Традиционные методы научно технического творчества. Методы технического творчества. Детское техническое творчество

Техническое творчество наиболее сложно и ответственно, т.к. связано с большими инвестиционными затратами, рисками и потерями. Это принципиально меняет психологию творчества, где целью является коммерческая и производственная необходимость или целесообразность, а не желание души. Техническое творчество предназначено для зарабатывания больших денег в условиях, когда резко ограничены временные рамки, материальные и человеческие ресурсы. Поэтому творцов-гуманитариев миллионы, а истинных изобретателей лишь тысячи у человечества.

Как создаются изобретения?

Технология технического творчества начинается с осмысливания технического или технологического задания заказчика. Уточняются параметры разработки и требования к продукции, определяется уровень техники на сегодняшний день по странам мира путём проведения патентно-коньюнктурных исследований, находятся аналоги и прототипы, формулируется изобретательская задача и чем корректнее и изящнее она будет поставлена, тем совершеннее и оптимальнее будет изобретение. Этот этап является наиболее важным в проектировании и изобретательстве, т.к. здесь приходит к разработчику понимание сути того, что должно быть. Как только пришло понимание, то начинается генерация вариантов идей и образов будущего изделия или технологии. Поставленная задача передаётся в подсознание и решается там автоматически круглосуточно с выдачей в сознание проблесков вариантов решений. Сознание в это время обращается к освоенным человеком знаниям, выбираются приемлемые для использования в конкретном случае законы природы (естествознания), подбираются физические, химические, геометрические эффекты и принципы действий из базы известных науке знаний в данной области техники. Если они выявлены и подобраны, то компилируется или синтезируется новая техническая система с существенными отличительными признаками от всего созданного ранее, совокупность которых и обеспечивает появление новых функций и свойств, которые были заданы в техническом задании заказчика, появляется новая совокупность упорядоченно взаимодействующих, заново разработанных для конкретного случая, взаимосвязанных элементов (деталей, узлов) с их оригинальным размещением в пространстве с новыми отношениями и связями.

Однако, если уровень существующих знаний оказывается недостаточным для синтеза новой технической системы, то появляется необходимость проведения научно-исследовательской работы для их получения, вернее добычи как в бою. Таким образом, перед изобретением, т.е. решением технической задачи техническими средствами, нужно сделать открытие новых знаний в этой области естествознания. Истинные наиболее значительные изобретения основаны на результатах открытий, построены на новых принципах действия или функционирования, что даёт скачёк в уровне развития техники. Но большинство изобретений, а особенно полезных моделей – это устранение недостатков прототипа известными, но оригинальными способами. Это массовое инженерное творчество, близкое к ремеслу, которое совершается на уровне сознания с использованием логики и причинно-следственных связей.

Очень часто бывают случаи, когда задача кажется неразрешимой. В этом случае у профессионалов появляются азарт и здоровая злость, страстное, жгучее желание достичь цели, одновременно возникает вера в успех и ощущение, что решение где-то близко – эмоциональное состояние приближается к вдохновению.

Технология такого технического творчества предполагает совместную работу души, сознания и надсознания, куда подключается интуиция профессионала, ведущая как лоцман по узкому фарватеру к цели. В таком состоянии изобретатель пытается построить в сознании образ будущего продукта или процесса, но возникают лишь фрагменты целостной системы (как туманный образ произведения у гуманитариев). Сознание обращается через душу в надсознание, которому доступна информация и знания Космоса. Из надсознания ответ на поставленную душой задачу приходит в сознание (в самый неожиданный момент) в виде образа недостающих фрагментов и их взаимосвязей. Момент прихода решения задачи из надсознания в сознание очень ярок и его невозможно пропустить. Это известное профессионалам явление называют озарением или инсайтом. Сознанию остаётся только выполнить синтез новой целостной технической системы в виртуальном виде и описать эту возникшую структуру словесно, дополняя схемами, знаками, символами, рисунками в статическом состоянии, а затем и в динамике, т.е. описать её работу, принцип действия и функционирования, оптимальные параметры работы, формы и габариты, применимые материалы и виды энергий.

Материализация виртуального образа путём словесного описания весьма трудная задача, т.к. здесь требуется хорошее знание языка изложения и писательское умение. Именно этого и не хватает «технарям» и они часто остаются непонятыми, несмотря на великолепное решение технической задачи. Следовательно, инженеры должны быть по совместительству и гуманитариями, чтобы, великолепно владея языком, доводить свои произведения до потребителей, убедительно доказывая пользу от использования предлагаемой разработки.

В отличие от гуманитарных произведений, технические произведения, например, изобретения по структуре и форме написания строго регламентированы, а кроме технического описания сути разработки содержат юридически значимую часть, называемую формулой изобретения. Формула изобретения является, по сути, информационной моделью (фреймом) новой разработки и необходимо владеть патентоведческим и писательским искусством одновременно, чтобы словами одним предложением изящно изложить созданное техническое произведение. Поэтому профессиональных талантливых изобретателей весьма мало.

Весь труд изобретателя может оказаться напрасным, если патентное ведомство, проведя квалификационную экспертизу, не признает разработку изобретением по причине несоответствия критериям охраноспособности: мировой новизне, изобретательскому уровню, промышленной применимости.

Только в техническом творчестве удовлетворение и удовольствие от достигнутого результата не сравнимо ни с чем – это торжество разума и души высшей пробы. Несколько похожее состояние бывает у души от победы тела на спортивных соревнованиях, когда устанавливается мировой рекорд.

Научное творчество

Третий вид творчества – это научно-исследовательское творчество, которое предназначено для добычи новых знаний, обогащающих базу фундаментальной, теоретической и прикладной науки.

Научное творчество носит поисковый характер и не акцентировано на коммерческий результат. Высшими достижениями научного творчества являются открытия, наиболее значимые из которых отмечаются Нобелевскими премиями. Права на открытия не патентуются, что подчёркивает их общечеловеческое достояние, а авторам выдаётся лишь диплом, удостоверяющий их заслуги и приоритет.

В научном творчестве главный труд заключается в создании новых методик постановки экспериментов и их проведения, обработки полученных данных, синтезе из них новых гипотез, теорий, законов, закономерностей, явлений природы, физических эффектов и другой научной продукции. Как и у изобретателей, у учёных также бывают озарения и феноменальные догадки – это апофеоз творчества.

Научное творчество носит общественный характер и учёные, как правило, объединены в специализированных институтах и лабораториях академий наук и отраслевых институтах для выполнения конкретных тем научно-исследовательских работ, целевых научно-технических программ, в том числе международных и других заказов, как правило, государственных. Инструментарий фундаментальных исследований весьма сложный и дорогостоящий, уникально и всё метрологическое обеспечение, поэтому в отличие от изобретателей-одиночек, учёных-одиночек не бывает. Учёным профессионалам присваивают учёные степени и звания, а наиболее талантливые, трудолюбивые и успешные, стартуя младшими научными сотрудниками, становятся академиками.

Результаты исследований и разработок по законодательству принято считать произведениями науки, главные из которых: монографии, рукописи диссертаций, научно-техническая литература, отчёты о выполненных научно-исследовательских работах, статьи, обзоры и др.

Полученные новые теоретические знания передаются отраслевой науке, инновационным менеджерам и венчурным капиталистам для реализации в конкретных продуктах или услугах с целью выявления, формирования и удовлетворения спроса на рынке.

Эпоха экономики основанной на знаниях – наступила. Результаты творческой деятельности человека юридически правильно оформленные превращаются в интеллектуальную собственность – главный товар цивилизованного мира.

Творчество - мышление в его высшей форме, выходящее за пределы известного, а также деятельность, порождающая нечто качественное новое. Последняя включает в себя постановку или выбор задачи, поиск условий или способа её решения и в результате - создание нового.
Творчество может иметь место в любой сфере деятельности человека: научной, производственно - технической, художественной политической и т.д.
В частности, научное творчество связано с познанием окружающего мира. Научно - техническое творчество имеет прикладные цели и направление на удовлетворение практических потребностей человека. Под ним понимают поиск и решение задач в области техники на основе использования достижений науки.
В течение всей человеческой истории, ученные и изобретатели, прошлого для создания нового использовали малопроизводительный метод «проб и ошибок». Бессистемно перебирая большое количество возможных вариантов, они находили нужное решение.
При этом чем сложнее задача, чем выше её творческий уровень, тем больше возможных вариантов её решения, тем больше «проб» нужно совершить. В связи с этим творческие находки имели преимущественно случайный характер. От первой повозки с колесами до изобретения колеса со ступицей и спицами (2 тыс. лет до н.э.) прошло около двух тысячелетий. Однако история человечества показывает, что в целом период реализации творческих идей имеет ярко выраженную тенденцию к сокращению. Действительно, если от печатных досок до изобретения книгопечатания прошло «лишь» шесть веков и затем до создания печатной машинки четыре века, то, например, транзистор, изобретённый в 1948 г., был реализован в 1953г. В эпоху современной научно - технической революции потребность в новых технических решениях высокого уровня существенно возросла и продолжает увеличиться, что постоянно повышает требования к производительности, эффективности и качеству творческого труда.
Творчество представляет собой явление, относящиеся прежде всего к конкретным субъектам и связанное с особенностями человеческой психики, закономерностями высшей нервной деятельности, умственного труда. Одни ученные считают, что мышление начинается там, где создалась проблемная ситуация, которая предполагает поиск решения в условиях неопределённости, дефицита информации. Другие утверждают, что определяющим механизмом творчества является не логика, а интуиция. И, действительно, интуиция нередко помогает в поиске правильного решения, однако при этом следует отметить, что если раньше явление интуиции относилось к чему - то мистическому и сверхъестественному, то в настоящее время доказали, что интуиция имеет материалистическое объяснение и представляет собой быстрое решение, полученное в результате длительного накопления знаний в данной области и, следовательно, длительной подготовки. Это, скорее, итог умственной деятельности, чем начало. Таким образом, интуиция приходит в качестве вознаграждения за труд ученного и поэтому сложному механизму творческого мышления присущи как интуиция, так и логика.
Специфический акт творчества — внезапное озарение (инсайт) -заключается в осознание чего-то, всплывшего из глубин подсознания, в схватывании элементов ситуации в тех связях и отношениях, которые гарантирует решение задач.
Поиск решения творческой задачи у заинтересованного и квалифицированного учёного всегда продолжается в подсознании, в результате чего могут быть решены самые сложные задачи, причём сам процесс обработки информации при этом не осознаётся. В сознании отражается лишь результат (если он получен). Поэтому исследователю иногда кажется, что на него ниспослано озарение, что удачная мысль пришла недавно откуда. Можно констатировать, что человек использует это явление каждый раз, когда он откладывает какое - нибудь дело, чтобы дать мыслям созреть, и, таким образом, рассчитывает на работу своего подсознания.

Системное исследование технического объекта требует рассмотрения среды, надсистемы (в которую среда входит) и её элементов (подсистем) на разных иерархических уровнях, а также связей, структуры и организации системы (управления, цели). При системном подходе решающие значение следует придавать внутренней организации системы, её многоуровневости. Членение системы на подсистемы определяются внутренними свойствами системы.

Представляя технический объект как систему, нужно в первую очередь рассмотреть в нём такие свойства, которые не получаются «алгебраическим сложением» свойств элементов (например, биметаллическая пластина при нагреве изгибается, что не свойственно монометаллическим элементам).

Любая система представляет собой комплекс взаимодействий, посредством которых она проявляется как нечто определённое и целостное. Всякое взаимодействие представляет собой процесс обмена систем веществом, энергией, информацией и т.п., имеет переменный характер, противоречие (борьба) периодически чередуется с содействием (сотрудничеством). Роль и значение взаимодействий противоречия и содействия в мироздании не равноценны. Только диалектические противоречия выступают в качестве внутреннего импульса, источника движения и развития природы, общества, мышления, техники.

Противоречия в технических системах чрезвычайно разнообразны по форме и проявлениям, имеют преходящий исторический характер, взаимосвязаны и взаимообусловлены. В процессе решения научно - технических задач последовательно выявляются в начале внешние, а затем внутренние противоречия на все более углубляющемся уровне. Внешние противоречия предшествует научно - технической задаче и создают мотивы для её выявления и решения. Среди внутренних противоречий (противоречий самой структуры системы) выделяют основные и главные технические и физические противоречия.
Технические противоречия возникают между элементами системы и их частями, между техническими параметрами и свойствами. Они состоят в том, что, например, увеличение мощности полезного агрегата может вызвать недопустимое ухудшение экологической обстановки или требуемое повышение прочности вызывает недопустимое увеличение массы конструкции и т.д.
Физические противоречия состоят в наличии у одного и того же элемента системы (её мысленной модели) взаимопротивоположных физических свойств или функций. Например, элемент электрической схемы должен быть проводником, чтобы выполнялось другое. Это противоречие разрешает другой элемент - диод.
Путь к решению задачи, к созданию качественно новой технической системы, лежит через выявление всё более глубоких противоречий и нахождение способов их разрешения. В этом состоит одно из проявлений закона перехода количественных изменений в качественные. В то же время новая техническая система представляет собой органический синтез нового и некоторых элементов прежних решений в новом целом, демонстрируя тем самым действие закона отрицания как фундаментального принципа диалектики, определяющего всякое развитие. Знание особенностей развития технических систем необходимо для выяснения резервов и определения целесообразности совершенствования донной системы или создания принципиально новых решений.
В связи с тем, что жизнеспособными оказываются только те технические решения, которые соответствуют закономерностям развития техники, особую ценность представляет способность изобретателя правильно предвидеть направления и тенденции возможного изменения исходной технической системы и действовать в соответствии с этими закономерностями.
Предвиденные элементы теории познания являются основными методологическими средствами научно - технического творчества, к которым относятся также эвристические приёмы и методы активизации и научной организации творческого труда. Приведём некоторые из них.
. Приёмы дробления и объединения (частей или операций). Например, гайка, резьба и корпус, который выполнен отдельными деталями, может быть снят с болта без свинчивания, а объединение в автомобильном колесе двух шин позволяет намного повысить его надёжность.
. Приём вынесения (отделения мешающей части или выделения единственно нужной). Например, при флюорографии для защиты от рентгеновских лучей многих органов на пути излучения ставят защитные барьеры, оставляя доступными для него только нужные части грудной клетки.
. Приём инверсии (вместо диктуемого условиями задачи действия использовать противодействия). Например, в устройстве для тренировки пловцов навстречу подаётся вода, а сам пловец остаётся на месте.
. Приём перехода в другое измерение использован, например, в предложение хранить брёвна в воде в виде пучков диаметров, превышающим длину, и устанавливать пучки в вертикальном положение.
. Приём универсальности (ручка портфеля может одновременно служить эспандером).
. Приём обращения вреда в пользу может быть реализован, например, при разливах рек и опасности наводнения путём размещения на берегах серии больших резиновых резервуаров, которые заполняют с помощью помпы «лишней» водой из реки. Такие водяные дамбы строятся и убираются буквально за минуты.
. Приём самообслуживания использован, например, в предложение повысить стойкость плит корпуса дробеметного аппарата путём придания им свойства магнита, удерживающего на своей поверхности постоянно обновляющийся слой дроби. Таким образом, сущность многих (в том числе перечисленных) эффективных приёмов творчества раскрывается в их названиях.
Идеальное решение - это наиболее сильное из всех мыслимых решений данной задачи. Очень важно научиться пользоваться понятиями об идеальных машинах, процессах или материале. Например, идеальной может быть признана лампочка накаливания с контактами из ртути, обеспечивающими её включение в одном положение и выключении - в другом. Таким образом, необходимые действия осуществляются без выключателя в виде отдельного элемента в цепи.
При работе над изобретением необходимо стремиться максимально, приблизиться к идеальному результату, значительно улучшить требуемые показатели, не ухудшив других.
Важным общенаучным методом познания является аналогия.
На практике используется в основном четыре вида аналогии: прямая, символическая, личная и фактическая.
При прямой аналогии рассматриваемый объект сравнивается с более или менее схожим из другой области техники или живой природы. Например, датчик, реагирующий на движущийся объект так же, как глаз лягушки на пролетающую муху.
Символическая аналогия (обобщённая, абстрактная) требует формулировки в парадоксальной форме сути явления или понятия. Например, пламя - видимая теплота; прочность - принудительная целостность и т.п.
Личная аналогия представляет собой отождествление себя с исследуемым объектом. Для этого решающий задачу должен вжиться в образ совершенствуемого объекта с целью выяснения возникающих при этом ощущений, т.е. «прочувствовать» задачу.
При фактической аналогии в объект вводятся какое — либо фактические средства, выполняющие то, что требуется по условиям задачи. Например, «волшебная палочка», «золотая рыбка» и т.д.
В научно - техническом творчестве обязательно используется такой общенаучный метод, как анализ. Широкое распространение в творческой деятельности получил, например, морфологический анализ, или метод морфологического ящика, состоящий в систематическом исследовании всех мыслимых вариантов, вытекающих из закономерностей строения (т.е. морфологии) совершенствуемой системы.
Метод предусматривает: формулировку задачи; составление списка характерных параметров (или признаков) объекта. Например, для такой технической системы, как авторучка, характерными признаками являются: перо или шарик, баллон или механизм для наполнения ручки чернилами и т.п. К таким признакам предъявляются определённые требования. Они должны быть существенными для любого решения; независимый друг от друга; охватывающими все аспекты задачи; достаточно немногочисленными, чтобы обеспечить быстрое изучение; составление списка частичных решений для каждого параметрами или признака. По каждому признаку записывают возможные варианты. Целесообразно при этом указать, что данного параметра нет вообще, что облегчает выход к новым и иногда эффективным решениям; определение функциональной ценности всех возможных сочетаний. На практике чаще всего используют морфологическую карту, т.е. составляют двухосную таблицу, в каждой клетке которой оказывается один вариант.
В заключение необходимо выбрать наиболее приемлемое решение, для отбора которого особых правил нет, но целесообразнее всего выбирать несколько главных элементов, а остальные подбирать так, чтобы они соответствовали и усиливали главные элементы.
Наиболее целесообразно использовать морфологический анализ при решении конструкторских задач общего плана, проектирование машин и поиске компоновочных или схемных решений. Он может применяться для прогнозирования развития технических систем, при определении возможности патентования оригинальных комбинаций основных параметров.
Интерес представляет также методы психологической активизации коллективной творческой деятельности. Одним из них является «мозговая атака», предложенная А.Осборном. Для устранения психологических препятствий, вызываемых, например, боязнью критики, процессы выработки идей и их критической оценки в мозговой атаке разделены во времени и проводятся, как правило, разными группами людей. Первая группа только выдвигает различные предложения и варианты решений без критики. В неё желательно включать людей, склонных к абстрагированию, к фантазии. Вторая группа - это «эксперты», выносящие суждение о ценности выдвинутых идей. В её состав лучше включать людей с аналитическим и критическим складом мышления.
В практике массового технического творчества используется также методика программного решения научно - технических задач (алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ)). Понятие «алгоритм» подразумевает комплекс последовательно выполняемых действий. Задачи АРИЗ рекомендуется формулировать (в терминах, доступных неспециалисту) в виде нежелательного эффекта или главной трудности, а не цели.
Смысл процесса решения по АРИЗ состоит в том, чтобы после выявления технических и физических противоречий разрешить их путём целенаправленного перебора относительно небольшого числа вариантов.
Вышеперечисленные методологические средства творческого поиска могут использоваться исследователем в разных сочетаниях и последовательностях, но общую схему решения научно - технических задач можно представить в виде следующих этапов:
. анализ технических потребностей общества и выявление технического недостатка;
. анализ системных задач и выбор конкретной задачи;
. анализ технической системы и разработка её модели;
. анализ и формулировка условий технической задачи;
. анализ и формулировка условий изобретательской задачи;
. поиск идеи решения (принципа действия);
. синтез нового технического решения.

На первом этапе могут использоваться, например методы прогнозирования. Морфологический анализ можно использовать на разных этапах процесса решения задачи. АРИЗ включает в себя этапы от анализа технической системы до поиска идеи решения (включительно).

Приведённые здесь примеры методических средств могут быть элементами системы исследований более высокого иерархического уровня.
В настоящее время известны сотни эвристических методов поиска решения проблемных задач, но выше, рассмотрены лишь те методы, которые достаточно широко используются в творческой деятельности. Каждый специалист должен знать эти методы и научиться использовать их в своей творческой работе.

Творчество – мышление в его высшей форме, выходящее за пределы известного, а также деятельность, порождающая нечто качественно новое. Последняя включает в себя постановку или выбор задачи, поиск условий и способа ее решения и в результате – создание нового. Творчество представляет собой явление, относящееся прежде всœего к конкретным субъектам и связанное с особенностями человеческой психики, закономерностями высшей нервной деятельности, умственного труда. Специфический акт творчества – внезапное озарение (инсайт) – состоит в осознании чего-то, всплывшего из глубин подсознания, в схватывании элементов ситуации в тех связях и отношениях, которые гарантируют решение задач. Поиск решения творческой задачи у заинтересованного и квалифицированного ученого всœегда продолжается в подсознании, благодаря чему бывают решены самые сложные задачи, причем сам процесс обработки информации при этом не осознается. В сознании отражается лишь результат. По этой причине исследователю иногда кажется, что на него ниспослано озарение, что удачная мысль пришла неведомо откуда. Можно констатировать, что человек использует это явление каждый раз, когда он откладывает какое-нибудь дело, чтобы дать мыслям созреть, и, таким образом, рассчитывает на работу подсознания.

Одной из проблем творчества является его мотивационная структура. Мотивации (побуждения) связаны с потребностями, которые делятся на три группы: биологические, социальные и идеальные (познавательные). Биологические потребности (к примеру, принцип экономии сил) лежат в базе житейской изобретательности и совершенствовании навыков, но могут приобрести и самодавлеющее значение, превратившись в лень. Среди социальных потребностей мотивами к творчеству бывают стремление к материальному вознаграждению, к почету и уважению в обществе. Идеальные - составляют потребности познания в самом широком смысле. Οʜᴎ ведут свое происхождение от потребности в информации, изначально присущей всœему живому, наряду с потребностью в притоке вещества и энергии.

Наиболее важным для творчества видом мышления является воображение. Творческому воображению, фантазии принадлежит решающая роль в создании нового и развитии общества. Эта способность должна постоянно развиваться, стимулироваться и тренироваться. Различают три типа воображения: логическое (выводит будущее из настоящего путем логических преобразований); критическое (ищет, что именно в современной системе несовершенно, и нуждается в изменении); творческое (рождает принципиально новые идеи и представления, опирающиеся на элементы действительности, но не имеющие пока прообразов в реальном мире).

Противоположностью творческого воображения является психологическая инœерция мышления, связанная со стремлением действовать в соответствии с прошлым опытом и знаниями, с использованием стандартных методов и т. д.,

Творческая личность обладает рядом особенностей и, прежде всœего, умением сосредоточить внимание и долго удерживать его на каком-либо вопросœе или проблеме. Это одно из важнейших условий успеха в любом виде деятельности. Без упорства, настойчивости, целœенаправленности немыслимы творческие достижения.

Получение значимого результата самым непосредственным образом зависит от исходной мировоззренческой позиции автора, принципиального системного подхода к постановке проблемы и определœению общих путей движения исследовательской мысли. В научно-техническом творчестве материалистическая диалектика, как наука о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления и системный подход составляют единое направление в развитии современного научного познания.

Сами материальные объекты природы определяют существование множества отраслей знаний, объединœенных в три больших группы наук, которые различаются объектами и методами исследования: естественные науки (физика, химия, биология, география, астрономия и др.), предметом которых являются различные виды материи и формы их движения, взаимосвязь и закономерности развития; общественные науки (философия, филология, логика, психология, история, педагогика и др.), предметом которых является исследование социально-экономических, политических и идеологических закономерностей развития общественных отношений; технические науки (радиотехника, машиностроение, самолетостроение), предметом которых является исследование конкретных технических характеристик и их взаимосвязи. На границе между этими группами развиваются новые смежные отрасли наук такие как техническая кибернетика, эргономика, бионика, техническая эстетика и др.

Высшей аттестационной комиссией (ВАК) Украины в согласовании с Министерством образования и науки Украины, Государственным комитетом по делам науки и техники Украины утвержден перечень наук. В соответствии с этой классификацией основными отраслями наук являются:

01. Физико-математические науки. 02. Химические науки. 03. Биологические науки. 04. Геологические науки. 05. Технические науки. 06. Сельскохозяйственные науки. 07. Исторические науки. 08. Экономические науки. 09. Философские науки. 10. Филологические науки. 11. Географические науки. 12. Юридические науки. 13. Педагогические науки. 14. Медицинские науки. 15. Фармацевтические науки. 16. Ветеринарные науки. 17. Искусствоведение. 18. Архитектура. 19. Психологические науки. 20. Военные науки. 21. Национальная безопасность. 22. Социологические науки. 23. Политические науки. 24. Физическое воспитание и спорт. 25. Государственное управление.

Организацией науки в Украинœе занимается Государственный комитет по делам науки и технологии Украины, который определяет вместе с научными учреждениями направление развития научных исследований и их применение в народном хозяйстве. Государственный комитет представляет план развития науки Правительству или Верховному Совету Украины для утверждения и обеспечения финансирования из государственного бюджета или других источников. Государственная система организации и управления научными исследованиями в Украинœе дает возможность концентрировать и ориентировать науку на выполнение самых важных задач. Управление научной деятельностью строится на территориально-отраслевом принципе. Сегодня научно-исследовательскую работу ведут: научно-исследовательские учреждения и центры Академии наук Украины (НАН); научно-производственные, научно-исследовательские, проектные учреждения, системы отраслевых академий; научно-исследовательские, проектные учреждения и центры министерств и ведомств; научно-исследовательские учреждения и кафедры высших учебных заведений; научно-производственные, проектные учреждения и центры при промышленных предприятиях и объединœениях; иерархическую вершину этой совокупности учреждений, центров и предприятий завершает Государственный комитет Украины по вопросам науки и технологий, который обеспечивает единую государственную политику в области науки и ее применения на практике. Высшим государственным научным центром является Национальная академия наук Украины (НАН). Она возглавляет и координирует вместе с Государственным комитетом по делам науки и технологии Украины фундаментальные и прикладные исследования в разных областях науки. НАН - это государственное научное учреждение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ объединяет всœе направления науки и поддерживает международные отношения с научными центрами других стран. При НАН Украины создан межведомственный совет по координации фундаментальных исследований. Возглавляет НАН Украины Президент, который избирается общим собранием ученых, они же выбирают трех вице-президентов и ученого секретаря, Президиум и ревизионную комиссию. НАН Украины имеет отделœения соответствующих отраслей науки, в частности математики, информатики, механики, физики и астрономии, наук о земле, химии, биологии, экономики, истории, философии, литературы, языка и искусства и т.п. В состав НАН входят научные институты соответствующих отраслей, территориальные отделœения (Донецкое, Западное, Южное и др.) и территориальные филиалы. Отделœения НАН объединяют научно-исследовательские институты (НИИ), которые возглавляют научные исследования во всœех областях науки. В них сосредоточены ведущие научные силы. Кроме НАН в Украинœе функционируют отраслевые академии, к примеру: Академия педагогических наук Украины, Украинская академия сельскохозяйственных наук, в составе которой НИИ экономики; Академия медицинских наук Украины; Академия искусств и др.
Размещено на реф.рф
В отраслевых НИИ отдельные подразделœения выполняют научные исследования по профильной тематике в основном прикладного характера, исходя из потребностей отрасли, в которую входят. Научно-исследовательскую деятельность прикладного характера на нижних уровнях осуществляют в НИИ отделы, лаборатории, секторы, а также высшие учебные заведения (университеты, академии, институты). Последние имеют специальные отделы, которые выполняют научно-исследовательскую работу за счёт госбюджетных и хозрасчетных средств. Проводят исследования научно-педагогические работники с привлечением студентов, а также молодых ученых, которые работают над кандидатскими и докторскими диссертациями по научной тематике высших учебных заведений.

Научно-педагогические работники в ВУЗах могут занимать должности: ассистент, преподаватель, старший преподаватель, доцент, профессор, зав. кафедрой. Сотрудникам НИИ присваиваются звания МНС, НС, СНС, ведущего научного сотрудника, главного научного сотрудника, зав. научным отделом, зав. лабораторией. Выдающиеся ученые избираются собраниями НАН отраслевых и общественных академий членами-корреспондентами и действительными членами - академиками.

Подготовка научных кадров в Украинœе осуществляется аспирантурой и докторантурой, а также самостоятельно пишутся диссертации без отрыва от производства (соискатели). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, субъектами научной деятельности являются: исследователи, ученые и научно-педагогические работники, а также научные учреждения, научные организации ВУЗы III – IV уровней аккредитации, общественные организации в сфере научной и научно-технической деятельности. Тех, кто постоянно занимается научной деятельностью, называют исследователями, учеными, научными работниками. Научный работник - ϶ᴛᴏ ученый, который занимается научной, научно-технической, научно-организационной или научно-педагогической деятельностью профессионально на основном месте работы и по трудовому договору, имеет соответствующую квалификацию, независимо от наличия ученой степени или звания, подтвержденную аттестацией.

Главной особенностью развития науки является преемственность опыта и знаний, единство традиций и новаторства. Одной из форм ее воплощения выступают научные школы, функционирование которых предполагает борьбу идей, творческие дискуссии и конструктивную критику. Научной школой называют творческое содружество ученых, которые работают в одной стране или месте, одной отрасли науки и объединœены общим подходом к решению проблем, стилем работы, общим научным мышлением, идеями и методами их реализации. Основные признаки научной школы: наличие научного лидера – выдающегося ученого, который умеет подобрать творческую молодежь и научить, ее исследовательскому мастерству, создать в коллективе творческую, деловую, доброжелательную обстановку, поощрять самостоятельность и инициативу; высокая научная квалификация исследователœей объединившихся вокруг лидера; важность (значимость) полученных результатов, высокий научный авторитет в данной области науки и общественное признание; оригинальность методики исследования и единство взглядов. Широкое признание получили школы в области педагогических наук, связанные с именами известных украинских ученых – педагогов Сухомлинского В., Савченко О. и др.

Тематика исследований определяется профилем ВУЗа, его факультетов и кафедр на договорных основах с предприятиями, организациями или в виде государственного заказа. Результаты научных исследований используются в практической деятельности учреждений, организаций отрасли, по их материалам проводятся научно-практические конференции, научные семинары, защищаются кандидатские и докторские диссертации.

В практической деятельности большое значение имеют научные просветительские общества, призванные способствовать расширению научных знаний, достижений в отраслях науки, техники, производства и культуры среди населœения.

ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

И ЭТАПЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Элементы теории и методологии научно-технического творчества - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Элементы теории и методологии научно-технического творчества" 2017, 2018.

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А.

Кафедра «Производство строительных изделий и конструкций»

Реферат на тему:

Методы технического творчества

Выполнил: студент гр. ПСК-51

Калюжный С.О.

Проверил: доцент каф. ПСК

Повитков Г.Ф.

Саратов 2013

Целью методов творчества является ускорение процесса решения проблем и повышение качества решения (уменьшение общественно-необходимого труда на единицу производимых жизненных благ). Основой методов служат законы развития техники и психологические особенности творческого процесса. Под каждую задачу ищется свой метод решения, состоящий из набора известных методов и неизвестных, так как в процессе жизнедеятельности человека постоянно меняются условия, цели, а, следовательно, и задачи.

Основной проблемой в поиске решения задачи является выход на "поле поиска", в котором находится решение. Каждый из методов, собственно, и "охватывает" свое поле поиска. В статье дано краткое описание наиболее известных методов. В работе дана классификация методов поиска решений по типу стратегии поиска (три класса):

эвристические методы (стратегия случайного поиска);

методы функционально-структурного исследования объектов;

класс комбинированных алгоритмических методов (стратегия логического поиска).

В число эвристических методов входят такие методы как :

"мозговой штурм" (А. Осборн: разделение в пространстве и во времени генераторов идей и критиков);

синектика (У. Гордон);

фокальные объекты (Ч. Вайтинг);

гирлянды случайностей и ассоциаций (Г. Буш, СССР);

списки контрольных вопросов (Д. Пойа, А. Осборн, Т. Эйлоарт).

Эвристические методы не могут гарантировать получения оптимального варианта решения, так как объект специально не изучается.

К классу функционально-структурного исследования относят следующие методы:

морфологический анализ (Ф. Цвикки, 30-е гг.);

матрицы открытия (А. Моль);

десятичные матрицы поиска (Р. Повилейко, Новосибирск);

функциональное конструирование (Р. Коллер);

морфологическое классифицирование (В. Одрин).

Системный поиск (у автора - систематический) есть системное исследование объекта. Стратегия поиска решения проблемы основана на составлении n-мерной статической матрицы по признакам исследуемого объекта. Ячейки в пересечениях строк и столбцов отражают все возможные реализации.

Эти методы отличаются лишь реализацией системного исследования структур и функций объектов. Это больше относится к методам математического анализа, что не входит в круг рассматриваемых здесь вопросов.

К классу комбинированных алгоритмических методов относятся:

алгоритм решения изобретательских задач – АРИЗ (Г. Альтшуллер, РФ);

обобщенный эвристический метод (А. Половинкин);

комплексный метод поиска решений технических проблем (Б. Голдовский);

фундаментальный метод проектирования (Э. Мэтчетт);

эволюционная инженерия (С. Пушкарев).

Поиск решений с использованием этих методов является системным и целенаправленным. Рассмотрение АРИЗ как наиболее широко применяемого метода дано в следующем подразделе раздела ТРИЗ.

Таким образом, решение задачи зависит от характера задачи, от степени полноты и достоверности исходной информации, и от личных качеств разработчика: от его способности умело ориентироваться в информационной среде, от степени владения методологией познания и творчества.

Помимо прямого продукта творческой деятельности, отвечающего поставленной цели, возникает и побочный. В удачный момент этот побочный продукт может проявиться в виде подсказки, ведущей к интуитивному решению.

Творчество как процесс создания нового выражает созидательный, преобразующий труд человека (единство познания и преобразования . Структура творческого процесса есть последовательность этапов: Мотивация (Потребность) -> Целепологание -> Сбор Информации -> рождение новой Идеи -> формирование Образа будущего -> Воплощение в жизнь . Причем, на каждом из этапов осуществляется поиск и выбор Функций объекта и его Структуры .

В итоге анализа классификации на основе трех стратегий поиска оказывается более строгой классификация по двум стратегиям: неформализованные и формализованные системные методы поиска решений. При этом АРИЗ представляется как один из сценариев поиска, в который составной частью (одним из этапов АРИЗ) входит метод системных исследований (структурно-функциональный анализ, или, иначе говоря, морфологический метод).

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ

Методы технического творчества, базирующиеся на объективных закономерностях, открытых наукой, являются основой создания новых решений технических задач с общественной значимостью. Известно множество практических методов технического творчества, которые различаются по своей эвристической ценности, уровню разработки, общности применения, четкости определения. Фонд методов технического творчества постоянно меняется. Одни найденные методы решения изобретательских задач становятся стереотипными и используются для решения других задач аналогичного типа. Некоторые методы технического творчества постепенно разрабатываются до уровня жесткого алгоритма и становятся методами решения тривиальных технических задач, причем и сами задачи, решаемые этими методами, становятся тривиальными. Чем более общим является метод решения изобретательских задач, тем дольше он сохраняет свои эвристические свойства.

Методы технического творчества еще недостаточно систематизированы и классифицированы. Научно обоснованные методы технического творчества должны удовлетворять следующим основным требованиям: они должны отражать обобщенный опыт работы изобретателей, быть достаточно понятно определены и легко актуализироваться, должны быть определены возможная роль и место метода в творческом процессе изобретателя и обобщены типовые условия применимости методов. Методы должны иметь единую и четкую классификацию. Следует также обобщить известные приемы комбинирования методов, расчленения их на разновидности, приемы и операции, объединения методов в программы решения изобретательских задач.

Остановимся подробнее на классификации методов изобретательства. Такая классификация может осуществляться по различным признакам.

По признаку общности методы изобретательства можно разделить на всеобщий, общие и частные методы изобретательства. Всеобщим методом изобретательства, как и всякого творчества, является марксистско-диалектический метаметод, причисляемый нами к стратегическим средствам решения изобретательских задач. Общие методы изобретательства применяются для решения широкого круга изобретательских задач в разных областях техники. К таким методам можно отнести методы эвристической аналогии, эвристического объединения, эвристической инверсии и т. д. К частным методам изобретательства принадлежат методы, предназначенные для решения специальных изобретательских задач или задач в определенной, как правило, узкой области техники. В их число входят, например, метод превращения возвратно-поступательного движения во вращательное, метод отдаленной гибридизации, метод компаундирования и т. д.

Следует отметить, что деление методов на общие и частные является условным: практически трудно очертить границу между одними и другими. Кроме того, в изобретательской практике узкоспециальные частные методы нередко применяются для решения ранее не предусмотренных задач и дают в случае успеха, как правило, весьма оригинальные решения.

По признаку детерминированности методы изобретательства можно делить на эвристические и алгоритмические. Жестко детерминированные алгоритмические методы принципиально непригодны для нахождения решения изобретательской задачи, хотя и могут быть использованы в творческом процессе изобретателя для осуществления операций репродуктивного типа.

Эвристические методы (неполные алгоритмы, рекомендации, предписания, не обладающие свойствами детерминированности и обязательной результативности) в настоящее время являются основными при решении изобретательских задач.

По назначению методы изобретательства, применяемые для оптимизации творческого процесса изобретателя, упрощенно классифицируются следующим образом.

	Стадия творческого процесса	Основные методы
	Подготовка	поиска информации выявления общественных потребностей прогнозирования выбора темы
		анализа информации постановки задачи определения поля решения выбора средств решения задачи
	Поиски решения	Генерирование идей Апробация идей Верификация идей
	Реализация	Конкретизация и оформление решения Опытная проверка решения Освоение, распространение и пропаганда решения

По уровню сложности методы изобретательства разделяются на простые и сложные.

К простым причисляют способы постановки, решения, реализации изобретательской задачи, содержащие элементарные операции, применяемые в определенных типовых ситуациях. Таковы, например, метод смешивания ингредиентов вещества, метод применения гибких промежуточных элементов для соединения технических объектов или их частей и т. д.

Сложные методы содержат элементы нескольких простых. Так, метод поэтапной мозговой атаки содержит элементы обратной мозговой атаки, прямой мозговой атаки, двойной мозговой атаки и мозговой атаки экспертов. Простые и сложные методы изобретательства, как правило, применяются для выполнения определенной стадии или шага творческого процесса изобретателя.

В связи с развитием кибернетики в последнее время принято подразделять методы изобретательства на методы, предназначенные для решения изобретательских задач человеком, методы решения изобретательских задач кибернетическими машинами и методы, предназначенные для решения человеком в содружестве с кибернетическими машинами. Некоторые из этих методов могут быть универсальными.

По эвристическому принципу методы решения изобретательских задач можно условно разделить на следующие основные виды: методы эвристической аналогии, эвристического комплекса, эвристического разделения и редукции, эвристической инверсии и методы эвристического комбинирования. Эти основные группы, в свою очередь, делятся на множество методов, имеющих свои особенности и приемы.

Особое практическое значение для изобретателей имеет классификация задач по эвристическому принципу, облегчающему выбор методов для поиска конкретного решения.

МЕТОДЫ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ АНАЛОГИИ

Методы эвристической аналогии основываются на естественном стремлении человека к подражанию. С помощью этих методов изобретательские задачи решаются путем усмотрения аналогичных ситуаций в природе, технике, общественных и других явлениях и использования найденных аналогий для устранения противоречий, создавших проблемную ситуацию.

Простейшие аналогии видит каждый. Обнаружение скрытых аналогий - типичное качество изобретателя. Изобретатель прежде всего тот, кто видит аналогии качеств и свойств, хороший изобретатель тот, кто видит аналогии функций и поведения, наилучший изобретатель усматривает аналогии отношений и пропорций и великий изобретатель тот, кто способен усмотреть аналогии изобретательских задач и средств их решения.

Древнейшей группой методов аналогии является группа методов аналогии с природой. Природа была учителем изобретателя. Первые орудия труда человек находил непосредственно в природе. Потом он стал познавать свойства объектов природы и использовать их для удовлетворения своих потребностей. Так, например, некоторые племена Африки используют навоз в качестве связующего материала, а пепел навоза - как белила.

Начиная рассматривать эвристические методы изобретательства, следует оговориться, что методы аналогии, как и другие эвристические методы поиска решения задач, не гарантируют достижения решения в каждом отдельном случае и могут привести к ошибочным результатам. Так, например, в XVIII веке представляли себе, что условия плавания аэростатов в воздухе имеют полную аналогию с условиями плавания морских судов, поэтому предлагалось много проектов управляемых аэростатов с парусами, веслами и рулями. Управляемые аэростаты д"Артуа, Массэ и Христиана Крамба имели по два весла. Аэростат Гютона де Морво имел прямоугольный руль, аэростат Менье - треугольный руль, аэростат Миолана и Жанины - руль в виде хвоста рыбы. Аэростат Мартина был оборудован вертикальным парусом над корзиной, а аэростат Карры имел целых три паруса. Эти решения по аналогии успеха не имели.

Каждый из эвристических методов имеет свои сильные и слабые стороны, границы применяемости, разновидности, вариации, приемы. Ограничимся перечислением наиболее распространенных эвристических методов с примерами их использования в изобретательской практике.

Метод приспособления природных конструкций и веществ для технических целей предусматривает проведение ряда несложных операций с объектами природы.

Древнейшие галечные орудия представляли собой камни, окатанные движением морской или речной воды и наскоро оббитые немногими ударами в рабочей части. Первый топор в северных областях земного шара изобретен путем приспособления нижней челюсти пещерного медведя

Метод палеобионики заключается в использовании для поиска решения изобретательской задачи прототипов вымерших животных и растений.

Изобретатели Ю. Буштедт, Л. Лагиян, Н. Литвинов изобрели двухъярусную буровую колонну по аналогии с конструкцией зубов вымерших палеоящеров (авт. свид. СССР№ 161008).

Метод биомеханики рекомендует создать конструктивные изобретения по аналогии с механическим принципом действия объектов природы. Русский ученый П Л Чебышев в конце прошлого века разработал "стопоходящую машину", используя принципы движения ног кузнечика.

Метод биохимии рекомендует использовать процессы по аналогии с биохимическими реакциями, ферментами, катализаторами и т. п. Этот метод был использован при создании способов искусственного получения хлорофилла, хинина, мочевины, красителей и др.

Метод биоархитектуры заключается в использовании аналогии с формами, архитектоникой и пропорциями живой природы для решения изобретательских задач. Польский архитектор А Карбовский применил в жилищном строительстве опыт пчел в сооружении восковых сот, которые являются идеальной формой для монолитных конструкций - сотовых стен, ограждений, радиаторов и т. д.

Метод биокибернетики применяется для решения множества изобретательских задач вплоть до воссоздания искусственных биологических структур, процессов и функций, построения кибернетических устройств, способных осуществлять логические операции Создан целый ряд кибернетических устройств для решения интеллектуальных задач по аналогии с природными объектами, как например, "Перцептрон" Ф. Розенблата, "Личность Олдос" Дж. Лоулина, "Гомункулюс" Дж и С. Геллахоннов и др.

Метод аналогии с предметами, явлениями и веществами неживой природы также позволяет в ряде случаев решать изобретательские задачи Так, сотрудник Грозненского нефтяного научно-исследовательского института Я. Мирский для молекулярного раздела нефти создал молекулярные сита на основе аналогии с природными камнями - неолитами.

Метод аналогии с физическими явлениями позволил Г. Галилею изобрести маятник для измерения биений пульса по аналогии с раскачивающейся люстрой в Пизанском соборе.

Метод аналогии с общественными явлениями был использован Т Гротгусом для создания способа и теории электролиза воды. Механизм электропроводности, по Гротгусу, может быть представлен как цепочка последовательных разложений и воссоединений молекул воды и выделение крайних звеньев цепочки в виде свободных элементов у полюса тока. "Цепочка Гротгуса", как писал сам автор, возникла по аналогии с модным танцем того времени "grand chatne".

Метод прецедента применяется для создания новых технических объектов по аналогии с разработанными в прошлом изобретениями. Английский изобретатель Эверитт создал автомат для продажи спичек по аналогии с автоматом для продажи "священной воды", изобретенным еще Героном Александрийским (I век до н э.).

Метод реинтеграции (метод нити Ариадны) заключается в создании нового сложного технического объекта или процесса по аналогии с одной особо значащей деталью, операцией или простым техническим объектом. Известный изобретатель Ф. Цандер в 1930 г. создал свой ракетный двигатель ОР-1 по аналогии с паяльной лампой.

Метод применения стандартных копирующих приспособлений (трафаретов, шаблонов, масок, моделей и т д) использовал Т. А. Эдисон, когда он в 1875 г. создал мимеограф, применив парафиновый трафарет, под который подкладывалась чистая бумага Для размножения печатного текста по трафарету прокатывали валиком, смоченным специальными чернилами.

Метод замещения принципа работы технического объекта эквивалентным использовали проф. А. Лясс и сотрудники из научно-исследовательского института технологии и машиностроения, которые изобрели новый способ уплотнения формовочной смеси путем замещения традиционного принципа другим, эквивалентным: они предложили уплотнять формовочную смесь заливкой. Авторам изобретения в 1967 г. присуждена Ленинская премия; лицензия на него была продана во Францию с правом использования ее в Испании, Португалии и Швейцарии.

Метод замещения конструкций их эквивалентами использовал финский изобретатель Э. Хенриксон при создании новой конструкции замка без пружин, применив" поворачивающиеся шайбы кассового аппарата.

Метод замещения материалов их эквивалентами позволил Т. А. Эдисону в 1900 г. изобрести железо-никелевые щелочные аккумуляторы вместо применявшихся тогда свинцовых аккумуляторов.

Метод протезирования заключается в подборе и замещении элементов технического объекта или живого организма функционально аналогичным техническим устройством, в случае, когда регенерация или замена тождественными запасными частями невозможны. Еще русский изобретатель И. Л. Кулибин в 1791 г. создал весьма совершенные протезы ног. Творческий коллектив под руководством Д. М. Иоффе изобрел протез плеча с биоэлектрическим управлением (авт. свид. СССР № 240176).

Метод увеличения размеров основан на существующей тенденции к увеличению размеров прототипа некоторых технических объектов. Метод прост и применяется с древнейших времен, о чем свидетельствуют гигантолиты, бифасы и мегалитические сооружения каменного века. Так, путем увеличения размеров ножа была изобретена сабля. Прием этого метода: увеличение технического объекта до предельно возможных размеров - гиперболизация,- дал множество новых технических устройств - гигантские экскаваторы, турбины, самосвалы, прокатные станы, корабли, самолеты, дирижабли.

Метод уменьшения был известен уже на заре изобретательства, о чем свидетельствуют микролиты в виде проколок, шипов-вкладышей весом в несколько граммов и даже миллиграммов. Методом уменьшения размеров автомобильного счетчика пройденного пути был изобретен курвиметр для измерения расстояния на картах и чертежах.

Метод моделирования позволяет решать многообразные изобретательские задачи. Для этой цели можно использовать физическое (миниатюрное, партикулярное), математическое и кибернетическое моделирование. Методом кибернетического моделирования зрительного аппарата человека сотрудники центра перспективных исследований компании "Дженерал Электрик" создали биоэлектрический датчик положения - визилог, сигнализирующий о своем положении в пространстве. Визилог может быть использован в космической навигации.

Метод имитации заключается в создании таких технических объектов, которые по форме, цвету, внешнему виду аналогичны какому-то объекту, но по ряду других свойств (например, по химическому составу, структуре) не соответствуют ему. Чукчи для приманки животных изобрели особый инструмент из кости - вабик, имитирующий поскребывание по льду нерпы. Конструкцию детского игрушечного автомата Б. Д. Робустов, С. С. Ферапонтов и М. К. Пучков создали путем имитации боевого автомата (авт. свид. СССР № 242726).

Метод псевдоморфизации предполагает выполнение" одного технического объекта в форме другого, имеющего совершенно иное назначение, с целью создать ложное представление. По методу псевдоморфизации создано огнестрельное оружие в виде тросточки, зажигалка в виде пистолета, авторучка в виде гвоздя, копилка в форме книги, радиоаппарат в виде бумажника и др.

Метод антропоморфизации заключается в создании человекоподобных по внешнему виду технических конструкций. Методом антропоморфизации созданы андроиды - железный "человек-привратник" Альберта Великого, "писец" Ф. Кнауса, "флейтист" Ж. Вокансона, "парикмахер" Г. Грасфельдера, а также куклы, кубки в форме человеческой головы, кариатиды - венчающие части колонн, служащие опорой для антаблемента или арки, и т. д.

Метод аналогии с формой животных и растений целесообразен не только с технической, но и с художественной точки зрения, поскольку пропорциональность, гармоничность, цветовые характеристики природных аналогов могут быть с успехом применены для создания совершенных и красивых технических изделий. Особый кастет, который по форме представляет собой почти точный слепок когтей тигра, изобрели индейцы. В истории изобретательства известны также "летающий голубь" Архита Теренского, швейная машина "белка" С. Б. Эллиторпа.

МЕТОДЫ ЭВРИСТИЧЕСКОЙ ИНВЕРСИИ

Методы этой группы предполагают поиск решений изобретательских задач в направлениях, противоположных традиционным, в инвертировании технического объекта, изменении расположения элементов объекта, уравновешивании нежелательных факторов средствами противоположного действия. Инверсии можно подвергать сами технические объекты, их элементы, структуру, агрегатное состояние, форму, параметры движения. Некоторые методы инверсии, например, метод инверсии гетерогенных структур в гомогенные, метод деструкции, применяются редко, в основном для решения ряда специальных задач; другие, например, методы антитезиса и компенсации, распространены и имеют универсальные свойства.

Метод инверсии агрегатного состояния веществ применяется с целью достижения технического эффекта путем преобразования агрегатного состояния веществ. Этот метод позволил изобрести холодильные компрессоры, сатуратор, льдогенератор, ингалятор, пульверизатор.

Метод инвертирования заключается в изменении расположения в пространстве традиционного технического объекта (нижней частью вверх или набок), превращении объектов горизонтального типа в объекты вертикальной композиции, перестановке элементов технического объекта в обратном порядке. Стенд для испытания и обкатки гусеничных повозок, созданный изобретателем М. Г. Жарновым, отличается тем, что в качестве бесконечной ленты и поддерживающего механизма применена ходовая часть гусеничной повозки, перевернутая опорными роликами вверх (авт. свид. СССР № 79242).

Метод инверсии плоскости действия технического" объекта позволил изобретателю Э. Берлинеру в 1887 г. изменить плоскость записи звука на валике фонографа Т. А. Эдисона и записать звук на пластинке.

Метод инверсии одних физических величин в другие чаще всего применяется в приборостроении, радиотехнике и электротехнике. Распространенным приемом является инверсия оптических, механических, звуковых, тепловых и других величин в электрические. Так, например, путем инверсии механических колебаний иглы, увлекаемой извилинами звуковой борозды вращающейся патефонной пластинки, в электрические колебания звуковой частоты был создан адаптер.

Метод инверсии вредных сил в полезные позволил инженеру А. Е. Маноцкову создать планер, у которого вибрация крыльев не оказывает вредного воздействия на пилота, а используется для создания дополнительной подъемной силы.

Метод антитезиса заключается в использовании для создания нового технического объекта явлений, процессов, приемов и свойств предметов, диаметрально противоположных традиционным.

Уже на заре изобретательства первобытные племена обрабатывали твердый кремень с помощью более мягкого рога или кости. Изобретатель активной турбины К. Г. Лаваль в 1889 г должен был решить проблему вращения турбины при скорости 30 тысяч оборотов в минуту. Традиционный прием - применение укорочения, утолщения и упрочения вала - не давал желаемых результатов, поскольку добиться точного уравновешивания турбинного колеса практически оказалось невозможным. Лаваль поставил свой знаменитый опыт с гибким валом из камышового стебля и решил проблему методом антитезиса - применением податливого гибкого вала.

Разновидностями метода антитезиса можно считать методы регенерации, рекуперации, инверсии жестких и твердых материалов в гибкие и пластичные.

Методы инверсии асинхронных процессов в синхронные или наоборот заключаются в целесообразном изменении протекания процессов во времени. Изобретатели В. Т. Яшков, А. В. Якименко и А. В. Худяков предложили аудиометр, отличающийся тем, что в нем применен блок синхронизации, содержащий схему совпадения сигнала коммутатора и сигнала начала записи (авт. свид. СССР №240167).

Метод механической компенсации представляет собой уравновешивание нежелательных и вредных факторов механическими средствами противоположного действия. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте хлебопекарной промышленности создан дозатор жидкости, отличительной особенностью которого является то, что для точности дозирования путем уравновешивания поплавка со штоком цилиндра в момент отсечки дозы на штоке укреплен уравновешивающий груз (авт. свид. СССР№ 188695).

Творчество есть деятельность человека, направленная на создание качественно нового, новых материальных, духовных ценностей. Творчеству противостоит деятельность репродуктивная, воспроизводящая существующие образцы по известным алгоритмам действий. Способность к творчеству является одной из самых главных и ярких особенностей человека как существа разумного и духовного. Человек – творец. Творческое мышление требует свободы от стереотипов, раскрепощенности, умения освободиться от любых привычных шаблонов и стандартов. В творчестве больше чем в других видах деятельности важны эмоции, важна страстная увлеченность и способность испытывать радость удовлетворения созданным. Для этого творчество должно быть не самоотчуждением и не результатом принуждения, а самореализацией человека.

Инженерное (техническое) творчество – это особый вид творчества. Инженер – значит новатор, изобретатель. Техническая деятельность также может быть как продуктивной, так и репродуктивной. Как и в научно-исследовательской деятельности, в инженерно-конструкторской деятельности переплетены шаблонное, алгоритмичное, логическое мышление и эвристическое, творческое воображение, интуитивность, озарение, иррациональная способность находить нестандартные решения. Наряду с решением типовых теоретических и практических задач, когда заранее известен алгоритм решения, приходится сталкиваться и с неординарными проблемами, требующими творческого подхода и выработки принципиально новых решений. Наиболее творческий характер носит деятельность изобретателя. К сожалению, процесс обучения инженеров не всегда реализует задачу формирования таких способностей, как правило, ориентируясь на выработку навыков алгоритмичных действий. Зачастую в наиболее сложных инновационных изобретениях, как и в научном открытии, главную роль играет интуиция, прорыв в неизвестное. Дальше – дело техники, методическая и планомерная проработка идеи, набор логических процедур.

В изобретении, проектировании, творчестве всегда происходит борьба нового со старым, будущего с прошлым, преодоление догматизма и инертности, консерватизма и традиционности. Создатели парохода (Фултон, 1803) и паровоза (Стефенсон, 1814) пробивались через насмешки, непонимание, косность и невежество. Наименьшие интеллектуальные усилия требует экстенсивный путь развития (путь наименьшего сопротивления). Он содержит меньше рисков, неизвестности.

Создание любого принципиально нового технического объекта – результат творчества. Человек живет в искусственно созданном мире техники, где миллионы видов изделий были когда-то кем-то впервые изобретены. Имена изобретателей древности история не сохранила, хорошо известны имена создателей наиболее значимых изобретений XVII – начала XX вв. Есть миллионы инженеров, выполняющих рутинную, однообразную, повторяющуюся работу. Но есть гении-одиночки, совершающие прорыв к новому. Великие изобретения также уникальны, несут печать авторства, как и произведения искусства. Даже в их названиях увековечены имена авторов: Эйфелева башня, автомат Калашникова, Дизель, Мартен и т.д. В ХХ веке имена изобретателей также мало известны обществу: усилилась тенденция изменения характера изобретательской и конструкторской деятельности: от индивидуального и авторского к коллективному и обезличенному. Но в любом случае, за каждым новым техническим решением скрыт творческий труд конкретных людей.

Востребованность инженерного творчества постоянно растет: все быстрее растут потребности в новых технологиях, все быстрее устаревают имеющиеся технологии, увеличивается сложность новой техники, усиливается требование к сокращению времени разработки инноваций. Возрастающая сложность технических устройств определяется увеличением количества деталей, используемых материалов и физических процессов.

Способность к творчеству, в том числе к техническому, во многом является врожденной, относится к задаткам. Но она также поддается развитию, зависит от грамотно организованного процесса обучения, от условий, стимулирующих или подавляющих творческую активность. Специалистами выработано множество методов инженерного творчества. Каждый метод представляет собой набор правил, позволяющих отыскать новое решение. На первый взгляд, это кажется несовместимым. Как эвристическую деятельность можно уместить в алгоритм? Как можно найти шаблонные правила поиска нешаблонных решений? Тем не менее, такие правила специалистами формулируются и среди инженеров понятие «алгоритм изобретения» не вызывает удивления.

Выделяют несколько этапов создания технического объекта, каждый из которых сопровождается соответствующим способом описания. Переход от одного способа описания объекта к другому выполняется на основе процедур абстрагирования и конкретизации.

1) Формулируется и описывается потребность, для удовлетворения которой создается изделие (определяется его функция).

2) Определяется и описывается техническая функция – физическая операция (преобразование вещества, энергии, информации), с помощью которой удовлетворяется потребность.

3) Формируется и описывается функциональная структура изделия. При этом для каждого элемента системы определяется его функция, его физическая операция с указанием входящего и исходящего потоков вещества энергии и информации.

4) Формулируется и описывается физический принцип действия, составляется принципиальная схема изделия, в которой место каждого элемента занимает конкретный физический объект.

5) Изделие конструируется, возникает техническое решение. Оно уже более конкретно, т.к. добавляются следующие признаки: форма и материал элементов, взаимное расположение элементов в пространстве, способы соединения элементов, последовательность взаимодействия элементов во времени, принципиально важные соотношения параметров.

6) Создается проект изделия. В нем уже указываются все параметры, необходимые для создания изделия, включая конкретные размеры и другие количественные показатели.

Таким образом, при движении от первого этапа к шестому происходит конкретизация, создаются все более подробные описания будущего изделия. Самое абстрактное первое описание может реализоваться множеством конкретных технических решений, каждое техническое решение может быть реализовано в нескольких проектах, но каждый проект ведет к изготовлению только одного конкретного вида изделий. Это наглядно проявляется в истории техники. Если возникала объективная потребность в определенном техническом изделии, а объективной в данном случае надо считать такую потребность, которая не зависит от отдельных людей, то многими изобретателями могли предприниматься попытки создать такое изделие. Одна и та же потребность у них могла привести к созданию принципиально разных технических решений. Испытания и практическое применение в итоге приводили к тому, что оставалось одно или несколько самых эффективных решений. А конкретные проекты уже были незначительными модификациями одного и того же удачного решения. 1

Современная сложная техника уже не допускает возможность изобретательской деятельности, основанной только на эмпирических знаниях, как это было во времена гениев-самоучек, требует глубоких и разнообразных теоретических знаний, исследований. И если раньше один человек мог совмещать функции изобретателя, конструктора, проектировщика, технолога, то в настоящее время углубляется дифференциация этих видов деятельности, специализация инженерной профессии. Выделяются ис­сле­до­ва­тель­ская, про­ект­ная, кон­ст­рук­тор­ская, тех­но­ло­ги­че­ская ин­же­нер­ная дея­тель­ность.

Какую роль играет эстетика в инженерном творчестве? Эстетика – наука о прекрасном. Прекрасное ощущается безотносительно возможности его утилитарного использования. Иными словами, прекрасным для человека может быть и то, что практически бесполезно. Даже в прикладном искусстве надо различать утилитарное назначение предмета и его художественное оформление. Часто при выборе товара потребитель жертвует функциональностью, практичностью в пользу эстетического критерия. Для людей не знакомых с задачами инженерного творчества может казаться, что эстетический критерий при создании техники принимается в расчет только во внешнем дизайне потребительских товаров. На самом деле эстетический критерий играет немаловажную роль и на этапе изобретения и конструирования изделия. Функциональная красота изделия может говорить о совершенном техническом решении, оптимальном, простом и одновременно эффективном. Наблюдение такого результата у самого изобретателя может вызывать эстетическое удовольствие подобное тому, какое испытывает человек обладающий вкусом от созерцания произведения искусства или картин природы. По аналогии следует заметить, что и при выборе той или иной теории в науке эстетический критерий также может приниматься в расчет. Красота теории может свидетельствовать о ее истинности. Хотя этот критерий не может быть основным в силу его субъективности. Понимание красоты у разных людей слишком различается.