Нурали Латыпов, Сергей Ёлкин, Дмитрий Гаврилов

Инженерная эвристика

 

Вступительная статья

 

Инженерное творчество – занятие в высшей степени интересное, поскольку именно здесь происходит синтез теории и практики, «дедукции» и «продукции». Инженер должен, с одной стороны, находить самые смелые и неожиданные для текущей практики решения, поскольку, следуй он в общей колее, работа такая не принесёт выгоды никому. С другой стороны, инженеру, в какой бы полёт фантазии он бы ни устремился, надо сверять свои координаты с жёсткими условиями технико‑экономической реальности. Эта стыковка полёта мысли и земных ограничений делает инженерное дело одним из увлекательнейших занятий на свете. Практика может быть разнообразна по степени приземлённости.

Например, программист работает в мире, почти что полностью подконтрольном человеку, где всё создано усилиями людей. И каждый шаг может быть проанализирован.

А вот самолётостроитель должен приспособить своё детище к существованию в мире, где мало что можно предсказать, где условия бывают крайне сложными и тяжёлыми, и ничего, после всех испытаний, отыграть назад уже будет нельзя. В то же время он должен добиться в столь непредсказуемых условиях хорошо предсказуемого результата.

Но и программист, и самолётостроитель, в отличие от служителя муз, имеют возможность и обязаны сверять каждый шаг своего творчества с действительностью. Это долженствование кажется ограничением, хотя и мнимым. Написать хорошую программу сложнее, чем хорошую пьесу. Но с другой стороны, интересную пьесу сложнее создать, чем написать картину. Пьесу должны поставить и представлять на театральной сцене разные люди, а картину вы пишете вполне самостоятельно, и никому на уже написанное не повлиять.

Даже у людей искусства, впрочем, давно бытует фраза, что форма освобождает. Когда мы выбираем ту или иную художественную форму, можно уже больше заботиться о содержании. И вот такое же освобождение происходит в инженерии. Когда вы существуете в среде, сформировавшейся независимо от вас, это налагает множество ограничений, но ещё и позволяет опереться на уже имеющиеся силы и подходы в собственном творчестве.

Об инженерном творчестве написано и мало, и много. «Много», потому что есть – и по сей день актуальны – выдающиеся на этом поприще работы, назову здесь лишь две из самых замечательных.

Вспомню труд канадского специалиста Эдварда Крика «Введение в инженерное дело». В предисловии к первому русскому изданию монографии редактор (а это было время косыгинских реформ, 1970‑й год) отмечал: «На множестве убедительных примеров автор доказывает… необходимость изучения и знания не только технических и технологических наук, но и дисциплин, на первый взгляд далёких от них. Любое знание пригодится инженеру в век кибернетики, ракетоплавания и бионики. Но особый упор делает Э. Крик на глубокое знание инженером экономики. Вся книга пронизана мыслью, что инженер, не умеющий сделать экономический расчёт себестоимости, составить смету затрат на проектирование и производство, вычислить эффективность разрабатываемой новинки и экономически обосновать один вариант из множества, – неполноценный инженер»[1].

Соглашаясь с такой оценкой, всё же не могу не подчеркнуть: инженер не является таковым по сути, если хотя бы не совершенствует сделанного до него. Прорывной в этом плане была отечественная разработка. В 1950‑х годах Генрих Альтшуллер закладывает основы будущей ТРИЗ, Теории решения изобретательских задач, нацеленной на эффективный поиск новых инженерно‑технических решений. Всё же сама инженерная (да и любая идея) предшествует стадиям конструирования и проектирования. Инженерные задачи подразделяются, в сущности, на две основные группы. Конструкторские – когда в рамках имеющихся физических ограничений находят оптимальные варианты в проектировании. И изобретательские – когда применяется новый принцип достижения решения, достигается новый вариант изделия, технологии, системы с обходом существующих ограничений. Двигателем изобретательской мысли в ТРИЗ выступает разрешение выявленного технического противоречия[2].

А «мало» об инженерном труде написано в том плане, что творчество «киношное», театральное, литературное и поэтическое как бы существуют, но технического творчества до определённого момента просто не признавали.

Знаменитый писатель и не менее выдающийся физик Чарлз Перси Сноу, анализируя западное общество ещё в середине 1950‑х годов в работе «Две культуры и научная революция» отмечал усиливающуюся поляризацию между учёными и техническими специалистами с одной стороны, и гуманитариями – с другой: «Художественная интеллигенция, которая случайно, пользуясь тем, что никто этого вовремя не заметил, стала называть себя просто интеллигенцией, как будто никакой другой интеллигенции вообще не существует… Среди художественной интеллигенции сложилось твердое мнение, что ученые не представляют себе реальной жизни и поэтому им свойствен поверхностный оптимизм. Ученые со своей стороны считают, что художественная интеллигенция лишена дара провидения, что она проявляет странное равнодушие к участи человечества, что ей чуждо все, имеющее отношение к разуму. Поляризация культуры – очевидная потеря для всех нас. Для нас как народа и для нашего современного общества. Это практическая, моральная и творческая потеря»[3].

