Аналогия – слово греческого происхождения, которое имеет два значения. 1) сходство в каком-либо отношении между предметами или явлениями. Например, такое сходство можно наблюдать у звуковых и электромагнитных волн: интерференция, законы отражения и преломления; 2) умозаключение, в котором на основании сходства двух предметов или явлений в каком-либо отношении делается вывод об их сходстве в другом отношении.

При рассуждении по аналогии сопоставляются два объекта. На основании их сходства в некоторых признаках, делается вывод об их сходстве в других признаках. При таком рассуждении знания, полученные при рассмотрении одного объекта, переносятся на другой менее изученный объект.

Выделяют четыре вида аналогий: прямая, личная, фантастическая и символическая. Рассмотрим подробно прямую аналогию.

Прямая аналогия предполагает сопоставление исследуемого или проектируемого объекта с естественными или искусственно созданными объектами этой же или другой области, а также решаемой задачи с подобными задачами в рассматриваемой или другой предметной области.

Применение прямой аналогии связано со свободным ассоциативным поиском, основанным на родстве внешних форм, выполняемых функций и процедур. В зависимости от способа сопоставления различают аналогию: операций (функций, принципа действия), строения, формы и отношений.

3.1. Аналогия операций

Аналогия операций (функциональная аналогия) является одной из наиболее распространенных видов прямой аналогии. Она характеризует направленность мышления связанную со свободным ассоциативным поиском в области материальных объектов выполняемых операций, принципов действия, функций, а также способов решения задач. Поиск осуществляется, прежде всего, в сторонних отраслях знаний, например, биологии, геологии, астрономии. Подмечено, что биология – самая продуктивная область для нахождения аналогий. Это подтвердилось фактом создания новой науки на стыке биологии и техники – бионики.

Для поиска аналогий необходимо сначала определить, какие операции (действия), функции должен выполнять объект, а потом искать, кто или что в окружающем мире выполняет такие же или близкие операции.

Пример. Некоторые аналогии операций. Детская игрушка волчок натолкнула изобретателя Э. Сперри на создание гироскопических приборов для автоматического управления самолетом.

Когда потребовалось создать прибор, обнаруживающий приближение шторма, то выяснилось, что в природе очень точно за 10…15 ч. предугадывает шторм обыкновенная медуза. Исследования показали, что медуза очень чувствительна к инфразвуковым волнам частотой 8…13 Гц. Оказалось, что эти колебания являются предвестником надвигающегося шторма. Таким образом была поставлена задача разработки прибора с соответствующей чувствительностью, которая и была решена.

Устройство для движения в грунте было создано инженерами после тщательного изучения «принципа работы» корабельного червя тередо, прокладывающего себе тоннель в бревне. Первые машины для подземных работ отбрасывали грунт назад. Инженер А. Требелев поместил крота в ящик с утрамбованной землей и просвечивал ящик рентгеновскими лучами. Оказалось, что крот все время вертит головой, вдавливая грунт в стенки туннеля, что явилось удачным решением для создания искусственного крота.

Как показывает практика для того, чтобы обнаружить подходящую аналогию, нужно сформировать подобие базы данных перспективных феноменов.

Инженерная эвристика Гаврилов Дмитрий Анатольевич

Аналогия прямая

Аналогия прямая

Рассмотрим на занимательных примерах, что такое прямая аналогия. Грубо говоря, это адаптация ранее имевшихся решений из одной области знания или истории к другой, текущей задаче.

Максим Чертанов в книге «Конан Дойл», вышедшей в серии «Жизнь замечательных людей», обращает внимание читателей на целый ряд изо бретений своего героя времён Первой Мировой, от приспособлений против морских мин - до камуфляжных сеток, для маскировки артиллеристских расчётов. Доктор Дойль заботился главным образом о сохранении жизни людей, так что его помыслы были связаны со всевозможными средствами защиты. Остановимся подробнее лишь да двух, поскольку, как нам представляется, они сделаны полностью в соответствии с методом аналогии и принципом копирования.

