Метод эвристических приемов: Метод эвристических приемов — Студопедия

Метод эвристических приемов — Студопедия

Чем начинающий изобретатель отличается от опытного конструктора?

При успешном решении изобретательской задачи начинающий изобретатель всегда получает два результата. Первый — методический результат. Он сначала открывает (изобретает) способ решения интересующей его задачи. Второй результат — искомое техническое решение, полученное с помощью открытого способа.

Когда этот изобретатель встречается с новой задачей, то в первую очередь пытается ее решить с помощью открытого им способа. Если это не удается (поскольку встретился другой тип задачи), то он опять вынужден искать решение методом «проб и ошибок». При успешном решении он открывает для себя второй способ решения изобретательских задач. Так постепенно у человека формируется свой набор способов, и он из начинающего превращается в опытного изобретателя.

Такие способы или правила решения изобретательских задач называют эвристическими приемам и, в которых содержится краткое предписание или указание, «как преобразовать» имеющийся прототип или «в каком направлении нужно искать», чтобы получить искомое решение. Эвристический прием обычно не содержит прямого однозначного указания, как преобразовать прототип. Он содержит «подсказку», которая облегчает получение искомого решения, однако не гарантирует его нахождения. Различным людям требуется приложить различные усилия, чтобы догадаться до искомого решения задачи [15].

Метод эвристических приемов возник в 40 — 50-х годах в СССР как развитие метода «проб и ошибок».

Цель метода: За счет набора различных приемов (межотраслевой фонд, индивидуальный фонд эвристических приемов и так далее) значительно повысить вероятность нахождения новых решений и улучшение известных. Чем больше приемов, тем выше вероятность успешного решения задачи, тем совершеннее само решение.

Выявить и составить списки типовых эвристических приемов решения технических, в том числе изобретательских, задач пытались давно. Такие приемы предназначены помочь изобретателю эффективно преобразовать технические объекты, существенно облегчить его творческий труд.

Возможно, что опытный конструктор, познакомившись с фондом эвристических приемов, будет утверждать, что большинство приемов ему известно и они будто ничего нового не дают. Преимущество такого фонда заключается в системном всестороннем охвате проблем или задачи. Опытному конструктору потребуется несоизмеримо больше времени, чтобы вспомнить или додуматься до большинства приемов. Следует учесть также, что при ограниченном времени решения изобретательской задачи некоторые эвристические приемы так и не попадут в его поле зрения.

Следовательно, фонд эвристических приемов полезен не только для начинающих, но и для опытных изобретателей.

Значительный практический и методологический интерес для изобретателей представляет список основных приемов устранения технических противоречий [11]. Сорок типовых приемов, составляющих список, получены в результате анализа более 40 тыс. изобретений, созданных путем разрешения около 1200 технических противоречий. Каждый из них довольно универсален и отражает наиболее эффективные принципы преобразования технических объектов. Названия для приемов (принципов) выбраны умышленно простыми и образными, отражающими свое содержание — это способствует их быстрому запоминанию. Указанный список, каждый прием из которого иллюстрирован несколькими оригинальными техническими решениями, выдержал несколько изданий в нашей стране и за рубежом [1,2,11,12, 15].

Иллюстрация типовых приемов не только общетехническими, но и специальными для какой-либо определенной области науки и техники примерами позволяет значительно расширить общую

эрудицию специалиста и углубить его специальные знания, а также вооружить его действенным методологическим средством. Ниже рассмотрены основные приемы устранения технических противоречий и некоторые технические решения, которые на них базируются:

1. Принцип дробления. Разделить объект на части, выполнить разборным, увеличить степень дробления.

Сверло (авт.св.N 994153),в котором рабочая часть выполнена многослойной, состоящей из спаянных между собой двух наружных слоев из инструментальной стали и внутреннего слоя из теплопроводного материала.

Принцип дробления применен О.С. Андрейчиковым и другими при создании инструмента для изготовления наружной резьбы (авт.св.N770628). Здесь с целью упрощения изготовления и повышения стойкости инструмента рабочая часть плашки выполнена составной в виде пакета цилиндрических шайб, стянутых между собой неподвижно.

2. Принцип вынесения. Отделить от объекта мешающую часть (свойство) или выделить единственно нужную.

Диаметр валка прокатного стана определяет его прочность, но одновременно и энергосиловые параметры процесса прокатки. При этом увеличение диаметра валка влечет за собой повышение последних. В прокатном стане кварто (рис. 6) прочность валка «вынесена» из очага деформации полосы. Параметры процесса прокатки определяются размером рабочих валков, а прочность узла — размером опорных валков. На стане кварто с калиброванными валками можно прокатывать прутки и трубы (авт.св. N 113414).

3 . .Принцип местного качества. Перейти от однородной структуры объекта (процесса) к неоднородной. Разные части объекта должны иметь разные функции и характеристики, наиболее соответствующие их работе. Изнашиваемые участки деталей машин, рабочего инструмента (валков прокатных станов) наплавляют дорогим износостойким сплавом, увеличивал их долговечность.

4. Принцип асимметрии. Перейти от симметричной формы к асимметричной. С целью повышения надежности дробления стружки при токарной обработке стружколом для режущего инструмента содержит ролик, установленный на оси эксцентрично (авт.св.N 862457), рис.7.

5. Принцип объединения. Соединить (объединить) в пространстве или времени однородные или смежные операции (объекты). Значительного повышения производительности сортового прокатного стана достигают одновременной прокаткой нескольких профилей из одной заготовки (пат. Англии N 1040119). Например, из швеллера можно получить два уголковых профиля.

6. Принцип универсальности. Объект выполняет функции других объектов (тех, в которых теперь нет нужды).

Вместо отдельного электродвигателя, приводящего во вращение нажимные винты устройства регулирования расстояния между валками прокатного стана, предложено их привод осуществлять от главного станового двигателя, вращающего прокатные валки ( патент ЧССР N 120705).

Ручка портфеля может одновременно служить эспандером (авт. св. N187964).

7. Принцип «матрешки». Один объект размещен внутри другого, проходит сквозь полость в другом объекте, другой — внутри третьего и так далее.

В шариковой ручке-указке корпус состоит из выдвигаемых телескопических трубок, объединены одновременно принцип «матрешки» и принцип универсальности.

Кузов самосвала-полуприцепа выполнен из двух частей, телескопически входящих друг в друга — груз из такого самосвала вываливается лучше (авт. св. N 712309).

8. Принцип антивеса. Компенсировать вес объекта соединением с другими объектами, обладающими подъемной силой, или взаимодействием со средой (за счет аэро-, гидродинамических и других сил).

Аэростатные транспортные установки стали применять в труднопроходимой местности, например в горных условиях (пат. США N 249237 и N 3221897), но их грузоподъемность ограничивается подъемной силой аэростатов. Новые перспективы для них открывает авт.св.N 249009 , по которому подъемная сила аэростатов компенсирует только вес опор. Последние выстраиваются в цепь вдоль всей дороги и висят в воздухе, опускаясь на грунт в период прохождения по канатной дороге груза от одной опоры к другой.

9. Принцип предварительного напряжения.

Заранее придать объекту деформации (напряжения), противоположные нежелательным.

Если при навивке пружины одновременно закручивать вокруг своей оси и проволоку, то полученная таким образом предварительно- напряженная пружина «двойной» закрутки по своим механическим показателям намного превосходит изготовленные обычным способом (авт.св.N 316509).

10. Принцип предварительного исполнения.

Заранее выполнить требуемое изменение объекта (полностью или частично), расставить объекты так, чтобы они могли вступить в действие с минимальными затратами времени на их доставку.

С целью повышения излучательной способности факела в мартеновской печи газ в горелку подают подогретым до температуры 600 -700 °С (авт.св. N 235053).

11. Принцип «заранее подложенной подушки». Компенсировать не высокую надежность объекта подготовленными аварийными средствами.

В ядовитые химические вещества заранее, еще при изготовлении, добавляют присадки, уменьшающие опасность отравления (авт.св.N246626).

Принцип «заранее подложенной подушки» использован С.В.Никитиным, В.Й.Камаевым при разработке эластичной подвески для железнодорожных экипажей (рис. 8, авт.св. N 737254). Предложенная ими эластичная подвеска с пневматическими амортизаторами работает следующим образом. При выходе из строя (прорыве) основного пневмобаллона 1 давление в нем падает. Воздухораспределитель 3 перекрывает труборовод 5 и сообщает через трубопроводы 4 и 8 дополнительный резервуар 7 с дополнительным пневмобаллоном 2, и по трубопроводу 6 дополни тельный пневмобаллон 2 заполняется воздухом и плотно облегает изнутри основной баллон 1. При этом оболочка основного пневмобаллона 1 служит каркасом для дополнительного пневмобаллона 2.

12. Принцип эквипотенциальности. Изменить условия работы так, чтобы не приходилось поднимать или опускать объект.

Устройство для перемещения пресс-форм в зоне пресса (авт.св. N 264679) устраняет необходимость поднимать и опускать тяжелые пресс-формы. Это достигается благодаря прикреплению к столу пресса с роликовым конвейером.

Предложен контейнеровоз (авт.св. N 110661), в котором груз не поднимается в кузов, а лишь устанавливается гидроприводом на опорную скобу. Это позволяет обходиться без крана и перевозить более высокие контейнеры.

13. Принцип «наоборот». Вместо действия, диктуемого условиями, осуществить обратное действие; сделать движущуюся часть неподвижной, а неподвижную — движущейся; перевернуть объект.

Процесс вибрационной очистки металлических изделий в абразивной среде упрощается, если вибрационное движение сообщать не среде, а обрабатываемой детали (авт. св. N 184649).

В устройстве для тренировки пловцов (авт.св. N 187577) пловец остается на месте, а ему навстречу подается вода.

14. Принцип сфероидальности. Перейти от прямолинейных частей объекта к криволинейным, от плоских поверхностей к сферическим; использовать ролики, шарики, спирали.

С целью обеспечения соосности волочильного кольца (волоки) с направлением волочения, на волочильном стане вместо вертикальной стойки устанавливают самоцентрирующуюся шаровую пяту, в которой помещают волоку. Контакт между волокодержателем (пятой) и гнездом может осуществляться через несколько шариков (патент США N 3213663).

15. Принцип динамичности. Характеристики объекта (процесса) должны меняться так, чтобы быть оптимальными на каждом этапе работы; разделить объект на перемещающиеся относительно друг друга части; неподвижный объект сделать подвижным.

При прокатке трубы на косовалковом стане, с целью сокращения концевых дефектов, угол подачи (перекоса) валков изменяют от минимально необходимого при прокатке участков трубы до максимально возможного на остальной ее части, обеспечивая тем самым максимальную производительность (авт.св. N 212955).

16. Принцип частичного или избыточного решения. Если трудно получить 100% требуемого действия, надо получить чуть меньше или чуть больше.

При покраске цилиндрических деталей на них с избытком подают краску (окунают в ванну), а затем вращением детали (авт.св.N 242714) лишнюю краску удаляют.

17. Принцип перехода в другое измерение. Увеличить число степеней свободы объекта перейти от движения по линии, в одном измерении, к движению в нескольких измерениях, по плоскости, в пространстве; применить многоэтажную компоновку вместо одноэтажной, использовать обратную сторону поверхности.

Прием изменения в пространстве был применен при создании новой конструкции метчика, обеспечивающего снижение нестабильности сил резания за счет некоторого уравновешивания их на противоположных перьях метчика (стороны боковой канавки метчика выполнены с противоположно направленными равными углами). При этом сохраняется форма профиля витка и повышается точность резьбы по среднему диаметру (авт.св. N 281125, З.В.Рыжов, А.Ф.Чистопьян и другие).

Используя тот же прием (изменение в пространстве) группой авторов (А.В.Тотай, И.Л.Пыриков, Л.М.Натапов и А.И.Гдалевич) был предложен ряд прогрессивных конструкций

лепестковых кругов (авт.св. N 1484664, N 1511099).

18. Принцип использования механических колебаний. Привести объект в колебательное движение; изменить частоту; использовать резонансные и ультразвуковые частоты.

