Принципы изобретения
Вот некоторые принципы, которые, существенны для изобретения и знание которых может помочь будущему изобретателю в его работе.
1. Задача, требующая подлинно изобретательское го решения, представляется неразрешимой всем, кроме изобретателей подлинно творческого склада. Но те задачи, решить которые действительно возможно, лишь на первый взгляд противоречат законам природы или известным свойствам материалов: все дело в том, что эти законы или свойства трактовались неверно. Таким образом, изобретатель прежде всего должен работать над формулировкой задачи. При этом следует искать такую формулировку, которая не только допускала бы решение задачи, но и вела к главной цели.
2. Можно начать с открытия какого-либо природного явления, с тем чтобы найти для него применение в дальнейшем. Но гораздо более ценным нам представляется путь, когда изобретатель видит некую человеческую потребность и пытается найти лучший способ удовлетворить ее. Для меня бесспорно, что, если человек . не отдает себе ясного отчета, какую насущную проблему можно решить с помощью новых знаний, не стоит и стараться овладевать этими знаниями. В подтверждение своей мысли сошлюсь на пример «открытия ради открытия». Я имею в виду силиконовую «скачущую замазку», вещество, обладающее удивительными свойствами: при быстром воздействии оно очень упруго, при медленном приложении усилия текуче. Но за четверть века замазке не удалось найти достойного применения, несмотря на многочисленные работы в этом направлении и объявленные конкурсы.
Другой пример — работа голландца Рейнста. Однажды, будучи еще студентом в Цюрихе, Рейнст уронил зажженную спичку в банку из-под варенья, на дне которой было немного метилового спирта. Он заметил, что спирт загорелся не ровным пламенем, а стал производить быстро следующие друг за другом вспышки; после каждой вспышки в банку втягивался воздух. Очень скоро Рейнст нашел способ поддерживать такие осцилляции в течение длительного времени и решил, что таким путем можно добиться интенсивного сгорания топлива и большой скорости истечения продуктов горения без применения воздушного компрессора. Этот принцип позволял также получить высокий коэффициент передачи тепла стенкам камеры, поскольку колебания скорости газов имели большую амплитуду. Всю дальнейшую жизнь Рейнст посвятил поиску практического применения своего открытия, главным образом для паровых котлов и авиационных двигателей. Ему не удалось добиться успеха — отчасти из-за консерватизма промышленности, но, вероятно, в гораздо большей степени из-за того, что преимущества открытого им способа сжигания топлива в постоянном объеме без компрессора бледнели перед недостатками: высоким уровнем шума, неполным сгоранием топлива, невозможностью контролировать аэродинамический характер потока истекающих газов.
Этот печальный пример свидетельствует не только о том, что работу следует начинать не просто с интересного наблюдения, а с ясно осознанной потребности в ней, но и о том, что в изобретательском деле очень опасно полностью концентрироваться на каком-либо одном проекте: в доведении изобретения до коммерческой стадии всегда присутствует элемент случайности. Я знал двух изобретателей, которые до конца жизни так и не добились успеха со своей «idee fixe».
Все ситуации, когда то или иное научное открытие (например, что ядерная реакция может поддерживаться нейтронами, которые выделяются в процессе деления ядер) или наблюдение (например, образования стеклянных бусин после большого костра из водорослей на песке) способствовали появлению изобретений, объясняются только тем, что какая-либо насущная человеческая потребность до тех пор не получила надлежащего удовлетворения. Деление ядер в цепной реакции немедленно повлекло за собой открытие почти неисчерпаемого источника дешевой энергии (который и тридцать лет спустя не используется в полной мере), а пристрастие к украшениям было столь же сильно несколько тысячелетий назад, когда было изобретено стекло, как и в наши дни.
Настоящая глава посвящена именно тому изобретательскому методу, которому следовали оба автора этой книги: от четкого определения насущной потребности человечества к изобретению устройства, которое сделало бы заметный шаг вперед либо к лучшему удовлетворению этой потребности, либо к уменьшению связанных с этим нежелательных побочных эффектов (в частности, загрязнения окружающей среды, шума, чрезмерных энергетических затрат).
3. Нередко случается, что задача имеет два и более различных решения (вот почему творческие задачи представляются нам интереснее логических, ведущих к единственному решению). Каждое из этих решений может обладать своими достоинствами и недостатками. Так, среди конструкций самолетов с неподвижной несущей плоскостью монопланы и бипланы существовали бок о бок на протяжении трех десятилетий, пока растущие скорости и появление новых конструкционных материалов не выявили безусловного преимущества моноплана. Аналогичное соревнование шло между авиационными газотурбинными двигателями с осевыми и радиальными компрессорами; в настоящее время из-за необходимости экономить горючее победу одержал вентиляторный осевой компрессор. Еще один пример — мартеновский и бессемеровский способы производства стали. Примерно до 1950 года для массового производства стали предпочтение отдавалось мартеновским печам, однако сейчас конвертерный метод применяется шире, так как он имеет гораздо большую производительность. Наконец, можно вспомнить карбюраторный и дизельный двигатели: каждый из них имеет свою сферу применения, однако растущая нехватка нефти и загрязнение окружающей среды свинцом приведут, вероятно, к тому, что дизель получит более широкое распространение.
Из всего сказанного следует, что изобретателю нередко имеет смысл познакомиться с менее удачными проектами и выяснить, нельзя ли сделать такое усовершенствование, которое позволило бы приспособить их к постоянно меняющимся нуждам человечества. Не исключено, что эти проекты подскажут изобретателю его собственный новый подход.
4. Когда идея какого-либо крупного изобретения «висит в воздухе», над ним могут работать (и, возможно, не без успеха) одновременно несколько человек. Это объясняется тем, что потребности людей ясны многим, так же как многим известны материалы и физические явления, которыми можно воспользоваться для удовлетворения этих потребностей, хотя научная теория нередко появляется значительно позже (достаточно вспомнить изобретение стекла). Эдисон и Сван одновременно работали над лампой накаливания и независимо друг от друга добились практических результатов. В начале нашего века успеха с паровой турбиной добились Парсонс и Рато; во время второй мировой войны газотурбинные двигатели были созданы изобретателями в Италии и Германии независимо от Уиттла. Многие изобретатели искали способ заменить поршень в двигателе внутреннего сгорания вращающимся ротором, но лишь двигатель Ванкеля был доведен до промышленного образца.
Я склонен считать, что в наши дни изобретателю невозможно добиться успеха в таких популярных областях, если у него нет финансовой поддержки в размерах, сравнимых со средствами, которые крупные компании ассигнуют на исследовательскую работу. Моя собственная работа над телеуправляемым «шахтером» окажется безрезультатной, если я не буду располагать на протяжении нескольких лет ассигнованиями, выражающимися шестизначной суммой.
5. Сколько-нибудь значительное изобретение нельзя ни запланировать, ни учесть в бюджете. Возможно, изобретение не состоится или окажется таким, что «разглядеть за лесом деревья» будет под силу лишь большой исследовательской лаборатории. С другой стороны, лаборатория такого масштаба может предложить совершенно неожиданную идею, открывающую новые возможности вне области ее непосредственных интересов. Как бы то ни было, в случае появления многообещающей идеи ее разработку и финансирование следует тщательно планировать, причем эти планы должны постоянно пересматриваться.
6. У всякой подлинно творческой личности бывают дни отчаяния и безнадежности — как до рождения оригинальной мысли, так и после. Настоящий изобретатель должен научиться не терять при этом энтузиазма и верить в успех своей затеи.
7. Принцип «разделяй и властвуй» применим и к сфере изобретательской деятельности. Нужно уметь выделять центр тяжести проблемы и постоянно совершенствовать это умение. Не пытайтесь одним махом разрешить все проблемы.
8. После того как вам в голову придет стоящая идея, пользуйтесь методом последовательных приближений. Не следует конкретизировать идею больше, чем это нужно для того, чтобы перейти к следующему этапу работы. Всегда оставляйте для себя как можно более широкий выбор. Именно таким путем идет, например, художник-пейзажист: прежде чем положить на холст краски, он делает грубый набросок. Детали вырисовываются лишь в третьем приближении. Нужно соблюдать правильную очередность: не следует, например, обращаться к экономической стороне дела, пока не будет ясна инженерная. Не следует даже думать об очередном вопросе, пока не решен предыдущий.
Правильный порядок вопросов, на которые предстоит ответить изобретателю, следующий:
- Не противоречит ли его идея законам природы?
- Может ли изобретение работать и будет ли достигнута желаемая цель?
- Может ли изобретение работать с достаточной скоростью, производительностью и т. п.?
- Можно ли осуществить его из известных материалов и с помощью существующей технологии?
- Будет ли оно надежным и простым в эксплуатации?
- Можно ли им управлять, а при необходимости регулировать и настраивать?
Только ответив на эти вопросы, можно переходить к экономике:
- Будет ли изобретение достаточно дешевым?
- Какова стоимость его эксплуатации и обслуживания?
- Каким будет срок службы?
- Как часты будут поломки и будут ли они иметь катастрофические последствия?
Экономические вопросы следует рассматривать вместе, поскольку они взаимосвязаны. Так, например, можно согласиться на удорожание изготовления, если при этом увеличится срок службы устройства или уменьшится вероятность его выхода из строя.
|
|
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