Этапы процесса изобретения
Первый шаг в изобретении — выбор того, что вы хотите изобрести. Сам я предпочитаю иметь целую коллекцию задач, которые, по моему мнению, заслуживают нового решения. С этой целью у меня заведен большой блокнот, в котором каждой проблеме отведено по страничке; здесь я делаю различные пометки. Я также держу эти проблемы в голове и порой нахожу решения, глядя вокруг «изобретательским взглядом». Это не мешает мне сосредоточиться над интересующей меня проблемой. У меня вошло в привычку обсуждать те или иные проблемы с заинтересованным собеседником — когда вновь формулируешь задачу и отвечаешь на вопросы, нередко в голову приходят новые решения; в то же время высказываемые собеседником предложения подтверждают существование множества неисследованных возможностей. Разумеется, может случиться, что собеседник подскажет готовое решение, и в этом случае его заслуга должна быть безусловно признана. Особенно ценным бывает обсуждение задачи со специалистами других профилей и вообще вне научного круга, Они могут подсказать идею из другой области науки или из практики древних цивилизаций и даже первобытного человека. Современная техника с ее расточительным отношением к дешевой энергии, природному сырью, с безразличием к загрязнениям окружающей среды нередко пренебрегает этими идеями. Изобретатель никогда не может быть уверен в том, что он держит в голове всю необходимую информацию; не может он и слишком надеяться на то, что ему под руку попадется устройство, которое подскажет решение проблемы.
Иногда случается встретить печатное сообщение о каком-либо научном наблюдении, дающем ключ к решению задачи, над которой думает изобретатель. Сошлюсь на собственный пример. Я не занимался целенаправленно проблемой прямого преобразования энергии сгорания топлива в электричество. Но когда мне встретилось сообщение о том, что выдуваемые из стеклянного сопла струей воздуха мелкие частицы кремнезема заряжены отрицательно и прибор представляет собой, по сути, электростатический генератор, я немедленно связал это с возможностью преобразования кинетической энергии истекающих из сопла продуктов сгорания топлива в постоянный ток, что и привело меня в конце концов к магнитогидро-динамическому генератору.
Опыт убеждает меня в том, что викторианская манера тщательно скрывать свою идею и не рассказывать о ней никому до тех пор, пока она не будет запатентована и претворена в жизнь, совершенно не годится для второй половины XX века, поскольку сейчас опасность представляют не столько те, кто способен украсть идею и самостоятельно осуществить ее, сколько те, кто мог бы помочь в ее реализации, но слишком погряз в существующих концепциях и не склонен прикладывать усилия к развитию новых методов. Я, к примеру, на протяжении пятнадцати лет твердил о необходимости создания механического «крота» для работы в шахтах, но до сих пор не получил поддержки горных инженеров, которые не в состоянии даже вообразить возможность разработки подземных залежей без того, чтобы в шахту спускались люди. Даже успех советских ученых, создавших телеуправляемого робота, который, подчиняясь командам с Земли, добыл образцы лунного грунта, не убедил горняков. Эта идея сможет получить развитие лишь тогда, когда нехватка угля доведет Совет углепромышленников или министерство угля до такой степени отчаяния, что они решатся на почти безнадежный, по их мнению, шаг.
Необходимо всеми силами стараться избегать того, что мы называем «фактором ИНН» (Изобретено Не Нами). Нужно быть готовым к сотрудничеству и признавать заслуги людей, внесших ценный вклад. Цель изобретателя должна заключаться не в том, чтобы найти свое личное решение задачи, а в том, чтобы найти для этой задачи хорошее решение. Может случиться, что людям по долгу службы приходится работать над какой-либо одной конкретной проблемой или же их личные интересы сконцентрированы на одной проблеме и они предпочитают в работе над изобретением иной метод, нежели используемый мною метод «группы проблем». Но и в этом случае «изобретательский взгляд» и частое «вентилирование» проблемы на лекциях и во время дискуссий по-прежнему оказываются весьма полезными. И в любом случае для того, чтобы накопить необходимую для изобретения внутреннюю энергию нужно сконцентрировать свои усилия на конкретной задаче.
Когда задача выбрана, следует сформулировать основные «правила игры». Эти правила можно представить в виде ответов на следующие вопросы:
1. Что является главной целью изобретения: уменьшение расхода горючего, экономия конструкционных материалов или достижение принципиально нового качества (например, впервые обеспечить человеку возможность летать); обеспечение большей безопасности, упрощение эксплуатации и обслуживания, увеличение надежности?
