Асоціативні методи пошуку технічних рішень

Одним з найважливіших завдань творчого мислення є потреба відходу від стереотипів, від звичних поглядів, класичних традиційних канонів і заборон, фахових орієнтирів тощо. Для цього рекомендується надати об’єкту, що удосконалюється, деяких сторонніх, незвичних, а іноді й зовсім, на перший погляд, безглуздих ознак. Винахідництво пов’язане з використанням віддалених аналогів, з перенесенням знань з однієї області в іншу, з інтерпретацією нового на основі відомих понять. Тому джерелом генерування ідей серед інших можуть бути асоціації, метафори, випадково вибрані поняття.

З цією метою вживають так звані асоціативні методи активізації творчого процесу та пошуку творчих рішень. Ці методи базуються на суто формальних механізмах утворення нових понять або нових ознак цих понять шляхом чисто семантичного (тобто, за допомогою мовних одиниць) конструювання та використання аналогії вторинних смислових відтінків.

Асоціація – це зв’язок, який виникає за певних умов між двома чи більшою кількістю об’єктів. Об’єкт – це предмет уваги, тобто, виріб, явище, поняття тощо.

Асоціації класифікують за подібністю, контрастом і суміжністю.

Асоціації за подібністю – матеріал для евристичної аналогії.

Асоціації за контрастом – для евристичної інверсії.

Асоціації за суміжністю – для встановлення причинно-наслідкових зв’язків між об’єктом та його елементами, людиною та середовищем тощо.

Для створення асоціацій та генерування ідей можна використовувати метафори. Метафора – це перенесення властивостей одного об’єкта на інший за ознаками, спільними для обидвох зіставлюваних об’єктів (наприклад, бронза мускулів – обидва тверді, смагляві). Поширені прості метафори - аналоги, наприклад, “підкови брів”, “голос-труба”, “людина-блискавка”, “дзвінок сміється”; метафори з суперечностями (катахрези): “сухопутний моряк”, “круглий квадрат”, “чорне скло”, “скляний молоток”, ”теплий сніг”; метафори-загадки: “синя сухість”, “швидка зелень”, “солодка невідомість” тощо.

Розглянемо спочатку асоціативні зв’язки. Кожен об’єкт має в середньому десять асоціативних зв’язків з іншими об’єктами (парта – учень, дитинство, конструкція, дерево, сидіння, написи тощо). Це прямі зв’язки, які формують список ознак парти. Існують також посередні, тобто, вторинні, третинні і т.д. зв’язки. Між двома зовсім різними безпосередньо не зв´язаними об´єктами можна виявити асоціативний зв´язок, здійснивши 4 – 5 переходів. Візьмемо, наприклад, два різні об´єкти електродвигун та їжа. Для цих двох слів будуємо переходи:

їжа – хліб, котлета, суп, фрукти;

котлета - м´ясна, рибна, морковна;

м´ясо – рублене, кускове, фарш.

Електродвигун – це привід помпи, січкарні, м’ясорізки.

Отже, зв´язок двох різних об´єктів «електродвигун» та «їжа» встановлюється на 4-у переході словами «фарш» і «м´ясорізка».

Встановлено, що кількість прямих асоціативних зв’язків для будь-якого поняття (слова) близька до 10. Отже, один крок асоціації дає 10 слів, наступний – 10², третій – 10³ і т.д. Таким чином, каталог асоціацій швидко розширюється і дозволяє вибрати досить несподівані ідеї чи їх комбінації для винаходу або нового технічного рішення.

До основних асоціативних методик пошуку технічних рішень (багато в чому подібних) зараховують: метод каталогу, метод фокальних об‘єктів, метод гірлянд випадковостей та асоціацій, метод десяткових матриць.

2.6.1. Метод каталогу

Цей метод запропоновано у 1926 році професором Берлінського університету Ф. Кунце полягає у поєднанні об‘єкта з першим випадково взятим словом, яке довільно вибирається з каталогу (газети, журналу, книги, співбесіди, телепередачі) або з інших джерел інформації. Якщо на створюваний об´єкт перенести ознаки інших випадково вибраних об´єктів, то різко зростає кількість несподіваних варіантів рішення. Тому метод каталога передбачає:

1. Вибір з каталога чи іншого джерела декілька випадкових об´єктів.

2. Складання списків асоціативних зв´язків вибраних об´єктів.

3. Генерування ідей шляхом приєднання до створюваного об´єкта ознак вибраних випадкових об´єктів.

4. Оцінку отриманих ідей та відбір корисного рішення.

Наприклад, візьмемо за об‘єкт творчості “радіоприймач”, а за випадкове слово – “холод”. Комбінування цих понять (зрозуміло, з відкиданням абсолютно безглуздих варіантів) може привернути нашу увагу до таких потенційно нових і корисних технічних рішень, як “радіоприймач з примусово охолоджуваними елементами”, “радіопристрій для вимірювання низьких температур”, “радіоприймач – кондиціонер” тощо.

