`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Пророков нет в отечестве своем, или Судьба изобретающей машины

+22
голоса

В рамках публикации архивных материалов издания предлагаем вашему вниманию статью из № 48 (166) «Компьютерного Обозрения» от 10 декабря 1998 г. В ней пойдет речь про «изобретающую машину».

О том, что некоторые отечественные программные компании уже достигли уровня, при котором они могут стать объектами пристального внимания со стороны иностранных инвесторов или покупателей, рассказывалось уже не раз. Предлагаемая сегодня вашему вниманию история в некотором смысле уникальна — речь пойдет о созданной нашими бывшими соотечественниками компании, добившейся успеха на Западе благодаря сугубо отечественной и очень старой идее. О той самой «Изобретающей машине», нашумевшей в горбачевские годы и сегодня ставшей уже транснациональной корпорацией Invention Machine — со штаб-квартирой в Бостоне (США) и представительствами в Европе, Японии и Латинской Америке. Корпорацией, награжденной влиятельным журналом «Fortune» титулами — одной из самых «крутых» (cool) компаний 1998 г. и «Герои производства США» (Heroes of U.S. Manufacturing), продукция которой выигрывает престижные призы NASA.

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Все начиналось в далекие пятидесятые годы. А точнее, — в 1956 г., когда в журнале «Вопросы психологии» была напечатана статья «О психологии изобретательского творчества» тогда еще никому неизвестного автора Генриха Альтшуллера. Ощутимого резонанса статья не вызвала — сказался не очень удачный выбор места публикации. Хотя новизна авторского подхода не осталась незамеченной, и именно с 1956 г. можно говорить о формировании советской научной школы изобретательства Альтшуллера. О самом авторе для полноты картины необходимо привести следующие факты: в 14 лет (в 1940 г.) он запатентовал свое первое изобретение, с 18-ти лет работал экспертом по патентоведению Военно-Морского Флота СССР, в его активе анализ более 2,5 млн патентов на предмет патентной чистоты и новизны.

В шестидесятые годы, когда одновременно с «оттепелью» прозвучал призыв «догоним и перегоним» и в предпоследний раз была предпринята попытка «реабилитации интеллигенции в глазах народа», Г. Альтшуллер издает первые монографии «Как научиться изобретать» (1961 г.) и «Основы изобретательства» (1964 г.). К этому времени автором была уже проделана громадная работа — анализ более 300 тыс. патентов. В семидесятые хронологию продолжают «Алгоритм изобретения» (1973 г.), «Творчество как точная наука» (1979 г.). Одна из последних и фундаментальных монографий «Теория и практика решения изобретательских задач» вышла в 1980 г. (Приведенный перечень работ Г. Альтшуллера не претендует на полноту, здесь собраны лишь самые важные с исторической и научной точки зрения публикации.)

Параллельно со школой Г. Альтшуллера в СССР существовало и уникальное научное направление А. Половинкина -автоматизация поискового проектирования и создания принципиально новых технических решений.

BCЕ ГЕНИАЛЬНОЕ — ПРОСТО

Еще со времен Сократа и Архимеда проблема «озарения» (вспомните знаменитое «Эврика!») была одной из самых важных в инженерной деятельности. Скорость развития науки значительно обгоняла возможности человека в освоении результатов научных исследований, новых теорий и нескончаемого потока экспериментальной информации. Гении-одиночки, владеющие универсальными для своего времени знаниями (например, Ломоносов), становились редкостью. К началу XIX в. их просто не стало... А потребность в талантливых инженерных разработках все больше возрастала. И если проблемы «чистой» науки мало волновали потребителей, то инженерия давала как новые предметы потребления, так и рабочие места, обеспечивала государственную безопасность и гарантировала если не мирное сосуществование с соседями, то хотя бы снижение потерь в возможной войне... Но в инженерии наступил период «большой депрессии», обусловленный междисциплинарным характером инженерного творчества. Действительно, если два ученых-физика, работающих в смежных областях, совершенно не понимают друг друга, что можно говорить о несчастном инженере, который должен использовать результаты их исследований в своей работе. Инженерный кризис породил массу спекуляций — от откровенно шаманских до «обнаученных» панацей. Несомненно, это стало мощным ограничивающим фактором в своевременном распространении методов синтеза и оптимизации технических решений.

Разработанная Г. Альтшуллером и А. Половинкиным методика изобретательской работы действительно гениальна — как своей простотой, так и формализуемостью. Фактически это первый (и в некотором смысле уникальный) удачный пример научного подхода к решению сугубо эмпирических творческих задач. Сама по себе методика не единственна в своем классе — до нее уже существовали и метод «мозгового штурма», и морфологический анализ (и еще множество приемов, идей и методов). Но все предшествующие и последующие разработки оставались больше искусством на грани трюкачества, чем наукой. Зато «Теория Решения Изобретательских Задач» — ТРИЗ (этот термин стал общепризнанным и за рубежом — для проверки попробуйте задать в строке поиска www.altavista.com слово TRIZ) не просто «выжила» в мощной конкуренции со стороны других методов, но и активно развивается в большинстве высокоразвитых стран.

ИЗОБРЕТАЮЩАЯ МАШИНА

В основе изобретающей машины лежат понятия физического эффекта как взаимосвязи между двумя явлениями (процессами), реализованной при определенных условиях, и противоречия — как соответствия проектируемой системы нескольким взимоисключающим требованиям. В качестве примера физического эффекта можно привести известный со школьной скамьи эффект теплового расширения твердых тел. Очевидно, что открытых и изученных физических эффектов существует ограниченное, но достаточно большое число, например, только в обновленную версию своего основного программного продукта корпорация Invention Machine добавила 415 новых эффектов, а общее их количество превышает 4000! Даже если бы в изобретающей машине предусматривалось просто накопление базы данных по физическим эффектам в неформальном (текстовом и формульном) описании, при таких масштабах она уже была бы отличной отправной точкой для создания успешного коммерческого программного продукта, например справочника инженера. Но изобретающая машина предусматривает значительно большие возможности за счет формализованного описания эффектов.

Задолго до расцвета теории и практики методов искусственного интеллекта и экспертных систем Г. Альтшуллер и А. Половинкин создали первую и очень удачную концептуальную модель базы знаний. На основании хранящихся в ней правил можно с помощью формальных алгоритмов (не важно, на чем исполняющихся) находить возможные пути (решения) между двумя состояниями некоторой системы, анализировать эффективность этих решений и переходить от физических эффектов к вариантам технической реализации создаваемой системы. Изначально заложенная в идеях Альтшуллера и Половинкина формализация достаточна для создания программной реализации метода: физические эффекты представлены простыми правилами типа «если — то при условиях», массив физических эффектов является некоторым ориентированным графом (математическая абстракция, представляющая графически отношения между объектами), алгоритм синтеза — нахождение путей в графе, алгоритмы разрешения противоречий (ТРИЗ) также формальны. Так как все используемые изобретающей машиной алгоритмы абсолютно не ресурсоемки, в СССР одновременно с первыми маломощными ПК появились и первые программные реализации, уже в начале 90-х годов вызвавшие бурную реакцию со стороны Запада. Современное их воплощение — продукт TechOptimizer 3.0 корпорации Invention Machine ценой 1400 полновесных USD.

И ПРОСТОТА БЫBAЕT РАЗНОЙ

После такого радужного и оптимистического рассказа немного отрезвляющего «холодного душа для ума» просто необходимо. Да, в Invention Machine сумели сделать почти невероятное (по крайней мере, в том, что такой успех невозможен, нас убеждали все средства массовой информации). Да, существует огромный пласт уникальных разработок научных школ СССР, о которых до сих пор на Западе не имеют абсолютно никакого представления. Но на примере Invention Machine можно проанализировать также потенциально возможные неприятности и сложности, подстерегающие разработчиков ПО подобного класса.

Повторю, что журналом «Fortune» корпорация Invention Machine названа одной из десяти самых «крутых» компаний США. Это означает (по классификации самого «Fortune»), что подобная компания может или стать в ближайшем будущем «законодателем мод» и «грандом», или просто исчезнуть, оставив о себе воспоминание максимум как о недоразумении... Причины присвоения такой странной «награды» становятся понятны после непродолжительных путешествий по сайту Invention Machine (www.invention-machine.com) и знакомства с единственным доступным на нем информационным документом — руководством по системе TechOptimizer. Честно говоря, я ожидал найти здесь и историю создания методов, лежащих в основе изобретающей машины, и обширную библиографию, и детальное описание идеологии ТРИЗ и методов А. Половинкина. Но ничего этого там нет и в помине. Более того, результаты поиска на сайте выявили одно единственное упоминание фамилии Альтшуллер, и ни одного — Половинкин.

Об этике в бизнесе говорить не любят, и уж если решили в Invention Machine, что упоминать о подлинных авторах не нужно, значит, так тому и быть... Но вот руководство по такому сложному в идеологическом плане продукту, как TechOptimizer, заставляет удивиться уже всерьез. Ни слова о сущности используемых методов — почти 2,5 МВ посвящены кнопкам и окошкам в классическом стиле «Система... для чайников». Но характер подобного продукта просто исключает возможность его использования неспециалистами. И именно поэтому в конференциях, посвященных Invention Machine, можно встретить самые противоречивые мнения, вплоть до полного неприятия. Например, такое (перевод не дословный, с исключением ненормативной лексики из оригинала): «Мы купили TechOptimizer и пытались несколько месяцев с его помощью решить очень простую задачу. Теперь можем уверенно сказать всем — это шарлатанство...». И не надо удивляться: на моем столе лежат очень редкие и старые книги по всему, что имеет отношение к изобретающей машине, — это более 1500 страниц пусть несложной, но абсолютно нетрадиционной теории, без знания которой никакие «оконно-кнопочные красоты» не помогут...

Но это одна сторона медали и, как водится, не единственная. Идеология изобретающей машины крайне трудно вписывается в общепринятую технологию проектирования (честно говоря, вообще не вписывается). Сами авторы методов отлично это понимали. В каком-то смысле изобретающая машина — это революция (формирование принципиально новых технических решений, основанных на возможно абсолютно новых принципах действия) в спокойном эволюционном процессе конструкторской деятельности. Только точное определение необходимости использования изобретающей машины является серьезной научной проблемой. Здесь для отечественных разработчиков ПО осталась «неподнятая целина», тем более, что теоретическая база давно разработана научной школой агрегативного синтеза систем. И совершенно обоснованно не побоюсь утверждения о том, что даже небольшая украинская или российская компания, которая не испугается трудностей на этом пути, оставит далеко позади Invention Machine.

НЕМНОГО ЛИЧНОГО

Идея написания этой статьи возникла несколько спонтанно — просто вспомнилась поднятая в начале 90-х годов шумиха по поводу успехов отечественной науки за рубежом. Странным показалось и последующее затянувшееся молчание.

Замечательно, что хорошая идея не умерла и материализовалась. Прекрасно, что отечественные специалисты могут заставить считаться с собой и оценивать свои возможности по достоинству. И очень некрасиво, когда «русская американская» компания даже не упоминает о своем происхождении (это ведь не стыдно), и еще некрасивее — не вспомнить о тех людях, которым компания обязана и своим успехом, и своим существованием.

Зато сугубо шведская компания TIPS Innovations почему-то абсолютно не стыдится «корней» ТРИЗ и изобретательской машины, посвящая на своем сайте целый раздел Г. Альтшуллеру (www.xtab.se/tips_innovation/ company.html), давая подробную библиографию работ (включая малотиражные) специалистов бывшего СССР. И мой броузер после поиска в Alta Vista показывает 2040 Web-страниц, посвященных ТРИЗ, подавляющее большинство из которых принадлежит отнюдь не отечественным компаниям.

Думаю, что эта история поможет многим нашим программистам, компаниям и инвесторам снять уже изрядно надоевший «синдром пост-советской неполноценности» и не бояться иностранных рынков. Естественно, нужно тщательно искать ниши, в которых мы еще до сих пор можем «сражаться» с западными компаниями на равных. Конечно, можно попробовать пробиться на рынок компьютерных игр для DOS/Windows, но сражаться с Blizzard и Sierra? А может, те же игры перенести на уже совсем не «детскую» платформу Linux/FreeBSD, где их с удовольствием будут покупать (конкурентов-то нет) и даже с не меньшим удовольствием помогут в распространении (RedHat, SuSE, Debian). И разработчики хорошего текстового процессора Лексикон, и многих отличных специализированных программных продуктов найдут здесь совершенно незаполненную нишу.

А научное программное обеспечение отечественного производства вообще может стать «суперхитом» (Invention Machine на самом деле только робкое начало).

И немного об очень грустном: 24 сентября 1998 г. ушел из жизни гениальный инженер, конструктор и ученый Г. Альтшуллер, известный многим как писатель-фантаст Г. Альтов, оставивший нам одну из самых ярких и красивых теорий и абсолютно новое по сей день направление в компьютинге.

Как это работает?

Изобретающая машина предусматривает формальное индексное представление для основных физических объектов (твердое тело, газ, несжимаемая жидкость, электролит и т. д.), их параметров (линейный размер, температура, скорость, сила и пр.), а также для характера изменения параметров (увеличение, уменьшение. наличие, произвольное изменение). Таким образом, физический эффект теплового расширения твердого тела представляется в виде следующей записи (естественно, конкретная форма описания зависит от реализации, для примера здесь и далее используется достаточно понятный метаязык):

ЕСЛИ( Х.Т[1] ) ТО( X.V[1] ) КОГДА( X.S>=2 И Х.Е [1 ИЛИО]).

Эта, на первый взгляд, абракадабра достаточно просто читается, учитывая, что X обозначает объект «твердое тело», точка «.» - факт отношения параметра к объекту (О.Р означает «параметр Р объекта О»), Т. V и S — параметры (температура, объем и степени свободы соответственно), в квадратных скобках указан код характера изменения параметра (0-не изменяется, 1 -увеличивается). Немаловажным достоинством такого способа формализации является то, что в процедуре перехода от хорошо известных математических моделей (уравнений) физических эффектов используется только операция дифференцирования, что позволяет автоматизировать все необходимые аналитические преобразования.

Такая форма записи делает очевидной причинно-следственную природу описываемого явления. В круглых скобках после фразы ЕСЛИ заключена причина (повышение температуры), после ТО — следствие (увеличение объема), КОГДА представляет условия, при которых эффект проявляется. Так как физических эффектов известно достаточно много, следствия одних являются причинами для других (например, увеличение объема твердого тела приводит к увеличению его линейных размеров — это тоже физический эффект). В некоторых случаях одна причина может иметь несколько следствий. Причины и следствия в некотором смысле равноправны (причина может быть следствием, и наоборот), и если изобразить их в виде точек на рисунке, то подобные приведенному правила (эффекты) можно представить стрелками, соединяющими причину со следствием. Полученная картина называется в математике направленным графом. В программе TechOptimizer подобный граф очень большой (4000 эффектов).

Теперь о самом важном и сложном: о постановке задачи для изобретающей машины, фактически — о выполнении проектной работы. Здесь требуется недюжинное знание как предметной области, в которой производится работа, так и физики возможных процессов. Проектируемую систему (изделие) необходимо представить в виде двух точек на графе эффектов. Программа изобретающей машины найдет все возможные пути (множества точек, соединенных стрелками в правильном направлении), ведущие от заданной точки — причины к точке — следствию с учетом соответствия условий проявления эффектов.

Каждый такой путь — это возможная реализация проектируемой системы. И здесь опять от конструктора требуются знания и талант для интерпретации полученного результата. При таком подходе возможно создавать основанные на совершенно новых принципах действия технические системы, т.е. осуществлять революционное проектирование. Для эволюционного метода больше подходит ТРИЗ-технология, также являющаяся неотъемлемой частью изобретающей машины. Здесь уже главную роль играют не эффекты, а противоречия. Например, «эта статья должна быть как можно проще, чтобы ее смогли прочитать все, но она должна быть как можно сложнее, чтобы в ограниченном объеме поместить максимум информации». ТРИЗ основывается на параметрическом представлении противоречий и на типе правил, достаточно похожем на приведенный выше. К сожалению, несмотря на простоту методика ТРИЗ очень емкая и заинтересовавшимся могу только посоветовать отправиться в библиотеку за книгами Г. Альтшуллера, а также посетить сайт www.triz.by.


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

Как раз под конец века, в районе выхода статьи - наш декан факультета озарился и начал проповедовать классы с отсылками к упомянутым авторам :-))) и IDEF0 design. Компы были тогда не у всей группы.

Все смотрели на эту лапшу с нескрываемым непониманием вапсче. :-)
После выпуска в 2к0 году в промышленность подались не многие, бггг...

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT