Рубин Михаил Семенович (Петрозаводск, Россия)
Rubin Mikhail (Petrozavodsk, Russia)
Принципы модельного мышления в ТРИЗ.
Principles of model thinking in ТРИЗ.
В статье приведены в систему принципы модельного мышления, которые могут быть использованы для решения творческих задач, не только в технике, но и в любой деятельности человека.
In clause the principles of model thinking are given in system which can be used for the decision of creative tasks, not only in engineering, but also in any activity of the man.
Мир, в котором мы живем, быстро изменяется. Время на его изучение становится соизмеримым со временем его изменения [3]. Нужна технология формирования сильного, эффективного мышления.
Материальные системы имеет общие законы развития [1]. Основы этих законов заложены в ТРИЗ [2]. Мышление - это отражение объективного мира, модель, которую мы выстраиваем для принятия решений. Принципы развития материального мира и принципы построения таких моделей должны соответствовать друг другу. В настоящей статье мы постараемся описать эти принципы.
Мышление изначально является модельным, так как основано на тех или иных мысленных моделях. Необходимо отличать сами системы, которые нас окружают, от мысленных моделей этих систем, которые мы создаем. Системное мышление и есть создание моделей систем с учетом их системных свойств. Нужна технология создания эффективных моделей с наименьшими затратами.
Все многообразие мышления мы будем сводить к двум процессам – построение моделей и их развитие, преобразование.
Например, известные в философии и психологии термины «представление» (образное и абстрактное), «понятие» (предмет суждения) мы будем рассматривать как элементы мысленной модели.
«Суждение», состоящее из «субъекта», относительно которого строится суждение и «предиката» (что говорится относительно субъекта) может рассматриваться как один из вариантов построения элементарной мысленной модели. В философии мышление нередко понимают, как способность оперировать готовым знанием – готовыми моделями.
В тех случаях, когда обычное мышление не приводит к желаемой цели, не позволяет достичь необходимого результата, возникает необходимость в творческом мышлении. В этом случае необходимо создавать новые, неизвестные раньше модели. «Дедукцию и индукцию», например, можно рассматривать как один из способов развития мысленных моделей.
Наиболее стандартное поведение может реализовываться автоматически, практически без процессов мышления. Для решения нетривиальных задач используется обычное мышление, основанное на известных моделях или их сочетаниях. Творческое мышление связано с формированием новых для общества или индивидуума моделей.
Принцип 1 (модельного мышления). Мышление может быть представлено как процесс сознательного или бессознательного построения и преобразования (развития) мысленных моделей, отражающих объективную реальность.
Процесс мышления неразрывно связан с системой целей, ценностей и задач, с памятью, коммуникацией и связью с внешним миром, чувствами, желаниями и т.д. В данной работе мы не исследуем их природу и рассматриваем лишь как надсистемные и сопутствующие системы при построении мысленных моделей. Мысленная модель всегда индивидуальна для каждого человека и использует его психологические, физиологические и личностные особенности.
Принцип 2 (зависимости от жизнедеятельности человека и общества). Мышление является частью жизнедеятельных процессов человека и общества, является инструментом развития материального мира. Система целей, чувства, желания, память, анатомические и физиологические особенности человека, культура и наука – эти и другие элементы человека, общества и материального мира находятся во взаимодействии с процессами мышления, построения и развития мысленных моделей. Деятельность памяти и восприятия человека также основаны на создании и преобразовании моделей.
Главная задача мысленной модели – наиболее адекватно, полно и просто отразить внешний мир человека. Это позволяет человеку достигать поставленной цели, преодолевать препятствия и решать задачи, выстраивать стратегии и планы действий, принимать решения, познавать мир, прогнозировать и т.д.
Принципы мышления можно было бы смоделировать в машинах, компьютерах или роботах. Однако это не станет адекватным процессом мышления, т.к. в них будут отсутствовать такие важные для мышления и жизнедеятельности компоненты, как собственные цели, желания, оценки, чувства.
Можно выделить различные мысленные модели: модель системы (объекта), модель процесса, модель задачи или проблемы и т.д.
Ошибочным является представление о том, что ученые и изобретатели мыслят как-то особенно, не так, например, как домохозяйки, продавцы или предприниматели. Мы исходим из того, что принципы и методы мышления (модельного мышления) одинаковы для всех областей человеческой деятельности. Сильное или слабое мышление зависит не от области деятельности человека, а от эффективности модельного мышления, которым обладает человек.
Принцип 3 (единства модельного мышления). Принципы модельного мышления являются едиными, общими для любой деятельности человека. Отличие может возникать только в предметной области, области знаний, культуре и другом окружении, неразрывно связанном с процессом мышления.
Принцип 4 (первичности законов материального мира). Мышление является отражением материального мира. Механизмы мышления и их развитие следуют за развитием материального мира и законами, которые это развитие описывают.
