Нурали Латыпов - Инженерная эвристика

• Название: Инженерная эвристика
• Автор: Нурали Латыпов
• Жанр: Психология, личное

В книге представлены классические и новейшие – от эвристических до логических – методы активизации инженерно-технического мышления. Авторы демонстрируют междисциплинарный подход к решению изобретательских задач и тренингу интеллекта на основе универсальных языков. Последовательность в решении научно-технических проблем достигается методом выявления и разрешения противоречий. При этом формулировка проблемы в виде парадокса оказывается сильнейшим стимулом для развития творческой мысли.

Книга содержит более 170 вопросов и задач, на которых заинтересованный читатель может проверить качественный уровень собственного мышления, а в случае затруднений – обратиться к приводимым решениям и ответам. Многие из этих задач озвучены авторами в 2011–2012 гг. в ходе семинаров и тренингов в рамках проекта ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «Академия молодого инноватора», на интеллектуальных состязаниях молодых специалистов компании.

Рекомендуется инженерам, преподавателям и учащимся инженерно-технических и естественнонаучных специальностей вузов, инновационно ориентированным молодым специалистам производственного и исследовательского комплексов, а также всем читателям, заинтересованным в формировании у себя эффективного, продуктивного, действенного мышления, достижении нового интеллектуального уровня развития.

---

Лучшим выходом из положения оказалась конструкция, названная изобретателями «бесконечное цепное колесо». Сейчас её обычно называют гусеницей. Считается, что это название предложил Уинстон Черчилль, когда в качестве Первого Лорда Адмиралтейства финансировал новую разработку – сугубо сухопутную, но изрядно напоминающую боевые корабли. Автором британского рецепта победы считается полковник Эрнест Суинтон – автор популярных фантастических произведений на военные темы. Именно он предложил установить бронеавтомобиль на гусеницы – чтобы без труда прорывать проволочные заграждения и переваливать траншеи. Вероятно, тут сказались его довоенные опыты с американским гусеничным трактором.

Сухопутные войска встретили проект скептически и почти уже положили проект под сукно: привычные средства вроде массированного артиллерийского и пулемётного огня казались надёжнее. Положение спас Черчилль, ухватившийся за идею создать нечто, аналогичное броненосцам, только на суше.

Для секретности новую конструкцию назвали tank – «резервуар»: считалось, что их можно будет выдать за передвижные цистерны для водоснабжения британских войск на засушливом Ближнем Востоке.

ВОПРОС № 64 Два старца решили сыграть в игру: кладут на небольшой круглый стол монеты. Тот, кому некуда положить монету, проигрывает. Монеты могут соприкасаться и краями выходить за границы стола (но чтоб не падали!), однако не могут лежать друг на друге. Все монеты одного размера, идеально ровные и круглые. Стол тоже идеально ровный и круглый. Есть ли выигрышная стратегия для какого-либо игрока? Если есть, то для какого игрока и какая?

Операторы соотношений количеств, Бесконечного и Конечного

Если читатель решит задаться вопросом, какой физический смысл имеет чередование конечного и бесконечного, то обнаружит новый парадокс. Бесконечное начинается там, где умирает конечное, а конечное рождается со смертью бесконечного. Бесконечное – конечно! Бесконечность ограничена!

Ещё Лукреций в труде «Об атомах» намекал на это:

«Из бесконечных частей состоять и мельчайшему телу.

У половины всегда найдется своя половина,

А для деленья нигде не окажется вовсе предела.

Чем отличим мы тогда наименьшую вещь во Вселенной?

Равно, поверь мне, ничем. Потому что, хотя никакого

Нет у Вселенной конца, но ведь даже мельчайшие вещи

Из бесконечных частей состоять одинаково будут».

В качестве хорошей задачи для ума предлагаем читателю самому изобразить такие понятия, как «бесконечно малое» и «бесконечно большое». При настойчивой тренировке и практике даже в таких, или особенно таких, абстрактных построениях каждый желающий станет виртуозом неординарной мысли.

Кстати, о мастерстве. Есть англосаксонский вариант нашего «Левши». Будто бы некий виртуоз послал приятелю булавку, на головке которой выгравировал слова: «Как тебе это нравится?» Последовал ответ: «Ничего особенного». Ответ содержался на той же булавочной головке, внутри буквы «о» в слове «это».

ВОПРОС № 65

В чёрном ящике находится то, с чем древние мудрецы сравнивали Вселенную. Они говорили, что у нынешнего момента может быть бесконечное количество прошлых, которые привели к «сейчас». И такое же количество будущих, проистекающих из «сейчас». Что в чёрном ящике?

ВОПРОС № 66

В конце XIX века в одной английской газете разместили объявление: «Двадцатилетняя девушка из хорошей семьи, располагающая состоянием в 2 миллиона фунта стерлингов, желает познакомиться с нормальным юношей в целях замужества». А каково было хобби автора этого объявления?

ВОПРОС № 67

Обсуждая законы термодинамики, Вальтер Нернст обычно говорил: «Как известно, первый фундаментальный закон термодинамики сформулировали и обосновали Майер, Джоуль и Гельмгольц. Второй закон термодинамики сформулировали великие Клаузиус и Томсон. Третий закон я открыл самостоятельно». Какой же вывод из всего этого делал Вальтер Нернст?

Операторы рождения нового и исчезновения старого Качества. Фазы

В одном из сюжетов телепередачи «Мнения знатоков» (Вассерман, Латыпов, 2012, С. 238–242) рассказывалось о том, как Антони ван Левенгук в 1673 году открыл одноклеточные микроорганизмы. Случилось это благодаря тому обстоятельству, что он изобрёл и изготовил микроскопы непревзойдённого по тому времени качества. Более того, Левенгук строил эти микроскопы сотнями, если не тысячами. И мало кто задумывается: как удалось скромному часовщику вести у себя на дому столь массовое производство сложнейших оптических приборов? Ведь по сравнению с оптической точностью даже нынешние достижения часовой технологии чудовищно грубы. А уж в его эпоху вовсе не существовало такого оборудования, каким мы располагаем сейчас. Линзы у Левенгука крошечные – менее булавочной головки, а порою едва ли не сопоставимы по размеру с самими объектами наблюдения.

После смерти изобретателя осталось 273 микроскопа и 172 линзы, собственноручно изготовленных им. Великий экспериментатор, регулярно – каждые два месяца – распространявший сообщения о новых открытиях, мог рассматривать предметы размером в 1,5 микрона.

Даже изощрённейшие современные технологии требуют немалых сил, денег и времени для достижения подобных результатов. Левенгук же работал в одиночку, не располагал и сотой долей нынешних знаний об оптике вообще и свойствах стекла в частности, а уж технологии расчёта, используемые конструкторами сегодня, в его эпоху и вообразить было невозможно. И, тем не менее, он производил свои линзы многими тысячами. Причём сравнительно недорого. Чаще всего он даже не пытался рассматривать в одну линзу несколько разных образцов. Линза, стекло с образцом, удерживающая их конструкция собирались раз и навсегда. Левенгук был одним из первых мастеров высшего класса, сделавших ставку именно на массовое производство и скромные цены. Как же смог ремесленник – пусть и необычайно искусный, и знакомый едва ли не со всеми тогдашними науками (они были далеко не так обширны, как сейчас, и полное их изучение оставалось в пределах человеческих сил) – на века опередить уровень всей доступной ему техники?

Инженеры и учёные исследовали сотни линз Левенгука самыми современными способами. И после нескольких лет анализа ничтожных следов возможных методов обработки пришли к парадоксальнейшему выводу: никакой обработки стёкол вовсе не было. Линзы у Левенгука сразу получались готовыми.

Мастер плавит стекло на весу – для этого у стеклодувов с незапамятных времён накоплено более чем достаточно приёмов. Капли свободно падают в воду. В полёте они оказываются в состоянии невесомости. Поверхностное натяжение придаёт невесомой капле правильную сферическую форму. В воде крошечный комочек стекла остывает так быстро, что не успевает деформироваться. Правда, чем меньше капля, тем ощутимее сопротивление воздуха и тем сильнее отклонение от невесомости. Да и удар о воду хоть немного да скажется на форме. И внутренние напряжения в стекле тем сильнее, чем быстрее оно остывает. То есть капли Левенгука всё же не идеальны.

Но среди главных изобретательских принципов есть и совет обратить вред в пользу. Левенгук использовал его в полной мере. Ведь для правильного изображения как раз и нужны асферические линзы с внутренним напряжением. Конечно, асферичность и напряжение нужно точно дозировать. А по Левенгуковой технологии они получаются случайными по величине. Ну и что же? Среди бесчисленных вариантов всегда можно выбрать нужный, лучший. Бесконечность, то есть неразличённость, количества обращается новым качеством.

Левенгук отливал десятки тысяч капель, просматривал их и отбирал те, с которыми получались наилучшие изображения. Работа громадная и кропотливая – но всё же несравненно проще и быстрее, чем расчёт и полировка требуемой формы. Скромный часовщик обратил случай в закономерность. Своею изобретательностью он на века опередил достижения всей науки и техники мира.

ВОПРОС № 68

Ирина Андржеевская в книге «Биология в открытых задачах» сообщает такие исходные данные: «В северном лесу весна медленно вступает в свои права, под пологом леса еще долго лежит снег, а температура воздуха лишь в солнечный полдень поднимается на несколько градусов выше нуля. И если купол муравейника все-таки прогревается, то в глубину солнечные лучи проникнуть не могут. Но без достаточного тепла муравьиная царица не начнет откладывать яйца, так как в холоде они не будут развиваться. И выползать повыше, чтобы отложить яйца, где теплее, царица не может – она никогда не покидает свои «покои». Значит, должно быть тепло в глубине муравейника – там, где живет царица». Но как это сделать?

ВОПРОС № 69

Как известно, легирующие добавки бериллия снимают усталость стали. Фашистская Германия была отрезана от источников бериллия. А пружины из бериллиевой бронзы, способные выдержать 20 миллионов циклов нагрузки, были необходимы немцам для пулемётов. Мировая добыча этого ценного стратегического материала практически полностью находилась в руках США. Немцы оказались изобретательны и разместили в нейтральной Швейцарии заказ, но американцы сорвали сделку, разгадав уловку. Проявите инженерную смекалку и скажите, какой заказ гитлеровская Германия разместила в Швейцарии в этой связи?