Знание приема — использование механических колебаний — позволило Э.В.Рыжову. В.И.Аверченкову и другим авторам предложить новый способ магнитнообразивной обработки изделий (авт.св. 751598). В этом изобретении, с целью повышения точности обработки и получения одинаковой шероховатости по длине обрабатываемой поверхности путем равномерного распределения ферропорошка, в процессе обработки необходимой дозе ферропорошка сообщают осциллирующие колебания вдоль обрабатываемой поверхности, причем момент сообщения колебаний ферропорошку опережает начало процесса обработки.

19. Принцип периодического действия. Перейти от непрерывного действия к периодическому, изменить периодичность.

Металлическую стружку по желобу транспортируют редкими, но сильными водяными импульсами (авт.св. N 374501). Такой способ эффективней прежнего: раньше стружку транспортировали бурным потоком воды и расходовали ее в больших количествах.

20. Принцип непрерывности полезного действия. Вести работу непрерывно, устранить холостые и промежуточные ходы; перейти от возвратно-поступательного к вращательному движению.

Производительность обработки отверстий можно повысить, применяя сверла (зенкера),в которых режущие кромки позволяют вести обработку как при прямом, так и при обратном ходе инструмента (авт.св.N 262582).

21. Принцип «проскока». Преодолеть отдельные, в том числе вредные и опасные, стадии процесса на повышенной скорости.

Быстрый наклон палубы лесовоза («рывком») с помощью судна – кренователя позволяет благодаря возникновению динамической нагрузки разгрузить лес при небольшом угле крена, что безопаснее (авт.св.N 112889).

22. Принцип «обратить вред в пользу«. Использовать вредные факторы для получения положительного эффекта; усилить вредный фактор до такой степени, чтобы он перестал быть таковым; компенсировать один вредный фактор другим.

Электроискровая обработка металлов (авт.св. N 70000), основанная на разрушении электродов в цепи электрического колебательного (разрядного) контура под действием электродинамических сил, родилась после многолетней борьбы с вредными явлениями — электроэрозией металлов.

23. Принцип обратной связи. Ввести обратную связь, если она уже есть, изменить ее.

Принцип обратной связи был использован В.И.Аверченковым и О.А.Горленко при разработке системы технологического обеспечения параметров шероховатости поверхностей деталей. На данную разработку авторами получено авт.св. N 1265027, отличающееся тем, что в систему дополнительно введены соединенные последовательно испытательная машина, связанная со станком, и измерительное устройство с датчиком контроля показателей износа, обеспечивающие с помощью электронно-вычислительных блоков через специальное под наладочное устройство оптимизацию условий механической обработки и приработки трущихся деталей.

24. Принцип «посредника». Использовать промежуточный объект-переносчик.

Мелкую окалину и ржавчину можно адсорбировать снегом, который подают на поверхность полосы, а затем смывают водой (пат.Японии N 40-1721).

25. Принцип самообслуживания. Объект должен сам себя обслуживать, выполнять вспомогательные и ремонтные работы, использовать отходы вещества, энергии.

Для повышения стойкости корпуса дробемета его облицовочные износостойкие плиты выполнены в виде магнитов, удерживающих на своей поверхности защитный слой дроби, постоянно обновляющийся в процессе работы агрегата (авт.св. N 261207).

26. Принцип копирования. Вместо недоступного, сложного, дорогостоящего, неудобного или хрупкого объекта использовать его упрощенные и дешевые копии, в том числе оптические видимые инфракрасные и ультрафиолетовые, в измененном масштабе и так далее.

При контроле поверхности внутренних полостей сферических деталей в деталь наливают малоотражающую жидкость и, последовательно меняя ее уровень, фотографируют на один и тот же кадр центрические окружности сравнивают с теоретическими линиями чертежа.

27. Принцип замены дорогой долговечности на дешевую недолговечность. Заменить дорогой объект набором дешевых, поступившись при этом некоторыми качествами (например, долговечностью). Шприц-тюбик предназначен для одноразового пользования (авт. N 169757).

28. Принцип замены механической схемы. Заменить механическую схему электрической, оптической, тепловой, акустической или «запаховой»; использовать электрические, магнитные и электромагнитные поля для взаимодействия с объектом; перейти от стационарных полей к изменяющимся.

Для упрощения контроля износа породоразрушающего инструмента, например буровых долот, в качестве сигнализатора износа применяют монтируемые в теле долота ампулы с веществами, имеющими резкий за­пах, например с этилмерконтаном (авт. св. N 163559).

Для повышения стойкости ревущего инструмента токарный резец снабжен теплопроводимой прослойкой материала, выполненной в виде соединенных между собой полупроводниковых элементов разной проводимости, причем их холодный спай обращен к ревущей пластине (авт. N 1175612, рис. 9).

29. Принцип использования пневмо- и гидроконструкций. Вместо твердых частей объекта использовать газообразные и жидкие: надувные и гидронаполняемые, воздушную подушку, гидростатические и гидрореактивные.

В станкостроении в автоматических системах контроля наличия предмета используется пневматическое устройство для контроля целостности ревущего инструмента (авт.св. N 1282980, рис. 10). При наличии режущего инструмента 3 в кондукторной втулке 5 струя из управляющего канала 4 перекрыта, в канале 2 эжектора создается вакуум и преобразователь 1 отключен. При поломке (отсутствии) инструмента управляющая струя запирает приемный 6 канал, в канале 2 эжектора давление становится избыточным и включает преобразователь.

30. Принцип использования гибких оболочек и тонких пленок. Вместо объемных конструкций использовать гибкие оболочки и тонкие пленки, изолировать с их помощью объект от внешней среды.

Для улучшения санитарно-гигиенических условий труда предложено мелкодисперсную технологическую смазку, загрязняющую атмосферу цеха, перед подачей ее в горячую трубу, задаваемую в прокатный стан, помещать в оболочку из сгораемого материала (авт.св. N 495114).

Ускорить сушку различных изделий можно, применив формы-опоры, покрытые тонкими токопроводящими полимерными пленками, через которые пропускают ток (авт.св. N 183624).

31. Принцип использования пористых материалов. Сделать объект или его части пористыми, заполнить поры каким-нибудь веществом.

Отдельные конструктивные элементы электрических машин, выполненные, например, из пористых порошковых сталей, пропитанных жидким охлаждающим агентом, обеспечивают кратковременное интенсивное охлаждение их за счет испарения жидкого агента (авт.св.N 187135).

С целью повышения стойкости спирального сверла за счет улучшения его охлаждения рабочая часть 1 сверла выполнена по всему объему из жесткосоединенных между собой проволочек 4, которые относительно оси 2 расположены по винтовой линии 3. Между проволочками 4 образованы ка-пилярные отверстия (поры) для подвода смазочно-охлаждающей жидкости к рабочей части 1 (авт.св.N 1340926, рис. 11).

32. Принцип изменения окраски. Изменить окраску или степень прозрачности объекта или внешней среды, использовать красящие добавки, меченные атомы. Для обнаружения концов ленты в рулоне около места соединения наносят метку флюоресцирующим или фосфоресцирующим веществом. При дальнейшей переработке ее легко обнаружить детекторным прибором и место соединения вырезать (пат. Япония N 49-10417).

Прозрачная повязка позволяет наблюдать рану, не снимая повязки (пат. СИ N 3425412).

33. Принцип однородности. Объекты, взаимодействующие с данным, должны быть сделаны из того же материала (или близкого к нему по свойствам).

Для улучшения смазки охлаждаемого подшипника скольжения при повышенных температурах в качестве смазывающего вещества берут тот же материал, что и материал вкладыша подшипника (авт. св. N 234800).

34. Принцип отброса или регенерации частей. Выполнившая свое или ставшая ненужной часть объекта должна быть отброшена (растворена, испарена и так далее) или видоизменена; расходуемые части должны восстанавливаться в ходе работы.

Прокатный валок, который в процессе прокатки изнашивается, можно восстанавливать непосредственно при его работе путем анодно-гидравлической обработки с использованием в

качестве электролита воды, охлаждающей валок (авт.св. N 566857).

35. Принцип изменения физико-химических параметров объекта. Изменить агрегатное состояние объекта, химический состав; концентрацию или консистенцию, степень жидкости, температуру, объем. Капли воды, вводимые в струю охлажденного газа, направленную на деталь, мгновенно замерзают и, превратившись в ледяные шарики, обрабатывают поверхность детали не_хуже дроби (авт.св. N 715295).

36. Принцип использования фазовых переходов. Использовать изменение параметров, происходящее при фазовых переходах: изменение объема, выделение или поглощение тепла и так далее. Заглушка для герметизации трубопроводов и горловин, с целью упрощения конструкции, выполнена в виде стакана с легкоплавким металлическим сплавом, расширяющимся при затвердевании и обеспечивающим герметичность соединения (авт.св. N 319806).

37. Принцип использования термического расширения. Использовать термическое расширение и сжатие материалов, применять материалы с разными коэффициентами термического расширения.

Предложен расточной резец с автоматической подналадкой на исполнительный размер (авт.св. N 1318350, рис. 12).

Режущие элементы 1 и 6 с режущими пластинами 9 и 8 установлены в державке с возможностью перемещения и скреплены с концами тепловой трубы 7, средняя часть которой выполнена тонкостенной с гофрами 4 и размещена в легкоплавком сплаве 2 с температурой плавления выше температуры кипения теплоносителя тепловой трубы. Крышка 5 предохраняет сплав 2 от вытекания при его расплавлении под действием нагревателя 3. Для подналадки положения режущих элементов 1 и 6 включается нагреватель 3. Легкоплавкий сплав 2 при этом расплавляется, и гофрированный участок 4 тепловой трубы расплавляется, раздвигая режущие элементы 1 и 6. При достижении требуемого размера нагреватель выключается, и сплав 2 застывает, фиксируя положение режущих элементов 1 и 6.

Применяя этот принцип, В.Ф.Чистов и Л.М. Натапов предложили способ шлифования абразивным кругом на полимерной связке, отличающийся тем, что с целью повышения качества обрабатываемой поверхности, рабочую поверхность круга разогревают до температуры перехода связки в эластичное состояние (авт. св. N 779023).

38. Принцип использования сильных окислителей. Вводить обогащенный воздух или кислород, воздействовать на них ионизирующими излучениями, применять озонированный кислород.

Для повышения качества и производительности плазменной резки нержавеющих сталей в качестве режущего газа используют чистый кислород (авт.св. N 185418).

На основе использования эффекта сильных окислителей впервые в 1962 году В.Ф. Чистовым был предложен способ абразивной обработки изделий из металлокерамического твердого сплава. Особенностью описываемого способа является введение кислорода в зону резания под давлением. Это обеспечивает интенсификацию окислительного процесса и повышение этим съема твердого сплава абразивным инструментом (авт.св. N 160665).

39. Принцип изменения степени инертности. Заменить обычную среду нейтральной, ввести в объект нейтральные части и добавки, вести процесс в вакууме.

Надежно предотвратить возгорание хлопка в хранилище можно путем обработки его инертным газом при транспортировке к месту хранения (авт.св. N 270171).

Предложен инструмент для прецизионной обработки с охлаждением (авт.св. N 1393533). Целью изобретения является повышение стойкости резца. При резании пластина 3 нагревается и нагревает среду 2. Среда 2 испаряется, конденсируется в трубке 4 и стекает в полость 1. При изменении мощности тепловыделения меняется граница раздела 5 пар — инертный газ, а в трубке 4 — длина зоны конденсации (рис. 13).

40. Принцип использования композиционных материалов. Перейти от однородных материалов к композиционным. Предложен неподвижный центр 1 (рис.14, авт.св. N 1512708), на рабочей конической поверхности 2 которого в пазах 3 симметрично расположены вставки 4. Он отличается тем, что с целью повышения надежности вставки подпружинены пружиной 5 относительно рабочей конической поверхности корпуса и выполнены из композиции порошков поливалентных мягких металлов. Таким образом в результате нагревания неподвижного центра при вращении детали за счет последовательного плавления компонентов, входящих в композицию, постоянно между контактирующими поверхностями детали и центра поддерживается смазочная пленка, что повышает надежность работы.

Изобретение может быть использовано на крупных шлифовальных и токарных станках для обработки деталей, имеющих большой вес.

Попытки выявления новых приемов продолжаются, однако выяснилось, что изобретения высоких уровней получаются в результате использования не одного, а двух, трех и более приемов одновременно или в определенной последовательности. Например, принцип порошковой металлургии заключается в том, что материал дробят в порошок, а затем спекают в единое целое, то есть используют принцип дробления, а затем принцип объединения.

Принципы периодического действия и изменение в пространстве были использованы В.И.Аверченковым, В.С.Харченковым. В.В.Надуваевым и И.Р. Бондаревым при разработке устройства для создания сверхвысокого давления (авт.св. N 1287352), которое отличается тем, что, с целью увеличения срока службы и производительности устройства, покрытия выполнены прерывистыми, периодически повторяющимися по периметру радиального сечения матриц и поддерживающих колец и смещены относительно друг друга на ширину промежутка между слоями.

План действия:

Можно выделить следующие шесть последовательных этапов в постановке и решении изобретательских задач методом эвристических приемов! 151:

1.При использовании метода эвристических приемов можно ограничиться предварительной формулировкой задачи.

2.Решение задачи начинается с выбора подходящих эвристических приемов. Исходной информацией для этого являются:

-конкретный прототип, который требуется улучшить;

-главный недостаток прототипа, который требуется устранить;

-главное противоречие развития прототипа, которое требуется устранить.

Исходя из этой информации просматривают наименования групп эвристических приемов и выбирают (в основном по интуитивным соображениям) наиболее подходящие группы. В каждой выбранной группе просматривают все приемы и выбирают так же по интуиции те, которые представляют интерес для рассматриваемой задачи. При необходимости просматривают весь фонд.

3. Начинают преобразовывать прототип с помощью выбранных приемов, при этом фиксируют идеи улучшенных технических решений, в виде короткого описания или (и) упрощенной схемы.

Если при этом не удается получить удовлетворительного улучшенного решения, то рекомендуется наиболее перспективный из найденных вариантов принять за прототип и снова повторить его обработку подходящими эвристическими приемами.

4.Таким образом, множество улучшенных допустимых технических решений получено только с учетом главного недостатка или главного противоречия развития. Далее улучшенные технические решения используются как прототипы для поиска решений по другим недостаткам и противоречиям развития. В результате получают новое множество улучшенных допустимых технических решений.

5.Для найденных в п.4 технических решений проводят анализ их совместимости со смежными и вышестоящими по иерархии техническими объектами. При этом составляют табл. 3.

Сопоставительный анализ таких таблиц для разных улучшенных технических решений позволяет обоснованно выбрать наиболее эффективное из них.

Таблица 3

Анализ последствий

Для особо перспективных вариантов делаются попытки устранения нетерпимых отрицательных последствий. При этом может быть использован также метод эвристических приемов или методы мозговой атаки.

6. Работа по пп.2 — 5 проделывается для всех прототипов, рекомендуемых в постановке задачи. В результате формируется достаточно полное множество улучшенных технических решений, из которого предстоит выбрать наиболее перспективные варианты для дальнейшей проработки. Такой выбор производится с учетом главных критериев развития и показателей, а также с точки зрения патентоспособности.

Следует отметить, что метод эвристических приемов только повышает возможность получения допустимого улучшенного технического решения, но не гарантирует нахождение такового. И у

разных пользователей этого метода (как и других эвристических методов) часто получаются разные результаты, что в большой мере зависит от приобретенных навыков и природных способностей.

Применение. Многие эвристические приемы могут быть успешно использованы в самых различных областях техники. Они со временем морально не стареют и оказываются полезными для других изобретателей, то есть способы решения изобретательских задач, открытые различными изобретателями, имеет большой смысл собирать, обобщать и обучать им начинающих изобретателей. Именно на этих свойствах основывается метод эвристических приемов, который интегрирует в методически доступной форме опыт многих изобретателей.

Метод эвристических приемов — Студопедия

Метод проб и ошибок

Синтез вариантов

Ранее и до настоящего времени большая часть нестандартных задач решалась человеком на интуитивном уровне. Это МЕТОД ПРОБ ИОШИБОК: последовательное выдвижение и рассмотрение идей. Человек сталкивается с проблемой, многократно мысленно ищет ответ, перебирает варианты и, наконец, находит решение. Десятки, сотни, тысячи попыток на протяжении дней, недель, лет. В конце концов, в большинстве случаев решение находится.

Главный недостаток метода проб и ошибок — это, во-первых, медленное генерирование новых идей, а во-вторых, отсутствие защиты от психологической инерции, то есть выдвижение идей тривиальных, обыденных, неоригинальных.

Следующим шагом в совершенствовании технологии явился переход к направленным методам поиска решений, которые базируются: на раскрытии и описании процесса решения; на представлении его в виде некоторого эвристического алгоритма. Направленность эвристических методов — раскачать мышление, помочь по-новому увидеть задачу, преодолеть стереотипы.

Метод эвристических приемов позволяет не только соединять по-новому известные части, но и изобретать новые. Метод эвристических приемов возник на основе метода «проб и ошибок», то есть метода, которым в большинстве случаев пользовались для того, чтобы что-то улучшить. А улучшали либо путем логического анализа недостатков поставленной задачи, либо перенесением и приспособлением аналогичного решения задачи в природе или в другой области знаний, либо в результате случайных изменений.

При успешном решении какой-либо творческой задачи, человек получает два результата: это само решение поставленной задачи и методический опыт, т.е. уяснение процесса решения данной конкретной задачи. Но проблема заключается в том, что решение одной задачи нельзя просто перенести на решение другой. Поэтому только после решения определенного числа задач у человека появлялся набор правил, указаний или приемов решения той или иной задачи.

Такие методические правила называют эвристическими приемами. Эвристический прием — краткое правило или указание. В эвристическом приеме содержится краткое предписание или указание, как преобразовать указанный прототип или в каком направлении нужно искать, чтобы получить искомое решение. Эвристический прием содержит подсказку, но он не гарантирует нахождения решения.

Сложность использования эвристических приемов состоит в том, что не любой человек может видеть задачу в целом, то есть, не обладает системным подходом к решению задач. Причем необходимость в таком подходе возрастает с увеличением сложности задачи. Это приводит к тому, что человек не может применить эвристический прием к конкретной задаче и не понимает о чем идет речь. Различным людям требуется приложить различные усилия, чтобы догадаться о том, как применить эвристический прием и получить решение задачи. Но перед решением задачи должны быть описаны и уяснены критерии, по которым будет оцениваться полученное решение. Это поможет отбросить ненужные решения при использовании эвристических приемов и понять, в каком направлении следует двигаться, чтобы прийти к решению.

Итак, у каждого человека, занимающегося созданием программ, со временем накапливается опыт, и появляются способы решения разнообразных задач. Причем с увеличением опыта в этих способах увеличивается доля системного подхода. То есть со временем человек получает такой способ, который становится применимым для решения большего числа задач, чем было раньше.

Постепенно у специалиста накапливается фонд таких практических приемов.

Наибольшее количество эвристических приемов как раз и ориентировано на преодоление противоречий. Противоречие в задаче — ситуация, требующая одновременного улучшения двух противоречивых показателей качества, и совмещения казалось бы несовместимых требований. Ряд приемов просто способствует активизации мышления.

Первое, что приходит в голову в ситуации с противоречиями — найти наилучшее соотношение между показателями. Если потенциальные возможности структуры объекта велики, то на этом пути иногда удается получить приемлемые значения всех показателей. Однако удается это не всегда.

Следующий, естественный для человека, шаг в ситуации, когда потенциальные возможности структуры недостаточны и компромисс оказывается неприемлемым, — перейти к новой структуре с большими потенциями, обеспечивающими достижение приемлемых значений конкурирующих показателей качества.

Однако предпочтительным является иной вариант действий. Как показывает опыт, во многих ситуациях содержатся скрытые ресурсы, использование которых позволяет кардинальным образом разрешить противоречие. Такими скрытыми, во многих случаях, являются три вида ресурсов: временные, пространственные и «бросовые». К «бросовым» мы относим ресурсы, имеющиеся в системе (но, как правило, не считающиеся ресурсом, по крайней мере, в рамках решаемой задачи), использование которых не связано с какими-то дополнительными затратами.

Наиболее продуктивные способы разрешения противоречий — разнесение их во времени, пространстве или использование «бросовых» ресурсов. Эти общие рекомендации могут иметь различную трактовку в конкретных ситуациях.

Эвристические методы

Что такое эвристические методы?

Эвристические методы — методы рождения новых идей (Эврика – от греч. «нашел»). Эвристические методы – последовательность предписаний или процедур обработки информации, выполняемая с целью поиска более рациональных и новых конструктивных решений.

Эвристические методы решения творческих задач — это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятностные стратегии и тактики деятельности решающего, стимулирующие его интуитивное мышление в процессе решения, генерирование новых идей и на этой основе существенно повышающие эффективность решения определенного класса творческих задач.

Эвристические методы обычно противопоставляют формальным методам решения, опирающимся на точные математические модели. В психологической и кибернетической литературе под эвристическими методами понимаются любые методы, направленные на сокращение перебора, или индуктивные методы решения задач.

Впервые учение об эвристических методах разработано и введено в практику Сократом. Архимед в «Учении о методах механики» подробно описал способы рассмотрения и решения новых задач. От него искусство решения трудных проблем получило свое название «Эвристика».

Известно несколько десятков эвристических методов, использование которых позволяет решать самые различные проблемные задачи, возникающие в человеческой деятельности и общении. Существует множество методов поиска идей. С некоторой степенью условности их можно разделить на три группы:

1. Методы психологической активизации мышления. 
2. Методы систематизированного поиска. 
3. Методы направленного поиска. 

Каждый из методов имеет целью облегчить поиск решения творческой задачи по сравнению, с так называемым, методом «проб и ошибок», которым обычно пользуется человек. Целесообразность применения метода, принадлежащего к той или иной группе, в частности, зависит от сложности решаемой задачи. Для решения сравнительно простых задач целесообразно использовать методы, относящиеся к двум первым группам. Методы направленного поиска специально создавались для решения сложных задач и, несмотря на сложность этих методов, их применение в данном случае оказывается оправданным. Применение же методов направленного поиска для простых задач может оказаться нецелесообразным из-за того, что сложность самих методов будет выше сложности решаемой задачи или по причине непригодности этих методов для решения таких задач.

Методы психологической активизации творческого мышления направлены на устранение, так называемой психологической инерции мышления, препятствующей нахождению изобретательских решений и новых бизнес идей, мешающей более всестороннему рассмотрению проблемы. Эти методы позволяют значительно увеличить число выдвигаемых идей и повышают производительность этого процесса. Однако, для решения сложных изобретательских и нестандартных задач, в основе которых заложены противоречия, эти методы малоэффективны.

Мозговой штурм

Мозговой штурм – один из наиболее известных методов коллективного поиска решений. Применяется при поиске решений в различных областях человеческой деятельности при недостатке информации.

Цель этого метода заключается в сборе как можно большего количества идей, освобождении от инерции мышления, преодолении привычного хода мысли в решении творческой задачи.

Правила проведения мозгового штурма

• Количество идей предпочтительнее качества. 
• Критика идей на этапе «штурма» запрещена. 
• В группе генерации идей не должно быть начальства. 
• Нет плохих идей! Приветствуются любые идеи. 
• Любая идея должна быть развита, даже если ее уместность кажется в данный момент сомнительной. 
• Поощрение шуток, каламбуров, фантастических идей. 
• Оказание поддержки и поощрение для освобождения участников от скованности. 
• Идеи излагайте кратко. 
• Все выдвинутые идеи фиксируются и затем редактируются. 
• При оценке идей заведомо ошибочные и нереальные отбрасываются. 

План действий

• Ознакомить участников с правилами мозгового штурма. 
• Четкое формулирование проблемы и представление ее в форме, наиболее удобной для участников. 
• Строго выполнять правила мозгового штурма. 

Этапы мозгового штурма

1. Подготовка 

• Назначение ведущего. 
• Обучение и инструктаж участников. 
• Обеспечение деятельности участников. 

• Уточнение задачи. 
• Генерация (штурмование) идей. 
• Объединение, уточнение и редактирование списка идей. 

• Определение критериев оценки. 
• Классификация и оценка идей. 
• Развитие идей на основе анализа. 

Достоинства

• Легкость освоения и простота в обращении. 
• Незначительные затраты времени на проведение. 
• Универсальность метода. 
• Наиболее эффективен при решении организационных проблем, а также технических задач невысокого уровня сложности. 

Недостатки

• Решение относительно простых задач. 
• Отсутствие критериев, дающих приоритетные направления выдвижения идей. 
• Нет гарантии нахождения сильных идей.

Теневая мозговая атака

Теневая мозговая атака – метод организации коллективного генерирования новых идей, являющийся разновидностью мозгового штурма (мозговой атаки) и разработанный преимущественно для использования в целях обучения и тренинга творческих способностей.

Теневая мозговая атака позволяет вовлечь в процесс коллективного творчества всех участников процесса без ограничений. Во время проведения теневой мозговой атаки в аудитории формируется группа активных генераторов идей из нескольких человек, которая работает по правилам обычного мозгового штурма. Из остальных участников учебного процесса формируется одна или несколько групп «теневого кабинета» (между ними может быть организовано соревнование). Генераторы «теневого кабинета» следят за ходом работы активных генераторов, воспринимая и фиксируя выдвигаемые ими идеи и решения, но не высказывая своих предложений вслух.

«Теневые» и активные генераторы идей во время проведения теневой мозговой атаки могут находиться в одном или различных помещениях (в последнем случае «теневой кабинет» следит за ходом работы активных генераторов по видеомонитору).

При анализе результатов и развитии выдвинутых идей привлекают известные методы. Данная модель нашла широкое применение в школах изобретательства, она может быть использована в любой аудитории.

Карты Проппа

Характерной чертой гения Леонардо является то, что он, впервые в истории, стал рассматривать машину не как нечто органически цельное, а как сочетание более простых устройств. Леонардо да Винчи «расчленил» машины на отдельные элементы – «функции». Например, он специально изучил «функцию» трения, что позволило ему сконструировать подшипник, шариковый и конусный.

Нечто подобное леонардовскому расчленению механических устройств на «функции» проделал с народными сказками советский фольклорист Владимир Яковлевич Пропп в своей книге «Морфология сказки» и в своем исследовательском труде «Трансформации волшебных сказок».

Проанализировав структуру народной сказки, причем особенно тщательно – ее русский вариант (являющийся в значительной мере частью индоевропейского наследия) В.Я. Пропп сформулировал следующие три принципа:

1. «Постоянными, устойчивыми элементами сказки служат функции действующих лиц, независимо от того, кем и как они выполняются».
2. «Число функций, известных волшебной сказке, ограниченно».
3. «Последовательность функций всегда одинакова».

Согласно системе Проппа, этих функций — тридцать одна:

1. Отлучка кого-либо из членов семьи
2. Запрет, обращенный к герою
3. Нарушение запрета
4. Выведывание
5. Выдача
6. Подвох
7. Невольное пособничество
8. Вредительство (или недостача)
9. Посредничество
10. Начинающееся противодействие
11. Герой покидает дом
12. Даритель испытывает героя
13. Герой реагирует на действия будущего дарителя
14. Получение волшебного средства
15. Герой переносится или приводится к месту нахождения предмета поисков
16. Герой и антагонист вступают в борьбу
17. Героя метят
18. Антагонист побежден
19. Беда или недостача ликвидируется
20. Возвращение героя
21. Герой подвергается преследованиям
22. Герой спасается от преследования
23. Герой не узнанным прибывает домой или в другую страну
24. Ложный герой предъявляет необоснованные притязания
25. Герою предлагается трудная задача
26. Задача решается
27. Героя узнают
28. Ложный герой или антагонист изобличается
29. Герою дается новый облик
30. Враг наказывается
31. Герой вступает в брак.

Разумеется, не во всех сказках наличествуют все функции; строгая последовательность функций может и нарушаться, возможны перескоки, добавления, синтез, однако это не противоречит основному ходу. Сказка может начинаться с первой функции, с седьмой или с двенадцатой, но – если, конечно, сказка достаточно старинная – вряд ли она будет возвращаться вспять, восстанавливать пропущенные куски.

Функция, именуемая «отлучкой» и поставленная Проппом на первое место, может осуществляться любым персонажем. Это может быть принц, отправляющийся на войну, купец, собравшийся в дальний путь по делам, один из родителей, уходящий на работу (наказав детям – это и есть «запрет» – никому не открывать дверь или не притрагиваться к какому-нибудь предмету) и т.п.

На этом мы свои наблюдения над «пропповскими функциями» закончим; посоветуем лишь – тем, у кого появится охота, – сравнить приведенный перечень с сюжетом любого приключенческого фильма; удивительно, как много совпадений вы обнаружите. Что и говорить традиция сказки живет в нашей культуре!

Нас эти функции интересуют потому, что на их основе мы можем строить бесконечное множество рассказов, подобно тому, как можно сочинять сколько угодно мелодий, располагая двенадцатью нотами.

Разбейте лист ватмана на десять квадратов, в каждом из которых обозначена определенная функция и приведен пример к ней. Это позволит ученикам быстро понять назначение каждой функции. С целью закрепления и апробации можно предложить ученикам придумать сказку о классе и попросить сделать зарисовки того, как они представляют сюжеты каждой карты. Таким образом, вы получите коллективный комикс.

Метод фокальных объектов

Метод фокальных объектов – метод поиска новых идей путем присоединения к исходному объекту свойств или признаков случайных объектов. Применяется при поиске новых модификаций известных устройств и способов, и для тренировки воображения.

Цель метода. Совершенствование объекта за счет получения большого количества оригинальных модификаций объекта с неожиданными свойствами.

Суть метода. Перенесение признаков случайно выбранных объектов на совершенствуемый объект, который лежит как бы в фокусе переноса и поэтому называется фокальным. Возникшие необычные сочетания стараются развить путем свободных ассоциаций.

План действий

• Из условий задачи выделить объект (прототип), подлежащий усовершенствованию (Фокальный объект), уточнить цель. 
• Выбрать 3-4 случайных объектов.
• Выписать для каждого из них несколько характерных признаков.
• Полученные признаки перенести на фокальный объект – получить новые сочетания. 
• Новые сочетания развить путем свободных ассоциаций. Зафиксировать все интересные идеи. 
• Оценить новые идеи и отобрать наиболее эффективные с точки зрения реализации. 

Результат

Списки идей и предложений по новым модификациям объекта.

Достоинства

• Простота освоения и неограниченные возможности поиска новых подходов к проблеме. 
• Нешаблонность выдвигаемых идей. 
• Универсальность метода. 

Недостатки

• Непригодность при решении сложных задач. 
• МФО и все его разновидности дают только простые сочетания. 
• Отсутствие правил отбора и внутренних критериев оценки получаемых идей. 

Пример применения МФО:

Совершенствуемый объект

Фонарик.

Случайные объекты

Очки, валенок, парашют.

Характерные свойства или признаки случайных объектов

1. Очки: солнечные, защитные, модные. 
2. Валенки: теплые, мягкие, деревенские. 
3. Парашют: раскрывающийся, цветной, надежный. 

Новые сочетания

1. Фонарик солнечный, фонарик защитный, фонарик модный. 
2. Фонарик теплый, фонарик мягкий, фонарик деревенский. 
3. Фонарик раскрывающийся, фонарик цветной, фонарик надежный. 

Новые идеи

1. Фонарик с подзарядкой от солнечного света, фонарик с электрошоком, фонарик в виде украшения. 
2. Фонарик плюс обогреватель, фонарик в виде мягкой игрушки, фонарик-маячок для домашних животных. 

Фонарик складной, фонарик с цветными фильтрами, фонарик ударопрочный. 

Метод «Шесть шляп мышления»

Назначение метода

Применяется при проведении любой дискуссии как удобный способ управлять мышлением и переключать его. Один из инструментов развития творческого мышления.

Цель метода

Научить людей лучше понимать особенности своего мышления, контролировать свой образ мыслей и более точно соотносить его с поставленными задачами с целью более эффективного использования процесса мышления при решении проблем.

Суть метода

Шесть шляп мышления — простой и практический способ, позволяющий преодолеть три фундаментальные трудности, связанные с практическим мышлением: эмоции, беспомощность, путаницу. Метод позволяет разделить мышление на шесть типов, или режимов, каждому из которых отвечает метафорическая цветная «шляпа». Такое деление позволяет использовать каждый режим намного эффективнее, и весь процесс мышления становится более сфокусированным и устойчивым.

План действий

1. Пройти обучение принципам и применению метода, что позволяет запомнить правила, научиться использовать и сознательно применять их на практике. 
2. После этого использовать определенные «режимы мышления» для осознания, контроля и приспособления образа мышления при решении конкретных проблем. 
3. Надевая, снимая, сменяя шляпу мышления или только называя «шляпу», чтобы просто обозначить свое мышление, мы принимаем на себя определенную роль, на которую эта шляпа указывает. 

Особенности метода

В цветной печати основные цвета наносятся на бумагу по отдельности. Но, в конце концов, все они смешиваются и дают цветную печать. Метод шести шляп — это применение того же принципа в мышлении: попытка научиться уделять внимание разным аспектам мышления по одному за раз. В результате сочетание этих различных аспектов дает мышление в полном объеме.

Шесть метафорических шляп разных цветов представляют каждый из основных типов мышления. Большее число шляп было бы громоздким и запутывающим. Меньшее — не адекватным.

Шесть шляп мышления предназначены для творческого и конструктивного мышления, которые дополняют оценочное и аналитическое.

Правила использования шляп

1. Надевая шляпу мышления, мы принимаем на себя роль, на которую эта шляпа указывает. 
2. Снимая шляпу конкретного цвета, мы уходим от этого типа мышления. 
3. При смене одной шляпы на другую происходит мгновенное переключение мышления. Такой метод позволяет призвать к переключению хода мысли, не обижая человека. Мы не нападаем на высказываемые мысли, а просим об изменении. 
4. Для обозначения своего мнения можно просто назвать шляпу и тем самым показать, какой тип мышления предполагается использовать. Например, просто сказав, что надеваете черную шляпу, вы получаете возможность обсуждать идею , не нападая на человека, предложившего ее.

Шесть шляп мышления

Красная шляпа. Красный цвет наводит на мысль об огне. Красная шляпа связана с эмоциями, интуицией, чувствами и предчувствиями. Здесь не нужно ничего обосновывать. Ваши чувства существуют, и красная шляпа дает возможность их изложить.

Желтая шляпа. Желтый цвет наводит на мысль о солнце и оптимизме. Под желтой шляпой мы стараемся найти достоинства и преимущества предложения, перспективы и возможные выигрыши, выявить скрытые ресурсы.

Черная шляпа. Черный цвет напоминает о мантии судьи и означает осторожность. Черная шляпа — это режим критики и оценки, она указывает на недостатки и риски и говорит, почему что-то может не получиться.

Зеленая шляпа. Зеленый цвет напоминает о растениях, росте, энергии, жизни. Зеленая шляпа — это режим творчества, генерации идей, нестандартных подходов и альтернативных точек зрения.

Белая шляпа. Белый цвет наводит на мысль о бумаге. В этом режиме мы сосредоточены на той информации, которой располагаем или которая необходима для принятия решения: только факты и цифры.

Синяя шляпа. Используется в начале обсуждений, чтобы поставить задачу мышления и решить, чего мы хотим достичь в результате. Это режим наблюдения за самим процессом мышления и управления им (формулировка целей, подведение итогов и т. п.).

Дополнительная информация:

1. Почему шляпы? Шляпу легко надеть и снять. Это относится и к нашей ситуации, поскольку мы должны уметь менять различные типы мышления с такой же легкостью, как и цветные шляпы. 
2. До 90% ошибок в мышлении (в нетехнических областях) — это ошибки восприятия. Логические ошибки очень редки. 
3. Метод шести шляп обогащает наше мышление и делает его более всесторонним. Если мы просто просим других о чем-то подумать, часто они приходят в растерянность. однако если их приглашают исследовать предмет, используя схему шести шляп, широта их восприятия быстро возрастает. 

Достоинства метода

• Наглядность, простота освоения и применения. 
• Умение видеть ситуацию и решение с нескольких точек зрения. 
• Позволяет отстранить свое эго от мышления. 

Недостатки метода

• Для эффективного применения требуется развитое воображение и тщательная тренировка. 
• Большая психологическая нагрузка. 

Ожидаемый результат

Более эффективное использование процесса мышления при решении проблем.

Метод эвристических приемов

Способы,
приемы или правила, в которых содержится
краткое
предписание или указание, как преобразовать
имею­щийся объект задачи или в каком
направлении нужно искать, чтобы получить
решение задачи, называют
эвристическими
приемами.
Эвристические
приемы не содержат прямого одно­значного
указания, как
именно следует преобразовать данный
объект. Приемы играют только роль
подсказок, которые об­легчают получение
искомого решения, не гарантируя, однако,
его похождение. Естественно, что разным
людям потребуется приложить различные
усилия, чтобы с помощью таких подсказок
найти приемлемое решение.

Обобщая
опыт работы инженеров и изобретателей,
российские ученые (Г.С. Альтшуллер, А.И.
Половинкин и др.) во второй половине XX
в. составили списки
различных эвристиче­ских приемов,
которые применяются для поиска идей
решения инженерных задач. Эти
спи­ски
явились основой метода
эвристических приемов.
В настоя­щее время известно около
десяти его модификации, использую­щих
различные фонды эвристических приемов.
В частности, А.И. Половинкин составил
межотраслевой фонд, содержащий 180
отдельных эвристических приемов.

Эти прие­мы
преобразования относятся к самым
различным признакам существования и
создания объекта: его форме и структуре,
взаимному расположению его элементов,
их взаимодействию между собой и с
объектами окружающей среды, наличию и
использованию внутренних резервов
объекта в целом и его элементов и т. д.

Метод мозгового штурма

Наиболее
известным методом психологической
активизации мышления является метод
мозгового штурма,
предложенный А. Осборном (США) в 40-х годах
ХХ в.

Метод
мозгового штурма
является
коллективным методом поиска изобретательских
решений, основная особенность которого
заключается в разделении участников
на критиков и генераторов, а также
разделение процесса генерации и критики
идей во времени.
Кроме этого метод мозгового штурма
предусматривает выполнение ряда правил:

1)
Нельзя критиковать предлагаемые идеи,
споры и обсуждения запрещаются;

2)
Приветствуются любые идеи, в том числе
фантастические. Нет плохих идей;

3)
Поощряется развитие, усовершенствование
и комбинирование чужих идей;

4)
Идеи следует излагать кратко, не прерывать
эстафету идей.

5) Главная цель –
получить как можно больше идей.

Обязательными
условиями проведения мозгового штурма
является создание благоприятных условий
для преодоления психологической инерции
и боязни высказывать нелепые идеи из-за
боязни их критики, привлечение в группу
специалистов различного профиля,
склонность их к творческой работе.
Руководителем группы (ведущим) должен
быть специалист по методам технического
творчества.

Мозговой штурм
достаточно универсальный метод,
применение которого

возможно
в научной, технической, рекламной
деятельности, как для поиска нестандартных
решений в технике, так и для поиска новых
бизнес идей (рисунок 2).

Одной
из разновидностей мозгового штурма
является обратный
мозговой штурм.
Здесь процесс поиска технических решений
разделен на три этапа. На первом
этапе выявляются все
возможные

Рисунок 2. Схема
поиска методом
недостатки совершенствуемого

мозгового
штурма
объекта. На основании этих

недостатков
формулируются задачи. Вторым
и третьим
этапами являются этапы обычного
мозгового штурма.
Таким образом, отражая более
полно
недостатки
объекта,
удается находить большее число
изобретательских решений по его
совершенствованию (рисунок 3).

Рисунок 3. Схема
поиска методом обратной мозговой атаки

Метод эвристических приемов — Студопедия

Лекция №2

Мозговая атака с оценкой идей.

Обратная и прямая атаки (прогнозирование развития техники).

Двойная прямая атака.

Комбинированное использование методов мозговой атаки.

После проведения первой атаки делается перерыв от 2-х часов до 2-3 дней и еще раз проводится атака. Практика показывает, что при проведении второго мозгового штурма по той же задаче часто выявляются наиболее ценные, практически полезные идеи или имеют место удачное развитие идей первой атаки.

Развитите технических объектов представляют собой повторяющийся цикл: существующие изделия, выявление недостатков, устранение недостатков в новом изделии.

Эту закономерность можно использовать для моделировании и прогнозирования развития интересующего класса изделий. Для этого сначала с помощью обратной атаки выявляются недостатки существующего изделия и выделяют среди них главные. Затем проводят прямую атаку для устранения выявленных главных недостатков. Затем разрабатывают эскиз нового технического решения с учетом устраненных недостатков исходного решения.

Прямая и обратная атаки (прогнозирование недостатков технического объекта).

Сначала проводят прямую атаку и делают эскизы наиболее перспективных решений, а затем – обратную атаку с выявлением возможных недостатков этих решений. Иногда этот цикл повторяют.

Предназначена для решения сложных задач, выполняется в три этапа:

1. Проводят прямую атаку. Составленный общий список идей передается каждому участнику. Каждый участник должен индивидуально выбрать из списка 3-5 идей с указанием их преимуществ. Разрешается добавлять свои новые идеи.

2. Каждый участник сообщает об отобранных им идеях с указанием их достоинства. По каждой идее проводится короткая атака в течении 5-10 минут. Цели: выдвижении идеи по улучшению предложенного варианта, выявление недостатков, выдвижение идей по устранению недостатков. В результате обсуждения составляют сводную таблицу положительно-отрицательной оценки всех идей. Каждому участнику дается задание выбрать из таблицы 1-2 наилучших варианта и представить по ним эскизы технических решений.

3. Представленные эскизы обсуждаются и ранжируются от лучших к худшим.

Этот метод является простым и естественным в применении. Многие опытные специалисты сознательно или бессознательно пользуются своим набором эвристических приемов, сформированным в процессе их работы. Эвристическими приемами называют такие способы или правила решения творческих инженерных задач, в которых содержится краткое предписание или указание как преобразовать имеющийся прототип, или в каком направлении нужно искать, чтобы получить искомое решение.

Эвристический прием обычно не содержит прямого однозначного указания как преобразовать прототип, он содержит лишь подсказку, которая облегчает получение искомого решения, не гарантирующего его нахождение. Многие эвристические приемы могут быть успешно использованы в разных областях техники. Со временем они морально не устаревают и оказываются полезными для других инженеров. Метод эвристических приемов был разработан и нашел широкое распространение в нашей стране. Известно около десяти его модификаций. Метод основывается на межотраслевом фонде эвристических приемов. В рассматриваемой нами методике, этот фонд содержит описание 180-и отдельных приемов, которые разделены на двенадцать групп. Сокращенный вариант фонда приведен в книге автора Половинкина «Основы инженерного творчества». Межотраслевой фонд имеет универсальный характер, он ориентирован на самые разные области техники, поэтому эвристические приемы имеют обобщенное описание.

Пример 1. Решение задачи для эвристического приема 8.1.

Восьмая группа приемов имеет заголовок «Количественные измерения».

8.1 Резко изменить (в несколько раз – десятки и сотни) параметры или показатели объекта (его элементов, окружающей среды).

(Пр) Струей воды размывали грунт, увеличение давления в 10 раз позволило струей воды резать камень и металл.

Пример 2. Для 10.8.

Десятая группа – использование резервов.

10.8 Использовать вредные факторы (в частности, вредные воздействия среды) для получения положительного эффекта.

(Пр) Этот прием был сформулирован инженерами Лазаренко, которые много времени затратили на поиск средств борьбы с разрушением электрических контактов от воздействия электрической искры. Работая над этой проблемой они сделали два попутных изобретения – искровую мельницу для измельчения распыленного металла и искровую обработку металлов.

При знакомстве опытного инженера с межотраслевым фондом эвристических приемов может создаться впечатление, что большинство приемов известно, и они ничего нового не дают, однако здесь важно, что вся Сида фонда эвристических приемов заключается в системном, всестороннем охвате проблемы или задачи. Выделяют шесть последовательных этапов постановки и решений задачи рассматриваемым методом.

1) При использовании метода можно ограничиться предварительной формулировкой задачи. Более глубокий поиск решения часто осуществляется на основе уточненной постановки задач.

2) Решение задачи начинается с выбора подходящих приемов. Исходной информацией для этого является конкретный прототип, который требуется улучшить, главный недостаток, который необходимо устранить, главное противоречие развития прототипа, которое требуется ликвидировать.

3) Преобразование прототипа начинается с помощью выбранных приемов с учетом главного недостатка. Идеи улучшенных решений фиксируются в виде краткого описания или упрощенной схемы. Говоря об этом этапе, следует отметить, что у фонда эвристических приемов есть очень сильное свойство, которое называют эвристической избыточностью. Можно ответить или выделить две разновидности этого свойства.

А) Многие задачи могут быть решены независимо, разными приемами.

Б) Одновременное использование двух и более приемов приводит к их взаимному усилению.

Нередки случаи, когда два и более приемов по отношению к конкретной задаче по отдельности имеют слабую эвристическую подсказку, но когда они используются совместно, то происходит взаимное усиление.

Результатом третьего этапа является получение улучшенных допустимых технических решений, если при этом не удается получить удовлетворительное улучшенное решение, то рекомендуется наиболее перспективный из найденных вариантов принять за прототип и повторить снова его обработку с помощью подходящих приемов.

4) Результатом третьего этапа является получение допустимых решений с учетом только главного недостатка или главного противоречия развития. Эти решения используются как прототипы для поиска новых решений уже исключенных других недостатков и противоречий развитий.

5) Для найденных в предыдущем пункте решений, проводят анализ их совместимости со смежными или вышестоящими по иерархии техническими объектами. При этом составляется таблица из двух столбцов, в одном перечисляются ответы на вопрос, какие отрицательные последствия приносят новые технические решения для вышестоящего по иерархии и смежных технических объектов. Во втором столбце перечисляются ответы на вопрос, какие положительные последствия будем иметь.

Такие таблицы составляются для всех полученных на 4-ом этапе улучшенных технических решений. Затем проводят сопоставительный анализ таких таблиц. Для особо перспективных вариантов делаются попытки устранения нетерпимых отрицательных последствий.

6) Работа по пунктам 2-5 выполняется для всех прототипов. Следует отметить, что межотраслевой фонд эвристических приемов для отдельных пользователей является чужим инструментом малоудобным и малоприспособленным для конкретной личности. В связи с этим каждому начинающему специалисту рекомендуется работать над созданием своего фонда.

Можно предложить следующие рекомендации по созданию такового фонда:

1) Выбор из фонда наиболее подходящих приемов с учетом специфики решаемых задач и своих симпатий к определенным приемам. При этом возможно и желательно изменить форму изложения приема, сделать ее более понятной и образной.

Пример для 10.8 Обратить вред в пользу.

2) Для каждого приема в индивидуальном фонде иметь подборку примеров решения задач из своей области.

3) Разбор и анализ последних решенных задач и запатентованных технических решений в своей области. При этом рекомендуется тщательно просматривать, изучать моменты перехода от прототипов к улучшенным техническим решениям и при этом формулировать выявленные новые обобщенные эвристические приемы.

4) Изучение конструктивной эволюции технического объекта для выявления и формулировки эффективных приемов.

5) Применять существующий интересный и эффективный способ оперативной формулировки приема для решения конкретной задачи.

Суть способов следующая: для имеющегося прототипа Pn по патентным описаниям строят ретроспективную цепочку конструктивной эволюции Pn-3, Pn-2, Pn-1, Pn, где Pn-1 – прототип решения Pn и т.д. Далее проводят анализ переходов и формулируют обобщенные приемы, обеспечивающие такие переходы. Полученные приемы пытаются использовать для получения нового решения Pn+1 от прототипа Pn. Обобщение опыта – после каждого удачного решения следует обобщать опыт, т.е. пытаться сформулировать новый прием или новые приемы.

Наряду с созданием индивидуального фонда приемов часто полезным оказывается формирование фонда прототипов по своему классу задач.

Введение

Известно, что у философов, психологов, технических специалистов существуют различные взгляды на творчество. Назовем вначале две наиболее ярких и диаметрально противоположных друг другу позиции.

Одна из них опирается на античную философию Платона (427 — 347 г.г. до н.э.), утверждавшего, что акт творчества в голове человека возникает и протекает вне его сознания и без усилий его воли, а под воздействием некоего мистического привнесенного извне состояния духа. Трактуемый таким образом творческий процесс совершенно не увязывается с интеллектом человека и, по сути дела, является результатом случая.

Другой, противоположный взгляд на творчество основан на весьма простой и прозаической, но малоэффективной концепции английского философа Джона Милля (18061873). Ее суть: в результате сборки чего-либо из известных элементов получается новый замысел, а уже на его основе создается новое изделие.

Между этими двумя крайними точками зрения на творчество существует большое число и других мнений. Так, например, известный французский математик и философ Жюль Анри Пуанкаре (1854 -1912) считал, что замысел возникает более или менее неосознанно, после чего происходит скачек интуиции — озарение, проникновение в неосознанные до той поры хранилища памяти, содержащие конкретную информацию, которая при этом перерабатывается и образует новое техническое решение. Таки образом, по мнению Пуанкаре творческий акт предваряется этапом неосознанной подготовки и не связан с волевым решением. С этим мнением не согласился другой ученый — О’Доэрти. Разве факт длительной мыслительной подготовки, к тому же с привлечением собственного воображения, не вызывает осмысленный творческий акт, связанный с озарением? — парирует он мнение Пуанкаре.

В некоторых случаях объяснение мотивов творчества можно увидеть и в концепции австрийского психолога Зигмунда Фрейда (1856 — 1939). Он утверждал, что творческий процесс является самовозбуждающимся процессом. Подавленная энергия, соединяясь с эмоциональным напряжением, достигает порога терпения и пробивается наружу в форме гипотезы, научной теории или любого иного творческого продукта.

Здесь нет нужды изучать и анализировать описанные и другие существующие взгляды на творчество и отнюдь не из-за того, что они затрагивают сложнейшие разделы наук, а потому, что они не являются предметом изучения данной дисциплины. Вероятно каждая из упомянутых концепций открывает какую-то часть истины о творческой деятельности человека и может иметь для нас определенное значение, когда мы задумываемся над развитием творческих способностей.

В данном разделе авторы акцентируют внимание лишь на одном аспекте взглядов и мнений на творчество: для плодотворной творческой деятельности человеку прежде всего нужно овладеть определенным набором приемов и взаимосвязей, не уповая только на озарение, но и не игнорируя его. Конечно же, творчество не заключается в умении жонглировать заученными и апробированными приемами (стереотипами или, как их иногда называют в литературе, «стандартами»), но, с другой стороны, без овладения каким-то минимумом приемов и знаний в области своей деятельности человек не в состоянии быть сознательным творцом. Это соображение подтверждается известным древним афоризмом: «Из пустого даже Соломон не нальет» (Соломон — правитель Израильско-иудейского царства в девятисотые годы до нашей эры, славившийся своей необычайной мудростью).

Попытки сформулировать общие законы творчества предпринимались как отечественными, так и зарубежными учеными. В России комплексная разработка проблемы

ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ   — это… Что такое ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ  ?



ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ  

–  последовательность  предписаний  или процедур обработки информации, выполняемая с целью поиска более рациональных и новых конструктивных решений.  Эвристические методы обычно противопоставляют формальным методам решения, опирающимся на точные мат. модели. В психологической и кибернетической литературе под эвристическими методами понимаются любые  методы, направленные на сокращение перебора, или  индуктивные  методы  решения  задач.  Впервые  учение  об  эвристических методах разработано и введено в практику Сократом. Архимед в «Учении о методах механики» подробно описал способы рассмотрения и решения новых задач. От него искусство решения  трудных проблем получило своё название «Эвристика».  Известно  несколько  десятков  эвристических  методов,  использование которых позволяет решать самые различные проблемные задачи, возникающие в человеческой деятельности и общении.

В основе каждого эвристического метода заложен базальный методологический принцип, требующий, чтобы в творческом процессе осуществлялось сложное двухстадийное движение мыслей: от исходной определенности к неопределенности и от неопределенности в область контекста проблемной  задачи.  Первая  стадия  обеспечивает  выход  за  пределы  исходной информации, вторая – привнесение новой информации в поиск решения задач. Под неопределенностью здесь понимается широкий круг явлений: недостаточная известность, несовершенство,  неточность, случайность, расплывчатость, размытость, неясность, неоднозначность, полисемия понятий и т.п. Множество известных эвристических методов имеет иерархическую структуру, первичными элементами которой являются две методологемы – правило и принцип. Методологическое правило – это предписание, разрешение или запрет выполнения операции или  предметного  действия.  Методологический  принцип  –  целенаправленная руководящая идея для выполнения определенной методологической деятельности. К наиболее распространенным эвристическим методам относятся эвристический метод синтеза, метод  эвристических приемов, обобщенный эвристический алгоритм, методы морфологического анализа и синтеза,  алгоритм решения изобретательских задач и др.

Философия науки и техники: тематический словарь. — Орёл: ОГУ.
С. И. Некрасов, Н. А. Некрасова.
2010.

• ЭВРИСТИКА
• ЭЙНШТЕЙН АЛЬБЕРТ

Смотреть что такое «ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ  » в других словарях:

• Методы изобретательного творчества — Методы технического творчества  это совокупность последовательности операций прогнозирования оптимальных параметров, в наибольшей степени отвечающих общественным или техническим потребностям. Содержание 1 Развитие методики изобретательного… …   Википедия

• МЕТОДЫ РАЗРЕШЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЙ — методы устранения противоречий, возникающих при постановке и решении задач технического творчества, когда проблему, характеризуемую множеством признаков требуется преобразовать в искомое решение, которое характеризуется множеством признаков и… …   Философия науки и техники: тематический словарь

• Методы обучения — Метод обучения (от др. греч. μέθοδος путь) – процесс взаимодействия между преподавателями и учениками, в результате которого происходит передача и усвоение знаний, умений и навыков, предусмотренных содержанием обучения. Приём обучения (обучающий… …   Википедия

• Методы обработки и анализа экономической информации — При поиске решений в экономической сфере используются следующие методы обработки и анализа информации: 1. Эвристические используются когда информации недостаточно и нельзя точно очертить границы применения формализованных методов, оценить допуск… …   Википедия

• Эвристика — Для улучшения этой статьи желательно?: Проставив сноски, внести более точные указания на источники. Эвристика (от др. греч …   Википедия

• Обобщённая задача коммивояжёра — задача комбинаторной оптимизации, являющаяся обобщением хорошо известной задачи коммивояжёра. Исходными данными для задачи является множество вершин, разбиение этого множества на так называемые кластеры, а также матрица стоимостей перехода из… …   Википедия

• Эвристика — (от греч. heurésko отыскиваю, открываю)          1) специальные методы решения задач (эвристические методы), которые обычно противопоставляются формальным методам решения, опирающимся на точные математические модели. Использование эвристических… …   Большая советская энциклопедия

• Эвристика — [heuristics] 1. В широком смысле слова раздел психологии, изучающий природу мыслительных операций человека при решении им различных задач. 2. В узком смысле приемы и методы поиска решения задач и вывода доказательств, основанные на учете опыта… …   Экономико-математический словарь

• эвристика — Опыт. Знание, приобретенное на основе накопления опыта. [http://www.morepc.ru/dict/] эвристика 1. В широком смысле слова раздел психологии, изучающий природу мыслительных операций человека при решении им различных задач. 2. В узком смысле — …   Справочник технического переводчика

• Математи́ческие ме́тоды — в медицине совокупность методов количественного изучения и анализа состояния и (или) поведения объектов и систем, относящихся к медицине и здравоохранению. В биологии, медицине и здравоохранении в круг явлений, изучаемых с помощью М.м., входят… …   Медицинская энциклопедия

Книги

• Методы оптимизации Учебник и практикум для бакалавриата и магистратуры, Васильев Ф. (ред.). В учебнике излагаются наиболее известные и часто используемые на практике методы поиска экстремума (максимума, минимума) функций конечного числа переменных, объясняются идейные, эвристические… Подробнее  Купить за 1193 руб
• Системный анализ и синтез стратегических решений в инноватике. Математические, эвристические и интеллектуальные методы системного анализа и синтеза инноваций. Учебное пособие, А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова. В настоящей книге изложены методы анализа иерархий и аналитических сетей, методы, основанные на теории нечетких множеств, методы кластерного анализа и комбинаторно-морфологического анализа и… Подробнее  Купить за 711 руб
• Эвристические методы квантовой химии или о смысле научных занятий Серия: RelataRefero, Долгушин М.Д.. Предлагаемая вниманию читателя книга оригинальна как по форме, так и по содержанию. По форме она является воспоминаниями автора о своей научной работе, охватывающими период с 1965 по 1990 гг.… Подробнее  Купить за 489 грн (только Украина)

Другие книги по запросу «ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ  » >>

Эвристических подходов к решению проблем

«Эвристический метод, часто называемый просто эвристическим, — это любой подход к решению проблем, обучению или открытию, в котором используется практический метод, не гарантирующий оптимальности или совершенства, но достаточный для достижения ближайших целей. Там, где найти оптимальное решение невозможно или непрактично, можно использовать эвристические методы, чтобы ускорить процесс поиска удовлетворительного решения. Эвристика может быть умственным сокращением, облегчающим когнитивную нагрузку при принятии решения.Примеры этого метода включают использование эмпирического правила, обоснованного предположения, интуитивного суждения, предположительной оценки, стереотипов, профилирования или здравого смысла ». (Источник: Википедия)

«В информатике эвристика — это метод, предназначенный для более быстрого решения проблемы, когда классические методы слишком медленны, или для поиска приближенного решения, когда классические методы не могут найти какое-либо точное решение. Это достигается торговлей оптимальностью, полнотой, точностью или точностью в обмен на скорость. В некотором смысле это можно считать сокращением ». (Источник: Википедия)

Целью эвристического алгоритма является применение эмпирического подхода для получения решения в разумные сроки , что является достаточно хорошим для решения имеющейся проблемы . Нет никакой гарантии, что найденное решение будет наиболее точным или оптимальным решением данной проблемы. В большинстве случаев мы часто называем решение «достаточно хорошим».

эвристических алгоритмов?

Эвристические алгоритмы можно найти в:

Искусственный интеллект

E.грамм. Когда компьютерный алгоритм играет в шахматы (например, Deep Blue) или игру в го (например, AlphaGo), компьютер не может исследовать каждый ход, который можно сыграть. Вместо этого он будет применять несколько практических правил , чтобы быстро отбросить некоторые ходы, сосредоточившись на ключевых ходах, которые с большей вероятностью приведут к победе.

Распознавание языка

При анализе значения ввода пользователя, например, когда пользователь задает вопрос в поисковой системе или взаимодействует с устройством Google Home или Amazon Echo, алгоритм пытается понять вводимые пользователем данные.Связи слов, анализ контекста, история предыдущих поисков и текущие тенденции / статистика поисковых систем могут использоваться в эвристическом алгоритме для ускорения процесса поиска.

Анализ больших данных

Когда нужно проанализировать большие объемы данных. Это тот случай, когда поисковые системы очень эффективно возвращают результаты поиска, алгоритмы профилирования, которые могут использоваться отделом маркетинга для идентификации членов целевой аудитории и их поведения, анализа данных в научных исследованиях (например,грамм. медицина для выявления причинно-следственных связей между большими наборами данных).

Алгоритмы кратчайшего пути

, используемые системами GPS и беспилотными автомобилями, также используют эвристический подход для выбора наилучшего маршрута от А до Я (например, алгоритм поиска A *). Более продвинутые алгоритмы также могут учитывать ряд факторов, включая тип дорог, ограничения скорости, данные о трафике в реальном времени и т. Д., Что может привести к чрезвычайно сложным алгоритмам.

Машинное обучение

Алгоритмы искусственного интеллекта, основанные на машинном обучении , где компьютер создает базу знаний из предыдущего опыта, — еще одно применение эвристических алгоритмов.В этом случае алгоритм использует самоподдерживающуюся базу знаний для принятия решений и делает «обоснованных предположений» на основе предыдущего опыта.

Давайте исследуем несколько основных примеров, где можно использовать эвристический алгоритм:

Крестики-ноликиИгра в шахматыЛучшие козыри Распознавание языкаАлгоритмы кратчайшего пути

Чтобы помочь компьютеру принять решение о том, где разместить жетон в сетке 3 × 3 с ноликами и крестиками, базовый эвристический алгоритм должен основываться на практическом правиле, согласно которому некоторые ячейки сетки с большей вероятностью приведут к выигрышу. :

Исходя из этого подхода, можете ли вы подумать, как подобный подход можно было бы использовать для алгоритма воспроизведения:

• Отелло (а.К.А. Реверси игры)
• Морской бой?
• Камень / ножницы / бумага?

Играя в шахматы, опытные игроки могут «видеть» на несколько ходов вперед. Было бы заманчиво разработать алгоритм, который мог бы исследовать каждый возможный ход, который могут сделать игроки, и исследовать влияние таких ходов на исход игры. Однако такой алгоритм должен был бы исследовать слишком много возможных ходов и быстро стал бы слишком медленным и слишком требовательным с точки зрения ресурсов памяти для эффективной работы.

Следовательно, важно использовать эвристический подход, чтобы быстро отбросить некоторые ходы, которые, скорее всего, приведут к поражению, сосредоточив внимание на ходах, которые могут показаться хорошим шагом к победе!

Давайте рассмотрим описанный выше сценарий, исследуя все возможные ходы этой белой пешки. Может ли компьютер быстро принять решение о том, что, скорее всего, будет лучшим вариантом?

Эвристические подходы не всегда дают наилучшее решение. Не могли бы вы объяснить, как это могло быть в случае этого сценария?

Иногда вашему алгоритму необходимо собрать или проанализировать данные, прежде чем применять эвристику для принятия решения.Это можно сделать, предоставив компьютеру некоторые данные или реализовав алгоритм, основанный на машинном обучении .

Например, в игре Top Trumps, если ваш алгоритм знает среднее значение каждой карты для каждой категории, он сможет выбрать критерии, по которым с наибольшей вероятностью выиграет раунд.

В качестве альтернативы алгоритм машинного обучения может вести игру, записывать и обновлять статистику после розыгрыша каждой карты, чтобы постепенно узнать, какие критерии с большей вероятностью выиграют раунд для каждой карты в колоде.
Вы можете изучить, как машинное обучение можно использовать в игре Top Trumps, прочитав это сообщение в блоге.

Эвристические методы могут использоваться при разработке алгоритмов, которые пытаются понять, что пользователь говорит или просит. Например, ища ассоциации слов, алгоритм может сузить значение слов, особенно когда слово может иметь два разных значения:

например При использовании поиска Google пользователь вводит: «Оборудование Raspeberry Pi» Мы можем сделать вывод, что в этом случае Raspberry не имеет ничего общего с фруктом, поэтому нет необходимости давать результаты о здоровом питании, рецептах приготовления или продуктовых магазинах. …

Однако, если пользователь ищет «ингредиенты для малинового пирога» , мы можем сделать вывод, что пользователь ищет рецепт и вряд ли будет заинтересован в программировании блогов или интернет-магазинах компьютерного оборудования.

Алгоритмы короткого пути , используемые системами GPS и беспилотными автомобилями, также используют эвристический подход для определения наилучшего маршрута от A до Z. Это, например, случай алгоритма поиска A *, который учитывает расстояние по прямой между двумя узлами, чтобы решить, какие пути исследовать в первую очередь и, следовательно, более эффективно найти кратчайший путь между двумя узлами.

Можно сравнить два разных алгоритма, используемых для поиска кратчайшего маршрута из двух узлов графа:

,

Эвристических алгоритмов — оптимизация

Авторы: Винсент Кенни, Мэтью Натал и Спенсер Салдана (ChE 345, весна 2014 г.)

Управляющий: Дацзюнь Юэ, Фэнци Ю

Дата представления: 25 мая 2014 г.

Эвристический алгоритм — это алгоритм, который разработан для решения проблемы более быстрым и эффективным способом, чем традиционные методы, путем принесения в жертву оптимальности, точности, точности или полноты ради скорости. Эвристические алгоритмы часто используются для решения NP-полных задач, класса задач решения.В этих проблемах нет известного эффективного способа быстро и точно найти решение, хотя решения можно проверить, если они будут представлены. Эвристика может дать решение индивидуально или использоваться для обеспечения хорошей базы и дополнена алгоритмами оптимизации. Чаще всего используются эвристические алгоритмы, когда приближенных решений достаточно, а точные решения обязательно требуют больших вычислительных ресурсов1.

Примеры алгоритмов

Ниже приведены хорошо известные примеры «интеллектуальных» алгоритмов, в которых используются хитроумные упрощения и методы для решения сложных вычислительных задач.

Swarm Intelligence

Системы

Swarm Intelligence используют большое количество агентов, взаимодействующих локально друг с другом и с окружающей средой. Интеллект роя относится к коллективному поведению децентрализованных систем и может использоваться для описания как естественных, так и искусственных систем. Конкретные алгоритмы для этого класса систем включают алгоритм оптимизации роя частиц, алгоритм оптимизации муравьиной колонии и алгоритм искусственной пчелиной семьи. Каждый из предыдущих алгоритмов был основан на естественном самоорганизованном поведении животных.1

Табу Поиск

Этот эвристический метод использует динамически генерируемые табу для поиска оптимальных решений. Он исследует потенциальные решения проблемы и проверяет ближайших соседей, чтобы найти лучшее решение. Поиск создает набор правил динамически и предотвращает повторный поиск системой в одной и той же области, отмечая решения, нарушающие правила, как «табу» или запрещенные. Этот метод решает проблему методов локального поиска, когда поиск застревает в субоптимальных областях или в областях, где имеется несколько одинаково подходящих решений.2

Имитация отжига

Используя металлургический термин, этот метод сводится к решению точно так же, как металлы приводятся к минимальной энергетической конфигурации за счет увеличения размера зерна. Имитация отжига используется в глобальной оптимизации и может дать разумное приближение глобального оптимума для функции с большим пространством поиска. На каждой итерации он вероятностно решает, оставаться ли в текущем состоянии или переходить в другое, в конечном итоге приводя систему к состоянию с наименьшей энергией.2

Генетические алгоритмы

Генетические алгоритмы — это подмножество более крупного класса эволюционных алгоритмов, которые описывают набор методов, вдохновленных естественным отбором, таких как наследование, мутация и кроссовер. Генетические алгоритмы требуют как генетического представления области решения, так и функции приспособленности для оценки области решения. Этот метод генерирует совокупность возможных решений и использует функцию соответствия для выбора оптимального решения путем итерации с каждым поколением.Алгоритм завершается, когда достигается удовлетворительный уровень приспособленности для популяции или максимальное количество поколений.

Искусственные нейронные сети

Искусственные нейронные сети (ИНС) — это модели, способные распознавать образы и машинное обучение, в которых система анализирует набор обучающих данных и затем может классифицировать новые примеры и данные. На ИНС влияет центральная нервная система и мозг животных, и они используются для решения широкого круга задач, включая распознавание речи и компьютерное зрение.1

Машины опорных векторов

Машины опорных векторов (SVM) — это модели с обучающими данными, которые используются искусственным интеллектом для распознавания шаблонов и анализа данных. Эти алгоритмы используются для регрессионного анализа и классификации. Используя данные примеров, алгоритм сортирует новые примеры по группам. Эти SVM задействованы в машинном обучении, подмножестве искусственного интеллекта, при котором системы учатся на данных и требуют обучающих данных, прежде чем они смогут анализировать новые примеры.1

Примеры проблем

Задача коммивояжера

Хорошо известный пример эвристического алгоритма используется для решения общей задачи коммивояжера. Проблема заключается в следующем: учитывая список городов и расстояния между ними, каков самый короткий маршрут, который посещает каждый город ровно один раз? Эвристический алгоритм, используемый для быстрого решения этой проблемы, — это алгоритм ближайшего соседа (NN) (также известный как жадный алгоритм). Начиная со случайно выбранного города, алгоритм находит ближайший город.Остальные города снова анализируются, и находится ближайший к нему город.

Рисунок 1: Пример того, как работает алгоритм ближайшего соседа.

Это шаги алгоритма NN:

1. Начать со случайной вершины
2. Определить кратчайшее расстояние, соединяющее текущую вершину и непосещаемую вершину V
3. Сделать текущую вершину невидимой. V
4. Сделать V посетил
5. Запишите пройденное расстояние
6. Завершить, если не осталось других непосещенных вершин
7. Повторите шаг 2.5

Этот алгоритм является эвристическим, поскольку он не принимает во внимание возможность исключения лучших шагов из-за процесса выбора. Для n городов алгоритм NN создает путь, который примерно на 25% длиннее наиболее оптимального решения6.

Пример задачи коммивояжера

На участке размером 10×10 расположены 4 точки интереса: (3,4,5), (9,6,25), (1,8) и (5,5,0).
В таблице ниже указано расстояние, необходимое для того, чтобы коснуться всех 4 точек, первая и последняя точки известны с использованием алгоритма ближайшего соседа:

Начиная с точки (1,8):
Кратчайшее расстояние до непосещаемой точки — 4.03 единицы в точку (3,4,5).
Кратчайшее расстояние до невидимой точки составляет 5,15 единиц до точки (5,5,0).
Кратчайшее расстояние до непосещенной точки составляет 7,16 единиц до точки (9,6,25).
Общее пройденное расстояние — 16,34 единицы.

Начиная с точки (9,6.25):
Кратчайшее расстояние до невидимой точки составляет 6,25 единиц до точки (3,4,5).
Кратчайшее расстояние до непосещенной точки составляет 4,03 единицы до точки (1,8).
Кратчайшее расстояние до непосещенной точки составляет 9,18 единиц до точки (5,5,0).
Общее пройденное расстояние — 19.46 шт.

Обе ситуации следовали алгоритму NN для решения проблемы, однако общее пройденное расстояние изменилось в зависимости от начального местоположения. Это показывает, как эвристический алгоритм может дать хорошее решение, но не лучшее.

Задача о ранце

Еще одно распространенное использование эвристики — решение задачи о ранце, в которой заданный набор предметов (каждый с массой и значением) сгруппирован так, чтобы иметь максимальное значение, находясь под определенным пределом массы.Эвристический алгоритм для этой проблемы называется алгоритмом жадной аппроксимации, который сортирует элементы на основе их стоимости на единицу массы и добавляет элементы с наибольшим значением v / m, пока остается свободное место.

Для иллюстрации есть сумка с максимальным пределом веса W . Мы хотим максимизировать ценность всех объектов, попадающих в сумку, поэтому целевая функция:

— это двоичная переменная, которая определяет, попадет ли объект j в сумку.

— стоимость объекта j .

— это вес объекта j , и сумма всех весов не должна превышать W .7

Как правило, жадные алгоритмы используются для приближенного своевременного решения задач комбинаторики8.

Проверка на вирусы

При сканировании на вирусы алгоритм ищет ключевые фрагменты кода, связанные с определенными видами или вирусами, уменьшая количество файлов, которые необходимо сканировать.Одно из преимуществ эвристического поиска вирусов заключается в том, что различные вирусы одного и того же семейства могут быть обнаружены незаметно из-за общих маркеров кода9.

Поиск и сортировка

Одно из наиболее распространенных применений эвристических алгоритмов — поиск и сортировка. В процессе поиска он регулирует свои рабочие параметры для оптимизации скорости, что является важной характеристикой функции поиска. Алгоритм отбрасывает текущие возможности, если они хуже уже найденных решений.10 Некоторые формы эвристических методов могут быть вредными для поиска, например алгоритм поиска с первым лучшим. Он приближает результаты поиска к цели и следует по новому пути, даже если он может и не привести к оптимальному результату поиска.11

Список литературы

1. С. А. Кук. «Обзор вычислительной сложности», в Сообщении
ACM, т. 26, вып. 6, июнь 1983 г., стр. 401–408.

2. Д. Карабога, Д. Фам. Интеллектуальные методы оптимизации: генетические алгоритмы,
Табу-поиск, имитация отжига и нейронные сети.Springer Verlag, 2000.

3. Джон Луи Бентли (1982). Написание эффективных программ. Прентис Холл. п. 11.

4. Задача коммивояжера. (Н.о.). В Википедия . Получено 8 июня 2014 г. из [[1]].

5. Алгоритм ближайшего соседа. (Н.о.). В Википедия . Получено 4 июня 2014 г. из [[2]].

6. Джонсон, Д.С. и МакГеоч, Л.А. «Задача коммивояжера: пример локальной оптимизации», Локальный поиск в комбинаторной оптимизации, 1997, 215-310

7.Проблема с рюкзаком. (Н.о.). В Википедия . Получено 8 июня 2014 г. из [[3]].

8. Джордж Б. Данциг, Дискретно-переменные экстремальные задачи, Исследование операций Vol. 5, № 2, апрель 1957 г., стр. 266–288.

9. Wong, W .; Штамп, М. (2006). «Охота за метаморфическими машинами». Журнал компьютерной вирусологии 2 (3): 211–229.

10. Стюарт Рассел и Питер Норвиг (2010). Искусственный интеллект: современный подход. Прентис Холл.

11. Р. Баттити. «Реактивный поиск: к ​​самонастраивающейся эвристике», в современной эвристике.
методы поиска.Wiley & Sons, 1996, стр. 61-83.

,

Эвристический метод обучения значению, преимуществам и недостаткам

Эвристический метод обучения

Термин «эвристика» относится к Армстронгу, который был сторонником этой стратегии. Поллион и Данкар (1945) назвали это «решением проблем». Он основан на психологических принципах теории «проб и ошибок». Логическое и образное мышление — необходимые условия для его типа стратегии обучения. Это экономичная и быстрая стратегия.

Значение эвристического метода обучения

Проблема ставится перед учащимися, и их просят найти решение проблемы с помощью различных средств грамотности, таких как библиотека, лаборатория, мастерские и т. Д. Роль учителя заключается в том, чтобы инициировать обучение, и ученики активны на протяжении всего учебного процесса. Используя свое творческое мышление и силу воображения, они пытаются найти подходящие решения, основанные на некоторой логике. Они учатся на собственном опыте.Эта стратегия обучения ориентирована на:

1. Развивать отношение к решению проблем
2. Развивать научное отношение к проблеме
3. Развивать силу самовыражения

Основные принципы:

1. Каждому как можно меньше за один раз
2. Поощрять ученика как можно больше учиться самому себе

Преимущества эвристического метода обучения

Ниже приведены преимущества этой эвристической обучающей стратегии

1. Это помогает в достижении когнитивных, аффективных и психомоторных целей i.е. помогает во всестороннем развитии ребенка.
2. Студенты попадают в ситуацию, когда они учатся на собственном опыте. Это, безусловно, развивает у учащихся уверенность в себе и уверенность в своих силах.
3. Это помогает в развитии научного отношения и творческих способностей учащихся.
4. Учитель побуждает учащихся исследовать окружающую среду в поисках решения проблем. Поступая так, они открывают для себя новые знания.
5. Педагог всегда готов предоставить индивидуальные рекомендации относительно решения проблемы.Таким образом, взаимодействие между учителем и учеником происходит в благоприятной, благоприятной среде.

Недостатки эвристического метода обучения

1. Его нельзя использовать на уровне начального образования
2. От учащихся требуется более высокий интеллект и дивергентное мышление. Но есть студенты, которые ниже среднего и не могут найти решения проблем. Это их расстраивает.
3. На самом деле ни у одного из учителей нет терпения давать индивидуальные рекомендации ученикам.И учащиеся тоже не решаются обратиться к учителю за его помощью.

Предложения

1. У проблемы может быть множество решений. Таким образом, обязанность учителя — дать учащимся указания по выбору наиболее подходящего решения проблемы.
2. Проблема должна быть связана с курсом и учебной программой, а учащимся должен быть выделен определенный период времени для завершения своей исследовательской работы.
3. При постановке задач необходимо учитывать способности учащихся, интерес и выбор предмета.
4. Должны быть критерии приемлемости для предоставления проблем.

В таких графствах, как Индия и Пакистан, все обучение ориентировано на экзамены, и ни у учителя, ни у учеников нет терпения, чтобы применить эту стратегию обучения и получить желаемые результаты. Если некоторые просвещенные учителя естественных, математических и социальных наук применяют этот метод обучения в своем обучении, это поможет в развитии творческих способностей и уверенности учащихся.

,

Эвристических методов решения проблем

0

Эвристические методы не являются формальной моделью решения проблем как таковой, но могут использоваться как подход к решению проблем, когда не ожидается, что решения приведут к идеальному или оптимальному решению.

Эвристика — это обычно умственные ярлыки, которые помогают в мыслительных процессах при решении проблем.Мы либо изучили эти методы — обычно неформально, либо они жестко запрограммированы на выживание. Мы часто используем их автоматически для решения проблемы.

Использование только эвристики для решения проблемы хорошо работает как быстрое решение или когда альтернативное решение непрактично — оно может стоить слишком дорого, быть непригодным для использования в текущей среде или представлять собой долгосрочный проект. Примеры эвристики включают использование:

• Практическое правило
• Обоснованное предположение
• Интуитивное суждение
• Стереотипы
• Профилирование
• Здравый смысл

Их также можно использовать как часть творческих методов решения проблем, но их следует использовать только как один из способов генерации идей или преодоления препятствий.

Те, кто решает проблемы с помощью формальных методов, всегда должны помнить, что чрезмерное использование одной или нескольких эвристик может привести к ошибке или смещению, а также ограничить творческий подход и новаторство.

Обзор

Эвристика — это физиологические концепции простых и эффективных правил, которые помогают объяснить, как люди решают проблемы. Эти правила обычно работают, но они подвержены предвзятым мнениям и могут привести к ошибкам. Например, обоснованное предположение основано на знаниях и опыте, но исключает то, что вам еще предстоит изучить.

Эвристика

нацелена не на новые решения, а на реализацию известных, легко доступных, слабо применимых. По сути, это ограничивает возможности людей решать проблемы, сосредотачиваясь на немедленном выполнении. Он часто использует метод проб и ошибок, чтобы найти работающее решение.

Вот еще несколько часто используемых эвристик из книги Джорджа Полиа 1945 года «Как решить».

• Если у вас возникли трудности с пониманием проблемы, попробуйте нарисовать картинку.
• Если вы не можете найти решение, попробуйте предположить, что у вас есть решение, и посмотреть, что вы можете из него извлечь («работать в обратном направлении»).
• Если проблема абстрактная, попробуйте рассмотреть конкретный пример.
• Попробуйте сначала решить более общую проблему («парадокс изобретателя»: более амбициозный план может иметь больше шансов на успех).

Набор инструментов

Джонатан Бендор из Стэнфордского университета разработал подход с использованием набора инструментов с использованием некоторых основных эвристик.Это очень свободный способ использования набора эвристик для решения проблемы.

Идея состоит в том, что специалисты по решению проблем смешивают и сопоставляют когнитивные ярлыки, чтобы найти их решение.

• Декомпозиция — начните с малого и разбейте общую проблему на более мелкие части.
• Local Search — учитесь на опыте, ищите известные похожие решения и адаптируйте их.
• Серийность — переход от A к B. Сначала внесите одно небольшое изменение, затем переходите к следующему.
• Множественные умы — многие руки делают легкую работу. Не работайте над проблемой в одиночку, узнайте, что думают другие, и используйте их как ресурсы.
• Имитация — не изобретайте велосипед, узнайте, что делают другие организации, и скопируйте их.
• Рекомбинация — смешать и сопоставить. Объедините несколько разных идей, чтобы создать решение.

Использование этих эвристических элементов не обязательно должно быть линейным или циклическим процессом;

Их можно использовать в любом порядке и столько раз для разных целей, сколько необходимо.

Не нужно использовать каждый элемент для решения каждой проблемы, как показано в примере — « человек пропустили прием к стоматологу ».

Первоначально в группу решения проблем могут входить офис-менеджер, регистратор и стоматолог. Позже в него могут входить и другие заинтересованные стороны, например пациенты (Multiple Minds). Группа по решению проблем спрашивает более широкую команду, что, по их мнению, хорошо работало в прошлом, и какой у них есть опыт работы в другом месте (локальный поиск).

Команда изучает, как другие стоматологи, терапевты и больницы справляются с пропущенными приемами (имитация). Затем группа решения проблем будет распределена по более мелким индивидуальным задачам — опрос, напоминания, ответы на телефонные звонки и т. Д. (Разложение).

Выводы — это не эвристика в инструментарии, а необходимая часть решения проблемы.

Исследования показывают, что письма-напоминания неэффективны, поскольку люди все еще забывают о встречах. Пациенты часто не могут дозвониться по телефону, чтобы отменить встречу или изменить ее, или не любят оставлять сообщения.Люди теряют свои карточки встреч. Команда обнаружила, что автоматические SMS-напоминания использовались в других местах и ​​стоят относительно недорого.

Команда внедрит систему, в которой SMS-сообщения будут рассылаться как напоминания, заменяющие письма — за неделю до и за день до нее. Пациенты могут отправить сообщение, чтобы отменить встречу. Кроме того, люди смогут отправлять сообщения об отмене по электронной почте. Это должно уменьшить нагрузку на телефоны и позволить другим людям отменить встречу.(Рекомбинация)

Это не окончательное решение. Это переместило практику с A на B. Теперь необходимо перейти от B к C. После того, как это будет реализовано, необходимо будет найти и внедрить решение для тех, у кого нет доступа к мобильным телефонам или электронной почте (Seriality).

Эвристические методы не являются формальным методом решения проблем. Их можно использовать отдельно или в сочетании с другими эвристиками. Теория эвристики сложна, но, по сути, является клише решения проблем.

Они не стремятся найти окончательное решение (хотя и могут). Часто это процесс проб и ошибок. Если эмпирическое правило не работает, вы можете использовать опыт, чтобы попробовать другое решение. Если это не удается, вы можете привлечь несколько умов, чтобы помочь вам решить эту проблему, и так один.

Преимущество эвристики заключается в том, что они могут быстро решить проблему, но часто приводят к немедленному, но «временному решению». Эвристика склонна к смещению и ошибкам. Их следует использовать с осторожностью и в качестве триггера для формального решения проблемы, чтобы найти лучшее и долгосрочное решение.

Ключевые точки

• Эвристика — это обычно умственные ярлыки, которые помогают в мыслительных процессах при решении проблем.
• Они включают использование: практического правила, обоснованного предположения, интуитивного суждения, стереотипов, профилирования и здравого смысла.

Эвристика

• нацелена не на новые решения, а на реализацию известных, легко доступных и слабо применимых.
• Преимущество эвристики состоит в том, что они могут быстро решить проблему, но часто приводят к немедленному, но «временному решению», поскольку они склонны к предвзятости.

Эвристику

• следует использовать с осторожностью и в качестве триггера для формального решения проблемы, чтобы разработать лучшее и долгосрочное решение.

Сегодняшний выбор для наших читателей: рекомендовано
,