Теория решения изобретательских задач по фотонике
Покупка
Тематика:
Оптика
Издательство:
Томский государственный университет
Автор:
Соснин Эдуард Анатольевич
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 336
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-94621-495-7
Артикул: 761281.01.99
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину
Технические системы развиваются по определенным законам и правилам, используя которые можно ускорить процесс развития. Методологическую базу книги составляют законы эволюции целенаправленных систем (Альтшуллер Г.С, 1973; Злотин Б.Л., 1989; Корогодин В.И., 1991; Соснин Э.А., Пойзнер Б.Н., 2000-2013). На их основе анализируется развитие систем фотоники, даются рекомендации по их созданию, совершенствованию и прогнозированию развития. Принципы развития систем раскрыты на десятках примерах, обобщающих данные более чем трёхсот литературных источников. Дано множество методических рекомендаций, стимулирующих преобразование и создание систем. Внесены коррективы в существующий аппарат теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) с учётом современного уровня научных занний. Предложенные гипотезы могут быть использованы для новых разработок в области ТРИЗ. Книга адресована студентами университетов в учебных курсах, обучающихся по направлениям подготовки «Фотоника и оптоинформатика», «Светотехника и источники света» и «Биофотоника». Книга также будет полезна магистрантам, аспирантам, соискателям учёной степени в области естественных наук, научным работникам, инженерам, изучающим и конструирующим источники излучения, а также специалистам по проблемам творчества.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 001: Наука и знание в целом. Организация умственного труда
- 519: Комбинатор. анализ. Теория графов. Теория вер. и мат. стат. Вычисл. мат., числ. анализ. Мат. кибер..
- 535: Оптика
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 03.03.01: Прикладные математика и физика
- 16.03.01: Техническая физика
- ВО - Специалитет
- 12.05.01: Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Э.А. Соснин ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ В ФОТОНИКЕ Учебное пособие Под редакцией доктора физ.-мат. наук А.В. Войцеховского, доктора физ.-мат. наук А.Н. Солдатова Томск Издательский Дом Томского государственного университета 2015
УДК 001:5+535.14+ 519.713+008:001.8
ББК С66
C54
Рецензенты:
В.М. Аникин – доктор физико-математических наук, профессор,
декан физического факультета Национального исследовательского
Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского;
В.П. Рыжов – доктор физико-математических наук, профессор, почетный работник
высшего профессионального образования Российской Федерации
Соснин Э.А.
C54
Теория решения изобретательских задач в фотонике :
учеб. пособие / под ред. А.В. Войцеховского,
А.Н. Солдатова. – Томск : Издательский Дом
Томского государственного университета, 2015. – 336 с.
ISBN 978-5-94621-495-7
Технические системы развиваются по определенным законам и правилам,
используя которые можно ускорить процесс развития. Методологическую базу
книги составляют законы эволюции целенаправленных систем (Альтшуллер Г.С., 1973; Злотин Б.Л., 1989; Корогодин В.И., 1991; Соснин Э.А., Пойзнер Б.Н., 2000–2013). На их основе анализируется развитие систем фотоники,
даются рекомендации по их созданию, совершенствованию и прогнозированию развития. Принципы развития систем раскрыты на десятках примерах,
обобщающих данные более чем трёхсот литературных источников. Дано множество методических рекомендаций, стимулирующих преобразование и создание систем. Внесены коррективы в существующий аппарат теории решения
изобретательских задач (ТРИЗ) с учётом современного уровня научных занний. Предложенные гипотезы могут быть использованы для новых разработок
в области ТРИЗ.
Книга адресована студентами университетов в учебных курсах, обучающихся по направлениям подготовки «Фотоника и оптоинформатика», «Светотехника и источники света» и «Биофотоника». Книга также будет полезна магистрантам, аспирантам, соискателям учёной степени в области естественных
наук, научным работникам, инженерам, изучающим и конструирующим источники излучения, а также специалистам по проблемам творчества.
УДК 001:5+535.14+ 519.713+008:001.8
ББК С66
ISBN 978-5-94621-495-7
© Соснин Э.А., 2015
Учителю и коллеге-радиофизику Борису Николаевичу ПОЙЗНЕРУ, за его любовь к квантовой электронике, которую он передал нам
ОГЛАВЛЕНИЕ Благодарности ........................................................................................ Список сокращений .............................................................................. Предисловие ........................................................................................... Лекция 1. Найти себя в антропотехноценозах ................................. Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 1 ....................................................................... Лекция 2. Базовые понятия, необходимые для проведения системного анализа объектов и явлений .......................................... 2.1. Тезаурус теории систем ............................................................. 2.2. Две модели для изменения представления об объекте ........... 2.3. Модели объектов в системном анализе .................................... Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 2 ....................................................................... Лекция 3. Принципы построения технических систем ................. 3.1. Элементы технической системы. Принцип полноты частей системы ................................................................................... 3.2. Принцип энергетической проводимости .................................. 3.3. Гипотеза об увеличения качества энергии ............................... Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 3 ....................................................................... Лекция 4. Закономерности развития технических систем ........... 4.1. Неравномерность развития ТС .................................................. 4.2. Согласование-рассогласование ТС ........................................... 4.3. Повышение динамичности и управляемости ТС .................... 4.4. Развертывание-свертывание ТС и переход к надсистеме ...... Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 4 ....................................................................... 7 8 11 13 25 25 25 28 28 37 42 49 50 51 54 54 62 68 74 75 75 77 77 81 94 97 102 103 103
Теория решения изобретательских задач в фотонике 6 Лекция 5. Телеономическое описание эволюции антропотехнических систем ................................................................ Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 5 ....................................................................... Лекция 6. Ресурсы и специализированные операторы при решении задач ................................................................................ 6.1. Классификация ресурсов и способов их использования ........ 6.2. Вепольная форма записи задачи и решения ............................ 6.3. Вепольная форма представления источников излучения: от процессов спонтанного испускания света к самоорганизации ............................................................................. Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 6 ....................................................................... Лекция 7. Операторы разрешения физических противоречий ... Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 7 ....................................................................... Лекция 8. Операторы разрешения технических противоречий ......................................................................................... Выводы ............................................................................................... Задания ................................................................................................ Литература к лекции 8 ....................................................................... Лекция 9. Построение надсистем ....................................................... Выводы ............................................................................................... Задания на перспективу .................................................................... Литература к лекции 9 ....................................................................... Вместо заключения ............................................................................... 106 123 123 124 126 129 148 152 166 167 168 171 191 192 192 195 298 300 301 316 324 324 325 327
БЛАГОДАРНОСТИ Я выражаю свою глубокую признательность людям, которые слагали меня из года в год и сделали меня таким, какой я есть: Владимиру Ивановичу Корогодину – за методологическую базу теории целенаправленных систем и терпение; Юрию Александровичу Рылкину – за то, что приучил меня воспринимать науку как всегда незавершенный проект человеческого ума; Кириллу Афанасьевичу Склобовскому – за вдохновение в области теории решения изобретательских задач; Алексею Николаевичу Захарову, без которого первая лекция была бы совершенно другой; Любови Анатольевне Кожевниковой – за семинары по теории развития творческой личности; Василию Николаевичу Мамонтову – за введение в мир обратных связей; Валерию Алексеевичу Михайлову – за его искренний энтузиазм и многочисленные материалы по теории решения изобретательских задач; Филичеву Сергею Александровичу – за деятельное участие в данном проекте, материалы и консультации. Я также благодарен своим родителям – Анатолию Викторовичу и Людмиле Афанасьевне, подарившим мне счастливое детство, полное удивлений.
Теория решения изобретательских задач в фотонике 8 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АП – административное противоречие АПЧ – автоматическая подстройка частоты АР – алгоритм решения АРИЗ – алгоритм решения изобретательской задачи БР – барьерный разряд БС – биосистема ВБР – волоконная брэгговская решётка ВКР – вынужденное комбинационное рассеяние ВПР – вещественно-полевые ресурсы ВЧС – «вытеснение человека из системы» ВУФ – вакуумно ультрафиолетовый (диапазон излучения) ВФ – вредная функция ГИ – голографический интерферометр ГРО – гетероструктура раздельного ограничения ГПФ – главная полезная функция Д – двигатель ДОС – двумерная обратная связь ДР – дифракционная решётка ДХ – детерминированный хаос ЗРТС – законы развития технических систем ИИ – источник излучения ИК – инфракрасный (диапазон излучения) ИКР – идеальный конечный результат ИС – идеальная система ИСИ – источник спонтанного излучения ИЭ – источник энергии КСДХ – криптографическая система на основе детерминированного хаоса КТ – квантовая точка ЛИ – лазерное излучение ЛК – лазер на красителях
Список сокращений 9 МД – модуляция добротности НКИ – нелинейный кольцевой интерферометр НС – надсистема НЭ – нежелательный эффект ОИС – объект интеллектуальной собственности ОС – обратная связь ОУ – орган управления ПАВ – поверхностно-активное вещество ПВО – полное внутреннее отражение ПП – побочный продукт ПС – подсистема ПФ – полезная функция РИД – результат интеллектуальной деятельности РЛ – рандомные (случайные) лазеры РО – рабочий орган РОС – распределённая обратная связь СА – системный анализ СВЧ – сверхвысокочастотный (диапазон волн) СЛД – суперлюминесцентный диод ТЛ – твердотельный лазер ТО – объект техники ТП – техническое противоречие Тр – трансмиссия ТРИЗ теория решения изобретательских задач ТС – техническая система ТТИ – телеологическая теория информации ФП – физическое противоречие ФЭ – фотоупругий элемент ЦЗ – целевое звено ЦСД – целенаправленная система деятельности ЭВПП – элемент вращения плоскости поляризации 9ЭСМ – девятиэкранная схема мышления EUV – экстремальное ультрафиолетовое излучение I (i) – информация
Теория решения изобретательских задач в фотонике 10 P(p) – вероятность целенаправленного (спонтанного) достижения цели Q – оператор информации R – ресурс S – стартовая ситуация S-кривая – логистическая кривая развития информационной системы W – побочный продукт Z – цель ► – значок рекомендации для самостоятельной работы и размышлений
Предисловие
11
ПРЕДИСЛОВИЕ
Проведение взаимосогласованных научно-исследовательских,
опытно-конструкторских и технологических работ поискового,
теоретического, экспериментального и прикладного характера составляет суть целенаправленной инновационной деятельности.
