Статьиcегодня статей - 280

Перспективы совершенствования АРИЗ на базе концепт-карт

Дата публикации: 22.06.2012

 

Введение

 

Главная проблема, возникающая в начале процесса решения - это не столько психологическая инерция, сколько отсутствие отражение атрибутов  поставленной задачи в сознании решателя (образа задачи). АРИЗ  и есть процесс формирования этого образа в сознании, в этом его огромное значение.

 

За последние годы лучшими специалистами ТРИЗ была проделана большая работа по усовершенствованию АРИЗ. Причина пристального внимания к нему заключается в том, что с одной стороны, АРИЗ - ключевой раздел ТРИЗ, а с другой стороны его применение связано со значительными затруднениями. Проблемы и недостатки АРИЗ неоднократно обсуждались в статьях тризовцев и сводятся к следующему:

- технические задачи весьма разнообразны, а АРИЗ для их решения фактически один и тот же;

- инструкции и рекомендации для решения на разных шагах имеют разную степень детальной проработки;

- АРИЗ в целом - это многостраничный текстовый документ, что затрудняет его целостное восприятие.

 

Как отмечал Г.С. Альтшуллер: "Внешне АРИЗ представляет собой программу последовательной обработки изобретательских задач".  Но через несколько абзацев он пишет: "В сущности АРИЗ организует мышление изобретателя так, как будто в распоряжении одного человека имеется опыт всех (или очень многих) изобретателей" [1]. Во всех поздних работах Г.С.Альтшуллер и его коллег в разных изложениях поддерживается и развивается такое двойное понимание АРИЗ.

 

На первый взгляд кажется, что - АРИЗ имеет преимущественно линейную (одномерную) структуру и представляет собой текстовое описание отражения мыслительных операций при решении задач (как частного случая ситуации принятия решения). Но известно, что обработка информации в текстовом виде - процесс, базирующийся на последовательной логике и требующий затрат времени (текстовое мышление). При чтении напечатанного слова запускается процедура, представленная схемой рис.1.

 

Схема восприятия текста

Рис.1. Схема восприятия текста

 

По этой причине текстовая (или даже табличная) форма АРИЗ может тормозить процесс решения задач. Для лучшего обозрения АРИЗ и аналогичных алгоритмов в ряде работ были построены схемы, но они также преимущественно линейны и не получили дальнейшего инструментального развития.

 

Анализ публикаций, в которых авторы предлагают идеи по совершенствованию АРИЗ, позволил выявить ряд общих пожеланий или требований к АРИЗ нового поколения:

- возможность адаптации к задачам разного типа за счет наличия соответствующих линий для решения;

- возможность адаптации к профессиональным возможностям решателя за счет модульности;

- возможность оперативного доступа к базам знаний ТРИЗ (физические эффекты, приемы разрешения противоречий, задачи-аналоги, стандарты и другие экспертные знания);

- наличие инструментальной возможности выявления технических противоречий

- использование современных когнитивных средств визуализации на базе компьютерной техники.

 

Представляется, что для дальнейшей продуктивной работы по развитию АРИЗ следует в полной мере использовать возможности графического мышления, которое подчиняется иным законам, чем текстовое.  Для этого требуется сформировать схему АРИЗ в обобщенном, цельном виде, как совокупность множества связанных модульных компонентов. По виду такая система модулей (кластеров) похожа на сеть нейронов, где связи отражают шаги преобразований, взаимное влияние и пути доступа к информации, к базам знаний. Графическое мышление универсально, оперативно и работает через рисунки, схемы, картинки, пиктограммы, знаки, символы и т.п.

 

Метод карт понятий (concept maps)

 

Известны замечательные примеры применения когнитивной графики в ТРИЗ, например, построение деревьев эволюции технических решений [2]. Широко используются и дорожные карты (Road map) для представления сложных технических проблем (например, дорожная карта фотолитографии), существует также множество вариантов ментальных карт (mind map) [3]. Но такого рода инструменты статично отражают структуры и не в состоянии обеспечить выполнение большинство требований к динамичной работе по  АРИЗ.

 

Эти недостатки отсутствуют в инструментальной методике c-map tools на основе концепт-карт (c-map), поэтому она предлагается для построения концептуальной графовой модели АРИЗ.

 

Метод карт понятий (concept maps) базируется на идее структурной организации знаний по типу семантических сетей, и является способом изображения процесса общего системного мышления с помощью графических схем. Метод хорошо подходит для анализа и принятия решений в условиях неопределенности, что как раз характерно для изобретательской ситуации. Концептуальные карты или графы concept maps[1] описывают отношения между понятиями или концептами. Они состоят из узлов и направленных поименованных отношений-связей, соединяющих эти узлы. Это графический инструмент для представления знаний и преобразования их по мере продвижения к решению.

 

Концепты и связи имеют универсальный характер для некоторого класса понятий предметной области. Связи могут быть различного типа, например, «является», «имеет свойство» и т. п. На рис.2 представлена схема поясняющая принцип концепт-карты. 

 

Принципиальная модель концептуальной карты

 

Рис.2. Принципиальная модель концептуальной карты

 

Характер связей может отражать все многообразие отношений между концептами (узлами). В таблице 1 приведены связи, которые используют наиболее часто при построении моделей систем.

 

  

 Концептуальное картирование и АРИЗ

 Концептуальное картирование и АРИЗ

 


C-map Tools как инструмент имеет важные для работы по АРИЗ достоинства:
- позволяет выстроить пространственную (многомерную) модель структуры АРИЗ на базе когнитивной компьютерной графики;
- позволяет задать дополнительные связи и/или обнаружить новые неочевидные связи в модели АРИЗ;
- обеспечивает использование интерактивной программной среды Cmap Tools, созданной во Флоридском институте человеческого и машинного знания (Florida Institute for Human and Machine Cognition) [5].

Cmap Tools работает следующим образом: каждый новый узел генерируется щелчком мыши в произвольном месте поля в окне программы. Изображение узла содержит инструментальные заготовки для формирования новых узлов и связей. На стрелке связи имеется окно для указания характеристики связи. Изображение любого узла и его связей можно перемещать произвольно по всему полю. Предусмотрены инструменты для редактирования, масштабирования и форматирования изображения.
Cmap Tools программно обеспечивает возможность вложения в любой узел требуемой информации в виде: текстовых файлов, звука, видео, рисунков и анимации, а также других активных c-map. Схема  фрагмента варианта базы знаний ТРИЗ изображена на рис.3.

 

 Схема  фрагмента варианта базы знаний ТРИЗ

В некоторые узлы графа вложены граф-схемы второго уровня (приемы разрешения ТП). Если щелкнуть мышью на иконке узла, то эти граф-схемы  становятся доступными (см. рис. 4)

 

Граф-схемы вложенные в узел причинно-следственных цепочек

 

Рис.4. Граф-схемы вложенные в узел причинно-следственных цепочек

 

Особо ценным является наличие гиперсвязи узлов с выбранными информационными источниками Интернета.

Первоначально концептуальная карта АРИЗ была построена буквально следуя логике текста АРИЗ-85В. Результат представлен на рис.5.

 

главный путь продвижения по АРИЗ

 

Затем в поле программы C-map Tools были сделаны преобразования этого графа с целью сделать обозримым и ясным главный путь продвижения по АРИЗ (см. рис 6).

 

Вложенная граф-структура

 

Приведенная граф-схема АРИЗ напоминает нейронную сеть. Шаги АРИЗ (узлы графа) - это "нейроны", обменивающиеся (или не обменивающиеся) информацией и влияющие друг на друга явным и/или неявным образом. Граф-схем может помочь выявить неочевидные связи. Дальнейшая работа с АРИЗ может происходить в направлении совершенствования структуры графа в целом и структуры каждого вложенного в шаг графа (см. рис.7).

 

Вложенная граф-структура

 

Рис.7. Вложенная граф-структура 1 части АРИЗ

 

В процессе анализа и синтеза в среде c-map Tools были построены и вложены в граф АРИЗ по гиперссылкам графы для всех шагов. Графы шагов были снабжены вложенными базами знаний, которые необходимы для решения задач по АРИЗ. Это текстовые файлы, детальные графы нижнего уровня либо специализированные графовые базы знаний. Например, на рис.8 представлена структура второго шага АРИЗ с вложениями.

 

 

Структура 2 шага АРИЗ с вложениями

 

Рис.8. Структура 2 шага АРИЗ с вложениями

 

 При построении и работе с c-map по АРИЗ возникает необходимость структурирования всей информации, экспертных знаний и инструментов ТРИЗ, используемых для обработки задачи. Это само по себе уже усовершенствует АРИЗ. При этом можно отразить различные подходы к организации информации. Например, приемы разрешения противоречий выстроить в соответствии с разными способами классификации и все вложить в соответствующий шаг.

 

Аналогично можно сделать и для структурирования базы физических эффектов, задавшись классификацией либо по физ. эффекту, либо по функции. На рис. 9 дана схема классификации приемов разрешения технических противоречий по одной из опубликованных работ [6]. В вершину каждого приема вкладывается описание приема и несколько примеров из техники.