2. Что является дополнительной целью изобретения — например, чтобы изобретенное устройство во всех прочих отношениях (помимо главной цели) было по крайней мере не хуже существующих или чтобы стоимость его была не более чем на 20% выше, если главной целью изобретения является увеличение срока службы втрое?
3. Каковы ограничения, накладываемые на решение задачи? Именно здесь исходные положения могут оказаться слишком жесткими, и, найдя возможность ослабить одно из неоправданно жестких требований, изобретатель нередко может открыть путь оригинальной идее. Половина дела в изобретении — ясная формулировка цели, которой пытается добиться изобретатель, поскольку очень часто в существующих системах содержатся ставшие традиционными ограничения, которые без ущерба для дела можно отвергнуть. С другой стороны, нередко обнаруживается, что исходные ограничения сдерживают полет мысли изобретателя, особенно если эти ограничения наложены кем-то со стороны, кого мы можем назвать «заказчиком». Один из основных принципов изобретения мы тогда сформулируем так: «Заказчик всегда неправ». Он, как правило, стремится сделать правила игры неоправданно строгими — то ли оттого, что в силу собственного консерватизма подсознательно надеется, что изобретатель же справится с задачей, то ли потому, что неспособен увидеть чрезмерную жесткость накладываемых ограничений.
Таким образом, нельзя сделать изобретения, если с самого начала не выявить в правилах игры такое, которое можно было бы «ослабить» без ущерба для главной цели. Очень часто заказчик предъявляет экономические требования: например, чтобы устройство было пригодным для массового производства из недорогих конструкционных материалов. Эти трудности изобретатель должен преодолевать с помощью принципа «разделяй и властвуй». Другими словами, он выбирает одно из правил за основное и работает над этой частью проблемы до тех пор, пока ему не удастся найти удачное решение.
Итак, изобретателю предстоит формулировать правила игры снова и снова, пока он не выделит самую важную часть задачи, требующую изобретательского решения, и не смягчит те правила, которые необоснованно жестки.
Можно найти примеры описаний этой стадии процесса самими изобретателями. Эдисон постепенно пришел к мысли о том, что дуговую лампу, питаемую большим током, который поступает по толстым медным проводам от близко расположенного генератора, можно заменить лампой накаливания с большим внутренним сопротивлением и малым потребляемым током. Королевская комиссия в Великобритании, поддерживаемая газовыми компаниями, заявила, что Эдисон пытается идти против закона Ома. Однако Эдисон, в процессе своих экспериментов с телеграфом изучивший поведение тока в цепях гораздо лучше членов Королевской комиссии, не отказался от чрезвычайно трудной задачи найти такую нить накаливания, которая разогревалась бы достаточно сильно, чтобы излучать яркий свет, и в то же время не перегорала бы слишком скоро.
Парсонс знал, что можно создать паровой двигатель с вращающимся ротором без клапанов и поршней, в котором пар действовал бы на лопатки турбины так же, как ветер на крылья мельницы. Он также понимал, что для создания перепада давлений пар должен расширяться, так что главная изобретательская задача заключалась в поиске оптимальной формы неподвижных и вращающихся лопаток.
Третий шаг на пути к изобретению — накопление эмоционального заряда, способного подавить собственные внутренние возражения и предрассудки и открыть путь новой идее. Нужно думать о том значении, которое может иметь для человечества решение поставленной задачи, и стараться отмести все свои сомнения — не подавляя их и не игнорируя, а убеждая себя в возможности найти такое решение, которое не вызовет подобных сомнений. Здесь особенно уместна аналогия с всадником на поле, окруженном высокой изгородью: перескочить через изгородь удастся лишь тогда, когда и всадник, и конь убеждены, что на сей раз они с этим справятся.
Укрепив свою решимость, постарайтесь избавить себя от предвзятых мнений, забыть о том, как решается эта задача в настоящее время, не думать об очевидных мелких усовершенствованиях. М. Пирани (который в начале нашего века изобрел вакуумметр Пирани и сделал десятки других изобретений в области электрического освещения, электрических печей и огнеупоров) рассказывал мне, что он никогда не читал научную литературу перед тем, как взяться за новую проблему; он начинал читать книги и статьи лишь после того, как у него появлялись собственные идеи. То же говорил и Барнес Уоллис. И в самом деле, чтение научной литературы с тем, чтобы познакомиться со всем, что уже сделано в этой области,— не самый легкий путь для творчества. Если следовать этим путем, можно легко поддаться убеждению, что все возможности уже испробованы до тебя. С другой стороны, иногда выясняется, что твоя оригинальная идея уже высказывалась и проверялась прежде. В таком случае можно сказать себе: «Это лишь доказывает, что идея стоящая. И я буду тем самым человеком, кто преодолеет препятствия, остановившие других на пути к успеху». При достаточной умственной самодисциплине можно научиться бегло просматривать научную литературу и знакомиться с попытками решить задачу, не падая духом от чужих неудач. Однако при этом очень важно сохранять широту взглядов, не погрязать в деталях и всегда быть готовым воспринять идею из совершенно другой области.
