Есть такой фильм – «Формула любви». Удивительно: для любви – формула? Но еще более удивительно, когда говоришь «формула решения», ведь все задачи разные и решения разные. Парадокс: еще не зная решения, можно с абсолютной точностью его сформулировать. Когда человек решает сложную задачу, мозг перебирает множество вариантов: а если так… а если вот так… а ну-ка попробуем в эту сторону… Это похоже на расшатывание валуна. Очень изнурительный путь.

А если пойти от конца?!

Генрих Альтшуллер предложил красивую технологию для всех решателей: хоть у нас еще нет решения, давайте вообразим, что мы уже решили задачу наилучшим образом – нашли идеальное решение. Останется только описать это идеальное решение и двигаться к нему, уже не блуждая впотьмах, а будто с компасом. Вопрос здесь один, главный – «Каково идеальное решение вашей задачи?». Оказалось, что идеальное решение любой задачи описывается одной и той же формулой.

Самое эффективное решение проблемы – такое, которое достигается «само по себе», только за счет уже имеющихся ресурсов. Таким образом, Альтшуллер пришел к формулировке идеального конечного результата (ИКР):

«Некий Х-элемент сам выполняет требуемое действие (вместо какой-то специализированной детали/системы), продолжая выполнять функцию, ради которой он был первоначально создан».

Пожалуй, в этом и состоит главное мастерство изобретателей – сделать так, чтобы работа выполнялась сама. Чем меньше человеческих усилий требуется для выполнения работы, тем сильнее изобретение.

Пример № 1. Посадочные огни на полосах аэродромов должны быть абсолютно надежными: не перегорать, не отказывать ни в дождь, ни в холод. Причем не только сами огни, но и провода, к ним идущие, и генераторы, их питающие. Идеальный огонь, «светлячок», изобретен в США: стеклянная труба покрыта изнутри люминофором – сульфидом цинка, а в центр ее вставляется ампула с радиоактивным изотопом водорода – тритием (период полураспада чуть больше 12 лет). Два идеальных вещества (люминофор и тритий) «поглотили» все подсистемы. Огни видны с расстояния три километра, не требуют никакого ухода и служат десять лет (уровень радиоактивности от трития не опасен для человека).

Пример № 2. Устанавливаемые в радиаторах охлаждения двигателей автомобилей вентиляторы должны работать тем производительнее, чем выше температура окружающего воздуха. Обычно для этого используют автоматику, увеличивающую скорость вращения вентилятора при повышении температуры воздуха или охлаждающей жидкости. В Англии разработали вентилятор, у которого при изменении температуры лопасти сами меняют угол установки, а значит, и объем подачи воздуха. Угол установки лопастей меняется с помощью трех колец из пластмассы с высоким коэффициентом температурного расширения – кольца удлиняются или укорачиваются в зависимости от температуры и поворачивают лопасти. Максимальный угол поворота – 30^o, то есть расход воздуха изменяется значительно.

Пример № 3. Крыша парника – легкая металлическая рама со стеклом или пленкой, закрепленная с одной стороны. Если температура внутри выше 20°, надо приподнять раму, а если ниже – опустить. За день температура в парнике может измениться десятки раз. Требуется открывать и закрывать раму (вручную?). Хорошо бы сделать так, чтобы крыша сама поднималась при повышении температуры и сама опускалась при ее понижении… Разработано решение: стену и крышу соединять биметаллической пластиной – двумя соединенными полосками из меди и железа. Медь при повышении температуры расширяется сильнее, чем железо. Но в биметаллической пластинке медь и железо соединены, поэтому пластинка при нагреве изгибается, и очень сильно. В таком случае крышка парника при повышении температуры сама поднимется, а при понижении – сама опустится.

С позиций ТРИЗ решение социальных и технических задач имеет много общего. В социальных задачах тоже есть идеальный конечный результат, когда источник проблемы сам, своими усилиями эту проблему и решает.

Формула: Х-элемент, минимально усложняя систему, сам выполняет требуемое действие.

Х-элемент:

• «вредный объект»;

• ресурс из ближайшего окружения.

Пример № 1. В Южной Корее придумали, как тратить меньше времени, топлива и нервов при парковке машин. Каждый день сеульские автомобилисты вынуждены проезжать минимум 500 м в поиске свободного места, то есть 15 км в месяц, и уходит на это около одного литра бензина. Экономия не помешает.

ИКР: Парковочное место само показывает, что оно свободно.

Ярко-желтая надувная стрелочка с надписью «Здесь», привязанная на парковочном месте, поднимается в воздух, сигнализируя об освободившемся месте, и опускается, если место занято. Увидев ее, водитель сразу направляется к указанному месту, и ему больше не приходится нервничать, наматывая круги по стоянке. Это помогает автомобилистам значительно сэкономить бензин и время на поиск свободного места, а также сохранять хорошее настроение.

Но никогда нельзя останавливаться на достигнутом! Видны и недостатки этого решения. Не исключено, что по какой-то причине оно нереализуемо (воздушные шарики улетают, удерживающие их нити рвутся, шарики могут своровать или повредить). Возможен ли иной подход? Например, разместить на стене близлежащего здания камеру так, чтобы с ее помощью можно было видеть парковку. Человек может подключиться к сервису через сайт или мобильное приложение и получать информацию в режиме реального времени. Это решение тем более сильное, что такие камеры часто уже есть на стенах крупных торговых центров. Вот так рождается бизнес-концепция.

Пример № 2. В 1965 году перед Сингапуром встала проблема физического выживания государства. Как только Сингапур вышел из состава Малайзии, он потерял свою роль административного, делового и военного центра Юго-Восточной Азии. Британия покинула Сингапур, Малайзия закрыла для него рынок, Индонезия фактически объявила ему войну. Островное положение из преимущества превратилось в колоссальную слабость. Достаточно сказать, что у Сингапура не было даже пресной воды. Ее импортировали по водопроводу из Малайзии, и та чуть что перекрывала Сингапуру кран. Как быть?

ИКР: наш соперник сам заинтересован в нашем благополучии.

Сингапур импортировал воду, очищал ее до питьевой… и часть экспортировал обратно. (В Малайзии воду очищали плохо, так что, если бы страна лишила соседа этого драгоценного ресурса, ее жители остались бы без питьевой воды.)

Пример № 3. Будучи стратегом, Наполеон прекрасно понимал значение интеллекта для победы над государствами-конкурентами, особенно в ходе военных действий. Накануне первых столкновений с Россией он обратил пристальное внимание на царского министра Сперанского. Тот, по оценке императора, обладал незаурядным умом. Наполеону не хотелось, чтобы у русского правителя на пороге войны был такой министр. И Наполеон решил избавить от него царя. Как Наполеону удалось это сделать?

ИКР: соперник сам себя ослабляет.

Наполеон стал настойчиво хвалить Сперанского перед Александром I: «Какой ум! Не угодно ли вам, государь, поменять этого человека на какое-нибудь королевство?» Этой шутки оказалось достаточно – хитрость удалась. Царь отлучил от себя Сперанского, заподозрив в нем французского шпиона.

Пример № 4. Как определить момент, когда пора покупать новые автомобильные шины? Заменить их слишком рано – значит потерять деньги, заменить чересчур поздно – рисковать безопасностью движения. Было бы идеально, если бы…

ИКР: Шины сами сообщают, что их пора заменить.

Так появились покрышки, на которых, когда они начинают изнашиваться, появляется надпись: «Замените шины».

А можно пойти дальше. Например, не делать надпись, которую могут не заметить, а положить целый тонкий слой резины другого яркого цвета. Такое аварийное яркое колесо будет заявлять о себе очень явно.

Директор крупной успешной фирмы рассказал о своем благотворительном фонде в интервью городской газете. В результате в фонд бурным потоком потекли просители – от матерей безнадежно больных детей до любителей экзотических исследовательских путешествий. Никаких средств для выполнения всех просьб не хватит – и вот на одну удовлетворенную заявку приходится более десяти неудовлетворенных. Фирма стала получать «отрицательный PR» от обиженных просителей. Необходимо срочное решение, чтобы потушить «PR-пожар». Какое?

Ясно, что фонд не может так работать – у него должна быть специализация, правила подачи заявок, регламент работы и т. п. Организаторы этого не знали, обожглись – и получили вместо пользы вред. Задача срочная, ее нужно решать не долгими консультациями и неторопливым перепрофилированием фонда, а быстро. Кругом шумят волны негатива. Что делать? Проплачивать СМИ, чтобы они не распространяли огонь? Глупость.

Я тогда боролся за крупный рекламный заказ, и директор фирмы – организатора фонда сказал: «Если найдете решение за пять минут, заказ ваш». Хватило минуты. Главное – сформулировать правильный ИКР.

ИКР: просящие сами отказывают себе в получении денег фонда, сами снимают свои заявки.

Лишь только сформулирован ИКР, решение сразу приходит в голову моментально. Я предложил простую технологию: когда приходит заявитель, ему предлагается заполнить короткую анкету: кто вы, сколько денег вам надо, зачем, какая срочность… Затем его просят: «Размер фонда небезграничный, поэтому необходимо определить, кому оказать помощь в первую очередь. Прочитайте поданные до вас анкеты и поставьте три плюса тем, кому бы вы сами отдали деньги в первую очередь». Значительная часть заявителей сразу понимает, что есть люди, в большей степени нуждающиеся в срочной помощи (например, необходимы деньги на срочную операцию), и уходят сами. Если человек всё же подает заявку, с результатом всеобщего выбора он может ознакомиться чуть позже. Если не получает денег, то кто же ему отказал – фирма? Нет, другие просители. Поэтому претензий к фонду как таковому быть не может.

Бывает, что вроде бы мелкие проблемы на стройке часто приводят к огромным потерям времени. Например, известно, что каждую неделю в чертежах обязательно надо что-то менять. Казалось бы, чертеж создан, конструкторы хорошо поработали, и можно строить – но обязательно или найдут неучтенную трубу, или где-то неправильно зальют бетон, и нужно будет переделывать, или вышло новое законодательство – какие-то вводные постоянно меняются, и раз в неделю-две надо переделывать чертежи. Но это полбеды.

На стройке работают десятки бригад – одна вяжет арматуру, другая льет бетон, третья кроет крышу, – и надо, чтобы они еженедельно получали новые чертежи. Иначе – заведомый брак, который потом надо будет исправлять. Бригадирам говорят: придите, отдайте ваши старые чертежи и получите новые. Но они не хотят расставаться с ними – там у них написаны какие-то телефоны, имена, заметки. Не приходят, не берут, работают с неактуальными чертежами. Как вырвать из их рук старые чертежи?

ИКР-1: бригадиры сами выстраиваются в очередь, чтобы отдать старый чертеж и забрать новый.

Но при этом еще ИКР-2: бригадиры сами узнают, когда сменился чертеж.

В итоге получилось решение, привязанное к решению совершенно другой проблемы – необходимости учета мгновенной выработки. Ранее учетом занимался высококлассный специалист – он должен был несколько часов в день ходить по объекту, проверять, кто сколько сделал. Здесь мы тоже сформулировали ИКР: руководители бригад сами должны стремиться сдавать отчет каждый вечер. Первый шаг прост: бригадиры через онлайновую программу или терминал вносят информацию о выработках каждый вечер. Но как их мотивировать? Надо дать им что-то, имеющее для них ценность, но не стоящее компании ни копейки. Мы нашли решение: бригадиры могут получать зарплату раньше – не ежемесячно, а два-четыре раза в месяц. У каждого бригадира появился свой виртуальный рабочий кабинет, куда он вносит данные. И мы использовали ресурс – пароль от портала – для решения задачи об актуальности чертежей.

Когда мы сформулировали ИКР и нашли ресурс, решение стало очевидно: пароль от личного кабинета бригадира находится на чертеже. Как только изменился чертеж, автоматически меняются пароли у всех бригадиров, привязанных к этому чертежу. Бригадир пытается ввести данные, а система ему не позволяет. Тогда он сам прибегает в офис, говорит: «Дайте мне новый пароль», – и получает пароль вместе с новым чертежом взамен старого.

В 1990-х годах в России широко внедрялись медицинские приборы на основе сверхпроводимости для высокоточного измерения флуктуаций магнитных и электрических полей в теле человека. Сверхпроводимость достигалась охлаждением электрических проводников до температуры жидкого гелия (–259 °C). Один из таких приборов – магнитометр – достался и нашей научно-исследовательской лаборатории. Мы исследовали его как прототип на предмет создания промышленного образца отечественного производства.

Магнитометр представляет собой термос размером с человека. Он многослойный – внутри прочнейшего корпуса есть вспененный слой теплозащиты, вакуумное пространство, зеркальные экраны для отражения ИК-излучений и сама колба с жидким гелием.

Жидкий гелий стоит дорого. Поэтому, перед тем как закачать его, термос в несколько итераций охлаждали жидким азотом (–196 °C). И все равно такого охлаждения было недостаточно: залитый в термос гелий сильно испарялся и бурлил еще сутки. За это время внутренняя колба термоса охлаждалась до температуры жидкого гелия, и затем наступала стадия спокойного испарения. И только тогда можно было начинать эксперименты по измерению магнитного поля.

Мы провели испытания, и в целом магнитометр нас устроил. Кроме одной «мелочи»: были претензии к уровнемеру – электрическому прибору, который измерял уровень жидкого гелия и работал благодаря принципу сверхпроводимости. Основной элемент уровнемера – сверхпроводник непосредственно в колбе с жидким гелием. Его общее сопротивление зависит от того, какая часть проводника погружена в жидкий гелий, а какая находится в газообразном гелии.

Уровнемер, как выяснилось, имел следующие недостатки.

• Точность измерения очень низка. Особенно когда гелия оставалось меньше 15 % – тогда прибору вообще нельзя верить, а именно в это время нам нужны самые точные показания.

• Уровнемер надо выключать, так как в активном режиме часть гелия испаряется – мы тратим часть дорогого гелия на то, чтобы измерить, сколько его осталось!

• Стоит уровнемер несколько тысяч долларов. Мы же хотим производить аналогичный прибор со значительно меньшей себестоимостью.

Можно ли измерить уровень жидкого гелия другим способом? Поразмышляем…

По сути, термос – черный ящик, куда нельзя заглянуть и вводить посторонние вещества и энергию. Может быть, термос можно взвешивать? Нет, затруднительно: вокруг термоса куча проводов, шлангов, трубочек – это всё чревато искажениями. Пока откладываем это решение и ищем другие.

В идеале гелий сам должен сообщать, сколько его осталось. Без посторонних устройств, без проводов и дополнительного испарения.

Я представил себе бутылку с жидкостью. Больше жидкости, меньше… И вдруг вспомнил, как в детстве пил лимонад прямо из бутылки и дул в горлышко, чтобы создать звук. Звук всегда был разным и зависел от количества лимонада: меньше лимонада – звук глухой, больше – звонкий. Вот и идея: надо каким-то образом дуть внутрь термоса через отверстие, из которого выходит газообразный гелий, и измерять частоту выходящего звука. А если не дуть, а использовать внутренние ресурсы, которые в системе уже есть? Точно!

Гелий постоянно испаряется, попросту говоря, кипит. Это значит, что шума в колбе с гелием предостаточно. И внутри колбы в замкнутом пространстве будет образовываться стоячая звуковая волна. Остается только поставить микрофон в струю выходящего гелия и построить график зависимости частоты звука от уровня гелия.

Я подошел к термосу, в котором оставалось немного жидкого гелия, чтобы продумать идею с микрофоном. И начал решать задачу, как защитить микрофон от холода. Но оказалось, что уже в 20 см от выходного отверстия гелий не такой холодный. Я подставил руку под струю газа и понял: микрофон не понадобится – даже моя рука чувствовала пульсацию гелия. Я подсчитал: 80 ударов в минуту. Позже сделал замеры в течение одного цикла – от полной колбы с жидким гелием до пустой – и построил график зависимости частоты пульсации газообразного гелия от уровня жидкого гелия (рис. 1.5).

Кстати, уровень жидкого гелия мне пришлось замерять с помощью того самого дорогого уровнемера, который таки внес погрешность в мой график. Но это оказалось непринципиально: нам нужно знать уровень жидкого гелия только для того, чтобы понимать, когда он закончится, а такую информацию мой график дает безусловно. Дело сделано!

• Точность измерения нас устраивает, и она постоянна на всех стадиях испарения гелия.

• Наш «измеритель» не нагревает колбу, а значит, дорогой гелий дополнительно не испаряется.

• Новое устройство стоит ноль долларов – достаточно иметь на руках часы с секундной стрелкой.