5 марта 2017 г.

Литвин С.С., Гершман М.Д. "Параллельные линии эволюции" Доклад

Параллельные линии эволюции

Литвин С.С., Гершман М.Д.

Очень часто технические, общественные и экономические системы, связанные некой общностью, в процессе эволюции проходят аналогичные стадии развития. В этом смысле можно говорить о Параллельных Линиях Эволюции (ПЛЭ). Зная этапы развития одной из систем, можно прогнозировать эволюцию второй системы. В отличие от ЗРТС, которые дают, как правило, общие указания направления развития практически для любых систем, ПЛЭ дают специфицические указания для сравнительно узкого класса систем.

Какие системы выбирать в качестве аналога данной системы? Сколько их должно быть?

Прежде всего, чем больше аналогов (потенциальных образцов), тем лучше. Начинать надо с самых близких систем и далее двигаться, как бы, по развертывающейся спирали. По мере удаления от данной системы, специфические линии развития систем будут становиться, либо нерелевантными для данной системы, либо "скатятся" в общие закономерности, с которыми имеют дело ЗРТС. В любом случае, число осмысленных и нетривиальных сценариев развития будет весьма ограниченным. Далее эти сценарии можно ранжировать по вероятности или времени реализации. Может быть также, что данная система в будущем распадется на несколько видов, каждый - будет развиваться по своему сценарию.

Итак, с чего конкретно начинать? Какие системы считать самыми близкими к данной?

В первую очередь, это системы, у которых с данной системой одинаковые функции.

В этой точке - опоре на функциональную общность двух систем, анализ Параллельных Линий Эволюции соприкасается еще с одним инструментом ТРИЗ - методом Функционально-Ориентированного Поиска. Только, если последний производит, как бы, отображение точки в точку (выявляет функциональный аналог конкретной системы), анализ ПЛЭ производит отображение линии в линию (тренды развития различных систем с близкими функциями).

Среди функционально общих систем наиболее близкий круг составляют системы с одинаковым принципом действия. Это предполагает, что системы состоят в основном из подсистем с аналогичными функциями. То есть, самый ближний круг систем - это системы с одинаковыми функциями самих систем и их подсистем.

Пример 1. Пусть анализируемая система - грузовик. Ясно, что такие транспортные системы, как грузовик, легковая машина и автобус при всей специфике выполняют аналогичные функции и одинаково устроены, то есть состоят из подсистем с одинаковыми функциями корпуса, колес, мотора, трансмиссии, подвески, системы управления и т.д. На этом основании мы предполагаем, что системы будут проходить аналогичные стадии развития. Таким образом, естественно ожидать появление на грузовиках автоматической коробки передач, дисковых тормозов, ABS, индивидуально подгоняемых кресел, подушек безопасности и прочих автомобильных изысков.

При этом, например, дисковые тормоза на тяжелом грузовике будут находиться в заведомо более тяжелых условиях, чем на легковом автомобиле - при пропорциональном увеличении линейного размера машины, скажем, вдвое ее масса увеличится в восемь раз, а площадь охлаждения диска - только в четыре раза. На этот случай имеется отдельная линия - линия развития дисковых тормозов, включающая дисковые тормоза на спортивном автомобиле и на самолете. Опираясь на нее, можно предвидеть многодисковые тормоза, принудительно охлаждаемые тормоза и т.д.

Однако, понятно, что находясь в пределах одной функции и одного принципа действия, можно прогнозировать лишь сравнительно мелкие изменения в системе. Такие прогнозы, хотя и точны, лишены элемента неожиданности и, как правило, хорошо известны заказчику.

Более интересные результаты можно получить, отказавшись от однородности принципа действия (при сохранении общности функции систем).

Пример 2. Линия развития систем безопасности автомобиля от пассивной - привязных ремней, до активной - подушек безопасности. Функция обеих систем - удерживать тело человека от перемещения в случае удара. Однако, если в первом случае система сама не изменяется, то в последнем случае в чрезвычайной ситуации система активно меняет свою геометрию, создавая оптимальные условия для нетравмирующего торможения тела человека. Можно попробовать спроектировать эту линию эволюции, скажем, на структурные элементы автомобиля. Как известно, одна из функций структурных элементов - абсорбировать энергию удара при аварии. Но на сегодня - это пассивная система, явно не оптимальная для принятия удара (так как у нее в штатной ситуации множество других функций и ограничений). Анализ параллельной линии подсказывает направление развития - в момент удара (или непосредственно до него) система должна сама активно измениться так, чтобы стать оптимальной для принятия удара.

Пример 3. Линия развития пищи для домашних кошек и собак. Эта линия повторяет, в сущности, линию развития человеческой пищи. Сперва было важно получить нужное количество калорий. Потом цениться стала вкусная пища. Затем главной заботой стала здоровая пища (Макдональдс уже двигается в этом направлении). Исходя из этой аналогии, можно прогнозировать в будущем спрос на здоровую, сбалансированную, не способствующую ожирению, но все же достаточно вкусную пищу для домашних животных. Но создать такую пищу вряд ли удастся при нынешней технологии, то есть, в пределах нынешнего "принципа действия". На этом примере мы видим, что анализ ПЛЭ, кроме всего прочего, указывает на необходимость смены принципа действия.

Методические разработки

Функциональная общность, однако, не является единственным источником параллельности линий эволюции. Параллельность линий эволюции может быть связана с общностью физической природы систем или однородностью их принципа действия.

Пример 4. Ультрафиолетовое излучение имеет ту же природу, что и видимый свет. Поэтому, проследив, линию развития переносных источников света (нить накаливания а газовый разряда эмиссия фотонов в полупроводнике - LED), и зная, что ультрафиолетовые источники уже прошли этап термического излучения и сейчас находятся на этапе газового разряда, логично начать прощупывать почву в направлении UV LED.

Часто плодотворным источником новых идей может являться, скажем, общность некоего образа.

Пример 5. Что общего между мобильным телефоном и бутылочкой воды? Оба объекта - портативные предметы, которые носят с собой, иногда подносят ко рту, периодически используют на короткое время. Одна из линий эволюции портативной бутылки: используется с помощью двух рук а одной руки а без рук. Перенос этой линии на мобильник дает идею аппарата, не требующего от пользователя задействования рук.

На практике довольно часто возникает задача найти новую аппликацию (новую функцию) данной системы. Анализ ПЛЭ может помочь и в этом.

Пример 6. Хлеб. Физически - это некая твердая (эластичная) масса с системой пор. Что это напоминает? Правильно - губку, или, в общем виде, твердую пену. Можно построить линию эволюции пен как таковых. Например, переход от пористой структуры к микропористой (а сейчас уже - к нанопористой). Оказывается, с уменьшением размера пор растет отношение прочности к массе. Значит микропористый хлеб будет намного легче, чем обычный, но крошиться не будет. Можно съесть целую буханку и не располнеть. Кроме того, микропоры имеют феноменальную тепоизолирующую способность близкую к вакууму. Значит в микропористой вафле мороженое в жару долго не растает, а теплый шоколад останется теплым даже на морозе.

Какие вообще аппликации твердых пен? - легкие материалы, абсорбенты, теплоизоляторы, шумопоглотители, ударогасители и т.д. Можно проследить эволюцию каждой из перечисленных систем и спроецировать ее на нашу систему - хлеб. Например абсорбенты (отношение массы жидкости к сухой массе 1:20) становятся суперабсорбентами (отношение 1:100 и более). Такие материалы применяются, скажем, в дайперсах. Чем хорош суперабсорбирующий хлеб? Вы можете пропитать его чем-то вкусным и полезным и взять с собой и есть, не боясь, что все потечет по рукам и испачкает одежду.

Как видим, элементарные рассуждения насчет схожести линий эволюции хлеба и пены привели к довольно нетривиальным идеям. (Интересно, что можно сделать с шумопоглощающим и ударогасящим хлебом?)

Заключение

Многие системы развиваются по параллельным линиям. Поэтому, зная этапы развития одних систем, можно с достаточной долей уверенности прогнозировать развитие параллельных систем.

На сегодняшний день найдено пока два источника общности (параллельности) линий эволюции:

* Функциональная общность систем (включая обобщённую функцию), и

* Физическая общность (общность Принципа Действия).

При анализе ПЛЭ данной системы последовательность действий такова:

1. формулируются функции системы

2. для каждой функции в отдельности находятся системы, выполняющие те же функции. Сначала - системы с аналогичным принципом действия, потом остальные.

3. составляется физический образ системы

4. находятся системы, подпадающие под тот же образ

5. анализируется развитие всех найденных систем (2-3 принципиальных этапа)

6. проецируются линии развития на анализируемую систему

7. отбираются релевантные и нетривиальные результаты.

Авторы благодарят А.Захарова, А.Любомирского и И.Петия за обсуждение и ценные замечания.