Нехай, наприклад, потрібно створити образ фантастичної рослини для мультфільму. Беремо декілька випадкових понять (вікно, годинник, радіатор) і їх ознаки переносимо на образ рослини. Вікно – отвір у стіні, одинарне, подвійне, з кватиркою, загратоване. Годинник – циферблат, стрілки, пружина. Радіатор – секції, вода, труби, тепло.

Отже, може бути створений такий образ фантастичної рослини. Вона складена з труб переплетених так, що виникають отвори у вигляді вікон з рухомими кватирками і на верхніх пагонах замість квіток тікають годинники. Якщо такий образ рослини не влаштовує, можна взяти інший набір випадкових понять.

Іноді метод каталогу підказує досить швидке й ефективне рішення, але загалом його серйозною вадою є необхідність перевертання великої маси “пустої породи”, тобто є значна кількість некорисних і безглуздих варіантів.

Метод каталогу був удосконалений Ч. Вайтінгом у 50-х роках двадцятого століття і названий ним методом фокальних об’єктів. Цей метод часто використовується у винахідницькій діяльності і ґрунтуючись на ньому створені винахідницькі пакети прикладних програм.

2.6.2. Метод фокальних об´єктів

Сутність методу фокальних об‘єктів полягає в перенесенні ознак випадково вибраних об‘єктів на об‘єкт, що є метою творчого процесу, тобто лежить у “фокусі” інтересів особистості, яка мислить. Алгоритм методу фокальних об‘єктів передбачає декілька послідовних етапів: вибір фокального об‘єкта – вибір кількох випадкових об‘єктів – складання переліку ознак випадкових об‘єктів – генерування ідей шляхом приєднання до фокального об‘єкта ознак випадкових об‘єктів – розвиток одержаних комбінацій шляхом утворення вільних асоціацій – оцінка одержаних ідей та відбір корисних рішень. Цей метод порівняно з методом каталогу дає значно більшу кількість варіантів рішення, оскільки на фокальний об‘єкт переносяться також ознаки випадкових об‘єктів.

Застосовують метод в такому порядку:

1. Вибирають фокальний об’єкт, наприклад, “годинник”.

2. Вибирають випадково (зі словника технічних термінів) три – чотири об’єкти, наприклад, “фланець”, “кіно”, “мікросхема”, “табуретка”.

3. Складають список ознак вибраних випадкових об’єктів, наприклад, “кіно”: німе, кольорове, широкоформатне, стереоскопічне, звукове тощо.

4. Генерують ідеї, приєднуючи ознаки випадкових об’єктів до фокального, наприклад: “годинник” + (кольоровий, звуковий, широкоформатний тощо).

5. Розвиток оптимальних сполучень вільними асоціаціями, наприклад: звуковий годинник інформує про час нарад або побачень, співає колискову, нашіптує поради тощо.

6. Експертна оцінка результатів п. 5 для відбору актуальних варіантів.

Наприклад, візьмемо як фокальний об‘єкт поняття “діод”, а як випадкові об‘єкти – “лампа”, “рослина”, “каміння”. Ознаками випадкових об‘єктів можуть бути: лампа – світловипромінювання, тепловипромінювання, скляний балон, кольорове випромінювання, цоколь, вакуумована, газонаповнена тощо; рослина – вертикальна, повзуча, польова, лісова, така, що стежить за сонцем або саморозкривається, фотосинтезуюча та ін.; каміння – тверде, кругле, важке, легке, пористе тощо. Відбір і розвинення деяких асоціацій можуть привести до таких (може, й відомих) відносно корисних варіантів рішення: світловипромінювальний діод, вакуумний діод, твердотілий діод, фотоперетворювальний діод, діод на аморфних напівпровідниках тощо.

Метод дає хороші результати під час пошуку модифікацій відомих способів та пристроїв. Крім цього цей метод корисний для розвитку уяви.

2.6.3. Метод гірлянд випадковостей та асоціацій

Якщо у вищенаведених прикладах використати ще й синоніми об‘єктів (діод – випрямляч, кенотрон, детектор; лампа – фара, ліхтар, бра; рослина – дерево, кущ, мох; каміння – галька, скеля, цегла), то попарне поєднання ознак синонімів і фокального об‘єкта може значно збільшити кількість розглядуваних варіантів рішення та кількість нових ідей. Цей метод запропоновано Г. Бушем, і він одержав назву методу гірлянд випадковостей та асоціацій.

Звичайно, використовуються два різновиди гірлянд:

• концентровані гірлянди, грона, в яких одне й теж ключове поняття виражається (асоціюється) у різних словесних формах;

• гірлянди послідовних метафор, тут кожна попередня метафора є ключовим (базисним) поняттям для утворення наступної.

Проілюструємо цей метод на прикладі розробки нових модифікацій стільців для розширення асортименту меблевої фабрики.

1. Встановлюємо гірлянду синонімів розроблюваного об´єкта: стілець-табуретка-крісло-лавка.

2. Довільно формуємо гірлянду випадкових об´єктів: електролампочка, кишеня, кільце, гратка.

3. Утворюємо комбінації з елементів гірлянд синонімів та гірлянди випадкових об´єктів: стілець з лампочкою, гратчастий стілець, стілець з кишенею, стілець- кільце; табуретка з лампочкою, з кишенею ....

4. Складають перелік ознак випадкових об´єктів: лампочка – скляна, матова, з цоколем ...; гратка – металева, пластмасова, плетена, зварна ...; кишеня – передня, бокова, зовнішня, внутрішня, накладна ...; кільце - металеве, дерев´яне, суцільне, плетене, з орнаментом ...

5. Генерують ідеї шляхом почергового приєднання до технічного об´єкта та його синонімів ознак випадкових об´єктів: скляне крісло, тепловипромінюване крісло, табуретка з цоколем ...

6. Генерують гірлянди асоціацій з ознак випадкових об´єктів, виявлених на четвертому кроці. Наприклад, якщо для об´єкта «лампочка» взяти ознаку «з цоколем», то можна отримати таку гірлянду асоціацій: цоколь- фундамент- цегла- пористий- піна ...

7. Генерують нові ідеї, приєднуючи до елементів гірлянди синонімів елементи гірлянд асоціацій. Тоді можливі такі рішення: крісло з пористого матеріалу, табуретка з піни ....тощо.

8. Вибирають альтернативи і вирішують чи продовжити генерування гірлянд асоціацій, чи їх вже досить для відбору корисних ідей.

9. Оцінюють варіанти ідей і вибирають раціональні технічні рішення, після чого можна вибрати оптимальне рішення.

2.6.4. Метод десяткових матриць

Результатом подальшого розвитку цього методу є метод десяткових матриць, запропонований у 1972 р. Р. Повілейком. Варіант рішення відшуковується на перетинах матриці, в горизонтальних рядках якої записано декілька (у автора – 10) евристичних прийомів, а у вертикальних стовпцях – основні показники технічної системи: геометричні, фізичні, хімічні, механічні, конструктивні, технологічні, експлуатаційні, економічні, ергономічні, екологічні, художні тощо (кількість евристичних прийомів може бути більшою або меншою, а їх перелік визначається специфікою завдання).

Морфологічний аналіз

Багато з біографів талановитих діячів науки і техніки відзначають у них схильність класифікувати всіх і вся. Кажуть, що Ландау, наприклад, в студентські роки склав класифікацію зануд. До першого класу зарахував “огид" - грубіянів, забіяк, скандалістів; до другого - “моралітиків" (виділяють продукт моралі - моралін); до третього - “пісних" (відрізняються незадоволеним, пісним виразом обличчя); до четвертого – «образливих» (завжди на когось ображаються).

Класифікування дозволяє швидше й точніше орієнтуватися в розмаїтті понять і фактів. Воно є одним з найважливіших елементів творчої діяльності. Тому невипадково морфологічний аналіз, як один з найбільш поширених методів технічного пошуку, базується на класифікуванні.

Термін “морфологія" (вчення про форму: від грец. morjh - форма і logos - вчення) увів у 1796 році Гете - основоположник морфології організмів, вчення про форму та будову рослин і тварин. Це не окремий випадок, коли словоутворення поета отримало широке визнання та поширення в багатьох науках (надалі з'явилися морфологія людини, морфологія грунтів тощо).

Автор нового методу пошуку Ф.Цвіккі, відомий швейцарський астроном, не дав розгорненого визначення поняттю “морфологічний аналіз". Він лише вказав, що це метод знаходження усіх варіантів розв'язання проблеми.

Уперше морфологічний аналіз був застосований для рішення технічних задач у 1942 році, коли Ф.Цвіккі було залучено до розроблення ракетних двигунів в американській фірмі AeroJet Engineering Co. За допомогою так званого морфологічного ящика (МЯ) Ф.Цвіккі вдалось за короткий час отримати значну кількість оригінальних технічних рішень. Цим він дуже здивував керівництво фірми. А найдивнішим є те, що більшість з його пропозицій були реалізовані.

Як же здійснюється пошук нових технічних рішень за правилами, запропонованими Цвіккі? Розглянемо хід морфологічного аналізу на умовному прикладі.

Припустимо, що ми вперше приступаємо до розроблення конструктивної схеми всюдихода. За правилами Цвіккі, ми повинні передовсім визначити параметри, від яких залежить розв'язання проблеми. У нашому конкретному випадку це будуть основні функційні вузли всюдихода. Складемо їх список.