 

База данных приемов созданная в среде c-map

 

Рис.9. База данных приемов созданная в среде c-map

 

Для задач разного характера (совершенствование ТС, создание новой ТС) в граф-схему АРИЗ можно вложить несколько линий решения, а информационные базы могут быть общие для всех линий.

 

В данной работе АРИЗ-85В был взят за основу исследования, так как он считается классическим вариантом, разработанным при участии самого Г.С.Альтшуллера. Однако и любые другие алгоритмы могут быть трансформированы в граф-схему с среде c-map Tools: последние версии АРИЗ, авторские алгоритмы АРИП, ТЭР и др.

 

Выводы

 

C-map tools является эффективной инструментальной поддержкой формирования  системно организованного отражения задачи и ее преобразований по АРИЗ, что практически реализовано при построении граф-карты алгоритма. Примененный инструмент соответствует процессам, происходящим в сознании при решении задач и в некотором роде "раскрепощает" АРИЗ, освобождает его от необходимости быть линейным алгоритмом и дает инструментальную возможность ветвиться по связям, обращаться к "памяти", отрабатывать обратные связи, как это и происходит в мозгу человека. Одно из существенных достоинств предлагаемого подхода - никакие операции и варианты не исчезают, а сохраняются в концепт-карте, также, как человек накапливает опыт.

 

В АРИЗ есть прямое указание на важность параллельного мышления. "Пункт 3.2. При обучении АРИЗ последовательный анализ постепенно заменяется параллельным: вырабатывается умение переносить идею ответа с одной линии на другую. Это - так называемое "многоэтажное мышление": умение одновременно видеть изменения в надсистеме, системе и подсистемах". C-map tools визуализирует и поддерживает параллельный анализ, повышая эффективность работы по АРИЗ.

 

В данной работе показана перспектива получения  инструментального и обозримого объединения шагов АРИЗ и баз данных ТРИЗ с возможностью обращения к ним на основе c-map, что позволяет отразить одновременно и наилучшим образом как структуры, так и процессы в АРИЗ. Показана также возможность использования C-map tools как инструмента для управления, моделирования и подстройки (настройки) АРИЗ.  Граф-схема АРИЗ сочетает концентрацию и сжатие экспертных знаний с легким доступом к ним. Работа по разделам и шагам АРИЗ в С-map переходит в новое качество: она превращает разбор технической задачи в базу знаний.

 

Список литературы

 

1. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. - 2-е изд., доп. - Петрозаводск: Скандинавия, 2004. - с. 208

2. Шпаковский Н.А. ТРИЗ. Анализ технической информации и генерация новых идей: уч.пособие / Н.А.Шпаковский. - М.: ФОРУМ, 2010. - 264 с.

3. Ревенков А.В. Резчикова Е.В. Теория и практика решения технических задач : учеб. пособие / 2- изд. Испр. и доп. – М.: ФОРУМ, 2009 – 384 с.

4. Новак Д., Канас А. Теория построения и практика применения карт понятий. http: //cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/Theory Cmaps/TheoryUnderlying ConceptMaps.htm).

5. Сайт http://cmap.ihmc.us/

6.  Фаер С.А.Системный анализ приемов. Алгоритм выбора приемов, разрешающих ТП. Сайт http://www.superidea.ru/tm/triz/wibor.htm

 

Примечания

 

[1] Впервые c-map были предложены Джозефом Новаком (Joseph D. Novak) в начале 70-х гг. при изучении детского мышления и формирования первых научных понятий [4]. Это исследование использовало идеи Дэвида Асубеля (Ausubel, D. P.) о формировании понятийного мышления.

 

Добавить в блокнот

(Голосов: 0, Рейтинг: 0)


Добавить комментарий:

Комментарии:
  • RadiknubJA|2018-12-06|Meet the guy

    https://www.youtube.com/watch?v=-r1IF_OyLUw - желтые новости про звезд https://www.youtube.com/watch?v=4wbEnIId_RU - последние желтые новости https://www.youtube.com/watch?v=0J3RQyzkm8E - бузова https://www.youtube.com/watch?v=k0ejn6ymImQ - желтые новости https://www.youtube.com/watch?v=sb0ixCXbPao - франция новости желтые жилеты https://www.youtube.com/watch?v=QPK8Xd-3fm8 - семья https://www.youtube.com/watch?v=8XriQjQJ3RA - банан желтые новости https://www.youtube.com/watch?v=jG5MxSjFTeY - разметка желтых категорий новостей ответы