"Новый взгляд на логику и интуицию"

Овчинников Н.Ф.

2004

Предлагаемая далее концепция разработана на основе опыта преподавания алгоритмической методики изобретательства Г.С. Альтшуллера, анализа теорий мышления и речи в психологии, работ по искусственному интеллекту и когнитивной лингвистике.

Как обычно относятся к логике и интуиции? Считается, что логически мыслят все и почти всегда, но логика к оригинальным идеям не приводит. Логические рассуждения мол, приводят к очевидным идеям. А вот оригинальные идеи возникают в результате интуитивного озарения. Как Ньютона, шмякнет яблочко по темечку, и, глядишь, - озарило!

Но что понимается под логическим мышлением? Классический пример силлогизма - ответ на вопрос: "Умрет ли Петр?". Считается, что ответ возникает в результате рассуждения по схеме: " Петр - человек, все люди - смертны, следовательно, и Петр умрет". Кто, где и когда слышал или видел, чтобы люди действительно рассуждали устно или письменно в такой развернутой форме? Ответ бывает сразу: "Конечно, когда-нибудь да умрет". Подразумевается, что такие рассуждения происходят в скрытой форме. Точнее, подразумевалось до недавнего времени. Новое понимание механизмов логического мышления сформировалось в 60-70-е годы 20 века в работах по искусственному интеллекту, когнитивной лингвистике и когнитивной психологии (1,2).

В соответствии с этим новым пониманием, основа мышления - структура знаний, подсознательная модель мира. Ответ на вопрос возникает как автоматическое следствие распространение активационного процесса по структуре знания от элементов, соответствующих словам вопроса. Логичность ответа обусловлена логической организацией самой структуры знаний. Так, что обычно сразу возникающие ответы на вопросы, правильнее оценивать как интуитивно-очевидные. Любой ответ человека, по сути, всегда логичен, так как обусловлен структурой знаний, которая построена с учетом принципов логики. Другое дело, что у людей разная структура знаний, и то, что для одного является естественно-логичным, другой может оценить только как озарение!

Взглянул Остап Ибрагимович Бендер на мадам Грицацуеву, и ему сразу стало ясно, что для того, чтобы проверить наличие бриллиантов в ее стуле, надо на ней жениться. Почему такая мысль очевидна для Бендера и не очевидна для читателя? Нормальный читатель - не жулик, для него институт брака дело, если и не священное, то, по крайней мере, серьезное, надолго. А как сообщают Ильф и Петров на предшествующих этому эпизоду страницах, Бендер вообще профессиональный брачный аферист. Для него брак - стандартная мошенническая операция. То есть, оригинальное с точки зрения читателей решение Бендера, для него самого - интуитивно-очевидный шаблон.

А как же возникают идеи, оригинальные для самих авторов? По сути, на этот вопрос когнитивная психология, кибернетика и лингвистика ответа не дала. Генерация любых ответов в них описывается одним механизмом. Оригинальные решения при таком подходе могут возникать только при оригинальной структуре знаний. Причем в кибернетике основное внимание в моделировании мышления было уделено именно наиболее очевидным знаниям. Структура, отражающая такие наиболее вероятные знания, получила название фрейм. Главным направлением в работах по искусственному интеллекту являются экспертные системы (3-4). При их создании расспрашивают высококвалифицированных специалистов о том, как они обычно решают свои профессиональные проблемы. Эти схемы, очевидные для самих экспертов, но неочевидные для начинающих специалистов, заносятся в компьютер и являются основой функционирования экспертных систем.

А вот как приходить к идеям, не очевидным для самого решающего, учат методики изобретательства. Среди них наиболее популярна алгоритмическая методика изобретательства Г.С. Альтшуллера (5). Сейчас она больше известна под аббревиатурой ТРИЗ (Теория Решения Изобретательских Задач). Поиск по этой аббревиатуре в интернете даст отклик с десятков сайтов. Наиболее известные среди них (6-8). С ее помощью сделаны тысячи изобретений. Но самое поразительное в этой методике, что основной ее компонент, "Алгоритм изобретений" (АРИЗ), по большей части представляет собой элементарные логические рассуждения! Только, в отличие от рассуждений якобы скрытых, таких, которые до эпохи когнитивной психологии, всегда подразумевались ( но на самом деле не существовали!) под любым мышлением, в АРИЗ необходимо четко осознанно формулировать эти логические обоснования мышления: условия задачи в общем виде, обобщенное понимание цели, идеальный ожидаемый конечный результат, причины недостатков, препятствий к достижению цели, структуру системы, с выявлением изменяемых и неизменяемых элементов и т. д. И тогда приходят оригинальные идеи!!! И еще одно наблюдение из практики преподавания методики изобретательства: участники семинаров до обучения почти никогда не рассуждают над задачей логически, а сразу выдвигают готовые, интуитивно-очевидные (и обычно шаблонные!) идеи. Как это можно объяснить? Ответ был дан в работе (9).

Прежде всего, надо отметить, что алгоритмическая методика до работы (9), не имела под собой психологической теории. Она была разработана эмпирически, на основе анализа тысяч изобретений. Ее автор, Г.С. Альтшуллер, считал, что в основе методики не психологические закономерности, а объективные законы развития техники. Его можно понять. Когда он начал работать над своей методикой в 50-60-е годы, не только в "советской марксистско-ленинской психологии", но и во всей мировой науке еще не сложилось предпосылок для возможности адекватного объяснения механизмов мышления при использовании такой методики. Такие предпосылки создала только когнитивная психология, сконцентрировавшая внимание на анализе процессов в структуре знаний, в подсознательной модели мира.

Итак, как же объясняется эффективность АРИЗ? Почему осознанные формулировки условий и цели задачи в общем виде, осознанная формулировка причины препятствия к достижению цели, элементов легко изменяемых и элементов, которые изменять нельзя, приводят к изобретательским решениям? В чем психологическая сущность осознанных формулировок? Что значит осознавать? С точки зрения когнитивной психологии любая информация, оказывающаяся в поле осознанного внимания, т.е. "осознаваемая", становится источником активационного процесса в структуре знаний. Само восприятие - это активация соответствующего элемента в структуре знаний. От этой первичной активации процесс распространяется дальше по структуре знаний. Большинство схем когнитивной психологии подразумевает равноценность связей и неограниченное распространение активационного процесса. Некоторые варианты подразумевают разную силу связей, но только для того, чтобы описать порядок перебора их включения. В (9) был предложен принцип сочетания силы связей с уровнем возбуждения элементов по аналогии с общим принципом функционирования нейронных сетей. Это и позволяет объяснить возникновение маловероятных идей.

При стихийном решении задач единственным источником активационного процесса в структуре знаний является буквальное восприятие условий задачи в ее исходно заданной формулировке. Активационный процесс распространяется по сильным связям, соответствующим наиболее вероятным представлениям решающего. Если структура знаний решателя в данной области стандартна, то возникают шаблонные идеи решения. Если структура знаний оригинальна, то возможны и оригинальные идеи. При использовании осознанных формулировок АРИЗ возникают новые активационные процессы, которые суммируясь с подпороговым возбуждением элементов СЗ, связанных с условиями задачи слабо, вызывают их сознавание. В результате становится возможной генерация маловероятных оригинальных идей.

Разберем конкретные примеры. В психологии одним из любимых типов задач для исследования творческого мышления являются задачи "на догадку". В частности, такая: "Сложить из 6 спичек 4 равносторонних треугольника с длиной стороны в 1 спичку". Эту задачу редко кто решает без подсказки потому, что обычно все попытки сосредоточены на варианте решения в плоскости, а ответ - надо выйти в пространство, построить тетраэдр. А что может помочь в решении этой задачи? Осознание того, что, в общем, геометрические задачи бывают планиметрическими и стереометрическими. С другой стороны эта задача едва ли представит затруднения для тех, кто профессионально связан с пространственными конструкциями: архитекторов, преподавателей начертательной геометрии, специалистов по структурной химии. Еще один простейший пример. Если задать вопрос: "Какие средства транспорта вы знаете?", то большинство российских городских жителей назовет автомобиль, автобус, трамвай, троллейбус. Но, если провести осознанно простейшую логическую операцию классификации, то в классе средств транспорта Востока многие вспомнят ишака, верблюда, рикшу, а в средствах транспорта Древнего Рима - колесницы. Почему? Потому, что от слова "Восток" возникнет новая активация, которая, достигнув элементов СЗ "ишак", "верблюд", "рикша", получивших ранее только слабое, подпороговое возбуждение из-за слабой связи со словом транспорт, дополнительно возбудит их до уровня сознавания. Но, естественно, что сами жители Востока автоматически в первую очередь назовут ишака и верблюда.

Разумеется, множество интересных примеров приведено в книгах самого Альтшуллера и его учеников и последователей. Вот некоторые из них. Дается задача: "По трубопроводу транспортируют взвесь железной руды в воде. Для регулирования потока на трубопроводе установлена задвижка. Но частицы руды быстро истирают задвижку. Как улучшить систему?" При стихийной работе над задачей внимание в первую очередь концентрируется на недостатке данного конкретного варианта - истирании задвижки рудой. И цель (не формулируемая осознанно!) понимается как предотвращение истирания задвижки. Если же делается четко осознанная формулировка: "Какова цель в общем понимании?", то облегчается осознание варианта "регулировки потока вообще", что и помогает возникновению изобретательского решения регулирования путем наложения магнитного поля.

Подведем итоги. Итак, главная идея нового подхода к мышлению в том, что в отличие от традиционно принятого понимания, отождествляющего обычное мышление с логическими рассуждениями, предлагаемая концепция утверждает, что стихийное мышление - это перебор интуитивно-очевидных для данного человека идей. Он предопределен сильными структурами знаний (элементы, связанные сильными связями и построенные из них фреймы), которые организованы логично. Поэтому при попытках объяснения того, как пришла та или иная идея, возникает "иллюзия" логических рассуждений, которые якобы привели к этой идее. Это ретроспективное осознание. Идеи генерируются в результате одномоментного параллельного активационного процесса. Но человеческая речь не может описать это одномоментно. Так же как мы воспринимаем пейзаж сразу, целиком, а описываем последовательностью предложений, так и любая идея, возникнув одномоментно, описывается для других в речи последовательно и логично. Если предшествующий жизненный и профессиональный опыт сформировал структуру знаний в области решаемой проблемы максимально адекватную реальности, то автоматически, как интуитивно-очевидные приходят эффективные идеи решения. В иных случаях, особенно при решении задач не связанных с профессиональным опытом, автоматически возникают шаблонные идеи. Интуиция оборачивается инерцией мышления.

Если же при решении той или иной задачи действительно проводятся осознанные логические рассуждения, то в результате дополнительных активационных процессов могут вовлекаться элементы, слабо связанные с исходной формулировкой. Это помогает приходить к маловероятным, оригинальным, не шаблонным идеям. И алгоритмическая методика изобретательства Г.С. Альтшуллера прекрасно демонстрирует такую возможность. Но дополнительные активационные процессы возникают и без подробных логических рассуждений.

Наиболее типичный пример - обычный перебор идей при стихийном мышлении. Еще немецкий психолог Дункер (10) обратил внимание на то, что в результате возникновения одной стихийной идеи возникает новое понимание задачи, происходит ее переформулировка, ведущая к возникновению новых идей. Дункер не нашел четкого объяснения этого процесса. С точки зрения тезаурусной модели - это следствие дополнительного активационного процесса. Это можно проиллюстрировать на том же простом примере с вопросом о транспорте. При переборе идей может возникнуть ответ "велосипед". Слово "велосипед" достаточно сильно связано с обобщающим понятием "двухколесные средства транспорта". Активация слова "велосипед" вызовет активацию этого общего понятия, а от него соответственно связанные с ним другие конкретные варианты двухколесных средств транспорта: "мотоцикл", "мотороллер". Такое пошаговое распространение активационного процесса типично.

Аналогичное наблюдение сделал С.Л. Рубинштейн (11), который назвал возникновение нового понимания задачи в процессе рассуждений "анализом через синтез". Нечто подобное описал и О.К. Тихомиров при исследовании мышления шахматистов (12). В результате мысленных представлений о том или ином возможном ходе, каждый раз у шахматиста возникает новое понимание, формируются новые невербализованные операциональные смыслы. Однако они не связали эти наблюдения с динамикой активационных процессов в структуре знаний.

Кроме генерации готовых интуитивно-очевидных идей и генерации идей, вследствие новых активационных процессов от первых интуитивных идей, распространенным типом синтеза идей является их генерация в результате переформулировки от осознания недостатков первых идей.

Изобретательское мышление, генерация идей, не очевидных для самого автора, отнюдь не является главным способом решения научно-технических проблем. Главное в решении проблем - подсознательная модель проблемы. Если эта модель адекватна проблеме, то ничего перестраивать, переактивировать не надо. Решение возникнет автоматически как интуитивно-очевидное. Эффективные решения сложных научно-технических проблем основаны на том, что у работающих над ними высококвалифицированных профессионалов формируются наиболее адекватные ситуации, детально проработанные, подсознательные модели проблем, которые обеспечивают автоматическую, интуитивно-очевидную генерацию идей, ведущих к решению. При этом часто достаточно корректировки, возникающей от простого перебора идей или пошагового перехода от одного профессионально-очевидного фрейма к другому, аналогично глубокому просчету ходов шахматистом. В целом же, главным фактором при решении крупных проблем, выполняемых высококвалифицированными профессионалами, является получение дополнительной информации извне, из экспериментов, наблюдений, из научной литературы, которая служит для построения максимально адекватной модели проблемы.

Какие практические выводы следуют из предлагаемой теории? Сама схема АРИЗ во многом совпадает со схемой системного анализа вообще. Системный анализ разрабатывался в основном не психологами и применялся в первую очередь для анализа сложных проблем. Значительную роль при этом сыграли математики. И поэтому некоторые базовые психологические аспекты оказались вне поля внимания. Если опираться на предлагаемую теорию мышления, то можно предположить, что при использовании системного анализа возможны две психологические схемы работы. Если за системный анализ берутся специалисты по конкретной проблеме, работавшие над ней и раньше, то, формулируя соответствующие этапы системного анализа, они будут автоматически воспроизводить уже сложившееся у них понимание, старые фреймы и системный анализ не приведет к новому пониманию. С другой стороны, если анализом займутся новые люди, то тогда, осознанно продумывая каждый пункт, они действительно, как это происходит и при использовании АРИЗ, смогут увидеть новое понимание проблемы. Такой же эффект возможен, если специалисты, работавшие над проблемой раньше, учтут идеи данной теории.

Наконец, предлагаемая теория наталкивает на мысль о необходимости принципиальной переориентации работ в области искусственного интеллекта. До сих пор в центре внимания в них было соревнование с естественным интеллектом, попытки полностью воспроизвести человеческое мышление в компьютере. Ввести в компьютер всю индивидуально оригинальную модель мира высококвалифицированного профессионала чрезвычайно сложно и в ближайшее время нереально. А без этого системы искусственного интеллекта будут малоэффективны. Но, главное, это совсем и не нужно. Достаточно так организовать диалог с естественным носителем базы знаний, т.е. человеком, чтобы извлекать из него с помощью дополнительных активационных процессов нужную информацию. И практика методик изобретательства в сочетании с предлагаемой теорией мышления подсказывает пути реализации этого, пути создания комплексных интеллектуальных систем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Солсо Р.Л. Когнитивная психология. М., Тривола, 1996.

2. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М., Наука, 1982.

3. Уинстон П. Искусственный интеллект. М., Мир, 1980.

4. Искусственный интеллект. Справочник. Кн. 1-3.М., Радио и связь. 1990.

5. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М., Моск. рабочий, 1973.

6. http://www.trizminsk.org

7. http://www.inventech.ru

8. http://www.triz-ri.ru

9. Овчинников Н.Ф. Тезаурусная модель интеллекта и психологические механизмы эффективности методик изобретательства. Рукопись деп. в ВИНИТИ, 23 авг. 1982 г. № 4629-82 Деп./ Деп. науч. раб. Ежемес.биб. ук. 1983г., №1, с.21, №258. Электронная версия "Тезаурусной модели": http://www.bookap.by.ru/razvit/ovchinnikov/gl.shtm

10. Дункер К. Психология продуктивного (творческого) мышления. - В кн.: Психология мышления. Сб. под ред.А.М. Матюшкина. Пер. с нем. М., 1965.

11. Рубинштейн С.Л. О мышлении и путях его исследования. М.-Л., 1958.

12. Тихомиров О.К. Структура мыслительной деятельности человека. М., Изд-во МГУ, 1969.