Важно также ограждать себя от тех, кто убежден в неразрешимости проблемы, а также в том, что все стоящие идеи уже высказаны, что у вас не хватит ума решить ее, что вы беретесь сразу за слишком много проблем.
После того как изобретатель подавил в себе критическое начало и у него зародилась идея возможного решения проблемы, он должен двигаться дальше с большой осторожностью, чтобы, с одной стороны, не потерять основную нить, а с другой — избежать чрезмерной конкретизации идеи, которая в таком случае сможет развиваться лишь в одном из многих возможных направлений.
Основной принцип, которого должен придерживаться изобретатель, в математике называется методом последовательных приближений. Как только изобретателю в голову придет любопытная мысль, он должен зафиксировать ее суть на клочке бумаги — либо в виде эскиза, либо в виде краткой записи; это делается для того, чтобы он помнил, в какой области следует искать решение. Очень важно обрисовать идею как можно шире. Не следует детально прорабатывать мысль, чтобы не испытывать сожаления, если затем придется выбросить несколько формулировок или эскизов. Карандашные наброски гораздо предпочтительнее эскизов, выполненных с помощью циркуля и линейки. Этот принцип относится к любой творческой работе: перед тем как писать картину, художник, например, делает предварительный набросок (а лучше — не один) во весь холст; детали прорабатываются позднее. Точно так же новую идею нужно оглядеть «со всех сторон», прежде чем приступать к ее детальной разработке.
На этой стадии не следует пренебрегать никакими возможностями, поскольку, как только будет готов набросок, придется подвергать его критической оценке. Экономические вопросы — надежность, стоимость изготовления и обслуживания и другие — на первых порах рассматривать не надо; они возникнут позже. Сейчас же важно спросить себя: будет ли конструкция работать, можно ли ее построить на современном уровне техники, обеспечит ли она лучшее решение поставленной задачи? Вы задаете главные инженерные вопросы, и лишь после того, как техническое решение приведено к такому виду, что ответы на вопросы будут положительными, можно переходить ко второй стадии: чертежной доске, калькулятору или компьютеру. Здесь уже появляются детали (форма и размеры, оптимальные конструкционные материалы', узлы смазки, скорости) и рассчитываются ключевые факторы — статические и динамические усилия, устойчивости, к, п. д. Но и эти расчеты производятся с точностью до одной-двух значащих цифр. На этой стадии необходимо лишь получить оценки по порядку величины. Нет нужды излишне вдаваться в подробности, иначе на исследование дороги, ведущей в тупик, можно израсходовать столько сил, что их не останется на «главный проспект».
Если для того, чтобы яснее представить себе положение частей в пространстве и их взаимодействие, нужно построить модель, ее следует делать из самых податливых и доступных материалов. Наиболее подходящими являются мягкая проволока, пластилин, дерево, детские конструкторы, алюминиевые пластинки. В такую модель легко вносить изменения; не жалко ее и выбросить, так что у изобретателя не будет привязанности к конкретной конструкции. Само собой разумеется, что чертежи и модели должен делать сам изобретатель, поскольку лишь он в процессе работы способен развивать свою идею.
Принцип «разделяй и властвуй» на этой стадии имеет и другое важное приложение: не следует возлагать на одну деталь несколько различных функций; для каждой функции следует вводить в конструкцию отдельную деталь.
|
|
Читайте в рубрике «Как стать изобретателем»: |
Военная техника | Телекоммуникации | Электроника | Энергетика | Физика | Химия | Биология | Математика | Психология | Физиология | Экономика | Металлургия | Строительство | Сельское хозяйство | Медицина | Культура и искусство | Виды двигателей | Машины и механизмы | Воздушный транспорт | Водный транспорт | Автотранспорт | Ж/д транспорт | Физики | Химики | Математики | Биологи | Европейские изобретатели | Американские изобретатели | Российские изобретатели | Советские изобретатели | Методология науки | Развитие креативности | Как стать изобретателем | Изобретения будущего