Кстати, уже тогда Сноу обнаружил и ростки нового, назревающего кризиса, теперь уже в своей научно‑технической среде, собственно «разбегание» науки и техники:

«У тех, кто работает в области чистой науки, сложилось совершенно превратное мнение об инженерах и техниках. Им кажется, что все связанное с практическим использованием науки совершенно неинтересно. Они не в состоянии представить себе, что многие инженерные задачи по четкости и строгости не уступают тем, над которыми работают они сами, а решение этих задач часто настолько изящно, что может удовлетворить самого взыскательного ученого…»[4]

В истории культуры есть масса примеров, когда художественная, естественнонаучная и техническая культуры представляют однородный сплав. И этот сплав, как правило, имеет своё громкое имя.

Например, в 1842 году вышла примечательная статья великого Гектора Берлиоза, в которой он так характеризовал молодого изобретателя музыкальных инструментов Антуана‑Жозефа Сакса:

«Это человек проникновенного, цепкого, светлого ума, настойчивый и твердый в любом испытании. Он одновременно математик, акустик, чеканщик, литейщик и токарь. Он умеет, и думать, и делать – выдумывает и сам же выполняет».

Почему я обратил внимание на это высказывание? Из уст композитора прозвучала хвала искусству инженерному! Хотя создатель саксофона, проникавший с юных лет в саму природу музыкальных духовых инструментов, был и сам блестящим исполнителем. Его детище вот уже как сто семьдесят лет непременный участник оркестров – саксофон, изобретённый на перекрёстке творчества гуманитарного и технического, давно стал классикой.

Но такая похвала звучит всё реже и реже, слово «культура» в вездесущих СМИ предполагает сейчас что угодно, кроме технической, технологической культуры. Искусство – вот это культура. А мы, инженеры, кто тогда, спрашивается?!

Если наука и провозглашалась когда‑либо сектором культуры в узком кругу, то про культуру инженерную как‑то принято не упоминать. Давно я не слышал такого словосочетания! А между тем, возвращаясь к музыке, она часть общечеловеческого достояния, но ведь надо же было изобрести и сами инструменты, её порождающие, и отработать саму технологию изготовления таковых. Трудно художественное от инженерного отделить! Невозможно.

Ещё тревожнее тот печальный факт, что и сами инженеры склонны иногда отказываться от собственного права на «творческое начало»! Если согласиться с наблюдениями одного из видных мировых экспертов в сфере развития творческого мышления, доктора Эдварда де Боно, в большинстве своём те, кого называют «технарями» – цитирую – «…склонны верить в то, что творчество хорошо для рекламщиков, создателей упаковки, дизайнеров, специалистов в области маркетинга, но оно вовсе необязательно там, где всем управляют строгие числа и законы физики.

Но, как только они смогли увидеть логику творчества как способ поведения шаблонных систем, их отношение немедленно изменилось. Это очень важный момент, потому что множество людей признают ценность новых нестандартных идей, но оказываются неготовыми принять необходимость творчества, если эта необходимость остается на уровне лозунга.

А стоит им увидеть действительную логическую необходимость в творчестве, объясненную с помощью логики, – отношение радикально меняется. Понимание логики творчества само по себе не сделает вас творческой личностью. Но оно способно убедить в необходимости творчества и позволяет понять принцип действия определенных приемов нестандартного мышления и то, почему на первый взгляд алогичные приемы на самом деле абсолютно логичны в рамках логики шаблонных систем. И, наконец, понимание логики творчества мотивирует личность к действиям в этом направлении.

Некоторые люди утверждают, что их не интересует логика творчества, и стремятся поскорее освоить практические приемы. Это ошибка, потому что метод нельзя использовать достаточно эффективно, если вы не знаете, какой принцип лежит в его основе. Те учителя, которые трактуют приемы творчества как набор инструментов на все случаи жизни, не должны удивляться, если их студенты станут воспринимать эти приемы как хитрый фокус, и ничего больше»[5].

Да что там музыка с её инструментарием! Куда делась бы киноиндустрия без решения целого ряда инженерных задач. Разве «Аватар» Джеймса Камерона – это не инженерное искусство? Разве прославленный режиссёр погрузился на дно Марианской впадины на анимированном батискафе?

Строго говоря, само выражение «инженерное творчество» – тавтология, «инженер» суть синоним «творца», изыскивающего действенные способы достижения желаемого результата повсеместно.

Станислав Лем в «Сумме технологий»[6] указывал на определяющую роль инженера в создании новой реальности или переходе к ней. Тот же Эдвард Крик со своей стороны понимал инженерную задачу как требование перейти от одного состояния реальности к другому оптимальным образом, несколькими, возможно разными маршрутами[7]. Изобретение всегда нацелено на выявление нового творческого принципа указанного перехода.

«Творчество – сложный и запутанный предмет. Границы его размыты и простираются от изобретения нового колпачка для зубной пасты до Пятой симфонии Бетховена. Путаница начинается уже с трактовки самих слов “творческий” и “творчество”. На простейшем уровне “творчество” означает создание чего‑то, не существовавшего раньше. Продукт творчества не должен быть ни очевидным, ни легким. Он должен обладать какой‑то уникальностью, редким достоинством, достижимым только исключительными усилиями…

Можно относиться к творчеству, как к тайне. На наших глазах рождается изумительная идея, и мы не можем понять, как это происходит. Можно изучать и анализировать поведение творческих людей, но это ненамного приблизит нас к разгадке, потому что часто такие люди сами не сознают, как работает их “механизм творчества”, – считает тот же Эдвард де Боно, и обращает внимание своих читателей на самоорганизующиеся системы, включая мозг, тогда «в каком‑то смысле мы получаем возможность взглянуть на “логику” творчества. В ней нет никакой таинственности, и, чтобы ее понять, не нужно ничего принимать на веру. Секрет творчества не хранится в черном ящике с надписью “Это происходит здесь”. Сущность творчества (или, более точно, нестандартного мышления) доступна пониманию каждого»[8].

Всё в том искусственном мире, в котором мы живём, даже обыденное, до банальности привычное кем‑то когда‑то придумано и изобретено!

Доктор технических наук, профессор Наум Петрович Абовский в новой монографии «Секреты инженерного творчества» (Инженерно‑строительный институт Сибирского Федерального Университета) справедливо отмечает: «Человек, овладевая природными и общественными условиями своего существования, создает свою – “вторую природу”. Этот человеческий мир, базируясь на природе, вместе с тем составляет ту великую “прибавку”, которая исторически является самой молодой, но, вместе с тем, самой качественно сложной реальностью мироздания. Техника, как часть антропогенного мира, определяется как совокупность средств человеческой деятельности, создаваемых в целях производства и обслуживания потребностей общества.

Проблема качественных различий мира “естественного” и “искусственного” не нова. Однако в нашем сознании, главным образом, в силу несовершенства образования, сложился стереотип такого убеждения, при котором “искусственному” миру, как вторичному, как бы предписывается исполнять только законы, действующие в “естественном” мире».

Н.П. Абовский возвращается к формулировке проблемы, выдвинутой ещё нобелевским лауреатом, американцем Гербертом Александером Саймоном, который писал: «Мир, в котором мы живем, в значительно большей мере является творением человеческих рук, чем природы: это гораздо более искусственный мир, нежели естественный».

Саймон в своей монографии[9] приводит такие примеры. Естественное выступает перед человеком, как непосредственно данное; оно есть и изучается как таковое во всех его закономерностях («угол падения равен углу отражения»), качествах, свойствах и отношениях («Земля обращается вокруг солнца по эллипсу, в одном из фокусов которого находится солнце»). Искусственное – по его теории, – прежде чем стать таковым, должно быть создано (цемент и сталь из минерального сырья, продовольствие – из растительного и животного мира). Иными словами – оно должно быть спроектировано и произведено. В нём реализуется цель человека, оно функционально обслуживает его разнообразные потребности. Таким образом, «фокусом всей целенаправленной, продуктивной деятельности человека является решение задач, какими должны быть создание вещей и действия человека по достижению его целей. Между познанием человека, направленным на естественный объект и познанием и деятельностью человека, направленными на создание искусственных вещей, есть существенное различие. Оно состоит в том, что, если в первом случае в нем преобладает анализ, то во втором – синтез»[10].

Г. Саймон предложил разработать «некую универсальную теорию конструирования или основы методологии создания искусственного. Он верит, что создание такой теории позволит исправить тот «флюс», который сейчас в нашем познании составляют естественно научные знания». Он писал: «Я призываю не к тому, чтобы игнорировать фундаментальные науки, а лишь к тому, чтобы наряду с фундаментальными основами естественных наук включить в программу (любого базового высшего образования. – Авт.) – фундаментальные основы инженерного искусства» (Там же).

Н.П. Абовский указывает, полемизируя с изданной сорок лет назад саймоновской монографией: «Сейчас очевидным становится, что инженеру, чтобы строить конкретную действительность, исходя из потребностей общества, уже недостаточно только “всеобщей ориентации”, он должен иметь под рукой “эффективные познавательные инструменты”. Главное же состоит в том, что он должен иметь возможность прежде, чем строить в действительности, развернуть и детально построить все это идеально, создать свой предмет в виде проекта и быть уверенным, что его проекты и конструкции, став материальными, будут жить и нормально исполнять свои функции[11]. Инженер, как правило, не добывает фундаментальных знаний “о природе вещей”, но он добывает фундаментальные знания “о синтезе вещей”. И вряд ли можно сказать, что эти исследования менее важны, чем первые. Почему? Да не потому ли, что конечной целью всякого человеческого познания, да и вообще – проявления активной человеческой позиции, является не накопление знаний, как таковых, а стремление заставлять их служить себе».

Упомянутый мною ранее Эдвард Крик подчёркивал: «Многие полагают, что большинство решений инженер находит, стоя у чертёжной доски. Это далеко не так. Большую часть своего времени инженер наводит справки, знакомится с литературой, изучает требования, обменивается мнениями, подбирает сотрудников. Поэтому умение поддерживать хорошие отношения с людьми и успешно сотрудничать с ними играет большую роль в работе инженера. деятельность инженера в большой степени зависит от нужд общества, признания полезности его изобретений и того, как эти изобретения помогают людям. Эта заинтересованность вместе с экономической стороной деятельности инженера делают его работу не столь уже сугубо технической, как предполагают непосвящённые. Существует мнение, будто инженер большую часть своего времени делает то, чем обычно занимается техник или механик, или даже лаборант. Отнюдь нет! Инженеру чаще приходится мыслить абстрактно, обдумывать факты, вычислять и сопоставлять и реже иметь дело с конкретными приборами. Более того, макет разработанного инженером прибора собирают техники, поэтому даже в этом случае инженеру не всегда удаётся “поработать руками”»[12].

Впрочем, в моём архиве можно найти достаточно примеров, когда и инженеру приходилось «засучивать рукава». Перебирая вырезки в поиске красивых, и в то же время приземлённых, в хорошем смысле этого слова, примеров, нашёл сообщение инженера И. Гамма (с. Глядень, Алтайский край) из журнала «Техника и наука» (1983, № 8, С. 35):

«Однажды ранней весной нам было крайне необходимо опустить в озеро водозаборники от передвижных насосных станций. С дамбы только‑только сошёл снег, и никакие подъёмные механизмы нельзя было подогнать к воде. Мешала жуткая слякоть. А водозаборники – это стальные трубы длиной 20 м и диаметром 157 мм. Конечно, и вес у них солидный. Вода была ещё настолько холодной, что человеку войти в неё представлялось просто немыслимым. Специальные плавсредства вообще отсутствовали. Словом, трудностей хоть отбавляй. И всё же водозаборники были опущены на дно озера. Как мы поступили?» Тут мне вспоминается известная русская пословица «голь на выдумки хитра», а также старый советский мультфильм про Фоку на все руки доку. И. Гамм свидетельствует: «По всей длине к трубам привязали несколько надутых до предела (старых) камер от большегрузного самосвала (продев трубы в попарно связанные камеры. – Авт.). Общими усилиями столкнули (скатили) всю конструкцию в воду. Потом с помощью простых канатов установили плавающие заборники перпендикулярно по отношению к береговой полосе. Затем пригласили местного охотника, молодого парня, и к великому его удовольствию позволили открыть огонь по камерам. Металлическая конструкция ушла вниз в нужном нам месте. Со всеми приготовлениями на эту необычную операцию у нас ушло четыре часа».

Когда мы говорим о древности профессии инженера, вспоминаются и Герон Александрийский, в первом веке до новой эры создавший паровую турбину реактивного типа, и тот же Архимед, чьи чудесные приспособления эффективно защищали Сиракузы от воинственных римлян, и, наконец, Леонардо да Винчи, кстати, наиболее полно сочетавший в себе два типа творческого гения – художественного и технического. Но, пожалуй, первым классическим примером инженера современного типа является американец Томас Алва Эдисон (1847–1931). Уникальное сочетание качеств делового человека, организатора инженерного процесса и изобретателя в одном лице! Был ли искренен он, когда изрёк: «Я не исследую законы природы и не сделал крупных открытий. Я не изучал их так, как изучали их Ньютон, Кеплер, Фарадей и Генри для того, чтобы узнать истину. Я только профессиональный изобретатель. Все мои изыскания и опыты производились исключительно в целях отыскать что‑либо, имеющее практическую ценность».

При всей американской прагматичности именно «фабрика изобретений» Эдисона взрастила и поддержала массу выдающихся, и даже гениальных, учёных и инженеров.

