Produkt ist ein Würfel. Der Würfel wird durch Säure angegriffen. Hier ist das Modell des Problems – ein Würfel und eine Säure. Die Kamera trifft das Modell einfach nicht! Wir müssen nur den Konflikt zwischen den Würfeln und der Säure berücksichtigen. Hier beginnt der Spaß. Die Säure korrodiert die Kammerwände. Es ist klar, wo der Konflikt zwischen der Kamera und der Säure liegt. Aber unser Problemmodell umfasst nur einen Würfel und eine Säure. Was ist der Konflikt zwischen ihnen?! Was ist nun die Aufgabe? Korrodiert die Säure die Wände des Würfels? Lass es wegfressen! Aus diesem Grund werden Tests durchgeführt. Es stellt sich heraus, dass es keinen Konflikt gibt ... Um die Essenz des Konflikts zwischen dem Würfel und der Säure zu verstehen, müssen wir bedenken, dass wir keine Kamera in das Modell eingebaut haben. Die Säure muss in der Nähe des Würfels ohne Kammer bleiben, aber die Säure selbst wird dies nicht tun, sie wird sich ausbreiten ... Das ist der Konflikt, den wir beseitigen müssen. Wir haben ein sehr schwieriges Problem (wie man Korrosion verhindert) durch ein sehr einfaches ersetzt (wie man verhindert, dass die Säure in der Nähe des Würfels verschüttet wird). Die Antwort ist ohne weitere Analyse klar: Sie müssen den Würfel hohl machen, wie ein Glas, und die Säure in den Würfel gießen. Mithilfe der Su-Feldanalyse können Sie die Antwort finden. Das Gravitationsfeld Ptr (Schwerkraft) verändert den Zustand der Säure B1 (führt dazu, dass sie ausläuft) und verändert nicht den Zustand des Würfels B2:
Es gibt kein Su-Feld, mindestens ein Pfeil fehlt. Es kann nur zwei Möglichkeiten geben:
Die erste Möglichkeit: Die Säure überträgt ihr Gewicht auf den Würfel und drückt auf den Würfel. Dazu müssen Sie die Säure in den Würfel gießen. Zweite Möglichkeit: Der Würfel und die Säure erfahren die gleiche Wirkung des Gravitationsfeldes. Die verschüttete Säure fällt frei und der Würfel fällt frei. In diesem Fall verlässt die Säure den Würfel nicht. Theoretisch ist die Antwort passend, praktisch jedoch – für die Bedingungen unseres Problems – zu kompliziert. Bitte beachten Sie: Die Vermutung ergab eine Antwort, die Analyse „erwischte“ beide. Ja, Sherlock Holmes hat die Vermutung nicht umsonst abgelehnt ...
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