Проект «Изобретающая программа Новатор, версия 4.0»

Цель проекта Новатор

Целью данного проекта является создание изобретающей программы 2-го поколения.

В настоящее время на рынке программного обеспечения реализуется большое число изобретающих программ, например, Goldfire Innovator, TechOptimizer, Innovation Workbench, Idea Generator, Pro/Innovator и другие. Алгоритмической основой всех этих программ служат эвристические методы решения технических проблем. На этом основании вышеуказанные программы можно отнести к изобретающим программам 1-го поколения.

Использование в изобретающих программах эвристических методов приводит к двум принципиально неустранимым недостаткам: необходимость предварительного обучения пользователя и низкая конкретность решения технических проблем. С изобретающими программами 1-го поколения может работать только подготовленный пользователь, который прошел предварительное обучение эвристическим методам, например, методам ТРИЗ (см. Профиль, раздел «ТРИЗ и концептуальное проектирование»). Овладеть этими методами на должном уровне можно только после длительного обучения на специальных курсах у опытного преподавателя.

Изобретающие программы 1-го поколения не решают поставленную пользователем проблему, а только подсказывают направления ее решения. Опираясь на эту подсказку и ряд поясняющих примеров, пользователь должен самостоятельно решить проблему. Поэтому при работе с такими программами весь объем творческих операций, необходимых для решения проблемы, пользователь выполняет сам. Указанные недостатки существенно ограничивают применение в инженерной практике изобретающих программ 1-го поколения и, следовательно, снижают объемы их продаж.

Новатор – это изобретающая программа 2-го поколения. Для работы с ней не требуется предварительного обучения. Новатор находит конкретные способы решения технических проблем и достижения технических целей, которые не требуют домысливания. Эти преимущества Новатора обеспечивают формальные методы решения проблем и большие базы конкретных знаний.

История проекта Новатор

Проект Новатор имеет длительную предысторию, которую иллюстрирует следующая схема.

Параметрический подход	Формальный метод выявления технических и физических противоречий, присущих техническим системам (см. Параметрический метод разрешения противоречий в технике).
Комбинаторный метод	Формальный метод синтеза принципа действия технической системы на основе базы эффектов (см. Поиск принципов действия технических систем).
Экспертная система «Новатор 3.0» скачать...	Достижения: автоматическое выявление и разрешение, технических и физических противоречий, база объектов с парными свойствами, оптимизация параметров на «нечетких» моделях.	Недостатки: необходимость доработки найденных решений, относительно больше число нереализуемых решений.
Экспертная система «Эдисон 4.03» скачать...	Достижения: компилятор базы знаний, синтез принципов действия устройств на открытой базе эффектов, выявление формальных противоречий в режиме реального времени.	Недостатки: большое число однотипных решений, небольшой объем базы эффектов, необходимость доработки конструктивной схемы принципа действия.
Программа TechCreator (разработана по заказу Invention Machine Corporation)	Достижения: объектный графический редактор, автоматический синтез конструктивных схем устройств на базе эффектов, группировка принципов действия по степени схожести.	Недостатки: сложность интерпретации некоторых конструктивных схем, небольшой объем базы эффектов.
База эффектов	Разработка базы эффектов для программ Phenomenon 1.0 и TechOptimizer 3.05 (продукты Invention Machine Corporation, www.inventionmachine.com). В настоящее время данная база эффектов входит в программу IHS Goldfire (продукт компании HIS www.ihs.com).
Новатор 4.02 и Эффекты 300	Текущие версии программ Новатор 4.0 и Эффекты.

Началом проекта Новатор можно считать разработку параметрического метода. Данный метод позволил полностью автоматизировать процедуры выявления и разрешения технических и физических противоречий. Он послужил алгоритмической основой для первых 3-х версий Новатора.

До 1995 года Компания Метод, кроме Новатора, разработала изобретающую программу Эдисон. В течение 5 лет было выпущено 4 версии этой программы. Программа Эдисон синтезировала принципы действия устройств или технологий за счёт комбинации физических, химических, биологических и других эффектов.

Последние версии программ Новатор 3.0 и Эдисон 4.03 имели сложную функциональную структуру. Они выполняли как процедуры анализа (построение моделей, выявление противоречий, оптимизацию параметров, определение причин явлений и т.п.), так и изобретательские процедуры (устранение противоречий и синтез принципов действия). Как показала практика, распределение изобретательских функций по двум программам снижает эффективность их применения. Поэтому на современном этапе работ изобретательские и аналитические функции разделены. Все изобретательские функции собраны в программе Новатор 4.0, а аналитические - в программе «Эффекты». Последняя из указанных программ представляет собой структурированную базу эффектов, которую можно использовать для причинно-следственного анализа технических и природных систем.

Позиционирование Новатора на рынке

Продажа индивидуальных и корпоративных лицензий

Основной результат работы Новатора – законченные варианты концепции разрабатываемого устройства или технологии. Таким образом, Новатор позволяет полностью автоматизировать разработку концепт-проекта будущего изделия или технологии.

[Пример концепт-проекта]

Кроме этого Новатор можно применять для анализа технических целевых и проблемных ситуаций, а так же для поиска научно-технической информации. В этих случаях результаты работы программы оформляются соответственно в виде аналитического и исследовательского отчётов.

Программу Новатор можно использовать и как техническую энциклопедию. База данных Новатора содержит описания технических концепций, технически значимых эффектов, а также инженерный справочник и словарь терминов.

База данных Новатора открыта для пополнения. С помощью специальных редакторов можно расширять любой из её разделов. Это позволяет использовать Новатор в качестве платформы для создания собственной базы знаний.

Разработанные Новатором концепт-проект и отчёты могут быть использованы для решения смежных задач:

• повышения качества продукции,
• снижения издержек производства,
• определения тенденций развития конкретной области техники,
• получения патентного приоритета в заданной области техники,
• разработки расчетных математических моделей устройств и технологий.

Перечисленные области применения и дополнительные возможности определяют круг корпоративных и индивидуальных пользователей Новатора.

Корпоративные пользователи Новатора

Тип пользователя	Мотивация покупки
Промышленные предприятия с полным циклом производства	ускорение выпуска новой продукции повышение качества продукции снижение себестоимости продукции обновление перечня выпускаемой продукции повышение производительности труда
Отдел* исследований и разработок	ускорение исследований и разработки необходимость разработки новых изделий и технологий с заданными характеристиками прогноз развития конкретной области техники разработка математических моделей
Отдел* информационных технологий	автоматизация всех этапов производства продукции создание и развитие базы знаний предприятия
Отдел* маркетинга	повышение качества выпускаемой продукции определение новых областей применения выпускаемой продукции
Патентный отдел*	обеспечение патентной защиты выпускаемой продукции ускорение поиска аналогов и прототипов
Библиотека*	приобретение новых баз данных
Отраслевой научно-исследовательский институт	разработка перспективных образцов техники прогноз развития отрасли техники
Проектный институт и инженерная (консультационная) фирма	полнота проработки проекта привлечение знаний сторонних специалистов повышение производительности труда расширение сферы деятельности решение трудных проблем
Высшее учебное заведение технического профиля	привлечение студентов повышение статуса учебного заведения разработка силами студентов коммерческих баз знаний

* Для производственных подразделений, имеющих самостоятельный бюджет расходов.

Индивидуальные пользователи Новатора

Тип пользователя	Мотивация покупки
Инженер-исследователь Конструктор Изобретатель Студент технического ВУЗа	моделирование и анализ технических целевых и проблемных ситуаций разработка концепций новых устройств и технологий разработка математических моделей создание и развитие собственной базы знаний повышение качества работы определение новых областей применения устройств и технологий
Патентовед	ускорение поиска аналогов и прототипа разработка группы изобретений для получения приоритета прогноз развития конкретной области техники

Интеграция в систему управления жизненным циклом изделия (PLM)

Новатор можно легко интегрировать в любую существующую систему автоматизированного проектирования (САПР).

Используемые в настоящее время САПР состоят из 3-х основных частей: CAD -, CAE - и CAM - систем.
CAD – Computer Aided Design (разработка конструкторской документации).
CAE – Computer Aided Engineering (выполнение инженерных расчетов).
CAM – Computer Aided Manufacturing (разработка технологической документации).

Программа Новатор – это CAI - система.
Computer Aided Invention – поиск инновационных решений с помощью компьютера.

Объединение CAI с CAD/CAE/CAM системой позволяет создать полнофункциональную САПР предприятия. Включение CAI системы завершает функциональное развитие САПР. В свою очередь, САПР является центральной частью системы управления жизненным циклом изделия – PLM (Product Lifecycle Management).

Консультант по инновациям (продажа концепт-проектов через Интернет)

Многие технические проблемы Новатор может решать в автоматическом режиме без участия человека. Поэтому размещение Новатора на интернет - сайте позволит организовывать продажу недорогих изобретательские услуги в режиме реального времени.

Схема работы Новатора в Интернете:

1. Заказчик на сайте Новатора указывает цель разработки или проблему, которую ему необходимо решить.
2. Новатор формирует содержание концепт-проекта, в котором представлены концепции способов достижения цели или решения проблемы, и демонстрирует его Заказчику.
3. Заказчик оплачивает разработку концепт-проекта.
4. Новатор отправляет Заказчику файл с концепт-проектом.

Области применения Новатора

Новатор в основном применяется для разработки концепт-проектов, анализа ситуаций и для поиска нужных данных.

Разработка концепт-проекта

В общем случае процесс разработки Новатором 4.0 концепт-проекта можно разделить на 6 частей:

• Постановка задания,
• Анализ ситуации,
• Разработка концепции,
• Сравнение концепции,
• Поиск в базе данных,
• Редактирование концепт-проекта.

Разработку Новатором концепт-проекта поясняет следующая блок – схема.

1Постановка задания

Разработку концепт-проекта можно начинать после того, как сформулирована техническая цель или выявлена та или иная техническая проблема. В 1-ом случае исходной информацией для работы с Новатором служит целевая ситуация, а 2-ом – проблемная ситуация.

В целевой ситуации описания цели и ситуация взаимосвязаны и дополняют друг друга. Цель – это желаемое изменение ситуации. С другой стороны, ситуация – это совокупность объектов, их свойств и отношений между этими объектами, изменение которых является целью.

Тоже самое верно и для проблемной ситуации. Отличие лишь в том, что проблема предполагает достижение двух и более взаимоисключающих целей. В основе проблемы лежит формально-логическое противоречие, устранение которого позволяет разрешить проблемную ситуацию.

В Новаторе 4.0 не делается принципиальных различий между целью и проблемой. Последняя рассматривается как сложная цель, состоящая из взаимоисключающих простых целей, которые связаны непосредственно или опосредованно.

Для фиксации данных о целевой или проблемной ситуации в Новаторе используется модуль Постановка задания. В форме этого модуля Постановщик задания или Пользователь указывает:

• название проекта,
• целевую (проблемную) ситуацию,
• варианты исходной цели *,
• данные, необходимые для оформления титульного листа концепт-проекта.

Примечание.
* В общем случае для одной ситуации можно указать несколько вариантов исходной цели, эквивалентных по смыслу и / или связанных между собой логически. Поэтому в Новаторе предусмотрена возможность записать несколько вариантов исходной цели, которые могут относится к различным типам. При дальнейшей работе с программой выбирается один из указанных вариантов. Выбор того или иного варианта исходной цели влияет на результаты анализа ситуации и, в конечном итоге, на всё содержание концепт-проекта.

2Анализ ситуации

При разработке концепций Новатор 4.0 учитывает только целевую или проблемную часть соответствующей ситуации. Поэтому переход от модуля Постановка задания к модулю Разработка концепций предполагает вычленении цели или проблемы из описания ситуации. Кроме того само это описание обычно состоит из разноформатных частей: фрагментов текста, рисунков, диаграмм, математических формул и т.п. Подобная информация не может служить исходными данными для компьютерной программы. По этим причинам Пользователю желательно, перед тем как приступить к разработке концепций, провести анализ ситуации и разработать её целевую модель.

Анализ ситуации состоит из трех этапов:

• моделирование целевой (проблемной) ситуации,
• выбор исходной и / или обходных целей,
• ранжирование выбранных целей.

▶ Моделирование ситуации

При моделировании ситуации выбранная при постановке задания цель рассматривается в качестве исходной цели, способ достижения который должен найти Новатор. Как показывает практика, используя описание ситуации, можно установить причинно-следственные связи исходной цели с другими целями, которые в данном случае называются обходными. Достижение обходных целей позволяет непрямыми, но очень часто более простыми средствами достичь исходную цель. Обходные цели выявленные при анализе ситуации называются обходными целями 1-го порядка. Данные обходные цели записываются в терминах ситуации и логически следуют из её описания. Поэтому такие обходные цели можно назвать контекстно-зависимыми.

Исходная и обходные цели 1-го порядка с причинно-следственными связи между ними образуют ориентированный граф, который представляет собой целевую модель ситуации. Достижение любой из целей этой модели позволяет достичь исходную цель или разрешить рассматриваемую целевую или проблемную ситуацию.

При разработке целевой модели Пользователь может использовать методику анализа ситуаций. Она состоит из 10 разделов, каждый из которых соответствует одному из типов исходных целей. Построение модели начинается с записи информации, относящейся к исходной цели. Затем, выполняя операции, указанные в методике, Пользователь постепенно расширяет модель ситуации. Для этого Пользователь включает в модель новые объекты, отношения между ними, а также свойства объектов. Методика анализа ситуации предполагает описание модели ситуации с помощью тернарного языка, оперирующего категориями объект, свойство и отношение [11, 12].

Пользователь, выполнив все операции, предписанные методикой, создаёт на рабочем поле объектного графического редактора ориентированный граф. В нём каждый узел представляет собой цель или проблему, а рёбра – причинно-следственные связи.

При построении модели возможны случаи, когда её элементам присваивается одно из значений модальности «потребность»: «элемент – желательный» или «элемент – нежелательный». Преобразование таких моделей может привести к тому, что одному и тому же элементу поочередно присваиваются противоположные значения потребности: «элемент – желательный» и «элемент – нежелательный». Тем самым потребность для этого элемента имеет третье значение модальности «потребность»: «желательный и нежелательный». Для элементов модели с таким значением потребности формулируется антиномия - проблема [15] в форме физического противоречий [3]. Благодаря использованию тернарного языка описания при анализе ситуации удаётся находить не только параметрические [2], но так же объектные и релятивистские противоречия. Два последних типа противоречий состоят в требовании наличия и отсутствия объекта (в том числе процесса) или отношения.

Для того чтобы описать изменение ситуации во времени Пользователь может разделить ее модель на стадии. Модель стадии ситуации представляет собой отдельный граф. Такие модели стадий связаны между собой наличием в них хотя бы одного общего объекта.

▶ Выбор и ранжирование целей

Модель ситуации может содержать очень большое число целей. Поэтому Пользователю предоставлена возможность выбрать из неё часть наиболее важных, и в тоже время, достижимых целей. Для выбора целей Пользователь копирует их описание в список «Исходная и / или обходные цели».

Если и после отбора число целей велико, то их можно расставить в соответствии с каким-либо приоритетом. Например, цели можно расставить в порядке удаления от исходной цели, или отдельно выделить антиномии - проблемы.

При переходе к следующему режиму Разработки концепций Новатор использует 1-ю цель из списка «Исходная и / или обходные цели». Новатор версия 4.02 может сохранять и использовать в концепт-проекте результаты работы только с одной выбранной целью. Для поиска концепций, достижения какой-либо другой цели, надо открыть новый проект (см. ниже «Дополнительные функции: управление проектами»).

3 Разработка концепций

Разработка концепций состоит из трёх этапов:

• выбор типовой цели,
• поиск обходных целей 2-го порядка,
• поиск концепций.

▶ Выбор типовой цели

При разработке модели ситуации Пользователь использует термины, указанные в её описании. С другой стороны, база знаний Новатора содержит обобщенные технические концепции, которые имеют предельную степень общности. Для их описания используется фиксированный набор терминов. Поэтому велика вероятность* формального несовпадения описания выбранной цели разработки с описанием соответствующей ей концепции в базе знаний Новатора. По этой причине Новатор может не найти нужные концепции. Для устранения этого терминологического несовпадения Пользователь должен записать выбранную цель разработки в терминах Новатора. Цель записанная в терминах Новатора называется типовой. В дальнейшем, при поиске обходных целей 2-го порядка и концепций, Новатор использует только типовую цель.

Примечание.
* По мере расширения онтологии целей и увеличения объёма базы концепций вероятность несовпадения цели разработки в терминах Пользователя с типовой целью будет снижаться.

▶ Поиск обходных целей

Как показали исследования, между техническими целями существует как минимум 11 несимметричных отношений перехода, не зависящих от контекста. Это позволяет установить между целями отношения перехода, которые реализуются в любой ситуации. Иными словами, переход между целями, в соответствии с указанными отношениями, является контекстно-независимым. Часть несимметричных отношений перехода определяет Эксперт (см. блок-схему работы Новатора), исходя из своих знаний, а остальные вычисляются при компиляции базы знаний Новатора.

Множество целей и несимметричных отношений перехода образуют структуру, которая представляет собой онтологию целей конкретной предметной области [13, 14].

Так как отношения перехода между целями несимметричны, а число целей предметной области ограничено, то для любой цели существует конечное число связанных с нею целей. Если какую - либо цель в этой отологии рассматривать как исходную, то все цели, связанные с нею отношениями перехода, можно назвать обходными целями 2-го порядка.

Наличие последовательности переходов между исходной и обходной цели гарантирует, что все концепции достижения обходной цели позволяют, так же достичь и исходную цель.

Используя онтологию целей, Новатор находит для выбранной цели разработки (исходной или обходной целей 1-го порядка) совокупность обходных целей 2-го порядка.

▶ Поиск концепций

Для выбранной цели разработки и всех обходных целей 2-го порядка Новатор формирует запросы к базе концепций. Найденные концепции Новатор делит на две группы: прямые и обходные концепции. В 1-ую группу входят концепции, позволяющие достичь выбранную цель разработки, а во 2-ую – все обходные цели. Вторая группа концепций разбита на подгруппы, каждая из которых относится к той или иной обходной цели.

Все концепции, записанные в базу знаний Новатора, получены путём обобщения конкретных технических решений. Таким образом, концепции представляют собой обобщенные технические решения и, сами по себе, являются предметом изобретения.

Решения, которые находит Новатор, представляют собой описания устройств (технологий). Использование этих устройств в рамках указанной ситуации позволяет достичь исходную цель или устранить исходную проблему. Это означает, что обходные концепции, найденные Новатором, позволяют применить известные устройства в новых условиях. Следовательно, Новатор находит новые способы применения известных устройств, что так же является предметом изобретения.

▶ Улучшение показателей

Концепции, которые находит Новатор, представляют собой описания устройств. Эти устройства характеризуются функциональными и общетехническими показателями, такими как вес, габарит, надежность и т.п.

Обращаясь к базе концепций и эффектов, Новатор находит принципы изменения, позволяющие улучшить показатели найденных устройств за счет изменения:

• свойств или типа материала элементов устройства,
• формы элементов и их расположения,
• режима работы устройства.

В основе принципов изменения лежит применение объектов с парными свойствами, стандартных технических решений, а также приемов устранения технических и физических противоречий [2, 3, 8,10]. Главное отличие принципов изменения от перечисленных аналогов – это их целесообразность и конкретность. Для каждого принципа изменения указывается однозначная цель его применения – список улучшаемых показателей. При этом объясняется, почему с помощью предлагаемых изменений можно улучшить эти показатели. Указанные в принципе изменения способы преобразования исходного устройства – это конкретные конструкторские операции.

Используя тот или иной принцип изменения, Новатор предлагает устройство с улучшенными показателями. Это устройство будет характеризоваться новыми конструктивными признаками, которые представляют собой предмет изобретения.

▶ Обеспечение условий реализации

Использование найденных Новатором устройств в рамках указанной ситуации позволяет достичь поставленную цель. Но при этом могут возникнуть новые проблемы, связанные с необходимостью обеспечить функционирование найденного устройства (проблемы функционирования).

Новатор рассматривает проблемы функционирования как самостоятельные задачи и решает их аналогичным образом. Результат решения проблем функционирования – это устройства, обеспечивающие функционирование исходного устройства. Новатор объединяет исходное устройство и устройства, обеспечивающие его функционирование, в одно целое. Результат такого объединения – устройство, имеющее новый принцип действия, который является предметом изобретения.

Следовательно, при разработки концепций Новатор 4.0 использует все известные способы (методы) изобретательства:

• обобщение (использование обобщенных технических решений),
• смену целей (переход от исходной к обходным целям 1-го и 2-го порядка),
• устранение противоречий (использование принципов изменения),
• комбинирование (поиск и объединение нескольких устройств в одно целое).

Новатор реализует все указанные способы изобретательства в основном без участия Пользователя, используя для этого формальные алгоритмы и специально подготовленные данные!

4 Сравнение концепций

Как правило, Новатор находит несколько концепций, позволяющих достичь исходную цель или устранить исходную проблему. В связи с этим возникает необходимость сравнить концепции между собой, чтобы в дальнейшем облегчить выбор* одной из них. В Новаторе 4.0 основанием для сравнения концепций служит интегральный показатель качества. Для определения его значений используется специальный экспертный метод оценки качества найденных концепций.

Примечание.
* В проектной деятельности выбор окончательного решения обычно делает лицо, не принимающее непосредственного участия в разработке этого решения. Поэтому в концепт-проект Новатор включает все найденные концепции, расставляя их в порядке роста интегрального показателя качества.

Сравнение концепций состоит из трёх этапов:

• выбор показателей качества,
• расстановка концепций по местам,
• расчёт интегрального показателя качества.

▶ Выбор показателей качества

На первом этапе Пользователь выбирает из словаря терминов Новатора или записывает сам показатели качества, на основании которых будет происходить сравнение найденных концепций. После этого Пользователь указывает относительную важность каждого из этих показателей с точки зрения выбранной цели разработки.

▶ Расстановка концепций по местам

После выбора показателей качества Пользователь расставляет найденные концепции по местам, отдельно для каждого из этих показателей. Более высокое место занимают концепции, у которых рассматриваемый показатель имеет лучшее значение. Пользователь записывает номера мест в таблицу «Распределение выбранных концепций по местам».

▶ Расчёт интегрального показателя качества

На последнем этапе Новатор рассчитывает интегральный показатель качества для каждой концепции. При расчёте учитывается относительная важность отдельных показателей. Результат расчета оформляется в виде диаграммы качества концепций.

5 Поиск в базе данных

Пользователь может дополнить описание найденных концепций сведениями из базе данных Новатора.

В режиме «Поиск в базе данных» Новатор позволяет найти:

• описания концепций,
• описания эффектов,
• значения свойств веществ и материалов,
• математические формулы,
• определение терминов.

Поиск данных ведется по ключевому слову, которое можно записать с помощью клавиатуры или по ключевым терминам, выбранных из словаря. Новатор ведет поиск как по отдельному ключевому термину, так и по их набору.

Для ускорения поиска Пользователь можно существенно сжать базу данных, автоматически выделив из неё только те данные, которые ассоциированы с выбранными концепциями.

Найденные данные можно включить в концепт-проект.

6 Редактирование концепт-проекта

После того, как найдена хотя бы одна интересная концепция Новатор формирует содержание концепт-проекта. Перед тем, как сгенерировать концепт-проект Пользователь может перевести программу в режим Редактирование отчёта. В этом режиме он может просмотреть содержание концепт-проекта и, если надо, изменить состав его частей, а также написать разделы «Введение» и «Заключение».

Готовый концепт-проект можно сохранить в базе проектов и экспортировать в текстовый редактор MS Word.

Анализ ситуации

В общем случае процесс анализа ситуации состоит из 5 частей:

• Постановка задания.
• Моделирование ситуации.
• Выбор целей.
• Ранжирование целей.
• Редактирования аналитического отчёта.

Анализ ситуации, выполняемый с помощью Новатора, поясняет следующая блок - схема.

Работа Новатора на отдельных режимах при анализе ситуации аналогична его работе на тех же режимах, которые используются при разработке концепт-проекта (см. выше).

Поиск данных

С помощью поисковой машины программы Новатор в своей базе данных можно найти:

• описания концепций,
• описания эффектов,
• значения свойств веществ и материалов,
• математические формулы,
• определения терминов.

В общем случае процесс поиска данных состоит из 3 частей:

• Постановка задания,
• Поиск в базе данных,
• Редактирования ислледовательского отчета.

Поиск данных, выполняемый с помощью Новатора, поясняет следующая блок - схема.

Работа Новатора на отдельных режимах при поиске данных аналогична его работе на тех же режимах, которые используются при разработке концепт-проекта (см. выше).

Создание базы данных

База данных Новатора состоит из словаря терминов, баз концепций и эффектов, онтологии целей, а так же инженерного справочника.

▶ Словарь терминов

Словарь – это совокупность научно-технических терминов (понятий), между которыми установлены отношения синонимии и подчиненности. Термины словаря разделены на три группы: Объекты, Свойства и Отношения. Все термины имеют определения, а физические свойства – также и размерность.

Словарь терминов применяется почти на всех этапах работы Новатора.

• Пользователь использует термины словаря для записи типовой цели.
• При поиске обходных задач Новатор учитывает существующие отношения между терминами.
• При сравнении концепций Пользователь использует показатели качества технических систем, которые входят в группу Свойства.
• При поиске данных из словаря выбираются ключевые термины.

Кроме этого, словарь терминов используется при формальном описании всех элементов базы знаний: технических целей, причин, следствий и условий реализации эффектов, математических моделей эффектов, таблиц значений свойств и т.п.

▶ База концепций

Эта база представляет собой совокупность технических концепций, между которыми установлены отношения причинно-следственной связи.

Концепция – это предельно общее описание устройства (способа), позволяющего достичь ту или иную цель (в данном случае техническую цель). Концепция служит основанием для разработки более подробных описаний устройства: полной функциональной схемы, конструкции, режимов эксплуатации и т.п.

В программе Новатор концепции представлены в виде принципа действия разрабатываемого устройства или принципа изменения существующего устройства. В принципе действия указаны элементы устройства, их взаимодействие, а также некоторые конструктивные отношения между этими элементами. Принцип изменения определяет, как надо изменить конструкцию, режимы работы и взаимодействие устройства с окружающей средой, чтобы улучшить его показатели.

Описание концепции включает:

• функционально - конструктивную схему принципа действия или принципа изменения,
• краткое описание,
• достоинства и недостатки концепции,
• примеры конкретной реализации концепции в патентах,
• литературу, в которой концепция описана подробнее.

Описание принципов действия дополняется подборкой эффектов, совокупность которых и образует данный принцип. Используя расчетные модели эффектов, Пользователь, при необходимости, может подсчитать значение функционального показателя устройства, описанного в концепции.

[Пример описания концепции]

▶ База эффектов

В настоящее время эта база состоит из физических, физико-химических и биофизических эффектов.

Эффект – это причинно-следственная связь между двумя явлениями, реализующаяся в определенных условиях. Первое из этих явлений называется причиной эффекта, а второе – его следствием.

Описание эффекта содержит графическую и текстовую части. Графическая часть состоит из двух взаимосвязанных иллюстраций. Первая из них показывает внешние проявления эффекта, а вторая поясняет его внутренние причины.

Текстовая часть описания эффекта содержит:

• перечень условий, которые необходимо создать для реализации эффекта,
• экспертную оценку пределов изменения показателей эффекта,
• краткое и подробное объяснения,
• расчетные модели с примером расчета,
• экспериментальные данные,
• значения свойств веществ и материалов, используемых в расчетных моделях,
• области применения эффекта в технике со ссылками на патенты и авторские свидетельства,
• литературу, в которой эффект описан подробнее.

[Пример описания эффекта]

Эффекты входят в описание концепций - принципов действия как их неотъемлемая часть.

▶ Онтология целей

Данная онтология представляет собой совокупность технических целей, между которыми установлены отношения синонимии, подчиненности, «часть-целое», «прямая - обходная цель» и т.п. Онтология целей используется для поиска обходных целей 2-го порядка.

▶ Инженерный справочник

Справочник содержит информацию, используемую в технике. В первую очередь, это таблицы со значениями физических и физико-химических свойств веществ и материалов, а также практически полезные математические формулы.

База знаний Новатора открыта для пополнения. В состав Новатора входят 5 отдельных редакторов:

• редактор словаря,
• редактор целей,
• редактор концепций,
• редактор эффектов,
• редактор справочника.

С помощью этих редакторов Эксперты или Пользователь может изменять и расширять любую часть базы знаний, записав в нее известные ему сведения. После этого Новатор объединяет новые и старые знания, устанавливая между ними нужные логические связи.

Если после дополнения базы знаний Новатора повторно решить известную проблему, то число найденных концепций может увеличиться!

Используя редакторы Пользователь может расширить существующую базу данных Новатора в нужном ему направлении. С помощью тех же редакторов Пользователь может осуществлять поиск в базе данных по названиям её элементов, по ключевым словам и номерам. Найденные данные можно записать в буфер обмена.

Вспомогательные функции

▶ Управление проектами

Все текущие результаты работы Новатора могут быть сохранены в базе проектов. Для управления этой базой в Новаторе используется Менеджер проектов. С его помощью можно загружать проекты в Новатор для дальнейшей работы над ними или удалять ненужные проекты из базы.

▶ Печать

Все введённые в программу данные, а также описание найденных концепций или элементов базы данных можно распечатать и записать в буфер обмена.

▶ Просмотр справочной информации

В любой момент Пользователь имеет возможность просмотреть Методику, Глоссарий и Справку (Руководство пользователя).

В Методике приведена краткая последовательность действий при работе с программой, в том числе при построении модели ситуации. В Глоссарии собраны термины, которые часто встречаются в описании элементов базы данных и в Методике. Глоссарий открыт для редактирования и пополнения. Справка содержит все сведения, необходимые для самостоятельного обучения работе с программой Новатор.

Теоретическая база проекта Новатор

Основные понятия концептуального проектирования, формальные и эвристические методы решения технических проблем, принципы построения баз эффектов и технических концепций, а также общие вопросы создания онтологий изложены в приведенных ниже работах.

1. Глазунов В.Н. Поиск принципов действия технических систем. Москва, Речной транспорт, 1990.
2. Глазунов В.Н. Параметрический метод разрешения противоречий в технике. Москва, Речной транспорт,1990.
3. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Москва. Советское радио, 1979.
4. Бородастов Г.В., Альтшуллер Г.С. Теория и практика решений изобретательских задач. Москва, ЦНИИатоминформ, 1980.
5. Альтшуллер Г.С. Как научиться изобретать. Томбов, Книжное издательство, 1961.
6. Альтшуллер Г.С. Основы изобретательства. Воронеж, Центрально-черноземное издательство, 1961.
7. Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара. Петрозаводск, Карелия, 1980.
8. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. Москва, Московский рабочий, 1973.
9. Титов В.В. Выбор целей в поисковой деятельности. Москва, Речной транспорт, 1991.
10. Автоматизация поискового конструирования. Под редакцией А.И. Половинкина, Москва, Радио и связь, 1981.
11. Уемов А.И. Вещи, свойства и отношения. Москва, Издательство Академии наук СССР, 1963 г.
12. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. Москва, Мысль, 1978 г.
13. Гаврилова Т.А. Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. Санкт-Петербург, Питер, 2000.
14. Guarino N., Giaretta P. Ontologies and Knowledge Bases. Amsterdam, IOS Press, 1995.
15. Горская Т.Г. О Типологии диалектических противоречий в познании. Журнал «Вопросы философии», 1981, № 11.