В 40-ых годах XX века советский изобретатель и писатель-фантаст Генрих Альтшуллер работал в патентном бюро. Он проанализировал, как были сделаны изобретения разных авторов и нашёл, что все изобретения преодолевают противоречия. Благодаря своим наблюдениям, он вывел 40 приёмов решения противоречий, а методологию назвал Теория Решения Изобретательских задач – ТРИЗ. 

Всё об этом знает  Алексей Германов, ТРИЗ-консультант. Он и расскажет, как эта методика позволит современным школьникам разрабатывать свои проекты, как такой подход помогает  не только в науке, но и в искусстве.

Алексей Германов, ТРИЗ-консультант: 

«ТРИЗ изучает, как развивается техника. Техника — это искусственные системы, созданные для решения каких-то задач заказчик: технологические, биологические, человеческие… 
Оглянитесь вокруг – видите, какое огромное количество искусственных систем от стула, на котором вы сидите, до компьютера есть там, где вы находитесь прямо сейчас. Труднее найти естественные системы вокруг…

Мы каждый день пользуемся огромным количеством изобретений, но даже не задумываемся об этом.
Главный тезис ТРИЗа – все системы развиваются через разрешение противоречий. Их выделяют 3 вида (в порядке возрастания сложности разрешения):
1.    Административное противоречие: «Надо улучшить систему, но я не знаю как (не умею, не имею права) сделать это». Это противоречие является самым слабым и может быть снято либо изучением дополнительных материалов, либо принятием административных решений.
2.    Техническое противоречие: «Улучшение одного параметра системы приводит к ухудшению другого параметра». Техническое противоречие — это и есть постановка изобретательской задачи.
3.    Физическое противоречие: «Для улучшения системы какая-то её часть должна находиться в разных физических состояниях одновременно, что невозможно». Физическое противоречие является наиболее фундаментальным, потому что изобретатель упирается в ограничения, обусловленные физическими законами природы.

Развиваясь, любая система улучшает какое-то нужное свойство и наступает момент, когда дальнейшее улучшение приводит к ухудшению другого важного для системы свойства. Это ситуационное противоречие. Например, зонтик увеличивает размер поверхности, чтобы всё лучше защищать от дождя, но становится неудобным в хранении и переноске. Решением этого противоречия стали, складывающиеся зонтики вокруг длинной ручки. Но это тоже стало неудобно и в дальнейшем зонты стали складываться и по длине. Сейчас зонт может поместиться в дамскую сумочку.
В ТРИЗ изобретательскую ситуацию формулируют в виде технического противоречия.
Техническое противоречие (ТП) – модель описания ИС (искусственная система), в которой выделены желательные и нежелательные последствия конкретного изменения ТС.

Зонтик должен быть большим, чтобы хорошо защищать от дождя, и должен быть маленьким, чтобы его было удобно носить и хранить.
Смотрим на приёмы решения противоречий и видим приём:
Принцип динамичности:
а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;
б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга;
в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся.
Осталось придумать, как организовать изменение зонтика, когда он не нужен. 4 мая 1715 года в Париже был произведён первый складной зонтик. В 1969 году Брэд Филлипс получил патент США на складной зонтик, который может уместиться в женской сумочке.

Физическое противоречие.
Стандартный путь совершенствования ТС – оптимизация, то есть выбор оптимальных значений их характеристик. При этом стараются достичь простого компромисса между противоположными требованиями к ТС. Но это не всегда возможно. Когда оптимизация не позволяет достичь нужного потребительского качества, приходится решать изобретательскую задачу.
Для этого нужно точно её поставить – достичь максимально возможного уровня реализации противоположных свойств. Такое задание формулируется в виде так называемого физического противоречия.
Физическое противоречие (ФП) – это модель описания задачи, в которой противоположные требования предъявляются к одному элементу ТС.
Очки должны пропускать свет, чтобы было хорошо видно и не должны пропускать солнечный свет, чтобы не ослеплять (линзы-хамелеоны).

Физическое противоречие предполагает объединение в рамках одного высказывания двух «должно быть», двух противоположных требований решателя.
Для решения используется принцип разделения по четырем измерениям:
1.    Разделение во времени: система меняет свои свойства во времени (например, ночью одна функция, днем другая).
2.    Разделение в пространстве: разные части системы выполняют разные функции (например, одна часть жесткая для поддержки структуры, другая мягкая для амортизации).
3.    Разделение по фазам состояния: использование различных состояний вещества (твердое/жидкое/газообразное).
4.    Разделение по условиям использования: система меняет свои свойства в зависимости от внешних условий (температура, давление).
Ещё проще: перекрёсток на дороге со светофором – разделение во времени, развязка с разными уровнями на дороге – разделение в пространстве.

Важнейший компонент ТРИЗ – ИКР: Идеальный Конечный Результат. Идеальная система не требует затрат на функционирование, не имеет веса, размеров, не тратит материалы и энергию. 
Существует три основные формулировки ИКР:
1.    Система сама выполняет данную функцию.
2.    Системы нет, а функции её выполняются (с помощью ресурсов).
3.    Функция не нужна.

Например, современные смартфоны – воплощение ИКР. Создавались как телефоны, но увеличивая функции, изобретатели увеличивали идеальность системы. Теперь у каждого в кармане мощный компьютер, а размеры и вес изделия постоянно уменьшаются. Теперь уже поговаривают о том, чтобы смартфон разместить в голове человека:  смартфона нет, а его функция выполняется.
Повысить идеальность системы, можно удалив из неё затратные, «конфликтные» элементы, если это не приводит к уменьшению полезных функций.

Следующим важным компонентом решения являются ресурсы системы или находящиеся рядом с ней. Изобретение использует дешёвые или бесплатные ресурсы. Вещественно-полевые ресурсы (ВПР) – это все вещества и поля внутри и вокруг системы, которые уже есть или их можно легко получить.

Ресурсы могут быть:

  • вещественные (элементы системы или её окружение), 
  • энергетические (любая энергия в системе или вокруг (тепло, электромагнитные поля, электрическая энергия, энергия падающей воды, ветра, вибрации и прочее), 
  • информационные (информация звуковая, запаховая, тепловая, вибрации…),
  • пространственные ВПР (свободное место в системе или рядом с ней), 
  • временные (промежутки в техпроцессе, время до процесса или после него), 
  • функциональные ВПР – возможность выполнять по совместительству дополнительные функции, (например, микроскопом можно забить небольшой гвоздь – шутка, хотя и правильная),
  • системные ВПР – новые полезные свойства системы при изменении связей между элементами (на стуле можно сидеть за столом и это
  • система для учёбы, работы или обеда, а можно стул поставить на стол и это система для замены лампочек, например).

Понятно, что мы здесь сильно упрощаем. Методология шире и интересней, но сейчас мы попробуем на том, что узнали, чтобы сделать изобретение.

Напишем алгоритм.
1.    Ясно описать цель своего изобретения. Например, хочу сидеть и худеть одновременно. 
2.    Выявляем проблему. Про свою цель:  я много сижу за компьютером и мало двигаюсь, от чего полнею.
3.    Хорошо изучить систему и её свойства. Система состоит из стула, стола, компьютера, помещённых в комнату, плюшек и кофе или чая. Стул стоит устойчиво, и сидящий на нём человек расслаблен и тратит мало энергии. Поедая плюшки и запивая их чаем, человек набирает вес, так как не двигается. Движением в системе называем сокращения мышц сидящего человека. Если человек сокращает мышцы, то тратит энергию, и она не переходит в жир. 

Обнаружить противоречие, мешающее выполнению задачи, и отнести его к одному из описанных в ТРИЗ типов противоречий. Вспоминаем: Техническое противоречие (ТП) – модель описания ИС (искусственная система), в которой выделены желательные и нежелательные последствия конкретного изменения ТС. Система, предназначенная для работы удобна для человека, и вредна для здоровья, потому что человек толстеет. Мышцы не сокращаются и малоподвижный образ жизни, из-за потребности долго сидеть приводит к малому расходу энергии и накапливается жир. Надо чтобы человек двигался, но тогда ему неудобно работать за компьютером. 
Физическое противоречие (ФП) – это модель описания задачи, в которой противоположные требования предъявляются к одному элементу ТС. Человек сидит на стуле за компьютером и одновременно двигается. Человек сидит и одновременно худеет.  
4.    Дать формулировку ИКР.  Чем больше вариантов будет, тем больше возможностей решить задачу. Формулируем ИКР – Стул сам заставляет сокращаться многие мышцы тела. Стула не надо – человек сам напрягает многие мышцы тела.
5.    Определить, какие ресурсы имеются у изобретателя для достижения ИКР. Ресурс – стул, на котором невозможно сидеть расслабившись – например надувной шар для фитнеса. «Скользкий» стул, на котором сидеть надо постоянно напрягая ноги и нижнюю часть тела. Кстати, там основные большие и мощные мышцы тела. Высокий стол за которым можно работать только стоя.
6.    Использовать оптимальный приём (приёмы). Смотрим 40 приёмов решения противоречий: 29. Принцип использования пневмо- и гидроконструкций: вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

Принцип динамичности:
а) характеристики объекта (или внешней среды) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы;
б) разделить объект на части, способные перемещаться относительно друг друга;
в) если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным, перемещающимся.

Шар для фитнеса как раз подходит для решения моего противоречия. А что ещё? Можно сделать на стуле верхний слой, на который садишься, двигающимся относительно нижнего. Например, верхняя поверхность стоит на шарообразном креплении и чтобы сидеть прямо, надо постоянно сокращать все мышцы нижней части тела: ноги, поясничный отдел, мышцы пресса… Мы опоздали! Такой стул уже изобрели Сиденье тренажер Толстунова.
Сделать стол меняющим высоту и тогда надо то садиться, то вставать и работать стоя. Ну, это тоже уже есть.

7.    Проанализировать, насколько предложенные решения приводят к ИКР. Думаю, что наши изобретения соответствуют ИКР.

ТРИЗ использует ряд инструментов, таких как анализ противоречий, аналогий, функциональный анализ и другие, чтобы помочь инженерам и изобретателям создавать новые и улучшенные технические решения. Эта методология широко применяется в различных отраслях промышленности для повышения эффективности и качества разработок.
Проектная деятельность с применением ТРИЗ представляет собой мощный инструмент для инновационного развития и поиска эффективных решений в различных областях деятельности. Можно выявить проблемные зоны в проекте, определить ключевые противоречия и найти инновационные пути их разрешения. Результатом такой работы часто становятся новые технологии, продукты или методы, которые обеспечивают конкурентное преимущество на рынке.

ТРИЗ можно применять в любой области. В искусстве – изобретать новые формы выражения, материалы для создания арт-объектов, искать темы для произведений. Сам Альтшуллер писал фантастические произведения. В 1964 году он начал составлять регистр научно-фантастических идей
Если хотите  больше знать о ТРИЗ, можно начать с книги «Как делаются открытия» Г. С. Альтшуллер».

Изучайте ТРИЗ и пользуйтесь данными методиками хоть каждый день, и конечно же, при подаче заявок на различные конкурсы, например на Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы». 
Фонд «Золотое сечение» напоминает, что последний день приёма заявок – 15 февраля 2025 года.