Эвристические методы решения задач. Интуиция.

Современная научно-техническая революция, характерной чертой которой является бурное развитие науки, техники и производства, вошла в противоречие со старыми малопроизводительными способами мышления и поиска новых решений, что привело к созданию эвристики. Под термином «эвристика» понимается определенная совокупность логических приемов и методических правил теоретического исследования и отыскивания истины, которые используются в условиях неполноты исходной информации и не требуют четкой программы управления процессом решения задачи.

Научно-техническая революция вывела вопрос о методологии творчества в ряд важнейших в современной науке, привлекла к нему внимание и силы огромного количества специалистов различного профиля. В настоящее время сформировались терминология и некоторые основные понятия методологии творчества. Рассмотрим их.

Цель — желаемый результат деятельности лица или коллектива в пределах некоторого намеченного времени.

Эвристическое (методологическое) правило — это элементарная единица методологических средств, содержащая приказание действия, разрешение его, либо запрет. Несколько элементарных правил, объединенных для достижения определенной цели, представляют собой эвристический прием — следующую ступень методологических средств.

Краткое указание (предписание) того, какие преобразования в данной технической системе можно провести для получения нового решения, достижения поставленной цели, называется эвристическим приемом.

Прием, развиваясь, превращается в метод, т. е. способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи, совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения (познания) действительности.

Операцией называется действие, направленное на достижение определенной цели. Оно может быть как простым, не расчленяемым действием, так и сложным, расчленяемым на ряд более простых действий. Существует также понятие процедура. Это совокупность указаний о порядке выполнения всех операций, приводящих к достижению определенной цели.

Эвристический метод содержит один или несколько методологических приемов, изложенных с соблюдением целеустремленной упорядоченности предписываемых действий.

Дальнейшей ступенью развития методологических средств является методика. Это метод, обогащенный целенаправленными руководящими принципами. Структура методики содержит несколько принципов и упорядоченных методологических правил.

Методология — наука (учение) о методических средствах. Новые физические эффекты и явления, новые материалы в руках опытных разработчиков становятся неисчерпаемым источником новых технических идей во всех областях техники.

Интуиция — непосредственное постижение истины (без всякого логического обоснования в условиях неполноты исходной информации об объекте), основанное на проницательности, интеллектуальном чутье и образованности человека. Именно в силу этого свойства интеллекта, некоторым людям в процессе разработки нового технического объекта или проекта удается найти наиболее рациональное и лучшее из лучших решение за счет собственной интуиции.

Как правило, интуитивный метод приносит хорошие результаты лишь небольшому числу счастливчиков: опытным профессионалам или особо одаренным людям. Феномен этого явления объясняется тем, что источник интуитивного познания выступает в форме скрытого от самого субъекта, но уже имеющегося у него знания. Следовательно, для подавляющего большинства людей вероятность нахождения наилучших решений за счет интуиции крайне мала.

Огромная ценность эвристических методов творчества состоит в том, что они позволяют решать задачи в условиях, когда те или иные исследуемые процессы или явления нельзя полностью, четко и замкнуто описать логически. Можно лишь сформулировать некоторое множество нечетких и незамкнутых рекомендаций, правил, методологических принципов или типовых приемов избирательного поиска.

При умелом владении эвристическими методами генерирования и поиска новых идей, нахождения оптимальных предпринимательских и технических решений — вероятность получения наилучших вариантов весьма велика.

Эвристические методы не исключают, а скорее предполагают возможность эвристического планирования, использования информационно-поисковых систем, персональных компьютеров при решении вариационных задач принятия решений. Однако для реализации эвристического поиска необходима предварительная работа по составлению эвристических программ и созданию банков данных.

Метод проб и ошибок

Методом проб и ошибок (МпиО) изобретатели пользовались и пользуются при решении самых разнообразных технических задач. Суть его заключается в том, что изобретатель при поиске решения задачи перебирает всевозможные варианты и среди них находит тот, который удовлетворяет поставленным требованиям.

Образно представить метод проб и ошибок можно так: представим себе, что клад спрятан в поле площадью 100000 м2. В течение нескольких поколений последовательно на поле работали 1000 человек. Каждый вел раскопки на участке в 200 м2 (участки часто перекрывают друг друга). Постепенно выяснились области, где бесполезно копать, но все равно там копали. Наконец появляется 1001-й искатель. Он уже знает, где заведомо не надо копать — за полвека это выяснили его предшественники. Он выбирает некопаный участок и находит клад. Тут появляется психолог: «Скажите, как вам удалось найти клад с такого небольшого числа попыток?». А ведь все просто: остальные участки были раскопаны, полувековая работа сузила громадное поисковое поле до скромного участка.

Этот метод известен человечеству с древнейших времен, но был сформулирован и получил название лишь в 1898 г. Американский психолог Э. Торндайк обосновал и применил его в своих исследованиях по обучению. Он считал, что главное в решении задач — это приобретение мыслительных навыков, которые проявляются в результате множественного повторения хаотичных попыток. Этот метод имеет достаточно прочное основание — наглядно-действенное мышление. Исторический опыт показывает, что метод достаточно продуктивен, но продуктивность его низкоэффективна, так на решение одной только изобретательской задачи может уйти вся жизнь изобретателя, а порой и этого мало — для решения задачи нужен опыт целого поколения. Считают, что наука о том, как делать изобретения и открытия, зародилась очень давно, еще во времена математика Паппа, жившего в III веке н. э. Но с появлением науки «эвристики» в технологии решения творческих задач ничего практически не изменилось. Метод решения творческих задач во всех областях человеческой деятельности оставался один и тот же — метод проб и ошибок, или метод «тыка». Примеры тому — истории открытий и изобретений.

Да, решать задачи методом проб и ошибок просто: не нужно ни правил, ни формул. Но получить сильный ответ, используя этот метод, очень трудно. За простоту (точнее — за примитивность) метода приходится платить потерями времени, бесконечными пробами, отсутствием какой бы то ни было гарантии, что ответ, в конце концов, будет получен.

Конечно же, в условиях научно-технического прогресса, когда бурно развивается техника и успех любого дела зависит от реализации новых идей, нельзя положиться на столь мало гарантирующий успех метод. Нужны более действенные методы. Но это не значит, что метод «проб и ошибок» нужно изъять из арсенала изобретателей. Опыт показывает, что его основные черты в той или иной мере проявляются почти во всех современных методах поиска решений творческих задач.

Метод контрольных вопросов

Впервые использование метода контрольных вопросов для поиска новых идей и наилучших решений творческих задач официально было предложено и осуществлено руководителем конструкторского бюро в г. Кембридже (Англия) в 1955 году Т. Эйлоартом. Дальнейшее развитие этого метода нашло отражение в оригинальном списке контрольных вопросов А. Осборна, в правилах М. Тринга и Э. Лейтуэйта, в перечне вопросов Д. Пойа и других авторов. В нашей стране популярен вопросник советского изобретателя .

Суть этого метода состоит в использовании при поиске решений творческих задач списка специально подготовленных вопросов. Изобретатель отвечает на них и в связи с ними анализирует свою задачу. Список контрольных вопросов — это краткая памятка изобретателю и рационализатору. Некоторые списки содержат только краткие рекомендации, в иных есть и то и другое. Иногда используют не один, а несколько списков, которые применяют в определенной последовательности.

Изобретатели относятся к спискам контрольных вопросов по-разному. Одни их широко используют, другие применяют только фрагменты из них. Анализ изобретательской деятельности позволяет заключить, что в методе контрольных вопросов возникает потребность, когда другие методы при решении поисковой задачи не дают результатов.

Одним из лучших считают список вопросов для изобретателей и разработчиков новых технических объектов, составленный Т. Эйлоартом, который представляет собой программу его работы.

Список Эйлоарта содержит следующие позиции.

1. Перечислить все качества и определения предполагаемого изобретения. Изменить их.

2. Сформулировать задачи ясно. Попробовать новые формулировки. Определить второстепенные задачи и аналогичные задачи. Выделить главные.

3. Перечислить недостатки имеющихся решений, их основные принципы, сформулировать новые предложения по их устранению.

4. Набросать фантастические, биологические, экономические, молекулярные и др. аналогии.

5. Построить математическую, гидравлическую, электронную, механическую и другие модели (они точнее выражают идею, чем аналогии).

6. Попробовать различные виды материалов и энергии: газ, жидкость, твердое тело, пену, пасту и др.; тепло, магнитную энергию, свет, силу удара и т. п.; различные длины волн, поверхностные свойства и пр., переходные состояния — замерзание, конденсацию и т. п.

7. Установить варианты, зависимости, возможные логические совпадения.

8. Узнать мнение некоторых совершенно неосведомленных в данном деле людей.

9. Устроить групповое обсуждение, выслушивая любые идеи без всякой критики.

10. Попробовать «национальные» решения: хитрое шотландское, всеобъемлющее немецкое, расточительное американское, сложное китайское и др.

11. Спать с проблемой, идти на работу, гулять, ехать, пить, есть, играть в теннис — все с ней.

12. Бродить среди стимулирующей обстановки (свалка лома, технические музеи, магазины дешевых вещей), пробегать журналы, комиксы.

13. Набросать таблицу цен, величин, перемещений, типов материалов и т. п. разных решений проблемы или ее частей, искать проблемы в решениях или новые комбинации.

14. Определить идеальное решение, разрабатывать другие возможные.

15. Видоизменить решение проблемы с точки зрения времени (скорее или медленнее), размеров, вязкости и т. п.

16. В воображении «залезть» внутрь механизма.

17. Выявить и исключить из дальнейшего обсуждения альтернативные варианты решения проблемы, уводящие в сторону от траектории поиска лучшего решения.

18. Кого и почему интересует решаемая проблема?

19. Кто придумал это первый? История вопроса. Какие ложные толкования этой проблемы имели место?

20. Кто еще решал эту проблему? Чего он добился?

21. Определить общепринятые граничные условия и причины их установления.

Метод мозгового штурма

Работа в рамках этапов этого метода (этап выдвижения (генерации) идей и этап анализа выдвинутых идей) должна выполняться при соблюдении ряда основных правил. На этапе генерации их три:

1. Запрет критики.

2. Запрет обоснований выдвигаемых идей.

3. Поощрение всех выдвигаемых идей, включая нереальные и фантастические.

На этапе анализа основное правило — это выявление рациональной основы в каждой анализируемой идее.

Рассмотрим последовательность организации и проведения мозгового штурма.

1. Оптимальное количество людей, решающих поисковую задачу методом «мозгового штурма», должно составлять 12-25 человек. Половина из них генерирует идеи, а другая их анализирует. В группу «генераторов» включают людей с бурной фантазией, склонных к абстрактному мышлению, но не скептиков; нельзя сюда включать и людей, присутствие которых может в какой-то степени стеснять других (например, руководителей и подчиненных). Желательно, чтобы в состав этой группы вошли и специалисты-смежники, и один-два человека со стороны, не имеющие отношения к решаемой задаче. В группу «экспертов» вводят людей с аналитическим, критическим складом ума. Руководит «сессией» ведущий, наиболее опытный участник «мозгового штурма»,

2. Основная задача «генераторов» должна заключаться в предложении максимального количества идей решения поисковой задачи (в том числе идей фантастических, а иногда и шутливых). Идеи протоколируются или фиксируются с помощью магнитофона. Задача «экспертов» состоит в отборе приемлемых идей. Ведущий, не прибегая к приказаниям и критическим замечаниям, задает вопросы, иногда подсказывает и уточняет высказывания участников обсуждения, следит, чтобы беседа не прерывалась.

3. Продолжительность «сессии» должна зависеть от сложности решаемой задачи, но не превышать 30-50 мин.

4. Между участниками «мозгового штурма» должны быть установлены свободные и доброжелательные отношения. При генерации идей запрещается всякая критика, скептические улыбки, жесты и мимика. Надо, чтобы идеи, выдвинутые одним участником, подхватывались и развивались другими. Анализ идей группой «экспертов» проводится очень внимательно. Без тщательного анализа не должны быть отвергнуты даже самые фантастические или абсурдные идеи. При этом в ходе анализа (идеи оцениваются, например, в десятибалльной системе), учитывается мнение каждого «эксперта». В случаях расхождений в оценке проводят дополнительный анализ.

5. Если «сессия» окончилась безуспешно и задача не решена, повторять ее с предыдущими установками нет смысла. Нужно заменить состав групп или изменить формулировку задачи, оставив конечную цель.

Опыт использования «мозгового штурма» показывает, что генерации идей способствуют такие приемы, как аналогия (сделай так, как это делалось при решении другой задачи), инверсия (сделай наоборот), фантазия (предложи нечто неосуществимое) и пр. Большую роль играют здесь и субъективные качества участников штурма — наличие прошлого опыта, боязнь оказаться бесполезным, отсутствие творческого настроения, усталость и т. д.

Метод синектика

Синектика, так же как и мозговой штурм, предполагает коллективный поиск новых решений. В 1961 г. в США вышла книга У. Гордона «Синектика: развитие творческого воображения». Книга открыла новую главу в истории методов поиска новых решений. Описанный в ней подход к организации творчества, правила работы и обучения оказали большое влияние на разработчиков новой техники, методологов. В нашей стране метод получил дальнейшее развитие и теоретическое обоснование в работах .

Познакомимся подробнее с этим методом. Работа над ним началась в 1944 году. Гордон указывает, что слово «синектика» греческого происхождения и означает соединение воедино различных, а порой даже очевидно несовместимых элементов.

Идея синектики состоит в объединении отдельных творцов в единую группу для совместной постановки и решения конкретных задач. Метод включает в себя практические подходы к сознательному решению и использованию бессознательных механизмов, проявляющихся у человека в момент творческой активности. Целью разработки метода, по словам Гордона, явилось стремление к повышению вероятности успеха при постановке и решении задач. Однако обычно изучение творческого процесса затрудняет тот факт, что рассмотрение начинают после получения конкретного результата. Но что можно наблюдать, когда процесс завершен? Гордон выбрал путь исследования процесса в момент его протекания.

Еще одно отличие синектики от мозгового штурма. Подбор группы генераторов мозгового штурма состоит в выявлении активных творцов, обладающих различными знаниями. Их эмоциональные типы особо не учитываются. В синектике же, наоборот, скорее будут выбраны два человека с одним и тем же багажом знаний, если при этом у них значительны отличия в эмоциональной сфере.

Организация работы в синектике включает следующие основные моменты:

— первоначальная постановка проблемы;

— анализ проблемы и сообщение необходимой вводной информации. Роль эксперта, как правило, выполняет учитель или учащийся, обладающий определённой подготовкой.

— выяснение возможностей решения проблемы;

— переформулирование проблемы каждым учащимся в своём собственном понимании;

— совместный выбор одного из вариантов переформулированной проблемы;

— выдвижение образных аналогий — ключевой этап для синектики;

— «подгонка» намеченных группой подходов к решению или готовых решений к требованиям, заложенным в постановке проблемы.

Важнейшим элементом синектического процесса является практическая реализация полученных в процессе работы идей. Синекторы должны принимать участие в практической работе, в том числе работать руками, это считается жизненно важным процессом для поддержания их в хорошей форме. Без выхода в практику процесс мышления замыкается в абстракциях, а они ведут к еще большим абстракциям и неопределенности. Широко известен эффект «всезнайства», формирующийся у людей, не связанных с практической деятельностью.

Операторы синектики — конкретные психологические инструменты, которые поддерживают и ведут вперед весь творческий процесс. Их следует отличать от психологических состояний – таких, как эмпатия, вовлеченность, игра и пр. Психологические состояния являются основой творческого процесса, но они не управляемы. Операторы синектики, ее механизмы предназначены для побуждения, активизации этих сложных психологических состояний.

Решая задачу, бессмысленно пытаться убедить себя или группу быть творческим, интуитивным, вовлеченным или же допускать очевидные несоразмерности. Необходимо дать средства, позволяющие человеку делать это. Глобально синектическая работа включает в себя два базовых процесса:

— превращение незнакомого в знакомое;

— превращение знакомого в незнакомое.

Первое, что делает человек, которому предстоит решить проблему — пытается ее понять. Этап превращения незнакомого в знакомое очень важен, он позволяет человеку свести новую ситуацию к уже испытанным, известным. Этот этап ведет за собой огромное разнообразие решений, но требование новизны — это, как правило, требование новой точки зрения, взгляда на проблему. Большинство из проблем не являются новыми. Смысл в том, чтобы сделать их новыми, создав тем самым потенциал для выхода на новые решения.

Превратить знакомое в незнакомое — означает исказить, перевернуть, переменить повседневный взгляд и реакцию на вещи, события. В «известном мире» предметы всегда имеют свое определенное место. В то же время различные люди могут видеть один и тот же объект под различными углами зрения, неожиданными для других. Настаивать на рассмотрении известного как неизвестного — основа творчества.

В работе синекторы широко используют четыре типа аналогий: прямую (как решаются задачи, похожие на данную?), личную (отождествление себя с техническим объектом), символическую (дать буквально в двух словах суть задачи), фантастическую (привести какие-нибудь фантастические средства или персонажи, выполняющие то, что требуется по условиям задачи).

Применяемый в синектике комплекс средств далеко не исчерпывается представленными выше аналогиями и приемами. Постоянная практика применения метода позволила разработать приемы углубленного представления исходной ситуации, средства ее начальной обработки. В процессе решения применяются и операторы психофизиологической активизации.

Решения, которые предлагают синекторы, часто представляются оригинальными, иногда рядовыми, обычными, но следует иметь в виду, что основа и наибольший объем работы синекторов заключается не в решении проблемы, а в ее постановке, в возможности увидеть неожиданный ракурс, поворот, акцент. Поставленные задачи, как правило, не сложны и могли бы быть решены с помощью других методов, но обычно решения находятся вскоре после уяснения ситуации, так что дополнительные средства, как правило, не привлекаются.

Итак, синектика — средство для постановки задач. Собственно нахождение решения с ее помощью есть следствие широко известного положения о том, что правильная постановка задачи это половина решения. Запомним один из девизов синекторов: «Сформулированные задачи решаются».

Синектика вряд ли может найти широкое применение при работе со школьниками. Тем не менее, возможна организация синектических групп из педагогов для решения сложных административных или педагогических проблем.