Одной из полезных методик успешного решения инновационных
проблем является теория решения изобретательских задач (ТРИЗ),
представляемая иногда в форме вербального алгоритма решения
изобретательских задач (АРИЗ)1.
Настоящая книга содержит описание свода теоретических моделей, конструкций, закономерностей, алгоритмов, составляющих
базу для решения изобретательских задач. Она отличается тем,
что, во-первых, идеи ТРИЗ излагаются в ней на примерах из истории лазерной физики и фотоники, а во-вторых, сама ТРИЗ излагается в контексте успешно развиваемой автором теории целенаправленных систем деятельности (ЦСД), что придает изложению
особую стройность, логичность и изящество. При этом сами изобретательские задачи автор соотносит с задачами по устранению
(утилизации) «побочных продуктов» ЦСД – нежелательных эффектов, которые проявляются в процессе целенаправленной творческо-конструкторской и исследовательской деятельности. Операторы же ЦСД органично приобретают смысл «механизмов» преодоления физических, технических и иных противоречий, возникающих в процессе поиска решений задач.
1 Аббревиатуры ТРИЗ и АРИЗ ассоциируется с именем Генриха Сауловича Альшуллера, введшего их в оборот. Хрестоматийный пример «отождествления» по
правилу «Мы говорим … – подразумеваем …» известен, например, в солитонной
физике. Редкая книга о солитонах обходится без упоминания их первооткрывателя – Джона Скотта Рассела и экзотических обстоятельствах наблюдения им «волны трансляции» в канале – всадник, скачущий на лошади по берегу за необычной
одиночной волной…
Теория решения изобретательских задач в фотонике 12 Каждая глава завершается заданиями, требующими осознания ее материала. Эрудицию автора в излагаемой им проблеме подчеркивает внушительный список цитируемой литературы (более трехсот наименований), а также приводимые в качестве эпиграфов высказывания личностей, чьи имена сохранила мировая история, играющие роль своеобразного камертона к содержанию главы. Несмотря на казалось бы конкретную область науки, означенную в названии книги (оптотехника), на самом деле содержание книги универсально, т.е. будет полезно представителям всех категорий обучающихся в университетах по физико-техническим специальностям и направлениям (бакалаврам, магистрам, специалистам и аспирантам) независимо от конкретного направления подготовки. Обусловлено это тем, что действующие (вступающие в силу) федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) высшего образования предусматривают различные формы деятельности выпускников вузов, одной из которых является инновационная деятельность, естественной составляющей которой, безусловно, должно быть и умение «решать изобретательские задачи» в различных технических и научных областях. Широту же возможной читательской аудитории предопределяет авторский стиль – книга написана в живом, раскованном ключе, увлекающе, с приведением множества порой неожиданных и хорошо поясняемых примеров. А главное-то в вузовской педагогике именно и состоит в том, чтобы вызвать интерес у читателей-студентов! Несомненно, отличающаяся высоким методическим качеством книга Э.А. Соснина «Теория решения изобретательских задач в фотонике» будет способствовать формированию у студентов физико-технических вузов компетенций, необходимых для решения современных инновационных задач. 1 августа 2015 г. Валерий Михайлович Аникин, доктор физико-математических наук, профессор, декан физического факультета Национального исследовательского Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину