Аналогия операций

Преобразование условий задач

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЗАДАЧ

Условия задачи состоят из описания исходных данных (ИД) и задания – что нужно сделать. Наиболее часто преобразование условий задачи заключается в замене словесной формулировки задачи некоторой моделью (например, в виде схемы, таблицы и др.), позволяющей выделить существенные факторы, которые могут быть использованы для достижения желаемого результата.

Одним из вариантов преобразования ИД является изменение формы описания или представления объекта.

Если исходная формулировка задачи не позволяет наметить план ее решения, то весьма полезно составить несколько других формулировок.

Объекты и ситуации остаются те же, но каждая новая формулировка раскрывает другие свойства этих объектов, характеризуют их в новом отношении. Это позволяет с разных позиций взглянуть на задачу, увидеть аналогию с другими известными решенными задачами.

Исходные данные	Что требуется (что нужно)?	Ограничения (что допустимо, что нет)

1.2. Для ряда задач эффективно применение обобщающей абстракции. Для этого условия задачи записывают в более общих терминах (категориях), что позволяет расширить область поиска возможных решений. Бывает, что решение более общей задачи проще, чем конкретной

1.3. Переход от терминов к определениям. Этот прием получил название возвращение к определениям. Заменяя термины определениями, решающий задачу раскрывает их содержание, освобождаясь тем самым от давления специальных терминов. При этом в определениях стараются раскрыть такие свойства рассматриваемых объектов, которые позволили бы связать свойства объектов, описанных в ИД, и требуемого результата.

Инверсия

Процесс решения задачи можно представить как последовательное преобразование (ИД) для получения требуемого результата.

При обычном прямом решении задачи (рис.1, а) осуществляется преобразование ИД до тех пор, пока не будет получен требуемый результат.

Прием инверсии (от лат. inversio – переворачивание, перестановка) заключается в том, чтобы попытаться решать задачу не так как подсказывает условие задачи, а наоборот – зайти с другой стороны. Этот прием часто позволяет избавиться от ВПИ и найти простое решение.

а)

Рис. 1. Сравнение прямого и инверсного подходов при решении задачи: а – прямое решение задачи; б – инверсия хода решения задачи; в – инверсия поставленной задачи

Инверсное решение задачи может заключаться либо в изменении направленности процесса поиска решения, либо в инверсии постановки задачи.

2.1. Инверсия хода решения задачи заключается в том, что рассуждения строятся не от исходных данных, а от результата, т.е. требуемый результат преобразовывается до получения ИД (рис.1, б).

Например, при решении дифференциальных уравнений этот прием заключается в том, что задается вид функции решение будем искать в виде или при нахождении аппроксимирующей функции для заданных табличных значений задается вид этой функции, а затем методом наименьших квадратов определяются коэффициенты.

2.2. Инверсия поставленной задачи заключается в том, что решается не исходная задача, а другая, часто противоположная по смыслу (рис.1, в).

Например, в математике часто используется доказательство от противного. Для этого формулируется высказывание (утверждение), противоречащее тому, что нужно доказать. Иногда доказать ложность противоречащего высказывания оказывается легче, чем истинность того, что требуется доказать. Аналогично, легче бывает решить задачу не как улучшить, а как испортить техническую систему (диверсионный анализ).

Прямая аналогия

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. Расмотрим 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.

В зависимости от способа сопоставления различают аналогию: операций(функций, принципа действия), строения, формы и отношений.

Аналогия операций

Аналогия операций 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.