Размышляя о разных психологических аспектах творчества в книге «Использование латерального мышления» Эдвард де Боно предостерегает: «Люди с идеями склонны презирать так называемых исполнителей, которые обычно работают с большим умением и усердием с идеями второго порядка. Однако они забывают, что именно исполнители фактически и делают всю нужную и полезную работу, без которой новые идеи ничего бы не стоили. К тому же возможно, что простые исполнители работают с идеями второго порядка вовсе не потому, что сами они не способны предложить лучшие идеи, а потому, что они умеют приступить к работе над новой идеей сразу же после ее возникновения; для того, чтобы начать работу, им не нужно сверхвдохновения и сверхидей. Точно так же исполнитель может упорно заниматься какой‑то проблемой именно потому, что способен решить её; тогда как человек с идеями начнет выискивать более легкие пути для решения проблемы, ибо он слишком ленив и совершенно не приспособлен к упорному труду…»

Так вот, Эдисон с должной изобретательностью разработал несколько способов выявления инициативных и трудолюбивых сотрудников. Поразительный случай приводят Энди Бойнтон и Билл Фишер в книге «Виртуозные команды», когда Эдисон обратил внимание на амбициозного молодого клерка в принадлежащей ему адвокатской конторе. Френсис Джел, так звали этого юриста, мечтал стать полноправным участником эдисоновской «фабрики изобретений», ночами изучал химию и математику. «Эдисон сразу же поручил ему чистить и заряжать элементы примитивной батарейки

– “грязную работу” с использованием серной кислоты, веществ с неприятным запахом и замысловатыми хитросплетениями бесконечных проводов. По прошествии многих часов Эдисон сам проверил работу Джела: “Итак, я вижу, ты понимаешь, что к чему”. И тот сразу же был принят на работу. Эдисон проверял мыслительные способности кандидатов, задавая им вопросы, на которые они либо не могли ответить, либо нуждались в дополнительном времени для раздумий. Ему же нужен был не точный ответ, а возможность понаблюдать, как человек размышляет и насколько он любознателен»[13].

Одна из классических историй – как Томас Эдисон дал задание математику Эптону определить объём колбы лампы накаливания. Эптон высчитывал объём около часа по своим сложным формулам с помощью интегралов. Не без самодовольства он явился к Эдисону и был посрамлён, когда изобретатель показал, как сделать то же самое за одну минуту. Эдисон погрузил колбу лампы колбу в мерный сосуд с водой и определил погружённый объём по количеству вытесненной им жидкости.

Многие пишут о разных сторонах инженерного творчества. Но скажу парадоксальную вещь: без страсти никакого инженерного творчества нет! Именно она, эта страсть, и заряжает подсознание, а подсознание – дом интуиции. Если подсознание не заряжено, никакого озарения ждать не приходится. И в этом виде слова Эдисона про необходимость нагрузки подсознания для интуитивного акта творчества – не просто слова, а выстраданный факт.

«Беспокойство – это неудовлетворённость, а неудовлетворённость – первейшее условие прогресса. Покажите мне совершенно удовлетворённого человека, и я вам открою в нём неудачника», – сказал как‑то по этому поводу тот же Томас Эдисон.

Вот точно так и художественное творчество вообще и поэтическое, в частности, основаны на беспокойстве духа и ума. Поэтому вполне логично заключить, что, во‑первых, хороший гуманитарный уровень – это необходимый компонент творчества технического, а во‑вторых, для любого творчества, в том числе и инженерного, характерна доля «мятежности духа».

Подвергая сомнению кажущиеся неизменными правила, можно выйти на хороший изобретательский уровень. Правила – не догма. Вот ещё один пример из моего архива – вырезка из журнала «Техника молодёжи» (№ 5, 1976). Ленинградский инженер В.Москалёв оспаривает неполно сформулированный закон о равенстве уровней жидкости в сообщающихся сосудах:

«Перечислим основные причины, при наличии которых в сообщающихся сосудах будет существенно нарушаться равенство уровней: 1) Жидкость в одном из сосудов существенно холоднее (или теплее), чем в другом[14]; 2) В одном сосуде стенки смачиваются жидкостью, а в другом – нет, размеры же поперечных сечений сосудов невелики;

3) Каждый из сосудов в районе мениска жидкости представляет собой капилляр, причём диаметры их различны; 4) Система сообщающихся сосудов движется по кривой, причём ось мгновенного вращения находится на различных расстояниях от сосудов. Если сообщающиеся сосуды присоединены к трубопроводу, в котором жидкость движется, то уровни в них могут существенно отличаться из‑за различных соотношений статического и динамического напоров. и ещё целый ряд “если”. Так коварно на практике выглядит применение, казалось бы, простейшего закона…»

Человечество отправляет первые корабли за пределы Солнечной системы, в гигантские дали. И, как это ни парадоксально, знает теперь больше и лучше о миллиардах километрах космического пространства, чем о том, что находится буквально в сотнях метров под ногами. Романтика поиска начинается здесь, на Земле, и не исчерпала себя с памятных десятилетий освоения Сибири. Инженеру открыты все области для проявления им изобретательских способностей, в том числе и та, что у него перед глазами каждый день.

