Генерация идей при решении изобретательских задач в программировании

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Кибернетика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А. М. Дворянкин, Р. Р. Романенко ГЕНЕРАЦИЯ ИДЕЙ ПРИ РЕШЕНИИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ В ПРОГРАММИРОВАНИИ
Волгоградский государственный технический университет
E-mail: romanenkorr@gmail. com
Рассматривается применение метода гирлянд ассоциаций в решении задач при помощи алгоритма решения изобретательских задач.
Ключевые слова: алгоритм решения изобретательских задач, метод гирлянд ассоциаций, изобретательские задачи в программировании.
A. M. Dvoryankin, R. R. Romanenko IDEA GENERATION IN INVENTIVE PROBLEM SOLVING IN PROGRAMMING Volgograd State Technical University
Here is described an association garlands method'-s application in problems solved using algorithm of invention problems solving (ARIZ).
Keywords: ARIZ, a method of garlands associations, inventive problems in programming.
Поиск новых знаний и их материализация, т. е. изобретение новых объектов техники, значительно усложнились в условиях возросших темпов обновления технических средств и быстрого роста научно-технической информации.
Изобретательство — самая древняя и одновременно самая таинственная и малоизученная область деятельности человека. В течение десятков тысяч лет изобретательность считалась чем-то божественным, необъяснимым и неуправляемым. Благодаря человеческой изобретательности развивались цивилизации, возникали науки, техника и технологии, искусства, а сама изобретательность, ее природа не поддавались изучению.
Революцию в этой области совершил основоположник теории решения изобретательских
задач (ТРИЗ), инженер и изобретатель из Баку, Генрих Саулович Альтшуллер. В 1956 году он опубликовал совместно с Рафаэлем Борисовичем Шапиро первую статью о методике изобретательства. В статье впервые был сформулирован научный подход к изобретательской деятельности- его суть кратко можно выразить следующим образом: техника и технологии развиваются в соответствии с объективными закономерностями, которые можно выявить, изучить и сознательно применять для решения изобретательских задач. Для выявления таких законов развития были изучены история развития техники, огромный патентный фонд изобретений [1].
Инструменты ТРИЗ позволяют превратить сложные, непреступные на первый взгляд зада-
чи во вполне доступную, поддающуюся алгоритмизации деятельность. Барьер, который стоит между задачей и ее решением и который невозможно преодолеть за один раз, оказывается вполне преодолимым за несколько последовательных шагов — более простых и выстроенных в нужном для решения задачи направлении.
Основным объектом изучения в ТРИЗ до недавнего времени были технические системы (ТС). В последние годы методы ТРИЗ стали применяться и в других областях творческой (изобретательской) деятельности. Техника, бизнес, искусство, науки и научные представления, информационные системы — все эти и другие системы, независимо от того, материальные они или нет, развиваются по единым законам. Для решения возникающих в этих областях изобретательских задач можно использовать единые инструменты.
С развитием информационных технологий (ИТ) актуальной стала задача применения методов ТРИЗ для решения изобретательских задач в области программирования.
Современное развитие ИТ все больше зависит от качества и стоимости программных продуктов. Разработка же качественного программного обеспечения, в свою очередь, зависит от многих факторов. Симптомы кризиса программирования (отставание от графика, превышение сметы, неполное выполнение пожеланий заказчика и т. д.) хорошо знакомы всем разработчикам крупных проектов. Программное обеспечение обладает такими свойствами, как сложность, масштабируемость, изменяемость, абстрактность, нематериаль-ность. Одним из инструментов совершенствования создания и развития программных продуктов на всех этапах жизненного цикла могут быть методы ТРИЗ [5].
Основной тезис ТРИЗ — решение изобретательских задач возможно только на основе последовательного, целенаправленного поиска при помощи методов и инструментов.
Условно методы можно разделить на две категории:
1) алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) — инструмент, помогающий переформулировать текст исходной задачи или проблемы в ее решение-
2) методы и инструменты развития творческого воображения.
В данной статье будет рассматриваться преимущественно первая категория методов.
Алгоритм решения изобретательских задач — это ключевой инструмент ТРИЗ. АРИЗ появился как методика решения изобретательских задач уже в первых публикациях Г. С. Альт-шуллера и Р. Б. Шапиро в 1956 году. Долгое время (до 1977 года) методика изобретательства так и называлась — АРИЗ. Только с появлением законов развития технических систем и других разработок возникло понятие ТРИЗ, а АРИЗ стал только частью этой теории. В АРИЗ входят все основные инструменты ТРИЗ, предназначенные для анализа задачи и поиска ее решения. При этом инструменты организованы в определенную систему, которая позволяет с каждым шагом уточнять суть проблемы, цели, ресурсы, возможные идеи решения [5].
Для решения изобретательских задач в нетехнических областях, в том числе и в области программирования, развития информационных технологий в 2010 году был разработан АРИЗ-Универсал-2010. Блок-схема АРИЗ-Универсал-2010 показана на рисунке.
В приведенной блок-схеме на шаге 2.2 учитываются две технологии:
1) функционально-ориентированный поиск-
2) функциональный закон идеального конечного результата.
Функционально-ориентированный информационный поиск — это метод поиска информации в различных хранилищах, при котором область поиска выбирается на основе сходства функций улучшаемой системы и систем (а также их компонентов), относящихся к этой области.
Идеальный конечный результат — это закон, определяющий основное направление развития системы (стремление системы к нужному результату при наименьших затратах). Примером может служить понятие идеальной программы. Это программа, в которой нет ни строчки кода, но которая выполняет заявленный функционал.
Данные технологии являются эффективными и перспективными, но как развитие данного алгоритма можно предложить использовать на этом шаге, помимо этих технологий, методы развития творческого воображения. Эти методы дают возможность использования данного алгоритма не только одним изобретателем, но и группе изобретателей одновременно, при решении общей задачи.
Одним из интереснейших методов развития творческого воображения является метод гирлянд ассоциаций. Данный метод является развитием метода фокальных объектов.
1. Формулировка
задачи
Блок-схема АРИЗ-Универсал-2010
В основе обобщенной модели предметной области решения задачи построения гирлянды ассоциаций лежит формальная система, задаваемая в виде тройки
& lt- А, Р, в & gt-,
где, А — конечный алфавит системы- Р — конечный набор правил, по которым составляются гирлянды ассоциаций- в — конечное множество гирлянд ассоциаций
На первом этапе построения гирлянды ассоциаций для выбранного для анализа объекта определяется набор слов, характеризующих его свойства (это могут быть, например, прилагательные и глаголы).
На втором этапе определяется набор слу-
чайных объектов, образующих базу знаний для построения гирлянд ассоциаций. Для этих объектов также определяются наборы характеризующих их признаков.
Третий этап — это составление цепочки ассоциаций. Для анализируемого объекта выбирается свойство, и из списка случайных объектов по определенному правилу (частоте встречаемости свойства, равномерному случайному распределению или другому) выбирается объект, обладающий тем же свойством, что и исходный объект. После этого к цепочке присоединяется следующий элемент по тому же самому правилу. Этап завершается по достижении заданной длины цепочки, или невозможности добавить к гирлянде новый элемент.
Четвертый этап представляет собой генерацию новых идей. К анализируемому объекту присоединяют элементы гирлянды ассоциаций и их признаки.
На пятом этапе из получившихся сочетаний объектов и признаков выбираются наиболее рациональные варианты идей для дальнейшего использования [2].
Это общий алгоритм использования метода. При автоматизации данного метода создается словарь, в котором между объектами образуется связь. В зависимости от того, какой словарь применялся для обработки (синонимов, толковый, антонимов, словарь технических терминов и др.), получаем различные типы связей между объектами.
Метод гирлянд ассоциаций, после автоматизации, становится близок к функциональноориентированному поиску. Данный метод дает возможность использовать не только функциональную связь между объектами, но и связи логические, семантические, смысловые.
Для примера возьмем задачу из учебного пособия М. С. Рубина, В. И. Кияева «Основы ТРИЗ и инновации». Задача звучит следующим образом: «Достаточно сложная и уникальная программа расчета размещалась для хранения в виде исполняемого файла в машинных кодах в месте, которое могло быть доступно сотрудникам института. Были опубликованы также результаты работы этой программы: исходные данные, результаты расчетов. Защищать программу паролем нельзя во избежание попыток его раскрытия. Как сделать так, чтобы доступной всем программой мог пользоваться только сам автор этой программы?» [5].
В процессе решения задачи с помощью АРИЗ-2010 было принято решение о создании управляемой ошибки на примере пароля внутри вводимых данных. Проанализировав рассуждения и выполнение шагов алгоритма, можно сделать вывод, что шаг 2.2 алгоритма АРИЗ-2010 является самым весомым (так как именно на нем появился запрос «ошибки при исполне-
нии программ»). Идеи, полученные на этом шаге, АРИЗ позволяет развить до рабочих решений.
При применении метода гирлянд ассоциаций для слова «доступ» получилась следующая цепочка: «доступ — дверь — ключ — вода — жидкость — пар — кипяток». В этой цепочке было найдено интересное словосочетание «доступ пар». Развитие данного словосочетания дало сочетание «выпаривать доступ». Дальнейшее развитие этой идеи привело к решению, при котором, чтобы получить доступ к программе, нужно запустить n раз приложение (n& gt-=2) — каждый такой запуск формирует часть дочернего приложения, которое выполняет расчет данных. Комбинируя решения полученные методом гирлянд ассоциаций и АРИЗ-2010, можно придти к третьему варианту решения задачи. Пароль внутри вводимых данных указывает на то, сколько копий программы должно быть запущенно, и на какой именно копии должна выполняться обработка данных.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Альтшуллер, Г. С. Творчество как точная наука / Г. С. Альтшуллер. — 2 изд. — Петрозаводск: Скандинавия, 2004. — С. 208.
2. Автоматизация поискового конструирования: искусственный интеллект в машинном проектировании / А. М. Дворянкин [и др. ]- под ред. А. И. Половинкина. -М., 1981. — 344 с.
3. Матрица идей [Электронный ресурс]. — 2009. — Режим доступа: http: //www. artlebedev. ru/tools/matrix/
4. Методы поиска идей и создания инноваций [Электронный ресурс]. — 2004. — Режим доступа: http: //www. inventech. ru/pub/methods/
5. Рубин, М. С. Основы ТРИЗ в иновации / М. С. Рубин, В. И. Кияев. — М.: Радио и связь, 2012. — 278 с.
6. Программа Creativity Machine выдумывает, изобре-
тает и совершает открытия [Электронный ресурс]. — 2004. -Режим доступа: http: //www. membrana. ru/articles/
inventions/2004/01/26/212 000. html
7. Свето-звуковая стимуляция [Электронный ресурс]. -2008. — Режим доступа: http: //www. medsport. spb. ru/
8. The Director Bureau Special Projects [Электронный ресурс]. — 2009. — Режим доступа: http: //www. tdbspecial-projects. com/

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой