“Пусть неудачник плачет, кляня свою судьбу!” (П. Чайковский “Пиковая дама”)

В рассуждениях об эволюции технических объектов нередко встречаются аналогии с эволюцией биологических объектов. Тем более что эволюция технических объектов по историческим меркам длится очень недолго. А теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) опирается именно на представление об эволюции технических объектов, эволюции закономерной, объяснимой и познаваемой.

Но если оперировать аналогиями из другой области, то было бы логичным разобраться в некоторых представлениях этой области. То есть, в представлениях об эволюции биологических объектов. Причём разобраться только некоторых принципиальных вопросах, не слишком заглубляясь в специфику области и не изыскивая в биологии аналогов явлений, которые, как кажется, проявляются в технике. Иное дело - наоборот.

Одним из основных факторов, определяющим саму возможность эволюции биологических объектов, является их изменчивость. Причём изменчивость, проявляющаяся как "вширь", на всех особях того или иного поколения биологических объектов, так и "вглубь", на протяжении множества сменяющих друг друга поколений этих объектов. Разумеется, есть ещё наследственность, размножение и т.д.

Про наследственность применительно к технике мы пока мало что можем сказать по существу, хотя и щеголяем термином "генетический анализ". Что является генетическим кодом технических объектов - пока большой вопрос. И отдельная тема. Как и про размножение, несмотря кажущуюся очевидность промышленного производства. Поэтому пока ограничимся рассмотрением изменчивости.

Если мы говорим об аналогиях между эволюцией технических и биологических объектов, то логичным было бы, прежде всего, обратить внимание именно на всестороннюю, всеобъемлющую изменчивость. Между тем, существующие инструменты ТРИЗ (например, Приёмы и Стандарты), прямо предназначены только для "одноразовых" изменений технических объектов. Правда, парные Приёмы позволяют получать "многоразовые" решения, но как случайный, непреднамеренный результат. И только в алгоритме решения изобретательских задач АРИЗ-85В прямо, хотя и глухо, говорится в 7-й части о "саморегулирующихся" под воздействием внешней среды веществах и пригодности полученных решений к "многоцикловости". Никаких инструментальных средств осуществления этих рекомендаций не приводится. Изменчивость вынесена, так сказать, за пределы технических объектов и, можно сказать, самого алгоритма. Крайняя степень этого вынесения и отсутствия изменчивости - появление технических объектов одноразового применения.

В мире биологических объектов мы увидим как примеры очень большой и всё ещё растущей способности к обратимой изменчивости (например, нейроимпульсная структура мозга человека), так и примеры почти полного отсутствия изменчивости (например, пауки и другие организмы с практически остановившейся миллионы лет назад эволюцией ). Где-то посередине находятся организмы, обладающие способностью к мимикрии или регенерации утраченных частей.

Отсутствующая изменчивость (при безусловной способности к мутациям механизма наследственности) говорит лишь о том, что устойчивость данных биологических структур (пауков) намного превышает диапазон обычных колебаний факторов среды их обитания. И произошло это не просто так, а после предшествующей эволюции и отбора. Наука уже располагает хорошо проверенными теориями, описывающими изменчивость и постоянство наследственного аппарата биологических объектов. К сожалению, сказать то же самое о технических объектах мы пока не можем. Что такое "генотип" технических объектов и как устроен механизм его работы - здесь пока туман. Тем не менее, имеет смысл рассмотреть некоторые явления, сопровождающие эволюцию биологических объектов. Возможно, кое-какие подсказки и удастся обнаружить.

Известно, что история Земли изобиловала глобальными катастрофами, которые периодически (в среднем каждые 30-32 млн. лет) почти полностью уничтожали всё живое. Катастрофы происходили, как правило, по причине периодических скачков космической радиации (астероиды падали реже).

В периоды катастроф выживали лишь те биологические структуры, которые случайно в нужный момент были счастливыми обладателями оказавшихся полезными мутаций. Например, устойчивость к радиации, или пониженная способность к мутациям. То есть, можно предположить, что выжившие биологические структуры до катастрофы должны были обладать очень высокой изменчивостью наследственного механизма, обеспечивающей настолько широкий диапазон текущих мутаций, что он смог перекрыть и самые экстремальные случаи воздействия внешней среды. Ну, а кого мутации ориентировали на обстановку проще, тем при катастрофах не везло.

Естественные колебания параметров внешней среды в периоды между катастрофами уже не столь сильно воздействовали на уцелевших особей. То есть, внешние мутагенные факторы были уже гораздо слабее. Скажем, ниже какого-то порога чувствительности, что не позволяло вызвать новые мутации. Ряд катастроф закрепил в генотипе полезные мутации. Это привело к консервации тех же пауков, например, с их исключительно высокой устойчивостью к воздействию радиации. А радиация и является сильнейшим мутагенным фактором. В нормальных условиях сверх-устойчивость к радиации, судя по всему, не вредит существованию пауков, а потому и остаётся неизменной, хотя и бесполезной. До следующей катастрофы. Попросту говоря, эволюция дала паукам независимость от внешней среды по одному из её параметров. Может быть, и по каким-то другим параметрам. Надо полагать, что по мере того, как случайным образом пауки (и любой другой организм) будут приобретать подобную независимость и по другим параметрам, то они будут всё более стабилизироваться. При полной независимости они исчезнут совсем.

Рассмотрим социальные объекты, известную сегодня вершину эволюции биологических объектов. Они столь же неотъемлемы от человека, как и технические объекты. Их также можно рассматривать (правда, с некоторой натяжкой) как искусственные создания, дело рук человека. У социальных объектов переменная структура - самое обычное явление. Уж на что устойчива структура армии, но и она обладает достаточной способностью к приспособлению. Иначе ей не уцелеть в сколько-нибудь серьёзной баталии.

В производственно-деловой сфере мы также можем наблюдать, как руководство процветающих фирм изо всех сил стараются придать им максимальную гибкость, приспособляемость с целью обезопасить себя от непредсказуемых колебаний конъюнктуры и прочих превратностей рыночной стихии. Одна из вершин социальной эволюции: сменяющие друг друга у власти партии в т.н. демократических государствах.

В колоссальной гибкости, изменчивости и заключается трудность описания структуры социальных объектов. Вхождение элементов социальных объектов во множество структур (систем) - самое обычное дело. Так же как и неустойчивость этих структур. Поэтому при попытке описать социальный объект (тем более, его эволюцию) всегда получается какая-то частная модель с ограниченным временем существования. Но, в конечном счёте, именно такая особенность социальных объектов обеспечивает им почти неограниченную приспособляемость, выживаемость, регенерацию после очередных исторических катаклизмов.

Проблему описания социальных структур можно, видимо, решить, использую в числе прочих понятие "техническая система" для описания элементарной структуры социума. В отличие от технических объектов "технические системы" на социуме будут обладать переменным составом своих элементов и прерывистым временем своего существования. Из таких элементарных структур будут быстро возникать фрактальные структуры мерцающего типа. Впрочем, всё это - тема отдельной статьи.

Одним из аналогов сознательного закрепления полезных мутаций, позволяющих техническим объектам выживать в условиях катастроф, является знаменитый Морской регистр Ллойда. В нём столетиями тщательно собирались и анализировались причины морских катастроф, вырабатывались требования к безопасности судостроения и, естественно, мореплавания. Морской регистр можно назвать сборником организованных функциональных требований к техническому объекту - морскому судну. Такими же аналогами являются и всевозможные инструкции по безопасности (под какими бы названиями они не выступали), даже если они по своему совершенству очень сильно уступают Морскому регистру.

Правда, в большинстве своём эти инструкции составляются на основе моделирования (разного уровня и качества) ситуаций, в который может угодить рассматриваемый технический объект. Но это неважно. Важно то, что инструкции существуют отдельно от технических объектов. Эти инструкции представляют собой, по меньшей мере, часть "генетического кода" технических объектов, устанавливая пределы их мутаций. Не всегда они имеются в письменной форме. Но всегда они показывают, что именно меняется, оставаясь в общих - функциональных - чертах "генетической памятью" технических объектов. Важно, что она сохранятся даже для, казалось бы, совершенно новых конструктивно и по принципу действия технических объектов, если они имеют ту же главную функцию, что и предшествующие поколения.

Среди технических объектов встречаются обладатели долговременных мутаций, законсервировавшиеся (подобно паукам) в некогда достигнутом состоянии. Например, колесо или топор, до сих пор в почти неизменном виде честно служащие человеку. Встречаются их изменившиеся "потомки". Например, шестерня и резец. Встречаются и объекты, подверженные очень интенсивным мутациям. Например, судно, эволюционировавшее от первобытного бревна и потерявшее по пути способность не тонуть. Или автомобиль, тоже, в общем-то, далёкий потомок своих почтенных предков: колеса и лошади.

И всегда их сопровождает, как тень, инструкция, охраняющая должную преемственность между поколениями технических объектов. Можно даже сказать, что и искусственных объектов вообще. Это мы можем наблюдать, например, в литературе с её фиксированными формами, в архитектуре, живописи и т.п. Вполне законно следующее предположение: поскольку у человека эволюция его организма перенесена на знаменитую "палку в руке", постольку указанные инструкции являются невольным отражением реально существующего генетического кода. Исследование инструкций наверняка пролило бы дополнительный свет на эволюцию технических объектов.

В отличие от биологических объектов, среди технических объектов крайне мало обладателей структуры, способной к текущему временному (то есть, обратимому) изменению и приспособлению под влиянием среды. В примерах применения парных (комбинационных) Приёмов и Стандартов нередко встречаются случаи достижения обратимых изменений объектов, но почему-то нигде эта особенность особо не выделена.

Стандартный пример обратимости - решение старой показательной задачи о защите антенны радиотелескопа. Для решения этой задачи были использованы молниеотводы переменной электропроводности. Молниеотводы представляли собой полые трубы из диэлектрического материала, заполненные газом, который ионизировался под действием сильного электрического поля. То есть, газ состоял из элементов переменной структуры. Эти элементы представляли собой то ионы, то нейтральные молекулы, рекомбинировавшие в зависимости от состояния внешней среды. По существу, структура газа исполняла роль переключателя. А в роли фактора, действующего на этот переключатель, было то или иное состояние внешней среды.

Вместо обратимости в технических объектах часто встречается управляемость. Более того, повышение управляемости считается одним из т.н. "законов развития технических систем" (ЗРТС), но управляемости количественной, а не качественной. То есть, управляемости величины того или иного параметра, а не управляемости состава этих параметров. Ведь изменить состав параметров означает изменение структуры объекта. Более того, переменность структуры технического объекта, позволяющая тому оперативно приспосабливаться к текущим изменениям окружающей среды вообще не встречается. Даже в приведённом примере о защите радиотелескопа всё приспособление сводится к двум фиксированным и заранее предусмотренным состояниям.

Технические объекты с переменной структурой пока известны в основном из фантастической литературы (например, из повести Г. Альтова "Корона Д" или трилогии В. Головачёва "Реликт"). Если, конечно, не считать разного рода переключателей, к которым можно отнести обрабатывающие центры, станки с программным управлением, промышленные роботы, материалы с эффектом памяти формы...

Но это было бы натяжкой, так как структуры перечисляемых объектов, возникающие при переключении на новую схему связей между её элементами, всегда заготовлены заранее. Их количество ограничено, а сами они, как правило, программно предопределены. Техническим объектом с наиболее переменной структурой можно считать компьютерные программы, например - игровые. Но это, как принято сегодня говорить, виртуальный объект.

Итак, как быть с изменчивостью?