Эдвард де Боно в книге «Использование латерального[15] мышления» приводит следующий пример: «В течение многих лет физиологи не могли понять, зачем нужны большие витки на почечных сосудах. Предполагалось, что эти витки не выполняют особых функций, а являются просто реликтовыми образованиями. Но однажды инженер, взглянув на эти витки, тотчас же высказал предположение, что, они, видимо, представляют собой как бы часть противоточного конденсатора – давно известного технического устройства, предназначенного для увеличения концентрации растворов.

В данном случае непредубежденный взгляд со стороны, – пишет де Боно, – дал ответ на вопрос, который оставался загадкой весьма продолжительное время. Подобный подход к проблеме полезен не только тем, что позволяет применить к ней специальные познания из какой‑то другой области, но и тем, что посторонний человек еще не ограничен рамками конкретного подхода к данной проблеме, который выработался у людей, тесно с ней связанных.

И действительно, исследователь, занимающийся разработкой проблемы на всех этапах ее развития, связывает себя определенным подходом к проблеме, в то время как посторонний человек, увидевший лишь заключительный этап развития проблемы, возможно, подойдет к решению совершенно с другой стороны. Так, приглашая консультантов из других областей науки и техники, исследователи надеются, что они не только дадут квалифицированное заключение на основании специальных знаний, но и предложат новый подход к решению проблемы. К сожалению, квалифицированная консультация еще не предполагает способности увидеть проблему в новом свете; для этого потребуется применение нешаблонного мышления…»

Явление переноса достижений одной области знания в другую характерно для процессов эффективного инженерного творчества. В нефтяной отрасли, да и в собственно «горном деле», инженеры, как нигде, имеют необыкновенно высокий потенциал для такого переноса.

На страницах журнала «Техника и наука» в начале 1980‑х годов широкой популярностью пользовалась рубрика «Технология и психология творчества». Её ведущий Г.С. Альтшуллер с последователями и учениками предлагал читателям нетривиальные инженерные задачи. Вот одна из них: «Для бетонирования конструкций сложной формы, например, куполов, был предложен и защищён авторским свидетельством щит опалубки, способный принимать и сохранять любую форму. Каков, по вашему мнению, принцип действия такого щита?» (№ 7, 1983, С. 14). Ответ на этот вопрос приведён в другой публикации, найденной мной три года спустя – журнала «Изобретатель и рационализатор» (№ 3, 1986, С. 17) – «Мгновенная опалубка»: «Чтобы кровля горной выработки не просела под толщей породы, нужны массивные бетонные колонны, подпирающие потолок. Возводят их в деревянных опалубках, это хлопотно, и потому горняки предпочитают просто оставлять целики – неразработанные участки пласта полезного ископаемого. Возведение опорных колонн было бы намного более простым делом, если б они имели постоянные размеры. Но горная выработка следует за пластом, её очертания неопределённы, и поэтому ни один искусственный целик не похож на другой, каждый раз приходится городить новую опалубку…» Быть может, вы сами, основываясь на известных физических эффектах, предложите быстровозводимую эластичную конструкцию многоразового использования, твёрдую при заливке бетона и снова податливую, когда её нужно снять? По мнению автора изобретения И.И. Терёхина (а.с. № 883524), такую опалубку можно использовать, разумеется, и в наземном строительстве.

Инженер должен иметь полное представление о ближайших социальных последствиях своей работы, это означает, что он должен быть развит всесторонне – не только в части понимания технических законов, но и в части общественной культуры.

Так, Дэниел Ергин в своём бестселлере «Добыча»[16] приводит пример: «В первые десятилетия своего существования, нефтяная промышленность снабжала индустриальный мир продуктом с названием «керосин» и известным как «новый свет», который потеснил ночь и удлинил рабочий день. В конце девятнадцатого столетия Джон. Д. Рокфеллер стал самым богатым человеком в США, в основном, благодаря торговле керосином. Бензин в то время был практически бесполезным побочным продуктом, который иногда удавалось продать по цене два цента за галлон, а если нет, то его просто выливали в реку по ночам. Но как только изобретение лампы накаливания, казалось бы, стало первым шагом к моральному старению нефтяной индустрии, то с разработкой двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, открылась новая эра. Нефтяная индустрия получила новый рынок, и родилась новая цивилизация».

