Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2005 №2

ТРИЗ в электронике. Что такое ТРИЗ

Уразаев Владимир


Требуется ТРИЗ-специалист

Для начала сопоставим несколько фактов.

  1. Компания Samsung Electronics, генеральный спонсор последней олимпиады, является одним из мировых лидеров в области электроники. Вряд ли кто-то решится опровергнуть это утверждение.
  2. На сайте московского исследовательского центра компании Samsung Electronics уже около года красуется объявление: «для работы в Корее требуется ТРИЗ-специалист». Этот факт очень легко проверить [1].

Что же это за редкий зверь такой?

Оказывается, этот «зверь» должен «уметь превра- щать нововведения в плановую деятельность, быть способным методично решать инновационные за- дачи, иметь навыки решения неординарных задач...». С грустью вспоминаешь об очередном (котором уже?) призыве перевести Россию на инновационный путь развития и думаешь, что и нам бы такой специ- алист тоже не помешал. Только где его взять?

Когда же узнаешь о том, что родина ТРИЗ (теории решения изобретательских задач) не Корея, а «Союз нерушимый...», грусть переходит в тоску. Еще тоскли- вее становится, когда, покопавшись в интернете, на- ходишь, что в институте передовых технологий кор- порации Samsung (SAIT) уже не первый год работает группа ТРИЗ-специалистов, преимущественно выход- цев из бывшего СССР.

ТРИЗ-специалисты работают не только в Корее. В меру своих сил и возможностей они трудятся во благо и процветание США, Японии, Израиля, Гер- мании и других стран, смело шагающих по иннова- ционному пути развития. Только Россия живет сла- достными воспоминаниями о Кулибине и, как всегда, надеется на «авось». Как здесь не вспомнить: «Лицом к лицу лица не увидать...».

С чего начиналась ТРИЗ

Для человека процесс созидания нового всегда был и до сих пор остается загадочным. Самые ортодок- сальные представители «гомо сапиенс» считают, что изобретения — это удел избранных. Хорошо, что так думают не все. Каких только способов интенсифи- кации созидательной деятельности не было предло- жено. Но практика расставила все на свои места. И ныне можно упомянуть добрым словом, пожалуй, не более чем десяток действительно дееспособных методов. Это морфологический анализ, мозговой штурм, синектика... и ТРИЗ.

Первая публикация о ТРИЗ появилась в 1956 году [2]. Появление теории решения изобретательских задач и ее последующее развитие неразрывно связывают с именем Генриха Сауловича Альтшуллера. Анализируя изобретения из мирового патентного фонда, Г. С. Альтшуллер обратил внимание на повторяемость одинаковых по своей сути решений в абсолютно разных областях человеческой деятельности. Дальше — больше. А почему же они повторяются? Да скорее всего потому, что техника развивается по одинаковым законам. Каким же образом выявить эти законы? Для этого пришлось «перелопатить» множество оригинальных технических решений из патентного фонда изобретений. На основании анализа примерно 40 тысяч самых красивых технических решений было выявлено 40 (магическое число?) наиболее часто повторяющихся методов и приемов, объединяющих изобретения, казалось бы, не имеющие совершенно никакого отношения друг к другу. Анализируя эти методы и приемы, можно было выявить и те законы, по которым развиваются технические системы.

Далее логическая цепочка умозаключений прерывается. Следующая мысль — если такие законы существуют, то, зная их, можно создавать принципиально новые оригинальные технические решения... по шаблону. Всплывает слово «противоречие». Как же можно создавать оригинальные нестандартные решения, используя стандарты? Оказывается, можно. Логика абсурда (противоречивая логика) — основа теории решения изобретательских задач. А слово «противоречие» в этой теории является ключевым.

Воспоминание о будущем

Основной постулат ТРИЗ: «технические системы развиваются по объективным законам, эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного решения изобретательских задач». Прочитав эту фразу, ученые мужи скажут: «Да это же обычная экстраполяция. Нет более простого способа сделать неправильный прогноз развития событий, чем использовать экстраполяцию». Так ли это, обсудим чуть позже.

За долгие годы существования ТРИЗ было сформулировано немало законов. Основной же закон ТРИЗ (да и не только ТРИЗ— вспомним диалектику) закон неравномерности развития, появления и разрешения противоречий.

Подробнее о противоречиях. В обыденной жизни, да и не только в ней, мы стремимся их избегать. На отходе от противоречий основаны доказательства школьных теорем. В соответствии с законами формальной логики разрабатываются компьютерные программы. А в теории решения изобретательских задач выявление и формулировка технического противоречия — главная задача на первом этапе рождения оригинального технического решения.

Различают два типа противоречий: техническое противоречие и физическое противоречие.

Техническое противоречие — это ситуация, когда попытка улучшить одну характеристику технической системы приводит к ухудшению какой-то другой ее характеристики и наоборот.

В основе технического противоречия чаще всего лежит более глубокое физическое противоречие. Физическое противоречие — это ситуация, когда к одному объекту предъявляются прямо противоположные требования. Например, вещество должно быть черным и белым, жестким и мягким, большим и маленьким и т. д.

Противоречие нашли, сформулировали, что же дальше? Здесь-то нам и помогут приемы разрешения технических противоречий, выявленные Г. С. Альтшуллером при анализе патентного фонда. Не помешают и появившиеся чуть позже приемы разрешения физических противоречий.

Эту логическую (алгоритмическую?) цепочку замыкает использование информационного фонда. Чтобы перейти от того решения, которое выдает ТРИЗ, к реальному практическому решению задачи, следует знать физические, геометрические, химические, биологические и иные эффекты (законы). Вот вам простейший алгоритм созидания нового.

Используя такой же алгоритм, преподаватели ТРИЗ обычно объясняют, как можно было бы сделать то или иное изобретение (учебные задачи). Думаю, что, прочитав эту фразу, кто-то обязательно усмехнется. Объяснить-то можно, а вот самому создать?

Аргумент, несомненно, здравый. Как же его опровергнуть? Подходов к этому несколько.

Законы развития технических систем в общем и приемы разрешения технических противоречий, в частности, были выявлены на основании анализа изобретений как минимум пятидесятилетней давности. Электроники в современном понимании этого слова тогда еще и не было. По тем ли законам она развивалась все эти годы? Как поживают те самые 40 приемов? Куда увела нас кривая экстраполяции?

Ответить на эти вопросы можно довольно просто. Достаточно целенаправленно полистать подшивки современных журналов, имеющих отношение к электронике.

Еще более убедительны были бы «живые» изобретения, созданные при непосредствен- ном участии ТРИЗ.

Листая страницы журналов

О том, что должен знать и уметь ТРИЗ-специалист, приглашаемый на работу в компанию Samsung Electronics, я уже написал. Теперь о направлениях его работы.

  1. Решение стратегических и тактических задач.
  2. Разработка новых концепций для товаров и услуг.
  3. Оказание систематической поддержки на различных этапах инновационного развития.
  4. Ускорение инновационного процесса с помощью систематического анализа ситуаций, решения неординарных задач и создания принципиально новых подходов.

После «оглашения всего списка» вопрос, жизнеспособными ли оказались законы развития технических систем, попросту отпадает. Во главу угла компания Samsung Electronics ставит вопросы прогнозирования развития технических систем. Для чего и планирует использовать инструменты ТРИЗ и интеллектуальный потенциал ее носителей.

А теперь продемонстрируем жизнеспособность приемов разрешения технических противоречий.

Сделать наоборот
Профессор спрашивает студента:
—Почему вы так волнуетесь? Боитесь моих вопросов?
—Да нет, профессор, я боюсь своих ответов.

Что такое спам, знает каждый пользователь Интернета, хотя и не догадывается, что первоначально в это слово был заложен совершенно иной смысл. SPAM (SPiced hAM) расшифровывается как «перечная ветчина». Это слово было придумано корпорацией Hormel, у которой в тридцатые годы прошлого века скопилось чудовищное количество неликвидного мяса третьей свежести

Лавинообразный поток неконтролируемой, бесполезной и даже вредной информации третьей свежести захлестнул сеть всемирной паутины. Ставится под вопрос существование самой сети. Как же остановить «бессовестных» рекламодателей? Призывы к разуму [3], увы, бессильны. Политика «кнута и пряника» также не приносит желаемых результатов. Законодательные инициативы стран Западной Европы по наказанию за распространение спама не увенчались успехом. Оказывается, не только в России законы могут не работать! А пряник, честно говоря, и давать не за что.

На мой взгляд, существует простейшее решение этой задачи. Исторически сложилось так, что за информацию платит получатель. Для отправителя же стоимость отправки писем практически равна нулю. Достаточно вспомнить о приеме «сделать наоборот». Нужно перевернуть ситуацию. Если за отправленные письма будет платить отправитель, то слово спам мы вскоре забудем.

Специалисты скажут, что не все так просто. Дело в том, что технически очень сложно отделить почтовую корреспонденцию от всей прочей информации. Ну и что. Просто это следующая изобретательская задача, возмож- но, и не одна.

Использовать дробление
Прибегает пациент в аптеку и кричит:
—Срочно дайте мне клизму!
—У нас нет клизмы.
—Тогда сто пипеток!!!

Додробились!

Во времена молодости Г. С. Альтшуллера самым массовым радиоэлементом была электронная лампа. Чуть позже, на этот раз в годы моей молодости, на занятиях по промышленной электронике мы изучали работу не только ламп, но и диодов, транзисторов.

Размеры объектов (составных частей) этих радиоэлементов измерялись в сантиметрах, миллиметрах. Позже, с появлением микросхем, заговорили о микронах.

В последние годы в печати появилось множество восторженных публикаций о перспективах нанотехнологий. Нанотехнология имеет дело с объектами размером от 0,1 до 100 нм. Конструктивные размеры элементов микросхем становятся соизмеримыми с размером атомов. По различным оценкам, через 10–15 лет ежегодный объем рынка изделий нанотехнологии может превысить 1 трлн долларов. Более того, изделия, изготовленные по нанотехнологиям, уже нашли практическое применение. Например, в головках дисководов уже более 10 лет используется явление гигантского магнитного сопротивления (GMR), наблюдаемое в создаваемых с помощью нанотехнологии структурах [4].

Принцип перехода в другое измерение
—Постелите на стол свежую скатерть,— обращается посетитель к официанту.
—Свежей скатерти нет, — отвечает тот.
—Тогда хотя бы переверните ее чистой стороной вверх!
—А вы видели когда-нибудь скатерть с тремя сторонами?

К сожалению, трехмерные скатерти пока еще не изобрели (хотя идея хороша!), а вот экспериментальные образцы трехмерных транзисторов уже появились. На симпозиуме по СБИС-технологии представители фирмы Intel объявили, что они приступили к разработке МОП-транзистора с новой трехзатворной структурой [5]. Трехзатворный транзистор представляет собой трехмерный прибор, в котором затвором служит приподнятая область с токопроводящими линиями, нанесенными на три ее стороны. Такая структура практически в три раза увеличивает область пропускания тока, не занимая при этом лишнюю площадь кристалла. Кроме того, благодаря трехмерной структуре ток утечки у таких транзисторов меньше, чем у обычных планарных транзисторов такого же размера.

Использовать обратную связь
В поликлинике:
—Здравствуйте, бесплатный доктор!
—Здравствуйте, безнадежный больной!

Пожалуй, ни в одной области техники этот прием не используется так часто, как в электронике. «Уши» обратной связи проглядывают как в элементной базе, так и в схемных решениях. Без положительной обратной связи, той самой, которая возвращает систему в состояние равновесия, невозможно реализовать ни одну из современных АСУ.

Превратить вред в пользу Плохая привычка пить по вечерам водку рождает хорошую привычку пить по утрам минеральную воду.

Швейцарец Жорж Деместрель, отдыхая в альпийских лугах, был очень недоволен тем, что после каждой прогулки приходилось вычесывать репейник из шерсти четвероного друга. Через несколько лет текстильные «липучки» по патенту Деместреля стали изготавливаться во всем мире.

А вот специалистами компании ЗМ по аналогии разработаны самоклеящиеся застежки Dual Lok, которые с успехом используются и в электронной технике. В новом способе соединения тысячи штырьков грибообразной формы, посаженные на прочную гибкую основу, сплетаются друг с другом, образуя соединение, которое по прочности эквивалентно механическому крепежу [6].

Использовать фазовый переход
И в заключение о погоде:
на соревнованиях по прыжкам в воду спортсмен Сидоров разбился об лед...

Современные электронные приборы не мыслимы без энергонезависимой памяти. Подавляющее большинство электронных приборов использует сегодня Flash-память. Немалые усилия разработчиков направлены на развитие новых технологий энергонезависимой памяти. Один из перспективных вариантов — память OUM (Ovonic Unified Memory), названная по имени компании-разработчика Ovonix Inc. [7].

Физически принцип действия памяти OUM основан на явлении фазового перехода, уникальном свойстве халькогенидных сплавов принимать два устойчивых состояния — аморфное и поликристаллическое. Нагрев сплава до 600 °С переводит его в аморфное состояние. Если же сплав охладить, он примет поликристаллическую фазу. В аморфном и поликристаллическом состоянии сплав имеет существенно различающееся сопротивление. Величина сопротивления и используется для регистрации «0» или «1» при чтении.

Универсальность объекта
Директор небольшой французской фирмы обращается к сотрудникам:
—Скоро юбилей нашей фирмы. Его нужно отметить так, чтобы о нем говорил весь Париж, но в то же время израсходовать минимум средств. И, само собой, юбилей должен всем вам доставить большую радость...
Голос из толпы:
— Вам, мсье, нужно спрыгнуть с Эйфелевой башни. Об этом будет знать весь Париж, стоить это будет недорого...
Ну, а что касается сотрудников...

В пятидесятых годах прошлого века и не помышляли о сотовой связи. Сейчас же в Москве количество зарегистрированных сотовых телефонов, кажется, уже превышает число ее жителей. Интересный факт! В жестокой конкурентной борьбе за потребителя разработчики «мобильников» взяли на вооружение прием «универсальность объекта». Каких только функций сейчас не выполняет сотовый телефон. Производители цифровых фотоаппаратов всерьез обеспокоены тем, что в последнее время наблюдается спад в их продаже [8]. А объясняют это... массированным выбросом на рынок гибридов сотового телефона и фотоаппарата. Нелегкие времена ожидают производителей видеокамер, портативных телевизоров и т. д.

Дешевая недолговечность
Перед смертью адвокат сказал жене:
—Схорони меня поскромнее, на памятник не траться. После похорон вдова положила на могилу табличку с двери его служебного кабинета: «Адвокат Кин Рит — принимает ежедневно с 10 до 15 часов».

Продолжим тему сотовых телефонов. Появился первый «одноразовый» сотовый телефон [9]. Компания Hop-On получила сертификат федеральной комиссии США на «одноразовый» CDMA-телефон. Телефон сделан из компонентов, поддающихся утилизации. У аппарата нет собственного микрофона и динамика — для его использования необходима внешняя гарнитура.

Сделать заранее
—Дорогая, ты слышала, что вышел новый закон нашего правительства, запрещающий переодеваться на пляже?
—Милый, меня это не касается. Я всегда переодеваюсь в автобусе по дороге на пляж!

Ивновь о них, о телефонах! Англичане пошли еще дальше. Разработанные ими сотовые те- лефоны также легко утилизируются. Корпус телефона и его содержимое изготавливаются из биоразлагаемых полимеров. А самое интересное, что на «могилке» такого телефона через некоторое время вырастает... подсолнух. Дело в том, что в корпус телефона заранее кладут семечку.

Прогнозирование путей дальнейшего развития сотового телефона ведется на форуме одного из тризовских сайтов. Интересно? Посмотрите [10].

Итак, с приемами разрешения технических противоречий, кажется, тоже все ясно. Они были, есть и будут. А где же изобретения, созданные с использованием ТРИЗ?

Будут и такие, но уже в следующих статьях.

  1. http://www.research.samsung.ru/srcinfo/ empoffer/Vacacies.asp?Location=Korea.
  2. Альтшуллер Г. С., Шапиро Р. Б. О психологии изобретательского творчества // Вопросы психологии. 1956. № 6.
  3. Фрунзе А. Между прочим... // Компоненты и технологии. 2004. № 8.
  4. Макушин М. Становление многорукого бога // Электроника-НТБ. 2003. № 4.
  5. Новинки электронной техники. Фирма Intel возвещает эру трехмерных транзисторов. Альтернатива традиционным планарным приборам // Электроника-НТБ. 2002. № 6.
  6. Картамышев С., Симонов Р. Использование самоклеящихся застежек Dual Lok в приборостроении // Компоненты и технологии. 2002. № 5.
  7. Зайцев И. Сравнение новых технологий энергонезависимой памяти // Компоненты и технологии. 2004. № 4.
  8. Мир мобильный, камо грядеши? // Электроника-НТБ. 2004, № 4.
  9. Первый «одноразовый» CDMA-телефон // Электроника-НТБ. 2002. № 5.
  10. http://www.trizland.ru/forum/list.php?f=18.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке