Ссылаться
на классиков проще всего, думать самостоятельно - много сложнее! Безусловно, классики
заслуживают уважения, на то они и классики. Но как быть с наукой, созданной их
силами – похоронить или же заниматься её развитием? Существуют различные мнения
на этот счет. Очевидный факт - классики знали не всё из того, что сегодня
известно каждому школьнику. Много уже было сказано по поводу анекдотических
«законов», ущербности концепции веполя, отсутствии логических обоснований
расплодившихся АРИЗов, роли и места человека в технике. Периодически возникают
споры о смысле термина «система», будто бы неизвестно, что базовые понятия не
могут иметь определений. Эта работа – попытка свести воедино и новое, и давно
известное. Причем – очень сжато и не теряя технической направленности, хотя был
соблазн дать материал в более удобоваримом виде или же скатиться к философским
обобщениям. В любом случае, данная работа не вправе претендовать на полноту.
Читатель вправе сам решать – что из сказанного можно нарушить или с ходу
опровергнуть, а что нельзя. В работе использован лишь минимум определений,
необходимых для объяснения фрактального строения систем. Хорошим ориентиром в
работе послужил проблемный сборник Н.Н.Матвиенко «Термины ТРИЗ».
1.
Материальные объекты не существуют вне взаимодействия с
остальным миром. Взаимодействие, протекающее в пространстве и во времени, есть
процесс обмена энергией.
2.
Система – это, прежде всего, инструмент познания чрезвычайно
сложного мира, любая частичка которого сама по себе является сложной, т.е. не
имеющей адекватного описания, системой. Деление систем на неживые и живые,
технические и социальные, искусственные и природные – условный прием,
помогающий постигать направления и механизмы развития систем.
3.
Предмет технологии точного мышления (ТТМ) – развитие систем,
способных реализовать полезные, т.е. нужные человеку, процессы, а также
накопление информации о протекающих в природе процессах с целью их
использования в интересах человека.
4.
Любое взаимодействие протекает с участием Среды и только при
определенном ее состоянии.
5.
Удобно представлять выполнение полезного процесса в виде
взаимодействия модуля-процессора (М-процессора) и Изделия. В простейших
взаимодействиях роль М-процессора выполняет материальный объект или Среда. М-процессор
оснащен рабочим органом или же сам является рабочим органом.
6.
Простейшая система («техническая» система или ТС) включает в
себя М-процессор, Изделие и Среду (не всегда явным образом). Главный признак ТС
– наличие энергетического канала (ЭК). Ввиду двунаправленности ЭК термины
«рабочий орган» и «изделие» являются условными.
7.
Термин «рабочий орган» неадекватно отражает реальность. На
Изделие воздействует поток вещества, энергии и информации (ВЭИ). При отсутствии
хотя бы одного из этих компонентов взаимодействие не может состояться.
8.
Лучше всего принципу суперпозиции фракталов отвечает
следующее определение: ТС – это особым образом организованная структура,
способная реализовать требуемое действие (изменение, процесс).
9.
Прохождение потока энергии по энергетическому каналу
порождает в ТС три пары сопряженных процессов:
9.1.
Пара «процесс
генерации энергии – меняющаяся реакция Среды». Их балансом определяется
проводимость ЭК. Направление развития – повышение проводимости ЭК (вплоть до
использования управляемой Среды).
9.2.
Пара «процесс –
контрпроцесс». Носителем процесса является Изделие, носителем контрпроцесса –
поток ВЭИ.
9.3.
Пара «процесс
изменения проводимости – управляющий процесс». Их балансом определяется устойчивость
ТС. Направление развития – введение обратной связи и ее совершенствование. Не
следует смешивать повышение устойчивости с управлением, т.к. цели у этих
мероприятий совершенно различные. Управляющее воздействие может быть направлено
на любой из компонентов ЭК. Удобнее всего для управления процессом использовать
уже имеющуюся линию обратной связи.
10.
Переносчик энергии - поле. Поля в списке расположены в направлении повышения их энергоэкономности. В ТТМ
перемещение, вращение, ускорение являются процессами:
10.1.
Механическое
(статика) – сила;
10.2.
Механическое
(динамика) – силовая компонента акустических колебаний, ударов, ультразвука,
вибрации;
10.3.
Термомеханическое;
10.4.
Тепловое –
нагрев, охлаждение, тепловые градиенты;
10.5.
Термохимическое;
10.6.
Химическое –
синтез, разложение, катализаторы, ингибиторы, активные и инертные вещества,
вакуум, биологические вещества, вещества с сильным запахом или вкусом;
10.7.
Электрохимическое;
10.8.
Электрическое –
электростатика, ток, электролиз, электрофорез;
10.9.
Электромагнитное;
10.10.
Магнитное -
намагничивание, эффекты, связанные с действием магнитного поля на вещества;
10.11.
Гравитационное –
самое энергоэкономное.
11.
Процесс вообще – это изменение состояния физического
объекта. В ТТМ используется упрощенный подход, при котором процессом считается изменение
параметра, измеряемого в конкретных единицах измерения. Если объектом функции
назначить измеряемый параметр, а не носитель этого параметра (элемент, связь
или система в целом), то «процесс» и «функция» оказываются идентичными
понятиями.
12.
Процесс направлен на уменьшение,
сохранение или возрастание физического параметра. Изменение параметра
связано с преобразованием энергии, сохранение – с ее наличием.
13.
В отношении человека чрезвычайно удобно применять «ролевую»
терминологию - Оператор, Потребитель, Решатель, Исполнитель, что не
означает запрета на совмещение ролей и не исключает возможности расширения
данного списка.
14.
Возникновение неживых природных систем предопределено
способностью материи к самоорганизации, а их развитие определяется
стремлением к состоянию, наиболее вероятному (энергетически выгодному) для данной Среды.
15.
Возникновение и развитие живых систем определяется наличием ресурсов, в первую очередь -
энергетических. Смысл их существования – выживание.
16. Искусственные системы (ИС) создаются для
удовлетворения как естественных, так и искусственно создаваемых запросов Потребителя.
17. Развивать
ТС выгоднее, чем создавать новую, заведомо «сырую». Не имеет смысла развивать
отдельную, конкретно взятую машину (техническое устройство), а под развитием
класса ТС подразумевается улучшение потребительских свойств и в первую очередь
- главной функции (главного процесса).
18.
Социальные системы (предприятия, фирмы и т.п.) динамичны по
своей сути. Они способны изменять структуру, внутренние и внешние связи, свой
состав и цели существования, но в силу консервативности весьма неохотно используют
эти способности. Динамичность и консерватизм – два диаметрально противоположных
качества, от сочетания которых напрямую зависят устойчивость и развитие
социальных систем.
19.
Включаясь в состав социальной системы, индивидуум получает
права (возможности), которых он не имел (или не мог иметь) вне этой системы.
Вместе с правами он приобретает и обязанности (функции), т.к. должен играть
роль элемента (элементов) этой системы.
20.
Цели существования социальных систем могут быть самыми
разнообразными – производственными, политическими, «по интересам» и т.п. Их
место в Надсистеме, взаимоотношения с другими системами, структура, права и
обязанности членов определяются, в основном, целью существования (т.е. главной
функцией).
21.
Вредные процессы могут реализоваться «паразитными» ТС
(паразитными субсистемами), образующимися за счет неучтенных связей и каналов
прохода энергии. Другая причина появления вредных процессов – их глубинная
взаимосвязь, приводящая к нежелательному изменению зависимых параметров (в том
числе и тех, о существовании которых не известно Решателю).
22.
Паразитная субсистема – не аналог ТС, это иной уровень
абстрагирования. Ее составными элементами являются ПРИЧИНА НЭ (ПНЭ) и СЛЕДСТВИЕ
(СНЭ). ПНЭ и СНЭ в равной степени ответственны за возникновение нежелательного
эффекта. ПНЭ является носителем вредного процесса А, а СНЭ – носителем вредного
процесса Б.
23.
Фрактал – физический объект с дробной размерностью и
структурой, состоящей из самоподобных элементов. В более глубоком смысле
фрактал есть принцип организации.
24.
ИС воплощает технологию обработки вещества, энергии,
информации. Объектом технологии может являться вещество, энергия, информация,
человек, коллектив, население, человечество. Любая ИС является суперпозицией,
как минимум, трех типов фрактальных структур – информационной, вещественной и
энергетической. Аналогичные типы структур характерны и для других систем.
Суперпозиция фракталов – основной закон ТТМ.
25.
В силу принципиальных различий информационной, вещественной
и энергетической составляющих комплексная оценка «идеальности» ИС лишена
смысла. Смысл имеет лишь оценка эффективности того или иного решения.
26.
Информационный фрактал (дерево процессов) - специфический
класс алгоритмов, направленных на реализацию технологии посредством некоторого
множества исполнителей, роль которых
выполняют элементы (связи) ИС, потоки (вещества, энергии, информации) и/или
человек (Исполнитель и/или Оператор).
27.
В ТС управление имеет целью только оперативное управление
процессами. В социальной системе в задачи управления входит не только
управление процессами, но и развитие самой системы.
28.
Не существует правил создания самого короткого алгоритма.
29.
Ввиду условности термина «команда» возможно выполнение некоторого
ряда команд одним исполнителем – отсюда вытекает возможность «свертывания»
систем. Команда может содержать в себе подпрограмму, но информатика, в
принципе, допускает существование и «пустых» команд.
30.
При отсутствии соответствующего описания нельзя определить,
что делает алгоритм. Утверждение вытекает из существования входного языка
алгоритма, т.е. описания некоторого множества команд. Наличие описания еще не
означает, что оно будет понято, но решение подобных проблем вне компетенции
ТТМ.
31.
Описание команды включает параметры процесса, способ его
стабилизации (при необходимости) и перечень сопутствующих вредных процессов. В
силу изменчивости Среды описание команды не всегда может быть адекватным Среде.
32.
Не запрещено считать командами процессы, из которых строятся
(САМИ!) информационные фракталы природных систем. Устремления науки направлены
на получение информации о том, что именно делают эти, фрактально
организованные, следовательно – бесконечные по глубине алгоритмы.
33.
Команда может быть выполнена только при соответствующем
состоянии Среды (в информатике - среды
исполнителя). Возможности исполнителя
могут быть улучшены за счет динамизации, выражающейся в усложнении структуры
или изменении фазового состояния, а также в повышении изменчивости иных параметров.
Поля, как и вещества, тоже могут быть динамизированы. Кроме того, некоторые
поля могут комбинироваться для получения синергетического эффекта.
34.
Алгоритм – это
система формальных правил, приводящая к решению поставленной задачи. Это определение
не описывает отличительных признаков алгоритма, следовательно, определением, в
полном смысле этого слова, не является. Кроме того, чуть ли не все слова в этом
определении сами нуждаются в определениях. С этим фактом необходимо смириться,
т.к. алгоритм – базовое понятие.
35.
В ТС под алгоритмом надо понимать «аппаратную» или
«программную» реализацию технологии. Особенности, отличающие алгоритм от
обыкновенной инструкции или списка правил:
35.1. Дискретность – алгоритм состоит из отдельных
шагов;
35.2. Определенность (понятность) – каждый
шаг алгоритма должен быть строго сформулирован (команды не должны допускать
двойственного толкования);
35.3. Связанность – на каждом следующем шаге
используются результаты предыдущего;
35.4. Конечность – алгоритм должен
завершаться после конечного числа шагов;
35.5. Результативность - обработка изделия
должна производиться за счет выполнения конечного числа процессов. Сложный процесс обработки изделия
(продукта) может и должен быть представлен в виде совокупности простых
процессов, каждый из которых может быть выполнен за конечный отрезок времени;
35.6. Массовость - алгоритм должен быть
применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными;
35.7. Правильность – алгоритм
считается правильным, если его выполнение приводит к ожидаемому результату, но
(применительно к «аппаратным» алгоритмам), соблюдение соответствия команд их
описаниям не может дать абсолютной гарантии выполнения главного процесса
(следствие теоремы Геделя о неполноте);
35.8. Эффективность – применение алгоритма
должно давать положительный временной результат (экономию времени).
36.
Снижение затрат вещества на создание ИС ограничивается не
только особенностями ИС, но и требованиями Потребителя, т.к. мерой вещей
является человек (Потребитель).
37.
Удельное потребление энергии на реализацию некоторой,
отдельно взятой, технологии имеет тенденцию к снижению. Пониженное
энергопотребление систем есть следствие их фрактального строения.
38.
Минимальная ТС
состоит из потока ВЭИ и Изделия. Среда в отдельных случаях может служить
потоком ВЭИ или Изделием.
39.
Рабочий орган ТС (поток ВЭИ) нуждается в совершенствовании в
первую очередь. Остальные части, если таковые имеются, лишь приспосабливаются к
нему.
40.
Реализация процесса невозможна без взаимодействия со Средой,
т.е. без реакции Среды. В ряде случаев Среда может создаваться искусственно.
41.
Фрактал по определению бесконечен, а ИС имеют реальные границы,
т.е. всегда отличаются от «идеального» фрактала.
42.
Организация линий отрицательной ОС повышает вероятность
выполнения полезного процесса (устойчивость к воздействиям Среды). Возможности
ОС ограничены возможностями исполнителей.
Линия ОС включает датчик, источник образцового значения параметра,
преобразователь разностного сигнала и исполнительное устройство. Разнообразие
конструкций линий ОС определяется, в основном, разнообразием преобразователей
сигнала. Удобно реализовать управление с использованием линии ОС.
43.
Кроме отрицательной ОС, можно использовать и другие способы
управления. Например, в линиях обратной связи вида «ОС вперед» снижение
значения параметра компенсируется «подкачкой» энергии на выход системы.
Положительная ОС используется для усиления слабых сигналов, для генерации
колебаний и т.п.
44.
В источнике энергии реализуется процесс преобразования массы
в энергию в соответствии с формулой А.Эйнштейна E=mc2. Это означает лишь то, что энергия обладает массой. Преобразователь
энергии не является системообразующим элементом, источник энергии – тоже.
45.
Минимальное участие Оператора в работе ИС может быть сведено
к инициированию алгоритма (т.е. пуску ИС). Минимально необходимый для
инициирования объем информации составляет 1 бит, при этом не существует способа
отличить информационный бит от случайного воздействия («шума»). Инициирование
может также производиться восстановлением сквозного прохода энергии.
46.
ТС (ИС) обеспечивает «поддержку» главного процесса
выполнением некоторого числа обеспечивающих
процессов. Обеспечивающие процессы тоже могут нуждаться в «поддержке», что
вынуждает организовывать обеспечивающие процессы более глубокого уровня. Эта
рекурсия обрывается использованием физэффектов. Физэффект – популистское
название ТС, оцениваемых только по их внешним проявлениям. Решатель в силу
своих ограниченных возможностей не всегда может повлиять на физэффект или
самостоятельно «сконструировать» его. Это, прежде всего, проблема его личных
отношений с наукой.
47.
Познание – один из видов взаимодействия человека с изучаемым
объектом. Диапазон такого взаимодействия – от наблюдения до прямого
вмешательства.
48.
Процесс порождается разностью состояний (параметров)
взаимодействующих объектов. Разность состояний может поддерживаться
искусственно.
49.
«Программный» способ реализации алгоритмов требует набора
специфических средств – носителя программы, устройства считывания, процессора и
устройства вывода. Не существует физических запретов на комбинирование
«аппаратного» и «программного» способов.
50.
Энергетические потоки в системах имеют вид фрактала,
самоподобной единицей строения которого является ветвление.
51.
Приток энергии в Среду нарушает ход природных процессов,
следовательно, любая ИС, потребляющая энергию, наносит вред природе.
52.
Невозможно создать абсолютно надежную систему, т.к. она в
любой момент может быть разрушена не знающей ограничений Средой.
53.
Невозможно классифицировать все возможные состояния Среды и
связанные с ними НЭ.
54.
Новизна создаваемой или совершенствуемой ИС в первую очередь
определяется новизной реализуемой технологии.
55.
Истинность алгоритмов устранения НЭ недоказуема, полученные с
их помощью решения сомнительны (т.е. нуждаются в практической проверке).
Причина этого – переменчивость Среды.
56.
ИКР подразумевает реализацию полезного процесса самым
экономичным способом, поэтому выгодно использовать бесплатные ресурсы Среды.
ИКР - нужный процесс должен осуществляться САМ.
57.
Движущей силой развития является необходимость поддержания
баланса внутрисистемных процессов, т.е. их соответствия условиям Среды. Одна из
причин возможного рассогласования – превращение при некоторых условиях
отрицательной ОС в положительную.
58.
Одно из направлений развития, позволяющее наименьшими
затратами получить новое качество – объединение однородных (альтернативных)
систем. Другие направления – объединение системы с анти-системой или
объединение разнородных систем.
59.
Инвертирование (обмен ролями инструмента и изделия) является
одним из направлений развития ТС. В случае использования химического поля
инвертирование возможно лишь гипотетически, т.к. утрату атомом отрицательного
заряда можно рассматривать, как приобретение положительного.
60.
Внешние причины, вынуждающие совершенствовать систему:
-
необходимость восстановления рабочего органа (потока ВЭИ);
-
обеспечение постоянства потока энергии за счет ввода источника энергии;
-
ускорение полезного процесса (интенсивный путь развития);
-
расширение полезного процесса в пространстве (экстенсивный путь
развития).
61.
Нет смысла алгоритмизировать поиск ресурсов, т.к. данная
задача аналогична задаче о классификации возможных состояний Среды.
62.
Противоречия – схоластика, не имеющая ничего общего с
поиском решения задачи. О них вправе рассуждать лишь администратор, способный
изречь: «Надо что-то делать…», но не знающий – как делать?
63.
Противоположности – надуманный термин, означающий всего лишь
наличие и отсутствие процесса. Богатство и бедность – разное количество денег.
День и ночь – разный уровень освещенности. Тепло и холод – разные значения
температуры и т.д.
64.
Значимость для Решателя логистической кривой («закон S-образного
развития») сильно преувеличена, т.к. её построение для конкретно взятой системы
– тема отдельного научного исследования. Философской основой этого закона
является общая закономерность развития – переход количества в качество.
Решателю достаточно понимать, что возможности системы ограничены возможностями
её элементов (связей) и возможностями используемого способа отвода энергии. Их
превышение чревато непропорциональным возрастанием удельных затрат на развитие
системы.
65.
«Сверх-эффект» - следствие некачественной проработки или
даже постановки задачи. Если Решатель не сумел предусмотреть последствий
принятого решения, то он плохо справился с задачей.
66.
Психологическая инерция – стремление Решателя ограничиться
рамками своей специальности.
67.
Согласование
(рассогласование) ритмики – динамический ресурс, позволяющий иногда «без
ничего» или с минимальными затратами улучшить систему.
68.
Колебания –
способ сосуществования разнонаправленных процессов.
69.
Одна из линий развития систем – инверсия логики. Логика
считается «позитивной», если в качестве логической единицы избрано наличие
входного сигнала и «негативной», если роль логической единицы играет отсутствие
входного сигнала.
Прим.
автора: Постоянно рождаются новые идеи,
что вынуждает вносить дополнения и изменения в данную работу. Постепенно она
превратилась в аналог записной книжки. Но как остановиться?
Карев А.А.
г.Братск
Дополнено 02.06.05
г.