По словам Дэниела Ергина, технологический арсенал нефтяных изысканий пополнил сейсмограф, «оказавшийся мощным инструментом. Его изобрели в середине девятнадцатого века и использовали для регистрации и анализа землетрясений. В Германии же во время войны им пользовались для определения местоположения вражеской артиллерии…» С другой стороны, «во время Первой мировой войны воюющие стороны применяли в Европе аэрофотосъемку для определения расположения войск. Методику быстро внедрили в нефтяную индустрию и получили средство для широкого обзора геологии поверхности…»

Из ярких примеров, когда фундаментальная наука внесла посильный вклад в развитие нефтедобычи, вспомним, пожалуй, разработку крупнейшего физика XX столетия, ученика и соратника самого Ферми – академика Бруно Максимовича Понтекорво. Он один из создателей советской школы эксперимента в области физики элементарных частиц. Правда, свою идею Понтекорво осуществил уже в 1941 году, так сказать, в американский период жизни, за десять лет до переселения в СССР. Речь о предложенном им методе нейтронного каротажа для разведки нефтеносных районов, основанном на взаимодействии нейтронов с веществом горных пород, водой и нефтью.

Хотя оказалось, что нейтронный каротаж с источником непрерывного действия не позволяет достоверно различать пласты, насыщенные водой и нефтью, эти жидкости как замедлители нейтронов неразличимы. Но спустя некоторое время стали использовать так называемый импульсный нейтронный каротаж, при котором пластовая вода, растворяющая и несущая минеральные соли, например, хлориды, в отличие от нефти, вполне надёжно распознаётся.

Как пишет к.ф.‑м.н. Наталья Теряева (г. Дубна), изначально «внутри нефтяной скважины перемещали толстостенную стальную гильзу, содержавшую нейтронный источник (запаянную ампулу с механической смесью порошков бериллия‑7 и полония) и детектор, регистрировавший излучение от горных пород, облученных нейтронами. Смесь радиоактивных изотопов бериллия и полония непрерывно производила поток нейтронов. Нейтроны взаимодействовали с ядрами элементов, которые содержались в горных породах скважины. Детектор стальной гильзы фиксировал энергию столкнувшихся с ядрами элементов породы нейтронов. По ней и судили о том, содержится ли в этих породах водород, входящий в состав нефти, поскольку столкновение с ядрами водорода замедляло бег нейтронов – снижало их энергию.

Но оказалось, что источник непрерывного действия при нефтяном каротаже плохо отличал друг от друга пласты, насыщенные водой и нефтью. И вода, и нефть содержат водород, поэтому обе жидкости замедляют нейтроны практически в одинаковой степени.

Толчок развитию нейтронных источников дало изобретение термоядерного оружия, где их использовали для инициации реакции цепного деления. В американском “Толстяке”, взорванном над Нагасаки 9 августа 1945 года, цепную реакцию плутония‑239 запустил нейтронный инициатор под названием “ёжик” – шарик из бериллия размером с перепелиное яйцо, покрытый тонким слоем полония. Но такую схему признали малоэффективной, и неуправляемый тип нейтронного инициирования почти не применялся в дальнейшем. Более эффективным инициатором стал малогабаритный импульсный нейтронный генератор.

В разведке нефти импульсный источник нейтронов тоже давал более существенный эффект – оказался, как минимум, точнее. Его детектор при каротаже регистрировал энергию гамма‑излучения от ядер элементов горных пород, облученных нейтронами. Эта энергия так же индивидуальна для каждого химического элемента, как отпечатки пальцев для человека.

В Советском Союзе первый импульсный генератор нейтронов для контроля нефтяных скважин к 1956 году разработал коллектив физиков во главе с академиком Георгием Флеровым, известным всему миру как лидер пионерского синтеза сверхтяжелых элементов в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне».

Так что инженерное творчество имеет весьма широкие границы и затрагивает самые разные отрасли науки и знания!

Кстати, кто сейчас не знает Texas Instruments? Эта компания занимает первое место в мире по производству микросхем для мобильных устройств и четвёртое место в мире по объёму производства полупроводниковых стройств вообще, наступает «на пятки» мировым гигантам типа Intel, Samsung и Toshiba. Но мало кто помнит о том, что кадровое ядро будущего лидера полупроводниковой электроники Texas Instruments сложилось из инженеров, ещё в 1920‑х годах работавших над методом отражённых сейсмических волн для обнаружения нефтенесущих пластов. В мае 1930 года была создана одна из первых независимых компаний по сейсморазведке – Geophysical Service Inc., где и трудились все отцы‑основатели будущей Texas Instruments.

