Стало лучше, и тут же появилось новое требование: открытая плошка с керосином опасна. Значит, вместо плошки используем закрытый бачок. Но керосин нужно периодически подливать — сделаем из трубки съемную крышку-головку, например, на резьбе. Теперь поставим регулятор и усовершенствуем подачу фитиля: во-первых, он постепенно сгорает, и его надо вытягивать из трубки. Кроме того, от размера вытянутого конца фитиля зависит яркость пламени. Чтобы обезопасить себя от открытого пламени и заодно избавиться от копоти, поставим стекло. Но зачем освещать потолок? Оденем на стекло отражатель — рефлектор — и направим поток света на стол (рис. 3.3).
Дальше можно совершенствовать ряд мелких деталей, но в принципе возможности керосиновой лампы на этом оказались исчерпанными. Ее идеальность по отношению к предыдущим источникам света значительно выше, что проявляется в следующем:
возможность получить гораздо более яркий и чистый источник света — по спектру и без копоти;
возможность простого регулирования количества света;
бóльшая безопасность — открытое пламя прикрыто стеклом, а источник энергии — керосин — плотно закрыт.
Какую же цену заплатило человечество за повышение этого уровня идеальности?
Чтобы получить керосин, нужно разведать залежи нефти, а для этого должна существовать такая наука, как геология. Чтобы извлечь нефть из недр земли, нужно пробурить скважины — для этого пришлось создать нефтедобывающую отрасль промышленности. Чтобы переработать ее на заводе — нефтехимическую. Но выполнить все эти работы можно только при наличии развитой металлургической и металлообрабатывающей отраслей. Эти же отрасли нужны, чтобы изготовить саму лампу — прокатать тонкий металлический лист, разрезать на куски, соединить в герметичный корпус, изготовить остальные детали... Чтобы получить дешевое, тонкое и прочное стекло, необходимы опять-таки химическая и стеклообрабатывающая отрасли со своими специальными машинами. А изготовление машин требует развитой энергетики, транспорта, приборов для измерения и контроля... Все эти отрасли — надсистемы для различных частей керосиновой лампы. Так образуется сложнейшая иерархическая сеть горизонтальных и вертикальных взаимосвязей между различными отраслями производства, учет и анализ которых составляет сущность системного подхода.
Таким образом, из закона повышения уровня идеальности систем вытекает еще одно следствие: повышение этого уровня происходит за счет усложнения надсистемы. Иными словами, упрощая свою жизнь с целью получения максимального количества свободного времени и удовлетворения все возрастающих материальных и духовных потребностей, человечество все больше и больше усложняет производство. Это и есть научно-технический прогресс. Или, если учесть его темпы и последствия, научно-техническая революция...
А как же керосиновая лампа? Некоторое время с керосиновой лампой пыталось конкурировать газовое освещение, но из-за сложности и повышенной опасности не нашло широкого распространения. А затем ее свет померк рядом со свечой Яблочкова (1876), а еще через несколько лет — с лампами накаливания Лодыгина и Эдисона.
Электрическая лампочка, при ее высочайшей идеальности по сравнению с керосиновой лампой, не говоря уже о лампаде и факеле, тоже довольно скоро стала объектом критики. Прежде всего вычислили, что ее коэффициент полезного действия составляет всего несколько процентов, а вся остальная энергия расходуется на нагревание нити накаливания. И второй основной недостаток: спектральный состав излучаемого светового потока сильно отличается от состава спектра естественного солнечного освещения, что вредно отражается на зрении.
Второй недостаток более-менее устранен: добавки некоторых газов внутрь колбы лампы позволяют получить спектр излучения, близкий к солнечному. А вот повысить КПД лампы накаливания практически не удается, так как получить яркий свет можно только от сильно нагретой нити — это принцип действия лампы накаливания.
Опять прервем на некоторое время генетический анализ и рассмотрим лампочку как систему. Основная функция этой системы — создавать световой поток. Эту функцию выполняет нить накаливания — рабочий орган системы. Чтобы рабочий орган смог реализовать свою функцию, необходим источник энергии — электростанция или аккумулятор. Энергия должна поступать к рабочему органу — значит, необходима трансмиссия. И подачей энергии необходимо управлять — нужен орган управления, например, в виде выключателя.
Эти четыре элемента — рабочий орган, источник энергии, трансмиссия и орган управления — определяют минимальный состав любой автономной технической системы. Все эти элементы присутствовали и в костре, и в керосиновой лампе, но в менее явном виде. Так, рабочим органом в лампе было пламя, источником энергии — керосин, трансмиссией — капилляры фитиля, по которым керосин поступал из бачка лампы в зону горения, а органом управления — механизм, перемещающий фитиль вверх или вниз.
Выполняя по существу одну и ту же функцию, керосиновая лампа и лампа накаливания отличаются друг от друга всеми элементами. Корень различия — в принципе действия.
Принцип действия реализует идею потребности, обеспечивая системе возможность функционировать с помощью соответствующего рабочего органа — первичного элемента любой системы. И уже под рабочий орган подбираются остальные элементы системы.
А как найти подходящий принцип действия? Только из знания законов природы. Таким образом, рождение новой системы получается в результате такой цепочки: потребность человека (общества) — возникновение идеи — поиск соответствующих знаний — определение принципа действия системы — выбор рабочего органа — подбор остальных элементов системы. Система будет работоспособной, если минимально работоспособными будут все четыре органа системы. Повышение работоспособности — функциональности — системы происходит за счет совершенствования всех ее органов.
Совершенствование это, кстати, происходит неравномерно: то один, то другой орган вырывается вперед и вынуждает подтягиваться остальные. Но наступает период, когда из резервов всех элементов системы выжато все возможное и дальше совершенствовать нечего и некуда — система исчерпала свои возможности. Такая система или умирает (гусиное перо в качестве пишущего средства, факел), или останавливается в своем развитии (карандаш, лампа накаливания), или ее рабочий орган входит в новую систему (грифель карандаша — в цанговый карандаш).
Если мы продолжим генетический анализ системы местного освещения, прерванный нами на лампе накаливания, то увидим лампу дневного света, работающую на принципе дугового разряда. В этой лампе значительно выше коэффициент полезного действия — до 20%, значительно лучше спектральный состав светового потока. Но появляются свои недостатки: например, мерцание, которое очень вредно для зрения. Чтобы устранить эти недостатки, разрабатываются новые источники света, например энергосберегающие лампы, — наука в своем развитии не может остановиться. Совсем недавно появилось сообщение о «вечной» лампе. Эта лампа заполнена газом и никуда не подключается, но рядом устанавливается специальный высокочастотный генератор. Под действием высокой частоты молекулы газа возбуждаются и излучают свет...
Историю развития системы местного освещения, как и любой другой системы, можно представить в виде схемы, состоящей из длинной цепочки сменяющих друг друга систем с различными принципами действия, подсистемами, надсистемами и связями между ними. Такая схема носит название «Системный оператор», так как позволяет ориентироваться во всей генетике системы, или «Схема многоэкранного мышления» — из-за необходимости при работе с системой быстро представить в своем воображении всю эту структуру (рис. 3.4).
И чем больше «экранчиков» вы сможете увидеть, чем больше связей установить и учесть, тем легче будет вам сделать и принять выявленные в процессе генетического анализа общие законы развития технических систем, а именно:
1. Развитие любой технической системы идет в направлении повышения уровня ее идеальности.
Следствия:
1.1. Техническая система идеальна, если ее нет, а функции системы выполняются.
1.2. Повышение уровня идеальности системы происходит за счет усложнения надсистем.
2. Развитие частей системы идет неравномерно — через возникновение и преодоление противоречий.
3. Исчерпав возможности своего развития, техническая система или вырождается, или консервируется на определенном уровне, или ее рабочий орган входит как подсистема в новую систему.
Кроме общих законов, которые составляют, если можно так выразиться, идеологию ТРИЗ, ее основную сущность, есть еще законы синтеза системы и законы развития системы. Эти законы будут подробно рассмотрены в следующих разделах, хотя отдельные их положения уже просматривались в ходе генетического анализа, к которому мы будем еще не раз возвращаться.