ВОПРОС № 3

Сэр Артур Конан Дойль прожил жизнь, достойную рыцаря, защищая нуждавшихся в помощи. Известны в том числе и два рыцарских романа этого автора - «Белый отряд» (1891) и «Сэр Найджел» (1906). Действие их развивается во время Столетней войны. Простые английские лучники вносили страшное опустошение в ряды превосходно экипированного неприятеля.

Тем не менее, эта изобретательская идея Конан Дойля могла бы спасти жизнь тысячам британским пехотинцам в период Первой Мировой войны, и продолжает спасать жизни многим людям во всём мире и поныне. Назовите его изобретение.

В феврале 1915 года Конан Дойль вносит военному министру предложение по производству средств индивидуальной защиты для пехотинцев, прикрывающих важнейшие жизненные органы:

«Почему бы не закрыть грудь тонкой и прочной стальной пластиной? Доктор Дойл сам проделал эксперимент (к счастью, не на себе и вообще не на живом человеке) и убедился, что защитная пластина вынуждает пулю отклониться. Ни в коем случае нельзя позволять, чтобы отряд пехотинцев шел на германские траншеи под пулеметным огнем, теряя по пути половину людей. Если нет защитных средств для солдат - значит, вообще нельзя отправлять пехоту в подобные наступления <…> Воззвания доктора успеха у военных чинов не имели. Генералы и члены кабинета министров отзывались о нем как о надоедливом профане…» (Чертанов, 2008)

Сейчас мы называем это бронежилетом. Хотя, возможно, изобретательская идея посетила создателя Шерлока Холмса не только по аналогии с рыцарскими доспехами. Другой его исторический роман - «Михей Кларк» переносит нас во времена Оливера Кромвеля, знаменитого в том числе и тем, что в 1642 году сформировал специальные конные подразделения, одетые в лёгкие доспехи - кирасы (и специальные каски). Этих кирасиров так и называли - «железнобокие».

Но ещё больше соотечественников писатель спас не от пуль, а на воде. Его находчивости мы благодарны до сих пор.

ВОПРОС № 4

Мало кто знает, что сэр Артур Конан Дойль работал в качестве корабельного врача на борту китобойного судна в Арктике. В целом ряде рассказов о Холмсе есть морская тема. Довелось писателю плавать и в южных водах, в том же качестве судового врача ходить на пароходе к берегам Западной Африки.

Несмотря на морской опыт Конан Дойля, накануне Первой Мировой адмиралтейство отнеслось к этому его предложению невнимательно. Но после очередной трагедии на море занялось массовым и повсеместным внедрением этого изобретения писателя. О чём речь?

Трудно себе представить сейчас, что в злосчастный 1914 год, когда началась Первая мировая, на военных кораблях британского флота «не разрешалось держать шлюпки, так как они при попадании снаряда могли загореться и создать дополнительную опасность. От мины или торпеды, выпущенной с субмарины, корабль моментально погибал весь - какая уж там дополнительная опасность! Дойл писал об этом в самые первые дни войны, предлагая все-таки оснащать суда достаточным количеством шлюпок, а с началом боя спускать их на воду и буксировать при помощи катера; представители Адмиралтейства (которое тогда возглавлял Уинстон Черчилль) его жестоко высмеяли: „Маловероятно, чтобы государственное ведомство поблагодарило человека за то, что он выполнял возложенную на это ведомство работу“. А беспомощные люди медленно умирали в ледяной воде, ибо к тонущим военным судам было запрещено близко подпускать спасательные катера, чтобы они тоже не затонули…» (Чертанов, 2008)

