Инверсология как способ интенсификации мыслительного процесса

Здесь речь пойдет об особом типе мышления с избирательно-динамичным и многоплановым проявлением умственной деятельности, которое позволяет осмысливать объект не только с общепризнанных, но и с самых необычных позиций, вплоть до совершенно антиподной ориентации анализа по сравнению с исходным направлением.

Инверсология [31] (от лат. inverso, что означает переворачивание, перестановка) — прямое продолжение диалектического мышления и, прежде всего, такой его категории, как «отрицание отрицания». Рассматривая инверсию как относительно простой, но весьма мощный метод возникновения новых взглядов на решаемые в науке и технике задачи,

Дж. Джонсон [28] характеризует его следующим образом: «Если некоторый объект обычно рассматривают снаружи, то применение метода инверсии означает, что теперь он будет исследован изнутри. Если в рассматриваемом устройстве некоторая деталь всегда располагалась вертикально, то инверсия означает, что ее переворачивают вверх дном, ставят в горизонтальное положение или помещают под некоторым углом. Если одна часть системы движется, а другая неподвижная, то инверсия означает, что эти части меняются местами».

«Атака проблем в лоб, — указывал крупнейший ученый в области строительной механики чл. кор. АН СССР И.М. Рабинович, — не всегда целесообразна: трудную задачу иногда выгодно повернуть другой стороной или даже вывернуть наизнанку».

В инверсологии выделяется четыре операционных уровня конструктивно-технических преобразований: сочленение (сочлетворение), совмещение (совметворение), замещение (замотворение) и обращение (самотворение).

На первом уровне — сочленении — различные конструктивные элементы лишь поверхностно соединяются без существенного изменения их внутренних связей; на втором этапе — совмещении — происходят глубокие изменения (перераспределения) внутренних связей в системе элементов; на третьем уровне — замещении — осуществляется «перестановка» структурных частей системы за пределы исходной конструкции; на четвертом этапе — обращении — исходный объект принимает существенно новое полезное назначение.

Инверсология глубоко опирается на межпредметные связи, способствует активизации творческого мышления, воображения и фантазии, столь необходимой инженеру, вносит свой вклад в проблему соотношения ума и знаний, весьма актуальную для эффективного функционирования высшей школы.

Известен инверсионный подход адмирала русского флота С. О. Макарова. Когда в середине прошлого века появилась очень прочная, закаленная с поверхности броня корабельных корпусов, артиллеристы стали искать способы, которые дали бы возможность пробить эту броню. Начали делать снаряды из специальных сталей, очень сильно закаливая их поверхности, стремясь сделать их сверхтвердыми. Однако такие снаряды зачастую разлетались на куски при соприкосновении с броней.

Было замечено, что даже обычный снаряд может пробить толстую броню, если стрелять в нее не с закаленной твердой поверхности, а с обратной, где поверхность брони не закалена. Но ведь на корабле броня закаленной поверхностью обращена наружу, а вывернуть корабль наизнанку нельзя. Однако изощренный ум адмирала нашел способ «вывернуть», но не броню корабля, а снаряд. Он снабдил его наконечником из мягкого железа, оставив сердечник твердым. Когда такой снаряд ударялся о броню — мягкий наконечник расплющивался и как бы (а теперь известно, что и на самом деле) приваривался к закаленной поверхности, которая оказывалась в действительности как бы вывернутой мягкой стороной наружу. Твердый сердечник, двигаясь по инерции, легко пробивал броню.

Прекрасным примером инверсионности мышления в строительной науке и практике явились предварительно напряженные конструкции, в которых до нагружения в растянутых зонах создается сжимающее напряжение, т.е. создается обратное напряженное состояние, резко повышающее эффективность напряженно-деформированного состояния этих конструкций.

Оригинальный инверсионный приём применил в 1931-1932 гг. известный инженер-учёный Владимир Петрович Шухов для выпрямления высокого минарета знаменитого астронома Улугбека (XV в.) в Самарканде, получившего в результате землетрясения довольно значительный крен, который в дальнейшем всё увеличивался. В ряде проектов предлагалось поднять просевшую сторону. Шухов же предложил совершенно неожиданное решение: не поднимать, а, наоборот, опустить другой край фундамента.

