Алгоритмические методы поиска решений. Метод морфологического анализа

Этот метод является одним из примеров реализации системного (рационального) подхода в творческом процессе. Он эффективен при решении конструкторских и технологических задач общего характера: проектирование новых машин и технологического оборудования; поиск новых вариантов технологических процессов; поиск новых применений существующего объекта (изделия); прогнозирование развития технических систем и технологий.

Суть его заключается в следующем. В технической системе выделяют несколько характерных для нее структурных или функциональных морфологических признаков. Каждый такой признак может характеризовать какой-то конструктивный режим работы, т. е. параметры или характеристики объекта, от которых зависит достижение объектом основной цели, определяемой его назначением.

По каждому признаку составляется список его возможных конкретных вариантов, альтернатив, технического выражения. Признаки можно расположить в форме таблицы, называемой морфологическим ящиком или матрицей. Это позволяет определить поисковое время. Перебирая сочетания вариантов выделенных признаков, можно выявить новые решения задачи. Поэтому морфологический анализ часто применяют не для поиска какого-либо одного решения, а в тех случаях, когда требуется исследовать область возможных решений.

В результате направленного и системного анализа генерируется новая информация, которая при простом переборе вариантов ускользает от внимания.

Как уже было отмечено, морфологический анализ позволяет создавать конструкции новых устройств, обладающих требуемыми качествами. В наиболее простом случае для этого составляется двумерная (содержащая две оси или два главных показателя) матрица. По обеим осям записываются все возможные варианты решения задачи для заданных показателей (характеристик). Затем рассматриваются все возможные сочетания вариантов по каждой оси.

Этапы решения задачи с помощью морфологического анализа ее параметров.

1. Формулировка задачи (проблемы).

2. Составление списка всех морфологических признаков объекта задачи, т. е. всех важных характеристик объекта, его параметров и режимов работы, от которых зависит реализация объектом своей главной цели.

3. Раскрытие возможных вариантов по каждому морфологическому признаку и составление морфологической матрицы.

4. Формулировка конкретных решений задачи путем сочетаний вариантов морфологических признаков.

5. Определение практической ценности полученных вариантов решения задачи и выбор из них наиболее эффективных

Морфологический анализ создает основу для системного мышления в категориях основных структурных признаков, принципов и параметров объекта, что и обеспечивает высокую эффективность его применения. Он является упорядоченным способом исследования, позволяющим добиться систематизированного обзора всех возможных решений данной задачи. Метод строит мышление таким образом, что генерируется новая информация, касающаяся тех комбинаций, которые при бессистемной деятельности воображения ускользают от внимания.

Морфологический анализ позволяет осуществлять и более глубокий системный анализ вариантов решения задачи путем применения метода к конкретному варианту решения, т. е. для определенного технического решения задачи снова выделяют морфологические признаки и осуществляют их синтезированный перебор.

Недостаток метода — обилие вариантов, из которых трудно выбрать наилучший. Кроме этого, морфологический анализ не позволяет определить, все ли возможные варианты рассмотрены.

Ассоциативные методы поиска технических решений.

Техническое творчество связано с рядом психологических явлений, которые могут стать союзниками изобретателя, но могут и, наоборот, мешать нахождению истинно творческих решений. Одно и то же психологическое явление в одних случаях оказывает положительное воздействие на изобретателя, а в других — отрицательное. Например, перенос знаний, опыта из одной области в другую, с одной стороны, способствует быстрой ориентации изобретателя в новой обстановке, а с другой — не позволяет ему отойти от привычных представлений, тем более заметить что-то новое.

Весьма заметное влияние на творческую активность изобретателя оказывает установка. Она может быть привнесена со стороны (указание руководителя), но может быть приобретена вместе со специальностью или проявиться с опытом, возрастом и т. п. Так, например, многим инженерам присущ рационализм, бухгалтерам — точность и т. д. Однако установке свойственно проявляться не только в профессиональной деятельности (инженерной, бухгалтерской и пр.), но и при выполнении другой работы. Чтобы разобраться в этом, нужно познакомиться с таким психологическим явлением, как ассоциация.

Ассоциации — это образы, возникающие в сознании человека в ответ на какое-то воздействие, например, в ответ на слово. Суть ассоциации — установление связи между явлениями, понятиями, порой весьма отдаленными друг от друга.

Простейший прием генерирования ассоциаций — быстрый ответ на одно стимулирующее слово. Этот прием часто используется, когда один человек или группа людей ведут поиск ассоциаций на одно и то же слово в условиях ограничения времени (например, одной минуты). При этом выявляются так называемые первичные ассоциации, число которых в ответ на одно слово колеблется обычно в пределах 10. Кроме первичных ассоциаций, высказываемых без замедления, человек может генерировать большое число дополнительных ассоциаций. Именно они позволяют обнаружить неожиданные, нетривиальные свойства рассматриваемого понятия или объекта.

Между двумя любыми понятиями можно установить ассоциативный переход в 4-5 шагов. Так, например, переход от понятия «огонь» к понятию «заяц», которые весьма отдалены друг от друга, может иметь вид: «огонь — тепло — печка — дрова — лес — заяц».

Между двумя понятиями может быть найдено несколько ассоциативных переходов разной длительности: от 5 до 50 шагов. Чем более развито у человека воображение, тем более дальний ассоциативный переход он может найти.

Другим эффективным приемом развития ассоциативного мышления является установление ассоциативных переходов между двумя совершенно независимыми или противоположными утверждениями (высказываниями).

Метод фокальных объектов.

Метод фокальных объектов предложен в 1953 г. американцем Чарльзом Вайтингом. Свое название он получил потому, что технический объект, который надо улучшить, берется как бы в центр внимания — в фокус.

Суть этого метода состоит в том, что признаки нескольких случайно выбранных объектов переносят на совершенствуемый объект, в результате чего получаются необычные сочетания, позволяющие преодолеть психологическую инерцию мышления. Метод дает хорошие результаты при поиске новых и модификации известных технологий и устройств. Кроме того, он может быть использован для тренировки воображения.

Этапы решения задачи с помощью метода фокальных объектов:

1. Анализ условий задачи, определение недостатков исходного объекта.

2. Выбор нескольких случайных предметов, не имеющих отношения к задаче.

3. Определение и запись в таблицу 6-10 признаков случайных предметов.

4. Генерация (выработка) новых технических решений путем соединения признаков случайных предметов с исходным объектом, доработка и анализ полученных решений.

5. Оценка найденных решений и выбор лучшего из них, отвечающего условиям задачи.

Достоинство метода: он дает хорошие результаты при поиске новых модификаций известных способов и устройств. Хорошо тренирует воображение и способствует развитию творческих способностей.

Недостаток метода состоит в случайности попадания в цель.