«Вторая Мировая открыла новые горизонты для развития сейсмобизнеса – был заключен контракт с Военно‑морскими Силами на разработку аппаратуры обнаружения подводных лодок… Постепенно разработка радиоэлектронной аппаратуры, в первую очередь военного назначения, стала столь же значимой для компании, как и традиционная сейсморазведка. Оборот GSI в 1950 году составил $7,6 млн, и число сотрудников достигло 1 128 человек. В 1951 году компания получает новое имя – Texas Instruments, но и бренд GSI сохраняется в качестве названия дочерней компании, полностью занятой геофизикой. Основатели TI были инженерами‑геофизиками, но это не помешало им создать компанию‑лидера полупроводниковой отрасли. Компанию, производящую в наши дни полупроводников на $13,8 млрд. и имеющую более 30 тыс. сотрудников по всему миру, основали и управляли ею долгие годы обычные инженеры, очень увлеченные своей работой, но не забывающие о развитии мира вокруг себя. Хороший пример для подражания!»[17]

В 1980‑е годы, последнее десятилетие существования Советского Союза, как вспоминает Вице‑президент Международной ассоциации ТРИЗ Александр Владимирович Кудрявцев, «ускорение научно‑технического прогресса, потребовало существенно поднять эффективность труда инженерно‑технических работников, создателей новой техники. Повышение эффективности творческой составляющей труда предусматривает овладение широким спектром методических средств. К ним следует отнести и методы поиска новых технических идей и решений»[18].

Полагаем, что такая задача остаётся насущной и поныне, даже в гораздо большей степени, чем это было 20–25 лет назад.

Нынешний экономический рост опирается на интеллектуализацию основных этапов производства. По свидетельству экономистов на долю новых знаний, воплощаемых в технологиях, оборудовании, образовании кадров, организации производства в развитых странах, приходится от 70 до 85 % прироста ВВП.

«Особенностью современного этапа социально‑экономического развития стало широкое применение информационных технологий, многократно расширивших возможности генерирования и передачи знаний и, соответственно, НИОКР.

Интенсивность НИОКР и качество человеческого потенциала определяют сегодня возможности и уровень экономического развития – в глобальной экономической конкуренции выигрывают те компании, которые обеспечивают благоприятные условия для научно‑технического прогресса и инженерно‑технического совершенствования.

Современная экономическая наука выделяет настоящий временной период как пятый технологический уклад (1985–2035 гг.), он формируется на научных разработках в области биотехнологии, генной инженерии, информатики, микроэлектронике, активном освоении космоса, создании новых видов сырья.

Четвертый технологический уклад (1930–1990 гг.) базировался на развитии энергетики с использованием нефти и газа, применении атомной энергии, ракетостроении, кибернетике.

Быстрое расширение несущих отраслей пятого технологического уклада происходит, к сожалению, на импортной технологической базе, что лишает шансов на адекватное развитие ключевые технологии его ядра. Это означает втягивание российской экономики в ловушку неэквивалентного обмена с зарубежным ядром этого технологического уклада, в котором генерируется основная часть интеллектуальной ренты»[19].

Но, тем не менее, импортная технологическая база не исключает необходимости воспитания и восполнения отечественных инженерных кадров!

 

* * *

 

«Распространенное мнение, что интеллекта человеку достаточно, является вредным во многих отношениях. Умный человек способен избегать явных ошибок и достойно вести себя в споре, но зачастую закрывает глаза на необходимость развития специальных навыков мышления. Умения избежать ошибок явно недостаточно для эффективного мышления»[20].

В книге Нурали Латыпова, Сергея Ёлкина и Дмитрия Гаврилова «Инженерная эвристика» заинтересованный читатель обнаружит рекомендации по преодолению инерции мышления, своеобразного психологического атавизма, способы развития творческого воображения, многочисленные примеры красивых и сильных решений как инженерно‑технических, так и просто изобретательских задач, способствующих развитию таких необходимых навыков.

Всё это можно найти уже хотя бы пролистывая издание. В подсознании читателя как бы сами собой расставятся необходимые метки, будут сделаны нужные закладки, накопятся аналогии.

Отличительной особенностью книги является подход через физиологию человека – то самое, что остаётся неизменным тысячи и тысячи лет. Авторы останавливаются главным образом на особенностях строения и функционирования основного инструмента творчества – головного мозга.

Это хороший концептуальный подход, ему следуют и выдающиеся мыслители современности:

«На самом деле даже трудно предположить, каким образом тот, кто будет работать над вопросами мышления в будущем, сможет это сделать без понимания биологических процессов <…> от модели мозга как самоорганизующейся системы мы можем непосредственно перейти к пониманию творчества»[21].

Когда вы возьмёте книгу второй раз, для вдумчивого прочитывания, советую также обратить внимание уже на саму комбинаторику принципов «придумывания», последовательность, логику превращения исходных условий задачи в красивый ответ на неё.

Авторы опираются и на богатый исторический опыт, находят «изобретательское» в самых разных областях развития общества и отраслях знания, успешно решают проблему выхода за пределы обыденности, создают атмосферу праздника мысли, смещают шкалу ценностей в пользу людей творческих. Верю, что такой междисциплинарный подход оправдан и всячески приветствую его.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: