Талантливое мышление. ТРИЗ

Прошлое дерева – это семя. Прошлое плода – цветок и его ДНК. Прошлое леса – земля. Рассмотрим будущее. Одно из будущих дерева – это древесина. Одно из будущих фрукта (плода) – пирог. Одно из будущих леса – уголь. Это эволюционная составляющая.

Рис. 2.13. Системный оператор – дерево

Пример 2.17. Машина (автомобиль)

Система – машина (автомобиль) (рис. 2.14). Надсистемой может быть: автострада, система дорожного движения, включающая систему управления дорожным движением (разметка на дороге, дорожные знаки, светофоры, дорожная полиция и т. д.), автозаправочные станции, ремонтные мастерские, заводы, изготовляющие машины и т. д.

Прошлое машины – это карета. Прошлое двигателя – лошадь. Прошлое автострады – проселочная дорога. Прошлое управления дорожным движением – его отсутствие. Каждый ездил как хотел и где хотел. Прошлое автозаправочных станций – почтовые станции, где менялись экипажи с лошадьми, где лошади отдыхали и их кормили овсом. Ремонтные мастерские в прошлом представляли собой кузнечную мастерскую, а заводы по изготовлению машин – каретные мастерские и фермы, где выращивали лошадей.

Рис. 2.14. Системный оператор – машина

Каждый может себе представить свое видение будущего автомобиля, его подсистем и надсистемы. Прежде всего, будущее машины зависит от того, из каких подсистем она будет состоять и в какую надсистему она будет входить. Например, уже сегодня разработаны машины с электрическими двигателями, имеются двигатели, работающие на водороде и даже сжатом воздухе. Это все приведет к изменению надсистемы. В будущем будет отсутствовать дорожная полиция – все будет автоматизировано. Автомобили будут «общаться» друг с другом, не допуская дорожных происшествий. Дороги могут проходить под землей или над землей, не занимая дорогого места на земле.

Рассмотрим АНТИсоставляющую

Функция машины – перемещать (двигать) пассажира. Антифункция – сдерживать (оставлять на месте). В качестве такой системы может быть тюрьма, домашний арест для пассажира или «арест» машины (ее эвакуация) полицией, например за неправильную парковку.

У подсистемы двигателя функция – перемещение поршня. Антифункция – стопорение (фиксирование). Этой системой может служит любой зажим, например тиски; рыболовные снасти, например невод; сачок и т. д. Для автомобиля это может быть блокировка колеса из-за неправильной парковки (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Блокировка колеса

Если в качестве подсистемы взять «газ», у которого функция увеличить обороты двигателя (ускорение движения), то антифункцию – уменьшить обороты (замедление движения) – выполняет тормоз.

У подсистемы колеса две функции: перемещение автомобиля и его поддержание на определенном расстоянии от дороги. Антифункция перемещения – фиксация. Эту функцию осуществляет то же колесо в режиме тормоза. Антифункция поддержания – это притягивание или отталкивание. Притягивание к дороге осуществляет антикрыло. В качестве отталкивания может быть воздушная подушка или воздушный шар (дирижабль и т. п.).

Надсистема автострада имеет функции опоры и указания направления движения. Антифункция опоры – отталкивание (см. выше). Антифункция указания направления движения – отсутствие указания направления. У самолетов, ракет, судов, подводных лодок и торпед нет указания направления движения в виде дороги. Указание осуществляется виртуально с помощью системы управления.

Надсистема управление дорожным движением имеет одноименную функцию. Антифункция – отсутствие управление дорожным движением. Это система, в которой отсутствуют все элементы (см выше). Должна быть самоуправляемая система. Каждая машина связывается с другой машиной. Все вместе они образуют самоорганизующуюся систему (наподобие муравьев или пчел).

Остальные антиэлементы рассмотрите самостоятельно.

2.5. Учет влияний

Системный подход подразумевает учет любых изменений и их влияний на систему. Изменения могут происходить во времени и по условию.

Пример 2.18. Изменения во времени

Типичные изменения во времени – это смена дня и ночи и времен года. Такие изменения учитываются, например, включением и выключением света, обогревом и охлаждением помещений и т. д.

Пример 2.19. Изменения по условию

Типовым изменением по условию в природе являются фазовые переходы, например при температуре 0 

С при атмосферном давлении лед превращается в воду. На большой глубине высокое давление. В космосе – невесомость и т. д.

Каждый из нас сталкивается с изменениями по условию в дорожном движении. При красном свете светофора – нет движения, а при зеленом – имеется.

Каждое изменение должно быть учтено при создании новых систем.

Учет всех изменений – одна из важных составляющих системного подхода.

Системное мышление должно применяться к любому объекту, к любому явлению и к любому процессу.

2.6. Динамическое программирование

Системный подход особенно важен для решения создания сложных (больших) систем, например таких как исследование космоса, разработка сложных государственных и межгосударственных программ и т. п.

Решение сложных задач зачастую невозможно «в лоб», поэтому задачу разбивают на подзадачи. Это используется в динамическом программировании.

Динамическое программирование в математике и теории вычислительных систем – способ решения сложных задач путём разбиения их на более простые подзадачи. Он применим к задачам с оптимальной подструктурой, выглядящим как набор перекрывающихся подзадач, сложность которых чуть меньше исходной. В этом случае время вычислений, по сравнению с «наивными» методами, можно значительно сократить[4 - Динамическое программирование – материал из Википедии.].

Рис. 2.16. Графическое изображение динамического программирования

Рассмотрим пример на динамическое программирование.

Пример 2.20. Утро Бэтмена

Как Бэтмену одеться?

Рис. 2.17. Утро Бэтмена

Можно предложить два пути (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Два разных способа одевания утром[5 - URL: http://bix.ucsd.edu/bioalgorithms/book/excerpt-ch6.pdf (http://bix.ucsd.edu/bioalgorithms/book/excerpt-ch6.pdf).]

2.7. Примеры

Пример 2.21. Лечение душевнобольных

В последнее время применяют новую систему лечения душевнобольных.

Раньше они лечились только в специальных лечебных заведениях. Сейчас все чаще лечение происходит на дому. Специальная группа врачей обучает домашних, как нужно общаться с больными. Эта группа работает не только с домочадцами, но и с окружением. Если человек работает, то с сотрудниками, с которыми больной связан. Если человек учится, то с коллективом, где он учится, и так далее.

В этом случае системно учтены все уровни иерархии, с которыми приходится сталкиваться больному.

Такое лечение показало не только значительно большую эффективность возвращения человека к нормальной жизни, но и стоит значительно дешевле, так как не затрачиваются все ресурсы специальных лечебных заведений.

Здесь практически используются почти все составляющие системного подхода.

– Иерархия систем – работа не только с системой (больным), но и с:

– надсистемой (его семья, с сотрудниками и всеми другими, с кем связан больной);

– подсистемой (особенности больного);

– окружающей средой (создаются специальные условия дома и на работе).

– Учтены все взаимосвязи системы с надсистемой и окружающей средой.