Улыбка чеширского кота – 2 (пс)

(предварительные соображения)

 

 

Идеальность – важнейшая характеристика технической системы (ТС), определяющая степень её развития. Существование ТС не самоцель. ТС нужна для выполнения функции или достижения результата. А поскольку любое средство достижения результата представляет собой досадные издержки, постольку ТС развивается в сторону повышения идеальности. Техническая система идеальна, если её нет, а функция выполняется.

Эти соображения исчерпывают, пожалуй, всю конструктивность этого понятия, являющегося одним из «краеугольных камней» ТРИЗ. Практическое значение понятия «идеальность» сводится к роли критерия. Но и это вызывает вопросы по содержанию и применению этого понятия. «Камень» этот явно нуждается в доработке.

 

 

1. Идеальность и «идеальность»

 

Вопросы по содержанию понятия вызываются очевидным расхождением между толкованием термина «идеальность» в различных словарях и учебниках и тем смыслом, что вкладывается в него в ТРИЗ[1].

В этом отношении характерна полемика, возникшая ещё при возникновении этого понятия. Определение Альтшуллера требовало бесконечно совершенствовать вполне конкретный технический объект («полуторку», например), а определение оппонентов требовало создавать, например, грузовики (точнее – транспортные средства) бесконечной грузоподъемности.

Термин обыкновенно вводится как средство обозначения (знак) какого-либо образа (события, явления), если его описание с помощью ранее существовавших терминов слишком неудобно (громоздко, путает…). Необходимость уточнения термина возникает, когда им пользуются для обозначения многих сходных (и не очень) образов. Фактически это означает введение в оборот модификаций термина, что может быть правильно сделано лишь при условии классификации обозначаемых образов по каким-то более-менее устойчивым (определённым) группам признаков (критериев), что не исключает появления со временем заметного дрейфа этих групп.

Таким образом, польза от уточнения понятий не столько в нём самом, сколько в классификации сходных образов, обозначаемых модификациями одного и того же термина. Следовательно, хорошее уточнение ведёт к появлению теории. Множества теорий. Поэтому значение будущей «Энциклопедии ТРИЗ» состоит совсем не в создании ещё одного словаря. По сути – это переосмысление.

В немалой степени расхождение в понимании термина «идеальность» провоцируется практически полным отсутствием в ТРИЗ развёрнутых определений принятой терминологии из-за принципиальной позиции Альтшуллера Г.С.. Вообще-то его позиция вполне понятна. Чётких определений и в самом деле не существует, так как мы всегда работаем с размытыми образами. А образ – это совокупность связей, число которых практически бесконечно. Поэтому исчерпывающе полно его нельзя описать в принципе. Но можно дать описание связей, считающихся основными в данной ситуации.

Налицо противоречие: чем больше связей описывает определение термина, тем оно более корректно, но тем менее оно воспринимается сознанием. И наоборот. К тому же для разных исследователей существенными представляются разные наборы связей, что усугубляет проблему. Наличие противоречия (если только оно не формально-логическое) позволяет сделать следующие выводы, что:

1)      существует тенденция к составлению толкований, описывающих возможно большее число связей системы;

2)      существует тенденция к составлению толкований, описывающих только одну связь вплоть до попыток дать определение вообще вне связи («вещь в себе»);

3)      обе тенденции существуют как следствия двух взаимоисключающих процессов, реализующихся на разных системных уровнях.

Решение этой задачи, как всегда в случае с добротным, настоящим противоречием, следует искать на путях выхода за пределы системы. То есть, система определений ТРИЗ согласно принципу Гёделя (и ТРИЗ!) должна опираться на определения и понятия, заведомо в ТРИЗ не входящие. Поэтому Альтшуллер Г.С. и предложил способ подачи образа (закона, приёма) через группу примеров, раскрывающих его проявления (т.е. – через связи) в ряде ситуаций.

Такой способ решения вполне приемлем для ускоренного, практического освоения инструментария ТРИЗ и с успехом применяется до сих пор. Но, к сожалению, его нельзя принять для разработки самой ТРИЗ. Дело в том, что в этом случае для толкования понятий ТРИЗ используются ситуации, понимать которые надобно только через призму всё тех же понятий ТРИЗ. То есть, в конечном счете, придётся А определять через Б, а Б – через А. Поэтому остаётся заняться «зловредным определительством».

Вполне корректное решение задачи известно, ТРИЗ – не первая наука, столкнувшаяся с проблемой определений. Принято, что всякая теория опирается на ряд аксиом (постулатов), определение или доказательство которых лежит за пределами данной теории. При этом все прочие положения должны быть выводимыми из указанных аксиом. ТРИЗ сегодня не обладает ни подобным набором аксиом, ни теоремами, ни системами выведения. Поэтому вообще построение ТРИЗ как науки (при всей мощи её экспериментального фундамента) целиком зависит от добротного набора аксиом[2].

Из аксиом можно (и должно) выйти[3] на представления, которые уже можно (и должно) связать с теми или иными терминами. Надо не приписывать известным терминам тот или иной образ по собственному вкусу, а готовому образу подобрать подходящий (или новый) термин. Хороший пример неологизма – «веполь». Хороший пример нового применения «старого» – термин «вещество». А если при этом известный термин где-то применяется в ином смысле, то это уже не играет никакой роли, ибо в рамках ТРИЗ имеет значение только тот смысл и тот образ (или их группа), к которым термин был «привязан». Иной подход означает только накопление описаний различных применений данного слова, что практического значения не имеет. Разве что для толковых Словарей. Хотя, конечно, было бы совсем неплохо, если бы один и тот же термин в различных областях означал одно и то же.

Одним из таких терминов и является «Идеальность». В силу вышесказанного следует сразу отбросить определения различной степени строгости, существующие в философской и иной литературе. В ТРИЗ этот термин «привязан» к образу эволюционирующей ТС, описывающему конечную стадию её эволюции и процесс приближения к идеалу.

То есть, в содержание термина «идеальность» вкладывается не философский, а сугубо обыденный – технический – смысл. По сути своей он синонимичен инженерному понятию всестороннего «совершенства» как максимальной эффективности (предельной функциональности), как недостижимому (в обозримом будущем) пределу развития технической системы, как образу некоей будущей ТС, лишённой всех недостатков нынешней. Поэтому термин не совсем удачен, не «идеален». Этим обстоятельством объясняются несуразности при попытках применять или просто объяснить этот термин на основе его сугубо философского понимания.

Предлагаемое определение снимает вышеописанное противоречие: философская и тризовская «идеальности» относятся к разным системам. Тем не менее, поскольку особых причин заменять термин «идеальность» пока нет, постольку он будет использоваться и далее понимаемый именно как «совершенство». Может быть когда-нибудь…

А пока разумно будет разобраться с тем, что это такое - «конечная стадия развития ТС» и как к ней «приближается» ТС. То есть, разобраться с конструкцией образа, который назвали «идеальностью ТС».

Возьмём, например, определение понятие «Техническая система». То есть, взять-то нельзя за отсутствием оного. Но вот общие рассуждения о том, что ТС состоит из того-то и того-то, взять можно. Теперь примерим к этому описанию ТС какой-либо из ЗРТС. Например, про идеальность. Можно ли представить, что по мере идеализации из состава ТС уйдёт, скажем, рабочий орган? Или, как по мере повышения управляемости у ТС будет два органа управления? Или как при переходе моно-би-поли в ТС возникнет три трансмиссии с инверсными характеристиками? Понятно, что ТС есть абстрактная формула для описания минимального комплекса функций, к которому ЗРТС нельзя применить. А вот когда в АРИЗ мы перечисляем состав ТС, то про её нормативный состав даже и не вспоминаем. Понятно, что под ТС обычно понимается просто некий вполне реальный технический объект (ТО), состоящий из неопределённого числа элементов, обладающих ещё более неопределённым числом связей и функций. И к этим элементам и функциям ЗРТС вполне можно применить. Проще говоря, к двум разным образам применен один и тот же термин. А надо было разные: к абстракции – ТС, к реальности – ТО. Вот в дальнейшем так и будем различать.

 

 

2. Идеальность с точки зрения надсистем

 

Очевидна заведомая недостижимость полной идеальности в рамках заданного определения (за всё хорошее - «совершенное» - надо платить, и это плохо - «несовершенно»). Очевидно также, что поскольку любая система одновременно входит во множество надсистем, постольку увеличение её идеальность в рамках одной надсистемы может означать уменьшение идеальности в рамках другой надсистемы.

Поэтому было предложено[4] разделить идеальность на:

1)      локальную, ориентированную на её достижение только по одному свойству в рамках одной надсистемы, и

2)      общую, ориентированную на её достижение по всему возможному спектру свойств и по всем возможным связям с иными надсистемами.

Очевидно, что если элемент системы одновременно входит и в другие системы, то его изменение диктуется далеко не всегда особенностями системы, которая рассматривается в данной технической задаче (принцип «соответствия условиям реализации»).

Рассмотрим, например, плохо работающую из-за малой высоты дымовую трубу[5]. Руководству предприятия это надоело и оно поручило своим инженерам решить проблему. Инженеры, будучи связанными объективными условиями реализации, особо фантазировать не могут. Труба входит в ряд надсистем и выбор решения предопределён степенью влияния той или иной надсистемы независимо от технического уровня самих решений. Так, решающим «условием реализации» может оказаться принадлежность трубы аэродромному хозяйству (вредно всё, что выше ВПП). Или племянник начальника трубы, состоящий в строительной фирме, что промышляет сооружением таких труб (чем дороже проект, тем лучше). Или приход в местный Совет особо «зелёных» депутатов (вредно всё, для чего нужна труба). Или политический расклад (плохо всё, что хорошо для данного начальника). В каждом случае «идеальное» решение по трубе будет своё:

а) предельно низкая («отсутствующая»), но эффективная труба («дымомёт»);

б) предельно большая труба (ну как не услужить родному человечку?)

в) ликвидация необходимости в удалении дыма (новые, бездымные технологии);

г) ликвидация трубы по причине закрытия предприятия (массовое ныне решение).

Локальная идеальность или принцип «соответствия условиям реализации» при близком рассмотрении оказываются учётом вхождения системы в разные надсистемы. Значит, идеальность системы в рамках поставленной задачи всегда «локальна».

Другое дело - «идеальность» по двум и более надсистемам. Решать ли, соответственно, две и более задачи с разными ИКР? А если решать, то как затем выбирать между решениями? Или как их объединять? Критериев здесь заведомо нет, поэтому для решения данной проблемы надо выйти за её пределы. Иначе говоря, надо решать задачу в рамках над-надсистемы. Но это уже не другая идеальность, а другой системный уровень: идеальность в рамках над-надсистемы. Такое решение вполне соответствует принципу разнесения противоположных процессов (процесс и анти-процесс) по разным системным уровням. Но, так или иначе, а развитие ТС сопровождается наращиванием надсистемных (и подсистемных) связей и поэтому его следует рассматривать совместно с параллельным развитием надсистем. То есть, величина идеальности выражает степень автономности ТС: по мере развития автономность ТС падает.

Конечно, это не снимает всех проблем. Ведь надсистемы также входят во множество над-надсистем. Но всегда найдётся над-надсистема, в которую входят все надсистемы[6]. Для практических целей можно ориентироваться на такую надсистему, в которую входит значимое число надсистем, то есть – доступное анализу. Применительно к техническим (искусственным) системам число таких надсистем совсем не так велико, как могло бы показаться на первый взгляд, а уж о над-надсистемах и говорить нечего.

Однако к этому вопросу можно подойти и с точки зрения иерархии структур[7]. То есть, всякую сложную структуру можно представить эдакой «матрёшкой», в центре которой покоится некая элементарная структура. Однако, это отдельная тема.

 

 

3. Формула идеальности

 

Обычно предлагается оценивать идеальность системы по отношению суммы всех полезных функций (Фп), выполняемых системой, к сумме всех факторов расплаты за само существование данной ТС (затраты на изготовление, эксплуатацию, ремонт, утилизацию и т.п. вредные функции - Фвр). В соответствии с законами развития технических систем в процессе развития идеальность (эффективность, совершенство) технических систем растёт. Степень идеальности выражается формулой[8] (аналогичной формуле КПД):

SФп

И = ------------------- (1)

SФвр

 

Проблема в том, что практическое использование формулы исключено, поскольку отсутствует возможность измерения функций какой-либо единой мерой (не в штуках же?), тем более – их суммы. Да и факторов расплаты тоже. То есть, формула идеальности как соблазнительная картинка: видеть-то видишь, да пощупать нельзя.

Стандартный пример – танкер. Согласно принятой, ортодоксальной трактовке идеальности супертанкер идеальней просто танкера, поскольку на единицу собственной массы у него больше масса перевозимой нефти. Но, положа руку на своё инженерское сердце, разве этот стальной динозавр в 200-300 тыс. тонн водоизмещения – идеал? Или немецкий танк «Mause» конца 2-й Мировой войны: суперброня, суперпушка, супермасса и … супертупик одной из ветвей эволюции танков.

И такое нарастание динозавроподобной грандиозности (гипертрофии) в разных проявлениях по мере развития можно наблюдать у всех ТС: от шариковых ручек до заводов[9]. Совсем как в естественных системах: чем ближе к концу эволюции, тем гипертрофированней (не обязательно по массе или размерам).

Нарастание эффективности по какому-то одному параметру (специализация) сопровождается падением эффективности по множеству других. По первому параметру происходит как-бы сворачивание надсистемных связей при параллельном разворачивании надсистемных связей по другим параметрам.

Получается неплохое противоречие (может быть, и не формально-логическое): чем ближе ТС к финишу, тем она идеальней, но тем более она гипертрофированна. И, естественно, наоборот. Но идеальна ли? Может быть, просто напутано что-то где-то с этой идеальностью? Закон S–образного развития говорит о старении ТС по мере развития. Старение означает усложнение, гипертрофию и всё что угодно, но только не рост идеальности (если не считать таковой приближение к «тому свету»).

Рассмотрим проявление идеальности в инструменте, где она применяется наиболее системно и практически - в АРИЗ. Сразу же выясняется, что для эффективного решения технической задачи алгоритм требует «всё оставить без изменений» (мини-задача). Это требование повторяется в операциях с Икс-элементом, с ИКР-1, с усиленным ИКР, с ИКР-2. Следовательно, поскольку решение задачи означает развитие исходной ТС и, стало быть, повышение её идеальности в ортодоксальной трактовке, постольку ТС в своём новом состоянии тем идеальней, чем она менее отличается от исходной.

Идеальность ТС становится бесконечной, если новая ТС ничем не будет отличаться от старой (предположим, что как-то рассчитали суммы полезных функций и факторов расплаты)? Иначе говоря, чем менее развивается ТС, тем она становится более развитой. Парадокс. Может где-то в логике напутано? Или всё же с самим понятием что-то не так? Нет ли здесь подмены идеальности ТС идеальностью изменения ТС (грубая аналогия: скорость и ускорение)?

Более внимательный анализ показывает, что решение задачи по развитию технической системы вовсе не означает её ликвидации, как это следовало бы из упрощённого понимания идеальности. Идеальное решение предполагает идеальность изменения исходной ТС, требуемого для выполнения новой функции (устранения недостатка и т.п.)[10]. То есть, в ТРИЗ понятие «идеальность» имеет (ещё один!) смысл: идеальность ТС - это минимальность её изменения[1], требуемого для получения нужного эффекта.

Ясно, что, чем дешевле стоит новый положительный эффект, тем система идеальней. Совершенная машина не может создавать проблем для получения от неё новых полезных эффектов. Хороший пример идеальных в этом смысле ТС – космические корабли и компьютеры, описанные в фантастическом романе Головачёва «Реликт». Следствие: поскольку развитие ТС можно рассматривать как совокупность множества частных решений, постольку сумма идеальных, «отсутствующих» изменений[11] означает и отсутствие всякого изменения ТС на всём её жизненном пути – идеальная ТС может всё.

Из этих рассуждений (если они верны) следует новая, вполне инструментальная и просчитываемая формула идеальности (совершенства) технической системы:

 

SФп (величина эффекта)

И = -------------------------------------------------- (2)

SФвр (стоимость изменения ТС)

 

Всё выглядит вполне логично и пристойно. При возникновении ТС обладает максимальными ресурсами изменений, не требующими больших затрат для своей реализации. Значение «И» для неё будет максимальным. По мере развития ТС становится частью всё большего числа надсистем. Для неё нарастает число решений с локальной идеальностью и, естественно, нарастает надсистемная неидеальность. ТС становится всё грандиозней, гипертрофированней. Ближе к финалу каждое изменение становится всё мельче, но даётся всё дороже, окупаясь только за счёт массового тиражирования[12]. Значение «И» будет стремиться к нулю.

Несовершенство разбухающей ТС, её неидеальность становятся «под занавес» столь велики, что в роли совершенной ТС (идеала) в натруженных инженерных умах начинает брезжить туманный образ ТС нового поколения. Все новые достоинства существующей ТС просто в силу своего количества (точнее – количества новых надсистемных связей) обращаются в свою противоположность, создавая постепенно нарастающее давление в над-надсистеме. Несложно заметить, что описываемый процесс вполне отвечает закону скачкообразного перехода количества в качество. Получается нечто противоположное привычному для нас определению: по мере развития ТС её идеальность не возрастает, а падает!

Именно падение идеальности делает возникновение новой ТС необходимым и неизбежным явлением[13]. Именно падение идеальности есть та плата, которую платит ТС за своё развитие. Именно падение идеальности объясняет тот факт, что существует формула идеальности и принцип её проявления, но почему-то нет графика повышения идеальности, хотя «ТС развивается в направлении повышения идеальности». Можно, правда, график представить в виде устремляющейся к бесконечности кривой, глядя на которую возникает вопрос: а почему это столь высокоидеальную систему приходится заменять малоидеальной? На самом деле идеальность падает более-менее равномерно (с каждым изменением), но вот повышение её происходит скачкообразно – при смене поколений ТС, что вполне логично. Такую картину изменения идеальности уже можно представить графически в виде (предположительно) последовательности знакомых S–образных кривых, повёрнутых на 90º (они же - тангенциальные):

 

 

 

Рассмотрим, скажем, паровоз: его КПД и, стало быть, эффективность как упёрлись когда-то в несколько процентов, так и не сдвинулись. Развитие этой ТС фактически остановилось в состоянии, далёком от идеальности (точнее – от «шага назад от идеальности»). Однако, паровоз всё равно был сменён новым поколением ТС - тепловозом. КПД (вместе с идеальностью) стал заметно выше. Затем – электровоз. С каждым витком развития паровозной надсистемы «железная дорога» её над-надсистемные связи становятся всё обширней, сложность систем всех уровней нарастает… Эффективность постепенно растёт, сложность – куда быстрее, но идеальность?

Кстати, о КПД. Вышепоказанные кривые демонстрируют ещё одну сторону идеальности – КПД развития. За всякий шаг в развитии ТС приходится платить. Платёж осуществляется в форме усложнения как самой системы, так и её надсистем. При решении изобретательской задачи рассматривается не столько конкретная система, сколько процесс её развития. Это подтверждается практикой: в конце анализа выясняется, как правило, что решена не та задача и совершенствоваться будет не та система, что думалось поначалу. Начальная формулировка технической задачи предполагает обыкновенно совершенствование средства борьбы с каким-то недостатком. Недостатков много, со временем их число растёт (по мере проявления всё новых надсистемных связей). С ними разбухает и ТС, обрастая разнообразными средствами борьбы с этими недостатками (в силу действия принципа «условий реализации») вплоть до динозавроподобной грандиозности. Это, в конце концов, её и губит: эффективное решение технической задачи предполагает устранение причин возникновения недостатков. Поэтому, исчерпав все допустимые меры борьбы с недостатками, ТС приходит к закономерному этапу устранения самоё себя, когда на первый план выходят коренной недостаток, связанный с самим фактом её существования, когда КПД развития становится недопустимо мал.

Например, двигатель внутреннего сгорания обладает тем неустранимым недостатком, что он жжёт горючее (урановые таблетки, превращающие воду в топливо, непомерно удорожают его). Но он был идеален, когда заменял паровые машины. Идеален был первый автомобиль, пришедший на смену раззолочённой карете. Идеален был самолёт братьев Райт, пришедший на смену воздушным шарам. Но далеки от идеальности нынешние стада металлических чудовищ, от которых избавятся с радостью … как только будет найдена более эффективная, с минимальным числом надсистемных связей и потому совершенная, идеальная ТС.

В традиционном понимании идеальность ТС менялась скачком: вот есть ТС неопределённой степени идеальности и «вот горшок пустой» – идеальность есть, а ТС исчезла, мигом идеализировавшись. В новом понимании идеальности происходят несколько иные и более сложные процессы взаимодействия растущей эффективности (по главной функции) и ещё быстрее растущих НЭ (вместе с увеличением числа надсистемных связей – инфраструктуры). Со временем совокупность НЭ догоняет достоинства ТС, перевешивает их и система отмирает, как отжившая своё шахта.

Таким образом, идеальность может быть представлена как мера изменчивости системы: чем изменчивость ниже, тем ниже идеальность. Вероятно, существует предел потенциальной изменчивости у данной ТС.

В каком-то смысле идеальность представляет собой антипод энтропии: со временем энтропия системы может только нарастать. Можно даже сказать, что идеальность обратно пропорциональна энтропии. Это ещё один смысл, вкладываемый ТРИЗ в термин «идеальность». И ещё одно доказательство в пользу понимания идеальности, как характеристики, которая по мере развития системы ухудшается, падает. А также как характеристики, которая потенциально может иметь более широкое применение, нежели как только для технических систем.

Нежелательный эффект модернизированного понимания термина «идеальность» заключается в лежащем на поверхности (и, следовательно, поверхностном) выводе, будто бы техническая система тем идеальней, чем менее она подвергается изменениям.

Такой вывод возможен только на основе статичного восприятия реальности, противоречащего постулатам ТРИЗ[14]. Но если воспринимать всё в динамике (как того требует диамат и, следовательно, ТРИЗ), то станет очевидным иное: поскольку система непрерывно изменяется (развитие есть форма движения структуры), постольку её совершенство (т.е. идеальность) тем выше, чем больше в ней возможностей для изменения. Минимальной идеальностью (то есть, неспособностью к изменениям и развитию) обладает система, развитие которой дошло до конца, и она уже ни к чему новому приспособиться не в состоянии. То есть, идеальность – это ещё и мера гибкости, приспособляемости ТС к новым условиям.

 

 

4. Идеальность идеальности

 

Очевиден вывод, что «идеальность» – весьма сложное понятие, которое в рамках ТРИЗ имеет несколько определений, каждое из которых по-своему верно. Каждое из них привязано к определенному этапу анализа и не может, поэтому, быть распространено на другие этапы. Суммируем: идеальность ТС – это

·        мера её «совершенства» как максимальной эффективности, как недостижимого в обозримом будущем предела её развития, как образа ТС нового поколения, лишённого всех недостатков существующей;

·        мера её автономности;

·        минимальность её изменения, требуемого для получения нужного эффекта (качество решения);

·        характеристика, обратно пропорциональная степени её развития; величина этой характеристики максимальна при возникновении ТС, затем падает до минимума по мере развития ТС и скачком вновь достигает максимума при смене поколения ТС;

·        КПД процесса развития;

·        мера её способности делать всё;

·        мера её изменчивости: чем изменчивость ниже, тем ниже идеальность;

·        величина, обратно пропорциональная энтропии;

·        мера её гибкости, приспособляемости к новым условиям.

 

В то же время, всё различие между этими определениями сводится к взглядам с разных сторон на один и тот же процесс изменения ТС в ходе её развития. И хотя все они отличаются от ортодоксального толкования термина «идеальность ТС», но по сути ничего не меняют в традиционном для ТРИЗ его применении. Напротив, они углубляют его, раскрывая глубинное содержание понятия. Превращают, наконец, это понятие в более практичный инструмент инженера, лишённый недостатков, присущих прежнему пониманию.

 

Королёв В.А.

г. Белая Церковь

12.06.2000 г.

 

Аннотация. Данная статья представляет собой, по сути, предварительные рассуждения к опубликованной пять лет назад статье «Улыбка чеширского кота – 2». Однако логика последующих исследований вынуждала то и дело возвращаться к теме идеальности, что привело к выводу о возможной полезности предварительных рассуждений для коллег.

---

[1] Матвиенко Н.Н. «Термины ТРИЗ (проблемный сборник)», Владивосток, 1991г.