Читать книгу Мыслительное карате. Методология научно-технического творчества и концептуального проектирования - Валерий Васильевич Попов - Страница 9

Формирование нового в технической сфере происходит в процессе сближения, переноса знаний о существующих ТС и объектах живой и неживой природы на создаваемую ТС. Этот важнейший для научно-технического творчества процесс называется конвергенцией знаний. Уровень его эффективности пропорционален количеству и релевантности (адекватности) знаний, используемых для разработки новых ТС. Сложность этого процесса заключается в том, что релевантность знаний об известных ТС и объектах живой и неживой природы относительно создаваемой ТС может быть потенциально очень высокой, но неявной. Например, психологически сложно усмотреть возможность использования знаний о перистальтических механизмах млекопитающего, обеспечивающих транспорт продуктов в желудочно-кишечном тракте или кровеносной системе, при создании высокоэффективных перистальтических насосов и даже простейшего тюбика с кремом или пастой (рис. 36), хотя релевантность этих знаний очень высокая. Вот почему специалисты считают, что конвергенция традиционно непересекающихся знаний обладает неявными, но большими эвристическими возможностями и такие возможности надо внимательно выявлять и широко использовать.

Чтобы повысить эффективность конвергенции знаний при создании новой ТС, в идеале необходимо рассмотреть все знания о живой и неживой природе, имеющиеся в мире. Это непростая задача, и осмыслить ее довольно сложно. Но если это удастся, тогда количество вариантов новой ТС будет максимальным. Дважды нобелевский лауреат Лайнус Карл Полинг как-то сказал: «Лучший способ придумать одну хорошую идею – иметь много идей». Этот подход разделяет и видный американский ученый Перси Хилл. Согласно ему на всех (кроме регламентированных) стадиях создания нового товара (ТС) и его коммерциализации (использования), начиная с формирования актуальной потребности, необходима генерация не менее 60 принципиально разных вариантов идей с оптимальными количественными параметрами свойств, а затем выбор (с помощью известных методов и средств принятия решений) лучшей из них, которая с большой вероятностью и будет конкурентоспособной48.

Рисунок 36. Примеры перистальтических ТС: а – тюбик с пастой; б – насос

Понимание высокой важности объединения знаний о живой и неживой природе для активного вовлечения всех имеющихся знаний в хозяйственный оборот, в том числе для конвергенции знаний в научно-техническом творчестве, привело к тому, что ученые в опросе, проведенном журналом New Scientist в 2005 году, в горячей десятке величайших идей человечества на четвертое место поставили идею создания науки обо всем – метазнаний, или меганауки (megascience). При этом теория относительности Альберта Эйнштейна оказалась лишь на седьмом месте49.

Между тем в мире усиливаются процессы дифференциации наук и знаний. Уже давно в университетах не готовят «общих» физиков, химиков, биологов, экономистов, а готовят в конечном счете узких специалистов, например: «оптиков», «механиков», «ядерщиков» и др. Несколько десятков самостоятельных наук выделились из химии, биологии, экономики и других. С другой стороны, много дисциплин интегрировалось в одну общую науку. Например, возникли химическая физика, физическая химия, биохимия и др. Все это, безусловно, осложняет объединение знаний.

В России процессом создания меганауки занимается Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», где активно развивается научное направление, связанное с конвергенцией нанонауки, бионауки, инфонауки, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий (НБИКС). Надо при этом осознавать, что в конечном счете в меганауку должны быть объединены все науки и отрасли знаний.

Однако задолго до опроса, проведенного журналом New Scientist, советские методологи творчества акцентировали внимание на ключевой роли метазнаний (меганауки) в понятии базального (основополагающего) принципа эвристики, сущность которого заключается в том, что для разрешения конкретной проблемы необходимо выйти за пределы знаний о ней (и даже раздела науки) в область метазнаний или меганауки и с привнесенной информацией вернуться к решаемой проблеме. Фактически это и есть конвергенция знаний. Понятно, что узкая специализация ученых и инженеров, а самое главное – разнесенные по разделам наук информационные ресурсы препятствуют реализации базального принципа эвристики, поэтому для разрешения проблемной ситуации у химика будут чаще всего преобладать химические методы, у механика – механические способы и тому подобное, хотя более эффективное решение может быть получено на основе знаний из другой области (или других областей). Схема, поясняющая базальный принцип эвристики, показана на рис. 37.

Из-за низкой эффективности конвергенции знаний в России малоэффективна и конверсия (полный или частичный перевод предприятий оборонной промышленности на производство гражданской продукции и товаров народного потребления). Наиболее одиозный пример неэффективной конверсии: военный завод, выпускавший наукоемкую продукцию, переходил на выпуск сковородок, кастрюль, лопат.

Рисунок 37. Схема, поясняющая базальный принцип эвристики

Пока недостаточно способствуют конвергенции знаний и современные информационно-коммуникационные системы, манипулирующие описаниями ТС разных отраслей экономики, в которых, например, функционально одинаковые транспортные ТС могут называться по-разному: «транспортер», «конвейер», «питатель», «податчик» и др. Из-за объектной индексации описаний ТС компьютер найдет только те аналоги, названия которых заданы в поисковом запросе пользователем. При этом, возможно, самые эффективные технические решения, описания которых можно было бы с большой эффективностью использовать при создании новой транспортной ТС, не будут найдены.

Выход – в индексации описаний каждой ТС множеством функций (полезных, вредных, нейтральных), а также обобщающих функций (см. 6.2.5.1), объединяющих функции ТС разных отраслей экономики. Тогда по названию любой (даже вредной функции) можно обеспечить поиск аналогов ТС любой отрасли экономики, имеющихся в электронных ресурсах, независимо от названия аналогов.

В целом методология создания метазнаний (меганауки) и конвергенции знаний пока еще недостаточно разработана, а сам этот процесс создания (с учетом постоянного появления новых знаний) бесконечен. Оригинальный подход в объединении и использовании знаний о функциональных структурах и принципах действия ТС разных отраслей экономики, основанных на знаниях обо всех разделах физики, химии, биологии, экономики, разрабатывается под моим руководством. Результаты представлены в главе 6.

2.3.2. Репродуктивные и продуктивные знания

Недостаточная эффективность при поиске аналогов ТС в различных источниках информации – не единственное, что уменьшает эффективность конвергенции знаний и научно-технического творчества в целом. Дополнительный фактор, ведущий к снижению эффективности научно-технического творчества, – недостаточная эвристичность описаний (потенция знания к росту) аналогов ТС и других сопутствующих им знаний, которые в большинстве случаев представлены в виде репродуктивных описаний, отражающих в основном фактическое состояние аналогов ТС (с различной конкретностью и способами отображения – текстами, таблицами, графикой, анимациями и др.). Такие описания могут быть успешно использованы как справочные пособия – для обучения, репродуцирования (воспроизведения, изготовления) по образцу и/или инструкции, но из-за низкой эвристичности крайне редко являются подсказкой для генерации актуальных новых знаний, ведущих к созданию новых ТС.

Такими возможностями обладают продуктивные знания, скрытые:

1) в ТС; 2) в живой и неживой природе; 3) в систематизированных, ранжированных и отобранных по определенному критерию репродуктивных знаниях. Разумеется, должны быть и методики использования продуктивных знаний. Тогда эти знания превращаются в эвристики (от греч. ευριστικω – отыскиваю, нахожу, открываю): принципы, законы и закономерности развития ТС, стратегии, тактики, методы, приемы. Продуктивные знания можно (нужно) выявлять разными способами50.

В первом случае продуктивные знания (и сформированные на их основе эвристики) возникают при создании новой ТС. Именно эвристики и приводят разработчика к новому ТР, обладающему потенциально лучшими по сравнению с предшествующей ТС характеристиками. Очень часто такие эвристики не осмыслены разработчиком и, соответственно, не описаны, хотя их ценность иногда превышает ценность ТС, разработанных на основе таких эвристик (см. мудрые высказывания К. А. Гельвеция, Г. В. Лейбница, Л. Д. Ландау по этому вопросу в предисловии). Например, вряд ли создатель алебарды (древкового холодного оружия с комбинированным наконечником из копейного острия и боевого топора – рис. 38) сформулировал эвристику – реализацию устойчивой потребности «обеспечивать многофункциональность», которая является методической основой создания алебарды из аналогов (копья и топора).

Рисунок 38. Один из первых примеров реализации многофункциональности: а – копье; б – боевой топор;

в – алебарда

Эту эвристику много лет спустя сформулировал другой человек, она в настоящее время широко используется в мире. Например, в швейцарском складном ноже Wenger Giant встроено 87 инструментов и реализована 141 функция (рис. 39).

Рисунок 39. Швейцарский нож-рекордсмен

В целом в первом случае продуктивные знания выявляются при проведении функционально-физического (химического, биологического) анализа и синтеза ТС (ФФА), заключающегося в многоаспектном сравнении последней ТС с предшествующей ТС (аналогом) и формулировании эвристик, за счет которых и были получены новые свойства или новые параметры свойств в последней ТС (рис. 40). Попутно выявляются продуктивные знания, направленные на дальнейшее развитие последней ТС.

Важно отметить, что ФФА может проводиться и без разработчиков последней ТС и ее предшествующих аналогов. Методика проведения ФФА изложена в приложении 2.

Рисунок 40. Выявление и формирование продуктивных знаний при проведении функционально-физического (химического, биологического) анализа ТС

Во втором случае продуктивные знания выявляют в объектах живой и неживой природы, рассматриваемых как потенциальные аналоги разрабатываемых ТС, на основе аналогий между ними. При этом аналогии описывают в виде потребностей, функций, свойств, функциональных структур, принципов действия и даже технических решений и используют эти описания для переноса знаний об аналогах на разрабатываемую ТС. Подробнее об умозаключениях по аналогии (метод аналогий) говорится в разделе 5.1.4.

Формирование продуктивных знаний из объектов живой или неживой природы может осуществляться при отдельном анализе объектов (рис. 41) или в рамках ФФА.

В третьем случае продуктивные знания выявляют при накоплении, систематизации, ранжировании и отборе по определенному критерию репродуктивных знаний, что приводит к появлению эвристических возможностей, способствующих генерации новых знаний. Фактически возникают продуктивные знания. Например, по отдельности описания химических элементов – репродуктивные знания, но их накопление, систематизация (по группам и периодам) и ранжирование элементов (по их атомным массам) привели Д. И. Менделеева к формулированию в 1869 году периодического закона (эвристики), логичность которого позволила прогнозировать открытие новых (отсутствующих в периодической таблице) элементов.

Рисунок 41. Выявление продуктивных знаний из описаний объектов живой и неживой природы в виде аналогий и аналогов ТС

Кроме того, ранжируя репродуктивные знания, можно выявить наиболее востребованные, использование которых при разработке новых ТС с большой вероятностью может привести к существенному улучшению потребительских свойств создаваемых ТС. Например, при ранжировании многих тысяч человеческих потребностей по частоте их проявления (возникновения) мною была сформирована группа наиболее актуальных потребностей, названная устойчивыми потребностями человека. Перечень их и рекомендации по использованию при создании новых ТС представлены в разделе 6.2.2.

Исключительно за счет ранжирования репродуктивных глаголов и прилагательных, характеризующих функции и свойства ТС, мною были сформированы перечни «хороших» и «плохих» глаголов и прилагательных, обладающих возможностями продуктивных знаний (представлены в разделах 6.2.8 и 6.2.9).

Общая схема формирования возможностей продуктивных знаний в репродуктивных знаниях показана на рис. 42.

Рисунок 42. Формирование возможностей продуктивных знаний в репродуктивных знаниях

Важно отметить, что в литературе о творчестве до сих пор преобладает так называемый созерцательно-объяснительный тип изложения, когда сведения об особенностях научно-технического творчества представляются в основном в историях создания великих творений, что, конечно, полезно, но мало способствует развитию собственного творческого потенциала и повышению эффективности творческой деятельности. Именно поэтому умение самостоятельно выявлять и формулировать продуктивные знания (а также методики их использования – эвристики) из ТС, объектов живой и неживой природы и репродуктивных знаний не только позволяет более глубоко понять сущность ТС, окружающий мир, но и значительно (для многих многократно) повысить собственный творческий потенциал.

Перечень эвристик, предлагаемый мной для резкого повышения эффективности научно-технического творчества, представлен в таблице 5.

Базальный принцип эвристики представлен в предыдущем разделе книги, остальные виды продуктивных знаний, указанные в таблице 5, методики и примеры их использования будут освещены в последующих главах книги.

Таблица 5. Рекомендуемый перечень эвристик51

Таблица 5. Рекомендуемый перечень эвристик

(продолжение)

Таблица 5. Рекомендуемый перечень эвристик

(продолжение)

Таблица 5. Рекомендуемый перечень эвристик

(продолжение)

Напомню, что известный российский ученый в области психологии творческой деятельности В. А. Моляко52 называл эвристики «мыслительным карате», ведь эвристики действуют в творчестве как приемы (а главное – идеология) карате. Всем известно, что человек, владеющий карате, всегда победит другого, даже физически более сильного, но не владеющего карате противника. Именно этим и объясняется название данной книги.

2.3.3. Барьеры творчества

У методологов творчества широко распространено понятие барьера творчества как психологически обусловленной преграды или мотива, снижающего эффективность творческой деятельности на разных этапах или даже препятствующего ее возникновению. Следствием таких барьеров является малопродуктивное в творческом отношении мышление, которое называют «шаблонным», «стереотипным», «ригидным» (трудности перестройки восприятия и представлений в изменившейся ситуации), «вертикальным» (прямолинейное логическое мышление), «репродуктивным» и др. Множество преград возникает и при коллективной творческой деятельности, в основном из-за коммуникативных барьеров, поэтому полезно периодически проводить необременительный самоанализ (или коллективный анализ) психологического состояния субъектов творческой деятельности для того, чтобы выявлять барьеры и преодолевать их, а также препятствовать их возникновению. Не требуется особых знаний для предупреждения или преодоления большинства подобных барьеров.

Виды наиболее распространенных барьеров творчества (некоторые представляют собой группы барьеров) и их характеристики даны в таблице 6.

Таблица 6. Виды барьеров творчества

Таблица 6. Виды барьеров творчества (продолжение)

Как ни странно, но на самый вредный (по моему мнению) барьер творчества – барьер терминов – обратили внимание не профессиональные психологи, а методологи научно-технического творчества.

Барьер терминов возникает сразу же при объектной постановке задачи (например, «разработать фильтр»). При этом, во-первых, у большинства людей из-за термина «фильтр» в мозгу сразу возникает традиционный образ (концептуальная модель) фильтра как некоторой преграды, которая что-то пропускает, а что-то задерживает (рис. 43). Во-вторых, традиционная концептуальная модель фильтра непроизвольно связывает субъекта творчества с соответствующими аналогами, о которых надо бы на время забыть, так как, с одной стороны, реализованные в этих аналогах технические решения не обеспечивают необходимых характеристик (поэтому и поставлена задача «разработать фильтр»), с другой стороны, эти аналоги психологически мешают генерации новых технических решений, основанных на новых принципах действия и/или функциональных структурах.

Рисунок 43. Простейший фильтр: 1 – корпус; 2 – фильтрующая перегородка; 3 – слой уловленных частиц

Вряд ли связанный барьером терминов субъект творчества сможет придумать электростатический фильтр, в котором отсутствует преграда в традиционном виде (рис. 44), но именно электростатический фильтр задерживает тонкодисперсную пыль лучше, чем любые фильтры из ваты, материи и др.

Рисунок 44. Электростатический фильтр для улавливания аэрозолей

Как же препятствовать возникновению психологического барьера терминов? Необходима не объектная, а функциональная постановка задачи в виде функции, формулировка которой характеризуется высоким уровнем абстракции и не указывает на способ реализации процесса фильтрования или конструкцию фильтра. Да и сам термин «фильтр» не должен упоминаться. Пример такой постановки задачи: «сортировать (наименование объекта сортировки) по (наименование свойства)». Более подробные сведения о правилах формулирования функций будут представлены в разделе 6.2.5.1.

2.3.4. Качества творческой личности

Известный американский психолог Элис Пол Торренс считал, что в целом творчество порождается сильной потребностью человека в снятии напряжения, возникающего в ситуации неопределенности или незавершенности. С этим согласен советский (российский) академик В. А. Энгельгардт, который полагал, что врожденной инстинктивной силой творчества является стремление уменьшить степень неведения об окружающем нас мире.

При наличии аналога ТС научно-техническое творчество требует мысленного отстранения от несовершенного аналога, ставшего, по существу, стереотипом, который чаще всего превращается в барьер на пути к созданию нового, к переходу на креативный уровень осмысления проблемы.

Способности преодолевать такие барьеры и выходить за рамки стереотипов и являются неотъемлемыми качествами творческой личности.

Многие исследователи, изучив такие характеристики многих гениев, пришли к практически одинаковым результатам. В детализированном и дополненном виде они представлены в таблице 753.

Логика здравого смысла показывает, что к качествам творческой личности можно отнести все без исключения положительные качества человека вообще. Таких качеств я насчитал более 20054.

Из-за творческой работы – часто напряженной, нерегламентированной и требующей отвлечения от повседневных проблем и житейских мелочей – многие творческие личности неудобны в общении, быту и нередко одиноки. «Одиночество есть жребий всех выдающихся умов» – так резюмировал свои наблюдения немецкий философ Артур Шопенгауэр. С ним согласен его соотечественник писатель Жан Поль: «Одиночество – удел сильных. Слабые всегда жмутся к толпе» – и многие другие.

Однако именно в силу увлеченности творчеством они не сильно страдают от одиночества, бытовых неудобств. Все это, конечно, не означает, что гармоничная семья и налаженный быт снижают результативность творчества.

Творческие способности врожденно свойственны всем, но большинство людей утрачивают их под воздействием среды. Однако их можно развить за счет формирования специальных компетенций и мотиваций к творчеству.

Таблица 7. Перечень качеств и компетенций, обеспечивших успешную творческую деятельность гениев

2.3.5. Мотивации к творчеству

Мотивация зависит как от объекта, на который направлено действие, так и от потребности, удовлетворяемой в результате его совершения. Многие специалисты считают55, что мотивация творческой деятельности – это система мотивов и ценностных ориентаций, инициирующих творчество, целей и намерений, направленных на их реализацию, а также способов реагирования на трудности и неудачи, возникающие в процессе творческой активности.

В целом все виды мотивации делятся на группы: внешние, внутренние, положительные, отрицательные. Для удобства множество признанных видов мотивации, обусловленных разными причинами, видами деятельности, реализация которых вполне может быть творческой, сведены в таблицу 8.

Усилить мотивацию к творчеству способны эмоции человека: как низшие, основанные на инстинктах и являющиеся их выражением (например, эмоции голода, жажды, страха), так и высшие – чувства (например, долга, любви, товарищества, любознательности). Наиболее устойчивые чувства являются свойствами личности (например, честность, гуманность)56.

Выдающийся российский ученый В. И. Вернадский считал, что эмоции играют большую роль в творческом процессе. Он писал: «Говорят, одним разумом можно все постигнуть. Не верьте! Одна нить – разум, другая – чувство, и всегда они друг с другом соприкасаются в творчестве»57. Однако учеными экспериментально установлено58, что существует определенный оптимальный уровень мотивации, при котором любая деятельность выполняется лучше всего. Иначе говоря, очень высокая мотивация может иногда ухудшать результативность творческой деятельности59. «Перегорел» – так говорят о подобных состояниях.

В целом потребности, мотивации, мотивы, эмоции, чувства приводят к явлению, заставляющему нашу мысль вновь и вновь возвращаться к одной и той же теме. Это явление, которое определяет механизмы активного поведения человека, его духовность, стремление к знанию, творчеству, преодолению трудностей, в физиологии называют доминантой. Явление доминанты было открыто А. А. Ухтомским, одним из выдающихся мыслителей ХХ века, и сформулировано им как «достаточно стойкое возбуждение, протекающее в центрах (мозга) в данный момент, имеющее значение господствующего фактора в работе прочих центров: накапливающее возбуждение из отдаленных источников, но тормозящее способность других центров реагировать на импульсы, имеющие к ним прямое отношение»60. Это явление по праву называют «доминантой Ухтомского». На базе доминирующего очага возбуждения формируется конкретная приспособительная деятельность, ориентированная на достижение полезных результатов. Для формирования позитивной доминанты научно-технического творчества и торможения негативных доминантных очагов в мозгу человека необходимо осмысленное следование потребностям, мотивациям, мотивам, эмоциям, чувствам, направленным в конечном счете на эффективное достижение творческих результатов.

Таблица 8. Виды мотивации к творчеству

Таблица 8. Виды мотивации к творчеству (продолжение)

Таблица 8. Виды мотивации к творчеству (продолжение)

Таблица 8. Виды мотивации к творчеству (продолжение)

[I] Мотивация // Википедия. [2004—2017]. Дата обновления: 03.12.2017. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=89415717

[II] Розет И. М. Психология фантазии: Экспериментально-теоретическое исследование внутренних закономерностей продуктивной умственной деятельности. 2-е изд., испр. и доп. Минск: Университетское, 1991. С. 234.

[III] Гордеева Т. О. Мотивационные факторы, влияющие на достижения в учебной деятельности, или мотивация обучения: пять условий успеха // Психология в вузе. 2005. №4. С. 4.

[IV] Мотивация // Википедия. [2004—2017]. Дата обновления: 03.12.2017. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=89415717

[V] Мотивация // Википедия. [2004—2017]. Дата обновления: 03.12.2017. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=89415717

[VI] Мотивация // Википедия. [2004—2017]. Дата обновления: 03.12.2017. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=89415717

[VII] Мотивация [Электронный ресурс] // Я сделал это! – Блог о мотивации: [сайт]. 2012. URL: http://yasdelaleto.ru/motivation.html

[VIII] Веденеева И. Г. Роль преподавателя в формировании мотивации достижения успеха студента [Электронный ресурс] // Фестиваль педагогических идей «Открытый урок»: [сайт]. 2011. URL: http://открытыйурок.рф/статьи/573011/

[IX] Мотивация [Электронный ресурс] // Я сделал это! – Блог о мотивации: [сайт]. 2012. URL: http://yasdelaleto.ru/motivation.html

[X] Мотивация [Электронный ресурс] // Я сделал это! – Блог о мотивации: [сайт]. 2012. URL: http://yasdelaleto.ru/motivation.html

Высокий уровень позитивной доминанты формирует большие дополнительные возможности человека во всех видах творческой деятельности. Примерами могут служить жизнь и творчество многих выдающихся людей. По преданию Гомер, создавший «Одиссею» и «Илиаду», был слепым. Иоганн Себастьян Бах начал терять зрение в 14 лет и к концу жизни полностью ослеп. Людвиг ван Бетховен потерял слух в 28 лет и совершенно глухой писал музыку, играл и дирижировал почти 30 лет. Леонардо да Винчи страдал церебральным параличом. Из-за опухоли спинного мозга Борис Кустодиев последние 15 лет жизни был прикован к кровати, свои лучшие картины он написал лежа.

Высокий уровень позитивной доминанты научно-технического творчества нередко приводил к резкому изменению жизни многих людей, которые в этой («второй») жизни добивались выдающихся результатов. Например, Антуан Лавуазье (XVIII век), основатель современной химии, служил сборщиком налогов; Александр Грейам Белл (начало XX века), изобретатель телефона, в 16 лет получил должность учителя музыки и ораторского искусства; немецкий врач Георгий Агрикола в XVI веке заложил основы минералогии, горного дела и металлургии; академик А. И. Берг, добившийся высокого признания в развитии радиоэлектроники, на склоне лет активно занимался кибернетикой, которую в 50-е годы прошлого века в СССР считали лженаукой.

Доминантный механизм работы мозга эффективно обеспечивает не только формирование естественной потребности в новых знаниях, но и получение в процессе обучения значимых научных и практических результатов.

Такой механизм реализуется в разработанной под моим руководством креативной педагогике, которая, в частности, базируется на том, что целью обучения является не только освоение определенного учебного материала (предмета), но и достижение созидательной цели с использованием эвристических стратегий, тактик, методов, приемов – «мыслительного карате». Подробнее о креативной педагогике читайте в главе 7.