Принцип 5 (адекватности и простоты моделей). Сильное, эффективное мышление – это мышление, которое позволяет быстро, адекватно и с наименьшими затратами выстраивать мысленные модели материального и нематериального, внешнего и внутреннего мира человека. Сильное мышление с наименьшими затратами должно обеспечивать достижение поставленной цели: познавать и изменять мир, решать поставленные задачи и т.д.
Принцип 6 (системности моделей). Мысленные модели состоят из элементов, связей между ними, а также целей и задач мысленной модели и моделируемого объекта (или процесса). Каждый элемент мысленной модели может быть описан в виде девятиэкранной схемы: прошлое, настоящее, будущее и надсистема элемента, элемент, подсистемы элемента. В отличие от реальных систем элемент мысленной модели может состоять из разнородных составляющих: назначение и цель, свойства, состав, зрительные, звуковые и тактильные образы, чувства, ассоциации, аналогии, зависимость от времени и внешних воздействий, слова, символы и т.д.
Принцип 7 (изменяемости моделей). Каждый элемент мысленной модели, связи между ними и цели модели могут изменяться с помощью приемов фантазирования, семантических приемов и любых других операторов преобразования моделей. Это обеспечивает подвижность созданных моделей и облегчает поиск новых моделей.
Принцип 8 (управляемости). Модельное мышление является процессом осознанным и управляемым. Оно поддается анализу, обучению и формированию.
Принцип 9 (многовариантности моделей). На основе одного и того же реального объекта или процесса может формироваться бесконечное количество мысленных моделей в зависимости от решаемой задачи, внешнего и внутреннего состояния человека и т.д.
Принцип 10 (структурирования моделей). Мысленные модели могут составлять иерархию, зависеть или взаимодействовать друг с другом (например, тактика и стратегия). Модель может касаться конкретного материального объекта (конкретный дом на конкретной улице) или обобщенного образа (дома вообще).
Технология построения системы мысленных моделей может соответствовать технологии составления системы прогнозных моделей [4].
Принцип 11 (универсальности модельного мышления). С помощью модельного мышления может быть смоделировано все: реально существующие объекты, процессы, явления материального и нематериального мира, объекты и процессы которых нет, но могут быть созданы, и даже те из них, которых в принципе невозможны в реальном мире; моделирование процессов моделирования – образов, теорий, законов; моделирование систем любого ранга – от элементарных частиц до Вселенной и др. При этом любая созданная модель может стать элементом вновь создаваемой модели.
Принцип 12 (двух источников). Имеется два пути к модельному мышлению: от реального объекта или процесса к его мысленной модели и от неосознанного образа к контролю этого неосознанного образа и созданию осознанной модели.
Принцип 13 (соответствия механизмам ТРИЗ). Эффективные мысленные модели согласно принципу 4 строятся в соответствии с основными законами и механизмами построения и развития технических систем, описанных в ТРИЗ. Например, мысленные модели, как и материальные, должны соответствовать закону полноты частей системы, их развитие должно идти по линии моно-би-поли, повышения степени идеальности и динамизации, увеличения дробления элементов модели, повышения степени управляемости и т.д. Исследования в этой области ведет Ю.С. Мурашковский [5].
Принцип 14 (оценки моделей). Любая мысленная модель и ее составляющие (элементы, цели, связи между элементами) могут быть оценены человеком положительно, отрицательно или иметь нейтральную оценку.
Принцип 15 (формирования пространства). Элементы мысленной модели, мысленная модель и их совокупность совместно с оценками формируют мысленное пространство взаимодействия и конфликтов. В нем может быть выделена зона конфликта - те модели и их элементы, которые участвуют в формировании конфликтов.
Принцип 16 (разрешения противоречий). При создании мысленных моделей, при использовании их для достижения поставленных целей могут возникать противоречия. Формирование и развитие моделей через анализ и преодоление противоречий является основой творческого мышления.
Принцип 17 (двухмодельности). В отличие от взаимодействующих и взаимодополняющих мысленных моделей в творческом мышлении могут создаваться взаимоисключающие модели. Они описывают один и тот же объект или процесс, но при этом некоторые составляющие этих моделей имеют противоположные характеристики. Создание двух противоположных моделей, как правило, связано с невозможностью решить противоречие и сформировать единую модель из-за недостатка информации. Принцип двухмодельности предусматривает принятие решений исходя из двух или нескольких моделей одновременно; сбор информации, необходимой для определения какая из моделей эффективнее отражает реальность; выбор одной из двух или нескольких моделей при получении дополнительной информации.
Принцип 18 (выделения главных факторов). Главной движущей силой развития мысленных моделей является противоречие между точностью и универсальностью модели с одной стороны и простой их применения с другой. Одним из главных способов разрешения этого противоречия является выделение таких факторов, таких элементов и связей между ними в модели, которые позволяют создавать простые и одновременно адекватные, универсальные модели.
Принцип 19 (взаимного отражения материального и нематериального мира). Модельное мышление можно рассматривать как точку (пространство) пересечения материального и нематериального мира, как генератор поля СТП-взаимодействия (взаимодействия социальных, технических и природных элементов – см. [1]).
Через различные модели материальный мир находит отражение в нематериальном. Например, взаимодействие двух зарядов может быть описано в виде законов и формул. Нематериальные объекты находят отражение в материальном мире, например, законы и формулы можно хранить в виде записей, компьютерных программ и т.д.
Принцип 20 (перехода внутренних моделей во внешние). Процесс модельного мышления неразрывно связан с процессом преобразования мысленных моделей во внешние модели, заменой мыслительных процессов – аналоговыми, цифровыми, математическими и иными моделями. Внешние модели становятся элементами мысленных моделей.
Например, если сложная задача по составлению расписания превращена в компьютерную программу, то новая модель может выглядеть примерно так: если все данные введены правильно и результаты не противоречат интересам начальства, то расписание можно сделать так, как предлагает компьютер. Мысленные модели могут переноситься на внешние материальные модели в форме письменности и речи, изображений и звуков, компьютерных и аналоговых моделей и т.д. В этом случае материальные модели становятся внешней средой, внешним ресурсом для построения новых мысленных моделей. Процесс перехода от внутренних моделей к внешним моделям в научных системах связан с постепенным освобождением от субъективных составляющих. Этот процесс может проходить постепенно: освобождение от индивидуальных личных составляющих модели, освобождение от составляющих одной конкретной или нескольких культурной группы, этноса и т.д. В искусстве наоборот – ставится акцент на выделении индивидуального, личного.
Принцип 21 (системности развития). Развитие мысленных моделей непосредственно связано с развитием системы целей, желаний и задач, системы сбора информации, информационных фондов, формированием и проверкой гипотез и т.д.
Например, в результате построения и анализа модели расписания могут возникнуть совершенно новые задачи: подготовить новых преподавателей, найти информацию о новых помещениях, изменить алгоритм составления расписания и др.
Не претендуя на полноту высказанных принципов, вместе с тем уже можно сделать несколько практических выводов.
1. Методы ТРИЗ необходимо использовать не только для решения технических задач, но и в первую очередь для развития модельного мышления. Это, безусловно, потребует пересмотра некоторых механизмов решения творческих задач, разработанных в ТРИЗ.
2. Понятие «Оперативная зона конфликта», которое используется в ТРИЗ, в модельном мышлении необходимо понимать, не как физическое пространство, а как пространство элементов мысленных моделей и связей между ними. Это позволяет использовать понятие «оперативная зона конфликта» при решении не только задач из технической области, но и из любых других областей: экономики, бизнеса, межличностных и социальных задач и др.
3. Перед построением модели задачи по АРИЗ полезно прописывать таблицу с вертикальной и горизонтальной осями в виде элементов, которые приводят к возникновению задачи, конфликта в рассматриваемой системе. Наиболее важные для задачи элементы можно расписывать с учетом их подсистем. На пересечении выделенных осей необходимо отметить характер взаимодействия элементов: положительный, отрицательный, нейтральный. Таким образом, формируется матрица конфликтов, отражающая пространство элементов мысленной модели задачи. Это упрощает построение модели задачи, выбор конфликтующей пары и поиск ресурсов на этапе разрешения противоречий. Построение матрицы конфликтов было опробовано на семинарах по ТРИЗ предпринимателей, управленцев, инженеров, преподавателей и др.
Литература.
1. Рубин М.С. О теории развития материальных систем (ТРМС), тезисы докладов научно-практический конференции МА ТРИЗ «Развитие системы подготовки преподавателей, специалистов и исследователей ТРИЗ», Петрозаводск, 2003 г., ETRIA WORLD CONFERENCE “TRIZ FUTURE 2002”, Strasbourg, 2002.
2. Альтшуллер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач, изд. «Скандинавия», г. Петрозаводск, 2003 г.
3. Рубин М.С. «Наука развивающегося мира», тезисы докладов научно-практической конференции МА ТРИЗ «Творчество во имя достойной жизни», Великий Новгород, 2001 г.
4. Рубин М.С. Методы прогнозирования на основе ТРИЗ, «Вестник Академии прогнозирования» № 1, изд. «Нектар науки», Москва, 1999 .
5. Мурашковский Ю.С. «Стадии развития научных представлений», тезисы докладов научно-практической конференции МА ТРИЗ «Творчество во имя достойной жизни», Великий Новгород, 2001 г.