А - двигун.

Б - ходова частина.

В - кабіна.

...

К - система амортизації.

Треба сказати, що навіть досвідчені конструктори не відразу можуть виділити і дати узагальнені визначення функційних вузлів пристроїв, що конструюються ними. Після складання списку функційних вузлів вказують можливі варіанти їх виконання. Результати можуть бути представлені у вигляді схем або списків, наприклад, наступним чином.

Двигуни:	А1 - електричний, А2 - хімічний, АЗ - реактивний, А4 - ядерний.
Ходові частини:	Б1 - чотириколісний, Б2 - крокуючий, БЗ - гусеничний, Б4 - шнековий, Б5 - моноколісний.
Кабіни:	В1 - герметична, В2 - негерметична.
...
Система амортизації:	К1 - спеціальні амортизатори, К2 - амортизація за рахунок ходової частини, КЗ - без амортизації.

На основі списків будується так званий морфологічний ящик. Він може подаватися у вигляді спеціальної таблиці або у вигляді морфологічної матриці, за виглядом схожої на математичну матрицю. Наприклад, для нашого всюдихода матриця буде мати вигляд:

А1	А2	АЗ	А4
Б1	Б2	БЗ	Б4	Б5
В1	В2
...
К1	К2	КЗ

Ця матриця є символічною формою опису технічних рішень. Вона дає уявлення про всі можливі конструктивні схеми всюдихода. Кожний конкретний варіант конструкції - це набір елементів з різних рядків. Наприклад, варіант А1 - Б1 - В2 - ... - К1, зазначений на матриці прямими потовщеними символами, - це всюдихід з електричним двигуном, чотириколісний, з негерметичною кабіною та спеціальними амортизаторами.

Загальне число варіантів, що містяться в матриці, дорівнює добутку чисел елементів в кожному рядку. У нашому випадку воно дорівнює 4 х 5 х 2 х ... х 3.

Побудувавши матрицю, здійснюють оцінку варіантів і вибирають найкращий.

Виникає запитання: у чому ж принципова відмінність морфологічного аналізу від простого перебирання варіантів і які переваги він дає?

Щоб відповідь була зрозумілою, наведемо таку задачу. Нехай потрібно знайти умовні позначення будь-яких ознак, щоб відобразити їх в таблиці або на графіку. Припустимо, що наш попередник, який врахував три ознаки, використав такі позначення:

для першої ознаки -	замальований кружечок	l
для другої -	замальований трикутник
для третьої -	замальований квадрат	n

Не виходячи далеко за рамки прототипів (нехай прототипом “А" буде l, прототипом “Б" - 5, прототипом “В" - n), знайдемо позначення ще для двох десятків ознак.

У процесі простого перегляду варіантів ми б намагалися здійснювати пошук в різних напрямах, видозмінюючи спочатку один прототип (коло®еліпс®...), потім інший (квадрат®трапеція®...) і т.д. Використовуючи морфологічний аналіз, будемо діяти ефективніше. Спочатку, наприклад, складемо табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Морфологічна таблиця позначень

Індекс	Параметр	Варіанти параметрів
параметра
А	Форма	Трикутник	Коло	Квадрат	Трапеція	Еліпс	Ромб
Б	Заповнення	Немає	Нахилені вправо лінії	Вертикальні лінії	Нахилені вліво лінії	Суцільне заповнення	-

Табл. 2.3. дозволяє побачити відразу 30 варіантів позначень (6х5).

За допомогою морфологічної таблиці ми знаходимо поле можливих рішень, ніби вносимо в це поле решітку і бачимо “урожай" в кожній клітинці. Причому поле можливих рішень треба вміти подавати не тільки на площині, але й об'ємно. Наприклад, доповнимо нашу морфологічну таблицю позначень (табл. 2.3.) третім рядком:

Індекс	Параметр	Варіанти параметрів
параметра
В	Колір	Чорний	Червоний	Синій	Жовтий	-	-

У доповненій (тримірній) матриці міститься вже 120 варіантів позначень.

Тепер можемо описати послідовність дій за цим методом.

У технічній системі, яку потрібно вдосконалити, виділяють декілька характерних для неї структурних морфологічних ознак (тобто ознак побудови системи). По кожній виділеній морфологічній ознаці складають список різних конкретних варіантів (альтернатив) технічного вираження цих ознак. Морфологічні ознаки з їхніми різними альтернативами розташовують у формі таблиці, що дозволяє уявити пошукове поле. Перебираючи всі можливі поєднання альтернативних варіантів виділених морфологічних ознак, можна виявити нові рішення задач, які під час простого перебору могли бути пропущені.

Формалізуючи процедуру морфологічного аналізу, окреслимо основні його етапи:

1 -	формулювання задачі;
2 -	складання списку всіх характеристик морфологічних ознак об’єкта;
3 -	передбачення можливих варіантів за кожною характеристикою;
4 -	аналіз отриманих при цьому поєднань;
5 -	відбір кращих поєднань.

Таким чином, морфологічний аналіз полегшує отримання сотень і тисяч нових комбінацій, що дає можливість оцінити їх єдиним поглядом і систематично дослідити. Проте ця простота отримання варіантів рішень несе в собі й “отруту" методу. Адже отриману масу варіантів треба проаналізувати, оцінити, виділити кращі.

Завдяки Свіфту ми з дитячих років знаємо, до чого може привести нестримне комбінування різними ознаками. Ось як в “Подорожах Гуллівера" описаний один з невгамовних поклонників комбінаторики.

“Тут професор підвів мене до рами,- розповідає Гуллівер,- з боків якої стояли всі його учні. Поверхня її складалася з безлічі дерев'яних дощечок. Всі вони були зчеплені між собою тонкими дротиками. Дощечки були обклеєні шматочками паперу і на цих папірцях написані всі слова мови бальнибарби. Професор попросив уваги. За його командою учні взялися за залізні ручки, вставлені в краї рами, і швидко повернули їх. Всі дощечки перевернулися, і розташування слів абсолютно змінилося. Тоді професор наказав тридцяти шести учням повільно читати рядки, що утворилися. Якщо траплялося, що три або чотири слова становили частину осмисленої фрази, її диктували іншим чотирьом учням, що виконували роль писарів.

Учні займалися цими вправами по шість годин на день і професор показав мені безліч фоліантів, заповнених подібними уривками фраз. На основі цього найбагатшого матеріалу професор розраховував скласти повний огляд всіх наук і мистецтв.

Отже, за дивовижну простоту отримання варіантів у процесі морфологічного аналізу доводиться платити великими затратами праці за вибір варіантів. Той, хто побудував хоча би одну морфологічну таблицю для розв'язання практичної задачі, знає, які суперечливі спокуси при цьому виникають. Не хочеться оминути цікавих варіантів, зробити матрицю якомога повнішою. Поза тим треба добитися її максимальної компактності, інакше аналіз варіантів перетвориться в заняття, подібне до вправ професора з незабутніх “Подорожей Гуллівера".

Ця особливість є причиною того, що морфологічний аналіз частіше застосовують не для пошуку якого-небудь одного ефективного рішення, а для дослідження області можливих рішень, наприклад, якщо треба розглянути конструкції давачів тиску для машин різних класів, котрі працюють у різних кліматичних зонах тощо.

Тут можна навести таку аналогію. Д.Мендєлєєв, працюючи над упорядкуванням системи хімічних елементів, не ставив перед собою мету, безпосередньо пов'язану з відкриттям нових “цеглин Всесвіту". Але, класифікувавши елементи, побудувавши їх матрицю, він зміг передбачити властивості кількох невідомих елементів. І незабаром, як відомо, вони були знайдені експериментаторами.

Подібно, під час побудови морфологічного ящика мета не повинна зводитися тільки до пошуку окремих рішень. Внаслідок глибокого морфологічного аналізу можна прийти до нового погляду на множину можливих рішень, а звідси недалеко й до принципово нових напрямів удосконалення конкретного технічного об'єкта.

Ф.Цвіккі не сформулював чітких правил, за якими можна було би добиватися необхідної компактності і в той же час достатньої місткості морфологічних таблиць. Проте на конкретних прикладах він показав ефективність свого методу. У 1943 році він побудував морфологічну матрицю для реактивних двигунів, котрі працюють на хімічному паливі. Матриця Цвіккі містила 576 можливих варіантів, в числі яких були і схеми надсекретних тоді німецьких літака-снаряда ФАУ-2 та ракети ФАУ-1.

У 1941 році було створено "Товариство морфологічних досліджень" під головуванням Ф.Цвіккі. Морфологічний аналіз як метод пошуку нових технічних ідей і рішень набув досить широкого поширення. За твердженням Ф.Цвіккі понад 70 великих промислових фірм використовували його метод у процесі розв'язування найрізноманітніших технічних задач.

Метод продовжує вдосконалюватися, розширюються області його застосування. Він є першим найбільш яскравим прикладом системного підходу у винахідництві, створює базу для мислення категоріями основних принципів і параметрів, є впорядкованим способом, котрий дозволяє здійснити систематичний перегляд всіх можливих рішень масштабної проблеми. Процес морфологічного аналізу так структурує мислення, що генеруються нові комбінації, які у процесі безсистемної діяльності взагалі можуть бути пропущені. Морфологічний аналіз найдоцільніше застосовувати під час розв’язання проблемних конструкторських задач: проектування машин, пошуку компонувальних чи схемних рішень. Його "внутрішня цінність" проявляється під час прогнозування розвитку технічних систем, визначення можливості патентування об'єктів в тому чи іншому виді, комбінацій основних параметрів з метою “заблокувати” майбутні можливі винаходи.

Закінчуючи перший крок знайомства з евристичними методами хотілося б навести тут одну історію, описану сербським письменником В.Нушічем у його "Автобіографії" як згадку про своє навчання у школі. Для пояснення будови сонячної системи вчитель географії поставив перед дошкою трьох учнів, яких примусив обертатися один навколо одного подібно до Сонця, Землі і Місяця. "Пояснивши нам усе,- пише В.Нушіч, - вчитель взяв палицю і став збоку, як приборкувач, готовий в будь-яку хвилину стукнути по голові того з нас, хто помилиться. І ось за його командою почалося обертання. Але не встигли ми зробити й одного повного кола, як в очах у нас потемніло, і вся наша трійка звалилися на підлогу, а вчитель, покидаючи клас, сказав: - Наступного разу я поясню вам, що таке вулкан".

Мозковий штурм

Мозковий штурм, або мозкова атака, є методом, запропонованим у США Алексом Осборном. Метод, який з'явився на світ на початку п'ятдесятих років, обріс за цей час бородою легенд, знайшов застосування в багатьох країнах, отримав цілий ряд нових імен і модифікацій. Хоча під впливом інших, більш сучасних методів область застосування мозкової атаки є не дуже широкою, він і зараз представляє інтерес як найпростіший інструмент колективного пошуку.

“Щоб винаходити,- писав Поль Валері (французький поет, автор книги "Роздуми про суть пізнання і природу творчості"), - треба бути в двох особах. Одна - створює поєднання, інша - вибирає..." Це добре розумів А.Осборн. Крім того, досвід підказував йому, що лише дуже невеликий відсоток людей є здатним висловлювати нові, а значить, ще сирі, не усталені ідеї в умовах критики. Тому А.Осборн запропонував під час колективного пошуку нових ідей і рішень відтермінувати критику, провести пошук послідовно в два етапи, двома групами. Перша група - “генератори" - пропонує ідеї, суворо дотримуючись правила “заборони критики". Друга група -“експерти" - обговорює та аналізує висунені “генераторами" ідеї.

Група “генераторів" складається звичайно з 5...12 осіб (допускається менша або більша кількість учасників). У групу не запрошують природжених скептиків і критиканів, стараються залучити людей з фантазією, а також фахівців-суміжників (конструктора, технолога, економіста, постачальника) та одну-дві особи "зі сторони", котрі не мають жодного відношення до розуміння задачі (лікаря, перукаря, поштового працівника).

Засідання “генераторів" - сесія мозкової атаки - продовжується недовго, звичайно 30...50 хвилин. Керує сесією ведучий, від якого багато в чому залежить ефективність роботи групи. Ведучий повинен забезпечити дотримання учасниками правил мозкової атаки, не користуючись у процесі сесії наказами та критичними зауваженнями.

Ідеї, які висловлюються учасниками мозкової атаки, відображаються у протоколі або фіксуються за допомогою магнітофона. Список ідей передається потім групі експертів. У задачу експертів входить не тільки оцінка ідей, але й аналіз прихованих можливостей в кожній висловленій пропозиції.

На перший погляд може здатися, що мозкова атака є інструментом не дуже серйозним, швидше екзотичним і не зовсім підходить для реальних винахідницьких та раціоналізаторських задач. Однак це не так. Досвід показав, що з її допомогою можуть вирішуватися найрізноманітніші, в тому числі і досить складні задачі. Більше того, деякі керівники науково-технічних колективів стихійно використовують правила мозкової атаки в своїй роботі, не будучи знайомі з ідеями А.Осборна. Так, серед працівників науково-дослідних лабораторій можна почути, що їхні керівники іноді влаштовують “неофіційні" наради в домашніх умовах за склянкою чаю, пропонуючи розглянути розв'язання гострих науково-технічних проблем, не особливо критикуючи їх на початку, доброзичливо розглядаючи будь-яку висловлену ідею.

Як "працює" мозкова атака, можна показати на прикладі розв'язання конкретної задачі, відомої у технічному фольклорі під назвою “захист транспортних суден від торпед і мін", який створений завдяки методу.

Задача виникла під час другої світової війни. Від торпед і мін гинуло багато транспортних суден. Який гострий драматичний характер мала ця проблема, добре знає той, хто хоч трохи знайомий з історією доставки морським шляхом у порти СРСР вантажів за ленд-лізом. Проблема хвилювала багатьох і було немало спроб подолати її хоч би частково. Труднощі цієї задачі починалися вже з того, що було незрозуміло, кому можна доручити її рішення.

Для великих військових суден, таких як лінійний корабель або крейсер, вона могла бути доручена фахівцям з озброєння. Велика вогнева потужність кораблів дозволяла у разі своєчасного виявлення торпеди або міни розстріляти її. Малі військові судна типу торпедного катера мали достатню швидкість і маневровість, щоб ухилитися від зіткнення. Але транспортні судна не мали ні достатнього озброєння, ні швидкості, ні маневру.

Для розв'язання задачі спробували застосувати мозкову атаку. На засідання, як це вимагають правила формування групи генераторів, запросили людину “зі сторони". Він, власне, і висловив таку ідею: “Нехай, як тільки-но міна або торпеда виявлена, вся команда стане вздовж борта і дує на цю міну".

Цю ідею ніяк не можна назвати серйозною. Але в групі експертів, керуючись правилом, що в кожній ідеї, якою б неймовірною або жартівливою вона не була, потрібно знайти раціональне зерно, міркували приблизно так. Один з експертів висловив думку, що повітряним потоком, яким би сильним не вдалося його створити, впливати на міну або торпеду не можливо, оскільки вони практично повністю занурені у воду. Якщо якимось чином і можливо впливати на торпеду, то тільки потоком води, але не повітря.

Інший експерт зазначив, що практично на кожному транспортному судні є джерела сильного водяного тиску - помпи, котрі призначені для аварійного відпомповування води у випадку отримання пробоїни. Тоді третій експерт запропонував: "А чи не можна трубами сполучити насоси з найвразливішими місцями бортів судна і створювати там необхідні потоки води, щоб відхилити торпеду з курсу, або, принаймні, збільшити час до зіткнення з нею і, скориставшись цим часом, розстріляти торпеду або ухилитися від зустрічі з нею?". Трансформована таким чином ідея була прийнята до подальшої розробки та використання.

Наведений приклад досить наочно показує, чому мозкова атака буває ефективнішою від обговорення проблеми на традиційних засіданнях.

На сесії мозкової атаки фахівець з озброєння, звичайно, буде висловлювати ідеї та рішення, котрі базуються на використанні вогневих засобів. І чим досвідченішим є фахівець, тим активніше він буде відстоювати пропозиції на цю тему, тобто постійно пропонувати рішення, пов'язані з його попереднім досвідом, хоча сильних рішень в цьому напрямі немає і бути не може через відсутність на транспортних суднах достатнього озброєння. Подібно, але вже навколо свого колишнього досвіду, буде розвивати ідеї фахівець з ходової частини - він буде пропонувати рішення, засновані на використанні швидкості та маневру. У людини, запрошеної “зі сторони", немає минулого досвіду з розв'язання поставленої задачі, і він буде пропонувати найнесподіваніші (хоч часто й абсолютно неприйнятні) підходи.

До речі, багатьма творцями науки та техніки в різних формах висловлювалася думка про те, що несподіваний розв'язок знаходить частіше не фахівець, а той, хто не знає про те, що дана задача не розв'язується на базі традиційних підходів. І можна навести немало прикладів на користь цієї думки. Так, у США в руслі тієї ж задачі, пов¢язаної з необхідністю збільшення транспортних перевезень морським шляхом, викликаної великою втратою суден, виникла гостра потреба в прискоренні виробництва нових. Традиційні технології суднобудування не дозволяли швидко збільшити обсяг виробництва. Створення ж нових суднобудівних доків, в свою чергу, вимагало багато часу. До рішення задачі залучили автомобілебудівників. І вони запропонували технологію будівництва суден в терміни, які були майже на порядок меншими від відомих кораблебудівникам.

Однак ефективність мозкової атаки визначається не тільки запрошенням "сторонніх". Під час сесії створюється обстановка невимушеного обміну думками і набагато легше змінюються та комбінуються ідеї, що висловлюються учасниками різних спеціальностей. Тому під час мозкової атаки висувається від 50 до 150 різних ідей, в той час як у процесі індивідуальної роботи за той же час - від 10 до 20. В одній з американських настанов з мозкової атаки на цю тему сказано: "99% ваших конструктивних ідей виникає подібно до електричної іскри під час контакту з думками інших людей".

Завдяки своїй простоті й легкості засвоєння в п'ятдесятих роках метод мозкової атаки швидко розповсюдився, претендуючи в один час навіть на роль головного підсилювача творчого мислення у всіх областях науки та техніки. Доцільність застосування мозкової атаки підтверджувалася повідомленнями про результати її практичного застосування. Віце-президент однієї американської фірми стверджував, що, застосовуючи цей метод, можна отримати 50 ідей за 15 хвилин. Фірма General Electric на сеансі мозкової атаки, котру було організовано для розв'язання задачі оптимального з'єднання двох електропровідників, протягом 30 хвилин отримала 175 ідей.

Зараз, коли з'явилися десятки інших більш складних і детально розроблених методів і прийомів пошуку нових технічних рішень, мозкова атака в її первинному чистому вигляді для вирішення винахідницьких задач використовується не так широко. Але цей метод як і раніше вивчається в числі перших у процесі підготовки фахівців з сучасних технологій винахідництва.

Узагальнимо основні правила мозкового штурму.

1.	Задачу послідовно розв’язують 2 групи людей по 4...15 осіб в кожній (оптимальний склад 6-12 осіб). Перша група тільки висуває ідеї – це група “генераторів” ідей. Тут бажано мати людей, схильних до абстрагування, з бурхливою фантазією. Друга група після закінчення «штурму» виносить рішення про цінність висунутих ідей - це група експертів. В її складі бажано мати людей-спеціалістів з аналітичним (критичним) складом розуму. Умови задачі формуються перед її “штурмом” тільки в загальних поняттях.
2.	Основна задача групи "генераторів" – видати якомога більше ідей за відведений час. Слід висувати будь-які ідеї, в тому числі фантастичні, явно помилкові та жартівливі. Чим більше фантастичних та нереальних ідей, тим сильніше проявляється їх дія на наступному процесі генерації ідей. "Погані" ідеї – це каталізатори; без них не буде "добрих" ідей. Після остаточного розгляду, який відбувається пізніше, багато ідей виявиться непотрібними. Однак, сам процес обговорення повинен викликати бурхливий потік ідей, ідеї повинні поступати неперервно, доповнювати та взаємно збагачувати одна одну. Колективний розум повинен генерувати неперервну послідовність ідей. Регламент на кожну ідею – не більше 2 хв. Ідеї висловлюються без доказів. Всі вони записуються в протокол (або фіксуються на магнітофон).
3.	В процесі генерування ідей заборонена будь-яка критика, не тільки явна словесна, а й скрита мовчазна (скептичні посмішки, міміка, жести). В ході штурму між учасниками повинні бути встановлені вільні та доброзичливі відносини. Потрібно, щоб ідея, висунута одним учасником штурму, підхоплювалась та розвивалась іншими. Рекомендується запрошувати на штурм людей інших спеціальностей та різного рівня освіти. Небажано включати в одну групу людей, які можуть ставати на заваді один одному (начальник та підлеглі).
4.	Експертиза та відбір корисних ідей після закінчення процесу їх генерування, повинні проводитись дуже уважно. Під час оцінки ідей слід ретельно аналізувати всі ідеї, навіть ті, які вважаються несерйозними, нереальними чи абсурдними.
5.	Процесом розв’язування задачі керує керівник штурму, який повинен забезпечити дотримання всіх без винятку умов та правил штурму. Керівник повинен виконувати свої обов’язки без наказів та критики, вміло скеровувати роботу засідання у потрібне русло. Для цього він задає різні запитання, щось підказує чи уточнює задачу, не допускаючи при цьому перерв у бесіді. Він повинен стежити за тим, щоб висловлювання ідей не проходило тільки в раціональному напрямку. Якщо йдуть тільки практичні ідеї, то керівник сам повинен висловити завідома фантастичну ідею чи оголосити п’ятихвилинку нереальних ідей.
6.	Якщо задача не вирішена в ході штурму, процес розв’язання можна повторити, проте краще зробити це з іншим колективом або переформулювати задачу так, щоб вона була сприйнята як нова. Для активізації процесу генерації ідей слід використати такі прийоми як "інверсія" (зроби навпаки), "аналогія" (зроби так, як в іншому рішенні), "емпатія" (вважай себе частиною об’єкту та з’ясуй свої відчуття), "фантазія" (зроби щось фантастичне). Можна використовувати список контрольних запитань. З кожної ідеї треба прагнути взяти раціональне зерно. Ідеї можна оцінити за 40-а бальною системою і, якщо якісь з них отримали в експертів крайні оцінки, з’ясувати причину розходжень.

Мозковий штурм неперервно вдосконалюється, розроблено його зворотну версію, у якій критиці надають основне значення. Його суть полягає в тому, щоб розкрити протиріччя, дефекти, недоліки та обмеження технічного об’єкту чи висловленої ідеї, які потрібно вдосконалити. Чим складніше розв’язується проблема, тим доцільніше через певні проміжки часу виясняти думку "генераторів". Встановлено, що ідеї, висловлені наступного дня після мозкового штурму були дуже ефективними.

Питання авторства знайденої ідеї в процесі мозкового штурму є складним. Його рекомендується вирішувати так:

1. Всі учасники штурму вважаються авторами.

2. Автором визнається той, хто сформулював остаточну ідею.

Порядок визнання авторства повинен бути вирішений до початку мозкового штурму. Найкращі результати метод дає під час розгляду проблем організаційного характеру (знайти нове застосування продукції, що випускається, нову форму реклами тощо) та під час розв'язування відносно нескладних задач.