Растущая сложность систем - почему она растет и что с этим делать

А.Захаров

 

Один из ключевых вызовов настоящего времени состоит в том, что системы, с которыми мы работаем, становятся все сложнее.

А.Кудрявцев[1]

Все,  что необходимо сделать - это избавиться от лишнего груза предрассудков, от окаменевшего мусора в голове, изменить  произвольную  настройку  умственных фильтров в  отношении  других  вещей,  которые  всегда хотелось  сделать,  и  тогда  удастся  найти  нужный  ответ  на  любую проблему, какую только пожелаете исследовать.

Р.Джоунс. Уровень шума[2]

 

Аннотация

1. Система - что это такое?

2. Сложность системы - определение

3. Сложность систем - почему она растет?

4. Растущая сложность систем - что с этим делать?

5. Подход, разрешающий проблему сложности систем

6. Заключение

Ключевые слова: система, ТРИЗ, сложность, объект, элемент, эволюция, функция, задача, решение  

 

Из письма А.Кудрявцева о задачах и целях Конференции:

«Сегодня мы работаем:

• с задачами, возникающими в сложных компьютерных программах, занимаемся комплексами, обеспечивающими их функционирование и развитие,
• с социо-техническими системами, например, такими как системы управления крупными предприятиями, организациями инфраструктуры…

Такая работа все более настойчиво требует от методистов новых средств описания систем, позволяющих вскрыть аспекты, невидные заказчику и/или пользователю. Попытки ограничиться исключительно тризовскими инструментами «классической» эры, например, системным оператором, порой перестают приводить к выявлению интересных и новых фактов о системах. Нам нужны новые инструменты, а для этого новое видение, новый взгляд на привычную уже абстракцию - на системы. Вот об этом и хотелось бы поговорить на конференции».

 

(AZ) Комментарий к термину «социо-техническая система»...

Выявлению интересных и новых фактов о системах может помочь последовательное рассмотрение иерархии уровней: «Природа - Общество - Производство -Техника»[3], с учетом взаимодействий - как внутри самих уровней, так и между уровнями.

Рис. 1. Иерархия уровней «Природа - Общество - Производство - Техника»

 

Известно, что «...функционирование систем более высокого уровня изменяет состояние (или настраивает) системы более низкого уровня».[4] Поэтому напрямую решение «социо-технических» проблем, т.е. проблем между Обществом и Техникой без рассмотрения уровня Производство приведет к потере желательных интересных и новых фактов. И возможные противоречия, порождающие проблемы между Обществом и Техникой, лучше выявлять и разрешать по цепочке: сначала между Техникой и Производством, затем - между Производством и Обществом. А по большому счету, придется учитывать и уровень Природа.   

И еще - система любого иерархического уровня является рабочим органом (РО)[5] системы ближайшего к ней верхнего иерархического уровня. Так, Техника - это РО Производства, Производство - это РО Общества, а Общество - РО Природы.

 

1. Система - что это такое?

В качестве отправной точки примем: систе́ма (от др.-греч. σύστημα — целое, составленное из частей; соединение) — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

Интересно посмотреть эволюцию взгляда на систему:

• сначала человек видел объект - нечто, существующее в природе и сигнализирующее о своем существовании некоторым действием,
• через некоторое время человек начал использовать полезное действие этого объекта, не задумываясь о том, как этот объект устроен и почему этот объект совершает действие (функцию) и, наконец,
• человек начал объект изучать, т.е. задался вопросом: «Почему и как объект совершает функцию?», выявляя в объекте составные его части[6], их структуру и взаимодействия. Именно на этой стадии объект для человека становится системой.

Последовавшее подобное изучение множества объектов привело к выводу, что все объекты можно представить как системы, что системность - это универсальное свойство объектов и явлений природы. Так произошел переход от термина «объект» к термину «система»: все объекты могут быть представлены через их составные части, их структуру и взаимодействия между частями.

Самое время подчеркнуть, что системностью объекты наделяет человек, прежде всего выявив функцию. Вот, как это звучит у Г.С.Альтшуллера с соавторами: [7]

«Системой будем называть некоторое множество взаимосвязанных элементов, обладающее свойствами, не сводящимися к свойствам отдельных элементов.

Так, система «самолет» обладает свойством летать, которым ни один из ее элементов в отдельности не обладает. Понятие «система» может быть и условным, в зависимости от того, интересует нас данное системное свойство или нет. Например, обломки потерпевшего аварию самолета не являются системой для случайного прохожего, но являются системой для комиссии, расследующей причины авиакатастрофы.

Системное свойство может быть полезным для человека (то свойство, ради которого система создана) и вредным, побочным, получившимся в результате создания системы наряду с полезным свойством. Очень часто появление вредного системного свойства оказывается неожиданным».

Итак, камень самопроизвольно скатился с горы и убил барана. Это чисто природный процесс, хотя человек и воспользовался результатом этого процесса - убитым бараном.

Через какое-то число наблюдений самопроизвольного падения камня и убийства этим камнем барана человек сам толкнул камень - хватило понимания, к чему этот толчок приведет, и силы этот камень толкнуть, чтобы теперь сознательно воспользоваться результатом - убитым бараном. Как назвать такой запустившийся несамопроизвольно процесс? Как назвать несамопоизвольно возникший объект «человек + камень»?

Согласно определению[8]: «Те́хника (др.-греч. τεχνικός от τέχνη — искусство, мастерство, умение) - обобщающее наименование технических средств (устройств)...». Здесь важен изначальный смысл термина - средства (устройства) или шире - объекты, описываются как искусство, мастерство, умение, что явно указывает на вовлеченность человека. Отсюда названия для несамопроизвольно начавшегося процесса (начавшегося только под влиянием человека) и несамопроизвольно возникшего объекта (возникшего только при наличии в нем человека) - технический процесс и технический объект!   

Или так, любой природный объект становится техническим, как только у человека начинает хватать (a) понимания и (b) силы для совершения этим природным объектом полезного для человека действия (функции).            Под функцией традиционно понимается действие технического объекта по изменению какого-либо объекта - другого или самого себя.

Поскольку выше было сказано, что все объекты можно представить как системы, то теперь можно от определения технического объекта перейти к определению технической системы: любая природная система становится технической, как только у человека начинает хватать (a) понимания и (b) силы для совершения этой природной системой полезного для человека действия (функции), где под функцией традиционно понимается действие технической системы по изменению какого-либо параметра системы - другой или у самой себя.

 

Несколько пояснений к характеристикам систем

Цель системы всегда в её надсистеме, т.к. продукт (изделие) – это часть надсистемы. Осознание (формулирование цели в явном виде) может происходить только при наличии в системе элемента, наделенного сознанием. Если в системе такого элемента нет, то у такой системы цели нет. Созданные:

• система «природный объект + человек»,
• новая система «существующая ранее система + человек»,

получают цель, которая достигается выполнением функции.

Развитие системы – изменение любого атрибута системы (элементов, структуры, связей), повышающее возможность существования (бытия, дления и т.п.).  

Жизнь – процесс поддержания системой своего существования (бытия, дления и т.п.). Формально термин «жизнь» относится к объектам органической природы. Но даже универсальность законов позволяет использовать термин для описания процессов:

• в объектах косной природы - «живут» машины и заводы, дома и города, и Вселенная в целом – и это ни у кого не вызывает протеста, все прекрасно понимают друг друга, и
• в нематериальных явлениях – «живут» идеи, живут религии – вообще в целом культура, «живут» государства и т.д.

Жизнеспособность – способность системы сохранять себя (длиться, быть) за счет выполнения функции в условиях:

• меняющихся условий среды - за счет собственного изменения (адаптации) системы для продолжения самой себя во времени и/или за счет продолжения себя в следующих поколениях;
• конкурентной среды (наличие других систем, выполняющих ту же функцию) - за счет своей (по сравнению с конкурирующими системами) более высокой величины отношения «польза/затраты», т.е. за счет более высокой идеальности в ТРИЗовском смысле, с последующим отбором.

 

2. Сложность системы - определение

Усложнять - просто, упрощать - сложно.

Закон Мейера

... что же такое сложность[9] и как знание этого поможет лучше понять и использовать принципы, которые как раз и направлены на борьбу с ней?

Сложность – понятие многогранное, неоднозначное и местами противоречивое. Кратко сложность можно определить как меру усилий, требуемых для решения поставленной задачи.

Сложность - воспринимаемый человеком результат описания системы - её самОй на самом верхнем уровне иерархии, или её элементов, структуры и связей между элементами - с помощью множества разных инструментов.

Простота - воспринимаемый человеком результат описания системы- её самОй на самом верхнем уровне иерархии, или её элементов, структуры и связей между элементами - с помощью одного универсального инструмента.

Сложная система: система, состоящая из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего сложная система приобретает новые свойства, которые отсутствуют на подсистемном уровне и не могут быть сведены к свойствам подсистемного уровня.

Cистема становится сложной не по причине множества составляющих её подсистем (элементов), а по причине множества разных описаний этих подсистем, и, как результата - неправильного взгляда на систему, неправильного разбиения системы на подсистемы при анализе.

Поэтому необходима универсальная форма описания[10] для любых элементов любых систем. И тогда эти системы перестанут быть сложными! Ну, как фракталы - они с виду очень сложные, но построены по простому правилу... Так, множество[11] Мандельброта выглядит как набор бесконечного количества различных фигур

Рис. 2. Фрактальное представление множества Мандельброта

При любом увеличении этого фрактала будут выявляться все более и более мелкие детали изображения. И этот процесс можно продолжать бесконечно. А формула, описывающая семейство (множество) Мандельброта: множество точек c на комплексной плоскости, для которых последовательность z_n, определяемая итерациями z₀=0, z₁=z₀₂+с, … z_n+1=z_n+2+c, конечна (то есть не уходит в бесконечность).

Несколько авторитетных мнений[12] (хотя они, понятно, не доказательство) по вопросу сложности:

А.H.Колмогоров: Сложность объекта может быть представлена числом бит, содержащимся в информации об объекте, достаточной для его воспроизведения.

А.Эйнштейн: «Цель теоретической физики состоит в том, чтобы создать систему понятий, основанную на возможно меньшем числе логически независимых гипотез, которая позволила бы установить причинную взаимозависимость всего комплекса физических явлений».

Одно из главных побуждений к занятию наукой ... состоит в том, чтобы «каким-то адекватным способом создать в себе простую и ясную картину мира... Наука сближается с искусством, то есть с эстетикой, и высшее эстетическое значение имеет «простая и ясная картина мира».

Л.Д. Ландау: «...задача теоретической физики состоит в нахождении новых связей между явлениями, кажущимися далекими друг от друга».

Наибольшие достижения естествознания, имеющие непреходящее научное и эстетическое значение, состоят в нахождении общих законов, сводящих грандиозную сложность многообразных явлений природы к грандиозной простоте. Но поиск минимальной системы, объединяющей разнообразные явления, и означает поиск простоты.

Проявления сложности в инструментах ТРИЗ и в самОй ТРИЗ:

• несвязность элементов мешает:
  • понять общую логику ТРИЗ
  • искать идеи по развитию ТРИЗ
  • искать место ТРИЗ среди других наук;
• новичку требуется длительное время, чтобы стать ТРИЗ-экспертом;
• попытки представить ТРИЗ в упрощенной форме (ASIT, сведение ТРИЗ к какому-либо одному инструменту, например, к Таблице поиска приемов разрешения противоречий);
• отсутствие универсальной компьютерной ТРИЗ-программы.

 

3. Сложность систем - почему она растет?

Перед наукой стоит важнейшая задача – выявить то общее, что присуще всему наблюдаемому многообразию[13].

В свете этого соглашусь с мнением участника дискуссии по проблемам Искусственного Интелелкта (ИИ)[14]: «По-моему, «сложность» - это понятие, возникающее в Изучающем. Если наблюдаемое не может быть описано в рамках инструментов Изучающего, значит будет сложно. ... сложность возникает при несоразмерности принципов построения систем. То есть, если наблюдается явление одного принципа, а изучается оно другим (неподходящим) принципом».

Т.е. сложность - это вопрос использующегося инструмента. Отсюда сложность природы возникает из-за использования неподходящего инструментов (разных шаблонов) для изучения множества уровней иерархии природы. А природа именно иерархична, вложенность структур - основа системного подхода. И свидетельство наличия универсального шаблона имеется - фрактальность природы, её самоподобие.

А.В.Кудрявцев: Техника сегодняшнего дня принципиально отличается от того, с чем инженеры имели дело еще два десятилетия тому назад, не говоря уже об эпохе зарождения ТРИЗ.

(AZ) Сегодня в ТРИЗ все решательные инструменты - приемы, стандарты, да и сам АРИЗ - представлены как независимые подходы к поиску решения. В ТРИЗ за долгие годы развития так и не показано (не сказано), что инструменты, традиционно подаваемые в ТРИЗ как разные и независимые, могут быть представлены как проявления универсальной, и, что особенно важно, естественной структуры!

Ладно бы повышалась сложность хоть как-то структурированной ТРИЗ. Но такой связности как раз и нет. Сегодня ТРИЗ представляет собой абсолютно произвольный набор инструментов. Например, только списков законов развития систем можно с десяток насчитать. 

Это не техника становится сложнее, а разработчики ТРИЗ уделяли (и продолжают уделять) внимание углублению в элементы, считая, что объяснение поведения этих элементов (например, с помощью микро-алгоритмов) понизит сложность системы. Вот и имеем то, что имеем...

Таким образом ТРИЗ-сообщество само постоянно увеличивает сложность изучаемых систем! Вот примеры тем и подробности раскрытия тем в материалах участников ТРИЗ-саммитов:

1. ТРИЗ-саммит (2006) - Законы Развития Технических Систем (ЗРТС)

Представленные для обсуждения темы выступлений и докладов[15] показывают, что преимущественно предлагается:

• неструктурированное разрастающееся множество законов развития (растущий список законов эволюции – группы и линии, паралелльность линий);

Например, у Злотина-Зусман сформулировано:

• 7 групп главных законов (всего 181 линия);
• 14 групп специфических законов (линий) развития.

• усовершенствование отдельных законов и линий развития (объединение, идеальность);
• противопоставление законов эволюции для систем разных уровней иерархии (техника и рынок).

(AZ) Так откуда же взяться простоте!?

2. ТРИЗ-Саммит (2007) - ТРИЗ-Анализ. Методы исследования проблемных ситуаций и выявления инновационных задач

Пожалуй, только предложенная Б.Аксельродом[16] схема обусловленности взаимодействий (СОВ) хоть как-то переводит традиционно сложное описание - как самОй системы, так и методов её анализа и преобразования, - в простое, т.е. переводит сложную систему в простую.

В работе М.Рубина[17] подход к проблеме сложности только обозначен: «... должен быть создан инструментарий для переформулировки социально-экономических задач в технические, и наоборот. Необходимы методики по переходу формулировки задачи из одного аспектного уровня на другой. Возможно, такой универсальный механизм удастся создать для аспекта любого типа».

(AZ) До сих пор такой механизм не создан...

3. ТРИЗ-Саммит (2008) - Развитие инструментов решения изобретательских задач

Эта тема будет разбита на четыре группы (секции). Каждая группа инструментов решения изобретательских задач различается по виду используемой модели изобретательской задачи:

1. Модель задачи представлена в виде противоречия (АРИЗ, приемы разрешения физических противоречий, таблица применения приемов разрешения технических противоречий - Altshuller’s Matrix, задачи-аналоги на основе противоречий, мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов и др.).

Координатор секции Кудрявцев А.В.

2. Вепольная модель (вепольный анализ, стандарты на решение изобретательских задач и пр.).

Координаторы секции Петров В.М., Рубин М.С.

3. Функциональная модель (функционально-ориентированный поиск, свертывание, объединение альтернативных систем и др.).

Координатор секции Литвин С.С.

4. Параметрическая модель (применение законов развития технических систем, конкретных механизмов развития и пр. для решения задач).

Координаторы секции Петров В.М., Рубин М.С.

(AZ) Постоянно говорится о разных группах, секциях, различиях моделей изобретательских задач. Именно поэтому итоги[18] ТРИЗ-Саммита (2008) красноречиво показывают, что уход от простоты (от единого универсального описания систем) продолжается:

Секция 1. Ведущий А.В.Кудрявцев

Инструменты решения изобретательских задач на основе разрешения противоречий. Начать отработку нового поколения алгоритмов типа АРИЗ.

Секция 2. Ведущий М.С.Рубин

Инструменты решения изобретательских задач на основе вепольных моделей. Требуется новая версия системы стандартов

Секция 3. Ведущий С.С.Литвин

Инструменты решения изобретательских задач на основе функциональной модели. ... использовать в практике ТРИЗ формулировки изобретательских задач в виде функций, а не только противоречий или вепольных моделей.

Секция 4. Ведущий В.М.Петров

Инструменты решения изобретательских задач на основе законов развития технических систем. Необходимо создание более корректной системы законов развития технических систем.

4. ТРИЗ-Саммит (2009) - Разработка нового поколения АРИЗ

В результате обсуждения[19] было предложено создавать не один алгоритм нового поколения, а комплекс из трех алгоритмов:

- АРИЗ-2010 – устраняет недостатки АРИЗ-85-В

- Алгоритм совершенствования технических систем (АСТС) – включает выбор объекта и целей совершенствования

- Алгоритм совершенствования систем (АСС) – нацелен на использование не только для технических систем.

(AZ) Т.е. отмеченная сложность инструмента всё растет и растет! А почему нельзя создать один инструмент, который:

• устранил бы недостатки АРИЗ-85В
• включил бы алгоритм выбора объекта и целей его совершенствования, и
• был бы нацелен на использование не только для технических систем?

Но такая задача даже не ставится!

5. ТРИЗ-Саммит (2010)[20] - Методы прогнозирования на основе ТРИЗ

Примеры только 3-х подходов (из порядка 15-ти):

• Петров - прогнозирование с использованием законов развития технических систем (ЗРТС). Для повышения эффективности методики прогнозирования ... разработаны законы развития потребностей И[21] функций. Законы используются для выявления тенденций развития будущих потребностей и построения функциональной модели будущей системы;
• Ефимов - единая система[22] Законов-Стандартов-Приемов;
• Мурашковский - смена типов представлений: прямая аналогия à классификация à периодизация à эволюция[23] à эволюция эволюций.

(AZ) Представлено разнообразие методов, несводимых друг к другу, без поиска объединяющего подхода, объясняющего все методы с точки зрения единой и, главное, естественной[24] структуры.

Остается повторить: сложность инструментов, на этот раз - прогнозирования, всё растет и растет! А почему нельзя создать один универсальный инструмент для прогнозирования, объединяющий предложенные подходы? Объединение альтернативных подходов, ау-у-у-у?

6. ТРИЗ-Саммит (2011)[25] - Принцип действия систем

Краткие выводы (приведена часть выводов)[26] ТРИЗ Саммита 2011, по которым удалось достичь согласия (!?) всех участников.

• Во всех определениях Принципа Действия (ПД), предложенных участниками Саммита, в том или ином виде присутствовал набор естественнонаучных эффектов (взаимодействий) или свойств, определяющих функционирование ТС.
• Существует объективное противоречие для определений в ТРИЗ[27] (в том числе, и для определения Принципа Действия):
  • определение должно быть жестким и чётким, чтобы повысить инструментальность методики, но
  • оно должно быть достаточно гибким, чтобы им можно было пользоваться в сложных неоднозначных случаях.

(AZ) Сложность и противоречивость - если кратко...

7. ТРИЗ-Саммит (2012)[28] - АРИЗ нового поколения: рекомендации для обучения и консалтинга[29]

Отдельные авторы о том, что тема созрела...

А.Гасанов, в части, касающейся темы «АРИЗ нового поколения»,

http://triz-summit.ru/ru/203798/205151/205266/205415/205435

... за последние 20-25 лет попытки продвинуться в развитии АРИЗ делались неоднократно. Попробую сформулировать причины, по которым эта работа специалистами ТРИЗ ведется не первый год.

... АРИЗ – это система шагов, правил, примечаний, примеров. А если это так, то его эволюция должна соответствовать ЗРТС, а к его осознанному развитию можно применять инструментарий ТРИЗ.

Так вот, если АРИЗ - система, то в своем развитии он должен достигнуть некоторого состояния, при котором может возникнуть техническое противоречие (ТП), противоречие между какими-то свойствами АРИЗ и потребностями его пользователей.

Таким свойством оказалась, если верить оценкам ведущих специалистов ТРИЗ, возросшая сложность АРИЗ. Сложность при этом проявилась, естественно, в освоении инструмента, т.е. в системе образовательной. При этом, похоже, трудность освоения берет начало уже в среде потенциальных преподавателей, а заканчивается неприятием АРИЗ (речь сегодня об АРИЗ-85В) потенциальными решателями. Это привело к тому, что АРИЗ-85В вышел, похоже, из практического применения даже у продвинутых специалистов.

Что наблюдается сейчас? В качестве ведущей тенденции наблюдается попытка улучшить существующий АРИЗ традиционным способом, развертывая и дальше систему, устраняя неудовлетворенность работой отдельных шагов или блоков шагов АРИЗ. Возможно, это несколько улучшит алгоритм, но боюсь, что на этом пути преодолеть противоречие будет трудно.

В качестве частного примера приведу свой опыт. Он заключается в том, что при преподавании методов инженерного творчества я использую чуть-чуть модифицированный вариант АРИЗ-64, т.е. один из самых ранних его вариантов. Только так удается на 4-5 занятиях познакомить студентов с основными идеями АРИЗ.

Поэтому надо искать пути решения проблемы, по-видимому, иначе: надо либо менять систему обучения, либо саму концепцию АРИЗ.

Б.И.Голдовский, «О проблеме новой редакции АРИЗ»,

http://triz-summit.ru/ru/203798/205151/205266/205685

... предлагается не торопиться с выбором новой редакции АРИЗ, а сначала осмотреться и попытаться сформировать некий общий «образ процесса поиска решения», на основе которого можно будет двигаться дальше.

... для признания тех или иных новых редакций нужны веские основания. Нужна специальная теоретическая проработка, результаты которой должны быть одобрены. И уже на этой основе можно будет делать или выбирать новую редакцию АРИЗ. Необходимо разработать и узаконить некий общий каркас процесса поиска, из которого можно будет развивать отдельные особенные поисковые процедуры.

(AZ) Отмечена сложность и еще раз сложность, приобретенная АРИЗом в ходе эволюции. И хотя в отзыве А.Гасанова указана сложность освоения инструмента, понятно, что она возникла из-за сложности самогО инструмента. Поэтому инструмент и надо совершенствовать. Тут А.Гасанов и Б.Голдовский солидарны.

8. ТРИЗ-Саммит (2013)[30] - Дальнейшее развитие Вепольного Анализа

А.Кынин о сложности вещественно-полевого (вепольного) анализа (ВПА)[31]:

Вещественно-полевой (вепольный) анализа (ВПА) был позиционирован, как наиболее простой метод решения стандартных задач, когда в них не видно явного противоречия. Однако существующая система решения таких задач с использованием системы стандартов является недостаточно логичной и непонятной начинающим пользователям ТРИЗ. Это привело к тому, что по существующим стандартам образования МАТРИЗ изучение ВПА предусмотрено только на 2 уровне.

(AZ) Недостаточная логичность + непонятность = сложность...

Попытки усовершенствовать ВПА производились уже неоднократно. Одним из наиболее удачных можно считать предложение В. Петрова:[32] «... одна из целей данной работы – объединение решающих инструментов ТРИЗ в единую систему. Она в первую очередь объединяет законы развития систем, стандарты на решение изобретательских задач, ресурсы и приемы.

• Система законов имеет три уровня (потребностей, функций и систем) и содержит 30(!) законов, причем каждый закон состоит из подзаконов, закономерностей и механизмов их использования.
• В работе предложена новая система из 512(!) стандартов, включающая все существующие и новые стандарты».

(AZ) Ага, сложность инструментов решения, причем ТОЛЬКО стандартных задач, в результате работы В.Петрова, явно исчезла...J

9. ТРИЗ-Саммит (2014)[33] - Координация и интеграция инструментов ТРИЗ

Н.Б.Фейгенсон[34]: Одна из целей интеграции ТРИЗ-инструментов в рамках данной работы определена следующим образом - удобство распространения ТРИЗ по всем каналам (учебным, академическим, практическим) и в разных странах. Для этого и должна быть выработана компактная и прозрачная для понимания интегрированная структура...

(AZ) Голосую обеими руками «ЗА!».

Вне рамок данной работы остались вопросы интеграции ТРИЗ с альтернативными и/или конкурирующими методиками.

(AZ) Вот так координация! Как же такие важные вопросы упущены?

В.Петров[35]: В ТРИЗ имеется много инструментов. В данной работе сделана попытка показать последовательность использования различных инструментов для задач:

• Применение системы по новому назначению.
• Усовершенствование существующих систем.
• Синтез новых систем.
• Прогнозирование развития систем.

(AZ) Какая-то странная интеграция инструментов. Это как предлагать вместо универсальной формулы Виета разные инструменты поиска корней квадратного уравнения - один для решателей разных возрастов, другой (другие) - для уравнений, написанных чернилами разных цветов, или в разное время, или в разных странах, или в разное время года, или на разных языках... 

В дополнение к тематике ТРИЗ-Саммитов по развитию теории[36], еще один пример - практический[37]:

... существующий арсенал ТРИЗ не представляет собой цельную методику разработки новых продуктов, пригодную для использования в промышленности. Поэтому автор предложил интегрировать ТРИЗ в Stage-Gate Process[38]:

Рис. 3. Объединение процесса (разработки нового продукта) с инструментами ТРИЗ   

(AZ) Видно, что на всех стадиях объединенного процесса «ТРИЗ+Stage-Gate Process» представлены разрозненные инструменты - MPV-анализ, ЗРТС, АРИЗ, решательные инструменты ТРИЗ, инструменты ТРИЗ для решения вторичных проблем...

Такая интеграция предполагает непрерывное или «сквозное» использование ТРИЗ на всем протяжении разработки нового продукта, причем на различных стадиях разработки используются разные инструменты ТРИЗ.

(AZ) Близкие по смыслу факты отмечены в статье[39]

TRIZ instruments, however, are not structured enough to represent a complete tool for developing new products from the idea generation stage to a commercial prototype. Additionally, TRIZ tools do not work well with typical engineering design tools such as various types of CADs, etc. Therefore, they cannot as yet entirely substitute industry best practices like the Stage-Gate Process.

Однако ТРИЗ-инструменты недостаточно структурированы, чтобы представлять полный набор инструментов для разработки новых продуктов - от стадии зарождения идеи до коммерческого прототипа. Кроме того, ТРИЗ-инструменты плохо работают с типовыми инструментами инженерного проектирования, такими как различные типы САПР и т.д. Таким образом, ТРИЗ-инструменты еще не могут совсем заменить лучшие практические методы типа Stage-Gate Process.

(AZ) Представленные примеры многолетних ТРИЗ-Саммитов, результаты проектов и практики решения задач - это уже, пусть и недалекое, но прошлое! Но сложность в ТРИЗ закладывается на будущее в ходе обучения...

А.Кудрявцев. Семинары по современной ТРИЗ..., http://www.metodolog.ru/node/1871

Семинар 1. Инструменты исследования потребностей рынка и формирование концепции продукта

...

1.4. Методы систематического поиска – средства описания всего поискового поля.

Схема «тотального синтеза» Питера Беренса. Алгоритм работы, ключевые правила работы на каждом этапе, представление результатов и их анализ.

Морфологический анализ и синтез Фрица Цвикки. Варианты построения морфологии по Цвикки. Опыт применения.

Метод «систематического конструирования» Рудольфа Коллера. Функциональная комбинаторика. Функции и основные операции. Правила оперирования с основными операциями.

1.5. Общая схема методической работы в рамках процедуры современной ТРИЗ: GEN3-ID

Семинар 2. Исследование конкурирующих систем и выбор перспективного объекта развития.

...

2.4. Закономерности развития технических и бизнес – систем

Тренды, обеспечивающие развитие систем. Эволюция техники как планомерный процесс. Технологии выявления пересекающихся тенденций для прогнозирования развития объектов техники и эволюции на рынках. Закономерности развития технических и бизнес-систем.

Семинар 3. Формирование системы актуальных задач развития продукта

3.1. Потоковый анализ совершенствуемого продукта

3.2. Функциональный анализ совершенствуемого продукта

3.3. Функционально-идеальное моделирование системы

3.4. Причинно-следственный анализ выявленных задач.

Семинар 4. Инструменты решения творческих задач высокого уровня

4.1. Модели постановки задач и схемы их решения: работа с противоречиями

(AZ) Эволюция системы может происходить и без противоречия! Но об этом даже ни слова... 

Модель противоречия. Выявление противоречий. Противоречие ситуации (техническое) и противоречие цели (физическое). Области применения противоречий, границы применения. Типовые ошибки при формулировании.

Оперативная зона и оперативное время.

Ресурсы – их выявление и использование. Виды ресурсов. Существующие и созданные ресурсы. Ресурсы среды.

Типовые решения физических противоречий. Развитие полученного решения.

4.2. Модели постановки задач: типовые структуры, типовые функции и  тренды

Понятие обобщенной функции и функциональной аналогии. Выявление передовых областей техники. Перенос функций. Типовые тренды. Понятие «моды» в технике и бизнесе.

4.3. Обобщенные и стандартные принципы решения задач.

Понятие приема решения задач.

Типы приемов. Составление приемов.

Процедуры выбора нужного приема. Работа со списками приемов, работа с таблицей выбора приемов.

Принципиальные недостатки приемов, пути их преодоления.

Понятие «стандартного» решения.

Структура «стандарта» на решение изобретательский задачи. Группы стандартов. Различия и общее между ними.

• Стандарты на синтез системы
• Стандарты на достройку системы
• Стандарты на измерение и обнаружение
• Стандарты на получение требуемого ресурса
• Стандарты на использование стандартов.

4.4. Алгоритмы решения изобретательских задач

Понятие алгоритма как последовательности шагов, ведущих к достижению цели. Структуры алгоритмов.

Алгоритмы в ТРИЗ

Эволюция алгоритмов. Базовая структура алгоритмов.

Основная логика метода – постоянная трансформация решаемой задачи. Ключевые шаги.

(AZ) Здесь за словами «постоянная трансформация решаемой задачи» кроется эволюция системы, т.е. изменение системы в соответствии с законами эволюции. Изменение системы не произвольное, не полученное интуитивно и не под действием грубой силы, а именно в соответствии с законами эволюции. 

 

4. Растущая сложность систем - что с этим делать?

Сложность теории... состоит в наличии многих искусственных и произвольных допущений, никак не связанных с основными ее положениями и превращающими теорию в целом в вычурное и крайне громоздкое сооружение.[40]

(AZ) Поэтому путь к решению - подглядеть у природы сам ответ, или хотя бы намек на него.

«Совершенно не обязательно и даже неразумно, что процессы физической, биологической и даже социокультурной эволюции должны подчиняться принципиально различным законам. Но коль скоро эволюция не будет знать дисциплинарных границ, трансдисциплинарная единая теория, которая непременно возникнет, будет описывать различные фазы и грани эволюционного процесса с инвариантными общими законами.

Эти законы позволят исследователям описывать поведение и эволюцию квантов, атомов, молекул, клеток, организмов и систем организмов, возникающих из квантов, по непротиворечивой, сформулированной математически и трансдисциплинарной единой схеме…»[41]

Принципиальная простота[42] теории состоит в ее способности, исходя из сравнительно немногих оснований и не прибегая к произвольным допущениям ad hoc, объяснить наивозможно широкий круг явлений. Поэтому принципиальная простота является одним из важнейших методологических принципов, иногда даже претендующим на роль единственного, или во всяком случае самого важного.

Но «... самая простая, и поэтому наиболее экономная, структура - многократное повторение одного и того же «строительного» элемента на всех иерархических уровнях»[43].

(AZ) Хорошую аналогию снижения сложности с помощью универсальности, т.е. многократного повторения одного и того же элемента, дают примеры эволюции:

Записи чисел[44]

Первое время числа обозначались чёрточками (AZ: для каждого числа - уникальный набор черточек!), позже стали применяться специальные знаки лишь для некоторых чисел (сохранившиеся до наших дней «римские цифры») и знаки для больших чисел. (AZ) Пример последних - знаки для записи больших чисел в кириллической системе счисления.

Когда в Индии появилась позиционная система счисления, позволяющая записать любое натуральное число при помощи десяти знаков (цифр), это стало большим достижением человека.

(AZ) Вот она универсальность и её оценка - большое достижение человека!

Письменности[45]

Современная письменность прошла достаточно длительный период становления. Можно выделить следующие этапы и переходы её формирования:

Предметное письмо à Пиктографическое письмо à Иероглифическое[46] письмо à Слоговое письмо à Алфавитное письмо.

Письмо, использующее алфавит, перешло на максимально универсальный для сегодняшнего дня уровень. Используя порядка 30 знаков, которые с легкостью выучивает любой человек, можно передать практически любые слова устной речи.

(AZ) Универсальность, универсальность и еще раз универсальность!

По сути, получен портрет ответа - какими должны быть законы и их структура:

1. Единство законов эволюции технических, производственных, социальных и природных систем, практически - любых.
2. Многократное повторение одной и той же структуры законов на всех иерархических уровнях - на уровне техники, производства, общества и природы.
3. Простота структуры законов.
4. Естественность структуры законов.

 

5. Подход, разрешающий проблему сложности систем

Предложение способа снижения/устранения сложности ТРИЗ - представить ТРИЗ в виде Универсальной схемы эволюции (УСЭ)[47]:

Рис. 4. Универсальная схема эволюции (УСЭ)

Универсальная схема эволюции (УСЭ)[48] в точности соответствует портрету ответа - какими должны быть законы и их структура.

Единство законов эволюции.

Неоднократно показано, что УСЭ описывает эволюцию технических, производственных, социальных и природных систем, среди которых примеры эволюции:

• науки (теории, парадигмы);[49]
• творчества ансамбля The Beatles;[50]
• системы образования;[51]
• поисковой машины (Search engine);[52]
• систем программирования и информационых систем.[53]

Даже сами методы преобразования систем:

• неалгоритмические^[54] - МПиО, Мозговой штурм, Метод контрольных вопросов, Синектика, Морфологический анализ и т.д.
• алгоритмические^[55] - все существующие на сегодня инструменты ТРИЗ (Матрица Альтшуллера, Стандарты, АРИЗ, Системный оператор и т.д.), а также будущие (!) инструменты,

единообразно описываются с помощью УСЭ

Многократное повторение одной и той же структуры законов на всех иерархических уровнях - на уровне техники, производства, общества и природы.

Например, УСЭ объясняет фрактальность[56] природы как внешнее проявление конкуренции эволюционирующих природных систем (косной и живой природы) на уровнях иерархии.

Простота структуры законов.

УСЭ - полная, логичная, устойчивая, непротиворечивая и замкнутая структура, что позволяет с её помощью описать координацию и интеграцию инструментов ТРИЗ.  

Естественность структуры законов.

• УСЭ - внешняя оболочка законов диалектики. И что особенно важно, УСЭ указывает на закон сохранения, являющийся для законов диалектики надсистемным;
• УСЭ полностью (структурно и функционально) соответствует методу генетического алгоритма (ГА);
• УСЭ описывает работу коры головного мозга[57] человека.

• Всё вышесказанное характеризует УСЭ как универсальный подход к решению проблем, и это позволило сформулировать гипотезу, что УСЭ – это алгоритм работы системы Искусственного Интеллекта[58] (ИИ).
•  

6. Заключение

Отмечаемая А.Кудрявцевым растущая сложность систем, с которыми сегодня работают специалисты ТРИЗ, кажущаяся, т.к. она порождается старыми инструментами ТРИЗ, инструментами «классической» эры. А примеры ТРИЗ-Саммитов, результаты проектов и практики решения задач, направления обучения показывают - сложность в ТРИЗ закладывается и на будущее. 

Естественность и универсальность - вот, пожалуй, главные характеристики искомого инструмента.

Большим достоинством УСЭ является её вездесущность - даже на бытовом уровне её проявления столь многочисленны, что и для новичка, и для профессионала не составит труда наполнить УСЭ конкретным содержанием. Это можно делать с помощью простой интерактивной формы УСЭ. Именно поэтому новым инструментом, упрощающим исследование и преобразование систем, может стать Универсальная схема эволюции (УСЭ). Очевидно, она же может помочь и упростить обучение - как новичков, так и профессионалов - владению инструментами исследования и преобразования систем.

 

Ноябрь 2014 г.

Бостон, Массачусеттс, США