Тогда Конан Дойль выступил в печати со статьей, в которой предлагал простую меру - индивидуальные надувные круги, которые позволили бы морякам продержаться на воде хотя бы некоторое время, пока не подоспеет помощь. Зная по опыту, что генералы его опять засмеют или просто проигнорируют, он даже не стал к ним обращаться, а сразу развернул в прессе кампанию широчайшего масштаба. Он понимал: военное министерство может пренебречь голосом одного человека, но к мнению общественности - если её удастся убедить - оно будет вынуждено прислушаться. Расчет оказался верен: все британские газеты в течение нескольких дней писали почти исключительно о спасательных кругах. Предложение было настолько простым и понятным, что военные на сей раз отреагировали немедленно: недели не прошло, как от Адмиралтейства поступил заказ производителям резиновых изделий на изготовление 250-ти тысяч кругов. Газета «Хэмпшир телеграф» писала, что Адмиралтейство всецело обязано сэру Артуру Конан Дойлу и должно благодарить его. Благодарить оно, разумеется, не подумало, так что сам доктор так никогда и не был уверен, что адмиралы последовали именно его рекомендации - может, просто совпадение.

Уже в октябре (1914-го) всем экипажам флотилий, базирующихся в Северном море, стали выдавать спасательные круги, отгружая их прямо с заводов. В «„Хэмпшир телеграф“ написали: „Круг изготовлен из резины, уложен в прочную сетку-чехол и весит вместе с ней меньше трех унций. Его можно носить в кармане, а надев, как положено, на шею, надуть за десять секунд. Он предназначен, чтобы удерживать над водой голову человека бесконечно долгое время“… Эта штуковина, - пишет М. Чертанов - как мы понимаем, впоследствии трансформировалась в спасательный жилет (согласитесь: от доспеха до бронежилета не такой большой шаг, как от той же спасительной брони до надувной одежды? - Авт. ).

Все радовались, а доктор Дойл - нет; он понимал, что это полумера. В зимнем море, если помощь так и не придет, круги лишь продлят агонию. Нужны шлюпки; и если изготовители резиновых изделий могут сделать надувной круг, почему бы им не сделать (вместо деревянной. - Авт. ) надувную лодку?!

Тотчас он начал новую кампанию, за лодки, но тут он не смог пробить адмиральскую броню. Черчилль ответил ему вежливым письмом, но оснащать военные суда надувными шлюпками стали лишь во время Второй мировой. И всё же благодаря спасательным кругам и тому, что на британских кораблях стали размещать некоторое количество деревянных шлюпок, многие из людей смогли спастись…» (Чертанов, 2008)

Но и это, к слову сказать, не последняя изобретательская идея Конан Дойля. Мало кто знает, что именно он ещё в 1913 году предложил построить туннель под Ла-Маншем, чтобы обеспечить Англию продовольствием на случай морской блокады, заменить всем видимый надводный путь путём поддонным.

Ещё несколько примеров навскидку.

«Французский инженер С. Карно, заложивший и начале прошлого века основы теории тепловых машин, смело уподобил работу такой машины работе водяного двигателя. Физическая аналогия между переходом тепла от нагретого тела к холодному и падением воды с высокого уровня на низкий - пример строгой аналогии, опирающейся на существенные черты уподобляемых объектов. Рассуждение по аналогии дало в науке многие блестящие результаты, нередко совершенно неожиданные.

В XVII в движение крови в организме сравнивали с морскими приливами и отливами. Врач В. Гарвей ввел новую аналогию - с насосом и пришел к фундаментальной идее непрерывной циркуляции крови.

Химик Д. Пристли воспользовался аналогией между горением и дыханием и благодаря этому смог провести свои изящные эксперименты, показавшие, что растения восстанавливают воздух, израсходованный в процессе дыхания животных или в процессе горения свечи.

Д. Гершель обнаружил, что пламя спиртовки становится ярко-желтым, если поместить в него немного поваренной соли. А если посмотреть на него через спектроскоп, то можно увидеть две желтые полосы из-за присутствия натрия. Гершель высказал мысль, что сходным путем можно обнаружить присутствие и других химических элементов, и впоследствии его идея подтвердилась, и возник новый раздел физики - спектроскопия.

И. Мечников размышлял о том, как человеческий организм борется с инфекцией. Однажды, наблюдая за прозрачными личинками морской звезды, он бросил несколько шипов розы в их скопление; личинки обнаружили эти шипы и „переварили“ их. Мечников тут же связал этот феномен с тем, что происходит с занозой, попавшей в палец человека: занозу окружает гной, который растворяет и „переваривает“ инородное тело. Так родилась теория о наличии у животных организмов защитного приспособления, заключающегося в захватывании и „переваривании“ особыми клетками-фагоцитами посторонних частиц, в том числе микробов и остатков разрушенных клеток…» (Ивин, 1986, С.60–61).

Однажды в 1816 году французский врач и анатом Рене Лаэннек, озадаченный проблемами галантности - ибо со времён Гиппократа врачи прикладывали ухо к телу больного непосредственно, в том числе и женскому телу - обратил внимание на детскую забаву. Ребятня играла вокруг бревен строительного леса. Один мальчик чертил гвоздём по торцу бревна, а другой, прикладывая ухо к другому торцу, слушал. Так Лаэннека посетила мысль о стетоскопе, описание которого, впрочем, было дано им лишь три года спустя в «Трактате о косвенной аускультации».

Уже классикой стал случай, когда английский конструктор-мостовик Самюэль Браун решал задачу по преодолению широкой и глубокой пропасти, то есть при полной невозможности возведения опор моста ни на дне, ни по краям. Инженер вышел на улицу, была осень. К щеке прилипла паутинка. Обладая, несомненно, развитым ассоциативным мышлением, он придумал по аналогии конструкцию висячего моста (Кедров, 1987, С. 90–91). Эту легенду пересказывают масса авторов, в том числе и Г. С. Альтшуллер: «Английский инженер Сэмюэль Браун жил у реки Твид. Однажды, гласит предание, Брауну было поручено построить через реку Твид мост, который отличался бы прочностью и в то же время не был бы слишком дорог. Иначе говоря, Брауну надо было преодолеть техническое противоречие. Как-то, прогуливаясь по своему саду, Браун заметил паутину, протянутую через дорожку. В ту же минуту ему пришла в голову мысль, что подобным образом можно построить и висячий мост на железных цепях».

Ясно, впрочем, что мысль о применении тех же лиан и вьющихся растений для преодоления рек возникла много раньше начала XIX века - в незапамятные времена. А первый висячий мост с металлическими элементами запатентован англичанином Джеймсом Финли и построен в Пенсильвании в 1796 году. Кстати, «…построенный в 1820 г в Англии висячий мост через реку Твид пролетом 110 м стоил примерно в 4 раза дешевле каменного моста такой же длины. В 1826 г. в Англии был открыт Менейский цепной мост, который прослужил около ста лет, имел пролет 177 м при отношении стрелы к пролету 1/12. В этот же период был построен еще ряд мостов во Франции, США и других странах, пролеты которых не превышали 150 м. Таким образом, Менейский мост по величине пролета являлся рекордным до 1834 г…» (Смирнов, 1970). Надо полагать, что Браун решал задачу не пешеходного, а уже будущего железнодорожного моста. Ведь с 1807 года в Британии по рельсам побежали первые поезда.

Физик и математик (по совместительству - фабрикант в области производства бумаги) Жозеф-Мишель и его брат, архитектор Жак-Этьенн Монгольфье прогуливались по склону горы в жаркий день. Отсюда они наблюдали за тем, как поднимаются ввысь из долины - с поверхности озера - водяные пары, образуя туман. Первый воздушный шар братья изготовили как раз из бумаги. Через отверстие снизу они наполнили модель горячими газами, которые были легче воздуха, пока не охлаждались. Тренируясь на такой модели, к 1783 году они подняли на своём монгольфьере в воздух сперва - груз, потом - животных, наконец, и людей.

Газы при нагревании расширяются; поэтому вес нагретого воздуха в шаре меньше веса вытесненного холодного воздуха. Но уменьшение удельного веса сравнительно невелико, при нагревании от нуля до ста градусов по Цельсию - всего 27 процентов.

Поддерживающую силу исхитрился многократно увеличить наблюдавший за этими первыми успехами изобретатель Жак-Александр Сезар Шарль. В том же году он предложил использовать вместо горячего воздуха водород. Удельный вес которого в 14 раз меньше удельного веса воздуха.

Подъём в воздух породил задачу аварийного возвращения на землю, и уже через год Жозеф-Мишель изобрёл парашют (не подозревая о гениальных разработках Леонардо да Винчи веками ранее). Складной парашют изобрёл уже наш соотечественник, сын профессора механики, выпускник военного училища, талантливый драматический актёр Глеб Евгеньевич Котельников в 1910–1911 гг.

«Все изобретатели парашюта шли в то время по одному пути: они располагали парашют в фюзеляже аэроплана и пытались создать надежную систему, способную раскрыть его до того, как пилот покинет кабину. Случай помог Г. Е. Котельникову придумать свой парашют. Однажды он увидел, как знакомая актриса вынула из маленькой сумочки большую восточную шаль из очень тонкого, но плотного шелка. Проведя аналогию (структурную и внешнего вида), Г. Е. Котельников пришел к выводу, что парашют должен быть складным, а изготовлять его следует не из прорезиненного брезента, а из легкого шелка.

А швейцарец Жорж Деместрель придумал застежку „липучку“ после того, как каждый раз после прогулки вытаскивал колючие плоды репейников из густой шерсти своей собаки и. т. д…» (Учимся изобретать, 1997).

«И. Гутенберг пришел к идее передвижного шрифта по аналогии с чеканкой монет. Так было положено начало книгопечатанию, открыта „галактика Гуттенберга“, преобразовавшая всю человеческую культуру.

Первая идея Э. Хау, изобретателя швейной машины, состояла в совмещении острия и ушка на одном конце иглы. Как возникла эта идея - неизвестно. Но главное его достижение было в том, что по аналогии с челноком, используемым в ткацких станках, он изготовил шпульку, которая продергивала дополнительную нить через петли, сделанные игольным ушком, и таким образом родился машинный шов.

В. Вестингауз долго бился над проблемой создания тормозов, которые одновременно действовали бы по всей длине поезда. Прочитав случайно в журнале, что на строительстве тоннеля в Швейцарии буровая установка приводится в движение сжатым воздухом, передаваемым от компрессора с помощью длинного шланга, Вестингауз увидел в этом ключ к решению своей проблемы и т. д.» (Ивин, 1986, С. 64).

О том, каким образом возникла мысль об угле в качестве защиты от отравляющих газов, академик Н. Д. Зелинский рассказывал:

«В начале лета 1915 г. в Санитарно-техническом отделе Русского технического общества несколько раз рассматривался вопрос о газовых атаках неприятеля и мерах борьбы с ними. В официальных сообщениях с фронта подробно описывалась обстановка газовых атак, случаи поражения от них и немногочисленные случаи спасения солдат, находившихся на передовых позициях. Сообщалось, что те оставались в живых, кто прибегал к таким простым средствам, как дыхание через тряпку, смоченную водой или уриной, или дыхание через рыхлую землю, плотно касаясь её ртом и носом, или, наконец, спасались те, кто хорошо покрывал голову шинелью и спокойно лежал во время газовой атаки. Эти простые приемы, спасшие от удушения, показывали, что в то время, по крайней мере, концентрация газов в воздухе была хотя и смертельно ядовитой, но всё же незначительной, раз можно было спасти себя такими простыми средствами.

Это последнее обстоятельство произвело на нас большое впечатление, и, обсуждая затем вопрос о возможных мерах борьбы с газовыми атаками, мы решили испробовать и применять также простое средство, действие которого было бы вполне аналогично действию материи солдатской шинели или гумусу почвы. Как в том, так и в другом случае ядовитые вещества не химически связывались, а поглощались, или адсорбировались шерстью и почвой. Такое средство мы думали найти в древесном угле, коэффициент адсорбции которого по отношению к постоянным газам, как это известно, много больший, чем для почвы».