Во-первых, для этого не потребовалось никаких подъёмных устройств, т. к. опускание осуществилось под действием собственного веса минарета. Во-вторых, Шухов придумал и изготовил такое рычажно-эксцентричное устройство, которое при опускании минарета способствовало перемещению его центра тяжести по горизонтали. Это обеспечило сохранность не только самого минарета, его кладки, но и его исторически драгоценной облицовки. При выпрямлении не появилось никаких трещин. Такова сила и оригинальность творческого подхода выдающегося инженера.

Мозговой штурм

Этот наиболее известный и широко применяемый метод генерирования новых идей появился в США в 1957г. Идея его состоит в творческом сотрудничестве группы специалистов, которые, являясь как бы единым мозгом, пытаются штурмом овладеть проблемой. В процессе участники выдвигают и развивают собственные идеи, идеи своих коллег, используя одни идеи для развития других, комбинируя их.

Чтобы обеспечить наибольший эффект, мозговой штурм должен проводиться по определенным правилам. В частности, при строгом разделении времени на процесс выдвижения идей и процесс их оценки. Собственно «штурмом» может быть назван только первый этап. На этом этапе запрещается обсуждать (критиковать) выдвинутые идеи, т. к. справедливо считается, что критические замечания уводят к частностям, прерывают творческий процесс, мешают выдвижению идей.

Особенностью мозгового штурма, делающей его эффективным средством генерации идей, является возникающая «цепная реакция», в результате которой участники развивают идеи друг друга, ищут в них рациональное зерно, что приводит к появлению все новых и новых идей. Именно поэтому участники штурма должны не только воздерживаться от критики друг друга, а всячески поощрять проявление творческой инициативы.

После выдвижения идей на втором этапе следует тщательно обсудить их, дать объективную оценку с позиций возможности реализации, эффективности и др. и, в конечном счете, выбрать лучшую.

Существует несколько модификаций мозгового штурма: индивидуальный, массовый, письменный, двойной и обратный.

Тема: Пример мозгового штурма по теме: «Улучшение экологической обстановки в Красноярске».

Кроме предложений по устранению причин, порождающих экологический вред внесено несколько оригинальных предложений:

1. Использовать естественную «розу» ветров вдоль Енисея (естественную трубу).

2. Установить на Покровской горе мощную вытяжную установку, ликвидирующую смог над низиной города.

3. В качестве воздуховодов использовать проходные железобетонные каналы, в которых прокладываются различные трубопроводы. Функции и назначения этих каналов существенно расширяются. Могут быть предусмотрены районные компрессорные (или вентиляторные) подстанции.

4. Создать вертикальные вытяжные потоки (трубы) с загазованных мест с помощью вертолетов, аэростатов, авиадвигателей, взрывов, отводящих загазованный воздух в высокие слои атмосферы.

5. При проектировании микрорайонов «продувать» их макеты в аэрокосмических трубах. Стандартный геометрический подход архитекторов к генеральной планировке микрорайонов и городских кварталов должен быть соединен с физическим моделированием. Тогда не будет смоговых ям во дворах, снежных заносов и бешеных сквозняков в проходах.

6. Создать службу регулирования (разрешения и запретов) деятельности вредной промышленности города и автотранспорта в зависимости от погодных условий.

7. Создать локальные (для отдельных домов или группы домов) воздухоочистительные устройства с соответствующим конденционированием, в том числе ионизацией, а также организовать доставку чистого кондиционированного воздуха в квартиры в соответствующих контейнерах, соединить эту систему с медицинскими рекомендациями по Путейко, т. е. создать систему централизованного искусственного воздухообеспечения домов в загазованных районах.

8. Закрытые подъезды в 9-12 этажных домах могут служить воздухоотводами для доставки в квартиры очищенного свежего воздуха от централизованных домовых установок: «Откройте двери квартир для чистого воздуха в указанные часы» — такие объявления ЖКХ вполне реальны. Для этого, конечно, необходима определенная культура эксплуатации. Где взять деньги? Штрафовать вредные экологические предприятия, владельцев автотранспорта!

9. Принять меры по сокращению теплопотерь в городском хозяйстве, чтобы можно было ликвидировать одну из ТЭЦ как мощный источник загрязнения.

Вот сколько родилось интересных идей в процессе мозгового штурма!

Конференция идей

Конференция идей — одна из разновидностей коллективного творчества. От мозгового штурма она отличается, прежде всего, темпом проведения. Это, по сути, совещание по выдвижению идей с допущением доброжелательной критики в форме реплик, комментариев и т. п. Считается, что критика может даже повысить ценность выдвинутых идей. Все выдвинутые идеи фиксируются в протоколе без указания авторов. Здесь заключается тот существенный смысл, что результаты конференции идей являются как бы коллективным трудом.

К участию в конференции идей привлекаются как руководители, так и рядовые сотрудники, как постоянно имеющие дело с проблемой, так и новички, часто выдвигающие свежие идеи, поскольку на них не давят традиции.

Имеется серьезный смысл в правиле, которое устанавливает, что первыми на конференции должны выступать младшие сотрудники, т. к. если первым выступил старший, то его авторитет так или иначе будет «давить» на младших, сковывая их творческие способности. Руководитель, желающий полнее использовать потенциал своих подчиненных, должен избегать соблазна выдвигать свои идеи первым.

Не следует, однако, приглашать на конференцию скептически настроенных в отношении решения данной проблемы, а равно и специалистов, которые «больше всех» знают и для которых все это — пройденный этап».

Необходимо понимать и правильно использовать ситуацию, которая называется проблемой «протоптанных дорожек». «Камень преткновения» можно обнести стеной, а можно и попросту обойти или убрать его с дороги.

В ходе конференции идей прекрасным качеством является фантазия. В отношении этой прекрасной способности человека нужно исходить из того, что чересчур большие крылья всегда можно подрезать. Это нетрудно. Зато маленькие — не удержат в воздухе. Среди двадцати вариантов скорее найдется более пригодный, чем среди двух. Следует также отчетливо понимать, что один «вариант» вообще исключает поиск, а значит, и оптимизацию решения.

Известны описанные в [32, 81] некоторые разновидности конференций идей, например «дискуссия 66» и «метод 635».

Деловые игры

Деловые игры представляют собой метод имитации принятия управленческих и других решений в различных ситуациях (производственных и непроизводственных) путем игры по заданным правилам группы людей или человека с ЭВМ. Проигрывается множество ситуаций, как бы произвольных. В действительности же в силу специфически дискуссионных приемов, плодотворность которых отмечали еще древние («истина рождается в споре»), возникает ряд альтернативных решений.

Деловые игры могут проводиться как по заранее разработанным сценариям, предопределяющим их целевую направленность и заранее оговаривающим действующие ограничения (социальные, региональные, ведомственные и др.), критерии или их группы и т. п., так и в «свободном полете», не задающем никаких правил, кроме требования достижения цели. Деловые игры завоевывают все большее признание как активный метод обучения и поиска решений в условиях, близких к реальным.

Поскольку в реальной действительности основой всякого развития являются противоречия, то в деловой игре только конфликт, соперничество, предопределение неопределенности могут придать действиям участников активный характер, сделать игру по-настоящему эффективной. Таким образом, успех игры — наличие конфликта как противоречия. Здесь проявляется системный интерес участников целого коллектива.

Деловая игра проводится по заранее разработанному сценарию, в котором каждому участнику определена его роль. В сценарий полезно вводить всевозможные критические ситуации и «узкие» места (например: задержки в комплектации необходимыми изделиями и материалами, выход из строя оборудования, дефицит рабочей силы и др.).

В основе игры, как правило, лежит модель объекта, в которую могут включаться, помимо неформализованной, также и формализованная часть. В последнем случае очень эффективным оказывается использование ЭВМ.

В работе [29] представлен широкий спектр деловых игр, главным образом, из области строительной механики и инженерного обучения. Указывается на наличие стандартных и нестандартных задач. В стандартной задаче есть достаточное количество данных (более того — не задаются лишние), и у решающего при этом воспитывается психологический рефлекс на то, что если не все данные использованы, то задача решена неверно. В таких задачах не вырабатывается умение отбрасывать несущественные факторы и избыточные данные.

Нестандартная задача — наоборот, не определяется жестко заданным количеством исходных данных, а оперирует в условиях недостатка (или избытка) информации или противоречивой информации (например: необходимость создания легкой и прочной конструкции в условиях жесткой экономии материала).

Если стандартная задача направлена на обучение методам принятия решений в условиях стереотипного мышления (все дано, известно, что надо достичь, определить. Решай!), то нестандартные (поисковые) задачи связаны с выбором уже самой ее постановки (цели, исходных данных и др.). В этом смысле стандартные задачи могут быть названы «тактическими», а нестандартные — «стратегическими». Стратегические задачи, как правило, не формализуются в отличие от тактических, в большей части формализованных.

Естественно, что задача вначале должна решаться на стратегическом уровне, а затем развиваться на тактическом.

В качестве стратегических задач, сценариев и планов деловых игр в [29] приведены, в частности, следующие:

1. Основные этапы развития плоских несущих конструкций.

2. Развитие пространственных конструкций.

3. Об исторической ошибке по применению большепролетных сборных гипаров.

В качестве тактических — деловые игры по следующим темам:

1. Всегда ли целесообразно усиливать конструкции.

2. Анализ аварийной ситуации, вызванной не предусмотренным проектом ожесточением связей между смежными фермами.

3. Есть ли рациональный смысл в ослаблении (удалении) связей, в конструкциях.

4. Оценка относительности полученного результата в рамках допустимости теории, метода, гипотез, области применения.

5. Оценка влияния малых величин (пренебречь? учесть?).

6. Оценка результатов эксперимента: что наблюдаем, как объясняем.

Разработаны деловые игры для преподавателей строительной механики и теории упругости по приему учебных расчетно-проектировочных заданий, а также:

· поиск ошибок, допущенных в численных расчетах конструкций;

· поиск конструктивных решений на основе бионики, в частности: как построить самый высокий дом, на каких знаниях основывалось строительство старинных каменных куполов и др. Интересен круг вопросов, затронутых в части 4 [29] по разработке деловых игр для изобретателей и аспирантов:

· обоснование выбора темы диссертационной работы;

· эффективные строительные конструкции, в частности—сталежелезобетонные;

· учись изобретать технические системы (алгоритм Альтшуллера).

Следует указать, что деловые игры являются уникальным методом обучения, поскольку господствующие в системе подготовки и переподготовки специалистов методы ориентированы в основном на передачу обучаемым «готовых» знаний из своей «ямы». В то же время этот метод исключительно эффективен в области управления с проигрыванием многочисленных вариантов и выявлением оптимального.

Методы экспертных оценок

Сущность этих методов состоит в использовании опыта работы, эрудиции и интуиции высококвалифицированных специалистов, способных находить решения в условиях трудно формализуемых ситуаций и недостаточной информации. Методы экспертных оценок позволяют квалифицировать (количественно выразить) качественные характеристики изучаемого объекта. При этом реализуются возможности системного подхода, поскольку интегрально используется информация, которой владеет группа экспертов.

Применяются специально разработанные процедуры получения обобщенного суждения экспертной группы, оценки достоверности полученных результатов. Вместе с тем нужно иметь в виду, что результаты групповой экспертизы (так называют метод экспертной оценки) не следует абсолютизировать, т. к. они получены в условиях неполной информации, субъективны в своей основе. Именно поэтому их следует рассматривать лишь как вспомогательный материал при принятии решений. Наиболее широко используются три метода:

Метод рангов. Множество объектов выстраиваются «в ряд», в котором каждый определяет свое значение в соответствии с номером в ряду. Так, наиболее значимый объект получает 1-й ранг и т. д.

Метод балльных оценок. Для ряда объектов определяются коэффициенты весомости, как правило, в долях единицы (или процентах), таким образом, чтобы сумма баллов рассматриваемых объектов была равна единице (100 %).

Метод Дельфи. В основе этого метода лежит попытка уйти от главных недостатков работы с экспертами. Так, если опрашивать экспертов независимо друг от друга, то возможны отклонения в очень больших пределах. Если же позволить экспертам взаимодействовать, обмениваться оценками, то это может привести к появлению оценок, навязанных авторитетом коллег. Метод Дельфи позволяет исключать как первый, так и второй недостаток. Его сущность состоит в процедуре взаимодействия экспертов без непосредственного контакта друг с другом. Прямые дискуссии заменяются индивидуальными опросами, осуществляемыми по определенной программе в несколько этапов. При использовании этого метода появляется возможность привлекать к работе экспертов, компетентных не по всей проблеме, а по различным ее составляющим.