© Libro N° 6225.
Algoritmos De La Invención. Rendon Ortiz, Gilberto. Emancipación. Julio 13 de
2019.
Título
original: © Algoritmos De La Invención. Gilberto Rendon Ortiz
Versión Original: © Algoritmos De La Invención. Gilberto Rendon Ortiz
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Miranda
LEAMOS SIN RESERVAS,
ANALICEMOS SIN PEREZA Y SOMETAMOS A CRÍTICA TODA LA CULTURA
ALGORITMOS DE LA INVENCIÓN
Gilberto Rendon Ortiz
CONTENIDO
Introduccion
Un
vistazo a TRIZ
Fundamentos
de TRIZ
El
turno del juguete
Apéndice
Introducción
En
los primeros días del año de 1974 apareció en el periódico para niños Пионерская
правда, o sea Pionerskaya Pravda de la antigua Unión
Soviética, el primero de una serie de artículos que se publicaron bajo el rubro
de Хочешь стать изобретателем?, es decir ¿Quieres ser
inventor? Firmaban esa primera entrega N. Linkova y G. Altov.
De tiempo atrás y hasta nuestros días la misma pregunta, al lado de otras
similares como ¿quieres ser astronauta? o ¿te gustaría ser bombero?, se ha
repetido cientos de veces en publicaciones para niños en cualquier parte del
mundo para incitar la curiosidad infantil. Sin embargo, la publicación referida
se distinguía de todo lo demás porque con la pregunta Хочешь стать
изобретателем?
Genrich Saulovich Altshuller, bajo el seudónimo de G. Altov, que utilizaba en
cuentos de ciencia ficción, iniciaba un curso de 53 lecciones para enseñar la
metodología que había creado para la resolución de problemas de inventiva, esto
es: simple y llanamente un curso para ser inventor. La Pionersakaya
Pravda tenía lectores de entre 10 a 15 años de edad, o sea escolares
de los últimos grados de educación primaria y estudiantes de secundaria. A
ellos estuvo dedicado el esfuerzo de este gran científico durante siete largos
años. La última lección se publicó en la edición del 29 de diciembre de 1981.
De unos años atrás era yo asiduo suscriptor de publicaciones periódicas de la
URSS, entre ellas el órgano informativo de los pioneros soviéticos, que con
cuatro páginas tamaño tabloide aparecía dos veces por semana, de suerte que me
tocó seguir desde el principio uno de los esfuerzos educativos más interesantes
que se han dado para enseñar a niños de 10 a 15 años de edad a inventar,
esfuerzo que dio como resultado un trabajo que ha tenido hasta nuestro días
resonancia mundial.
Mientras me fue posible seguí con suma curiosidad esa serie de artículos, que
aparecían muy espaciados, por el hecho de que desde las primeras entregas se
hacía referencia a algunos de los principios de la inventiva que Altshuller
describía exhaustivamente en Алгоритм изобретения, Algoritmos de la
invención, libro que acababa de llegar a mis manos, y uno de las obras
fundamentales para comprender la Teoría para la resolución de problemas de inventiva
que en los años siguientes desarrollaría bajo el acrónimo de TRIZ Теория
решения изобретательских задач. Era interesante observar cómo el autor
lograba traducir a la comprensión de jóvenes lectores, las ideas, conceptos y
principios que se miraban demasiado complejos en la obra mencionada. Alternaba
pequeños artículos teóricos con retos creativos para los lectores del periódico
y un apartado que examinaba la respuesta de los escolares bajo el sugestivo
título de И тут появился изобретатель, esto es Y entonces
se aparece el inventor… con la resolución del problema de inventiva.
Altshuller, complacido por la recepción y respuesta de los jóvenes lectores se
hizo un colaborador habitual del periódico infantil hasta 1989 con una sección
titulada ИЗОБРЕТАТЬ? Это так просто! Это так сложно!, ¿INVENTAR? ¡Es
muy fácil! ¡Y es tan difícil!
Al tiempo que crecía mi interés por la serie de artículos, saltaban a la vista
dos importantes preguntas: la primera de ellas ¿acaso es posible enseñar a
inventar? Y la segunda ¿a niños de 10 a 15 años de edad?
Altshuller estaba convencido de que no sólo era posible enseñar a inventar a
cualquier persona interesada realmente en hacerlo, sino que era primordial
crear la metodología de la invención, labor a la que dedicó prácticamente toda
su vida. A los 22 años, como examinador de patentes de la Armada Soviética,
comenzó a revisar miles de patentes clasificándolas por su principio inventivo,
por la forma de resolver el problema. Ello le llevó a catalogar una serie de
pasos necesarios, presentes en la mayoría de invenciones y que podían aplicarse
a cualquier nueva invención que se intentara acometer. En 1956 publicó el
primer artículo sobre sus ideas, pero es hasta 1959 cuando se discuten en la
revista Изобретатель и рационализатор, El inventor, y comienzan a
difundirse ampliamente. Entre 1961 y 1979 se editan los libros básicos del
TRIZ. En todos esos años realizó una gran actividad llenando de artículos
diversas publicaciones soviéticas, impartiendo cursos, talleres, seminarios. En
1971 empezó a operar el Instituto de formación e investigación de la
creatividad inventiva de Bakú, mientras que la asociación rusa del TRIZ se
constituyó en 1989.
El método TRIZ fue reconocido en la Unión Soviética como una aportación muy
valiosa en 1970 y comenzó a aplicarse en distintas ramas de la industria, en la
educación universitaria e inclusive en áreas como la ecología y el medio
ambiente.
Sus trabajos traspasaron las fronteras y se difundieron en todos los países
socialistas, particularmente en la República Democrática Alemana; en 1984 se
publicó en inglés su libro Творчество как точная наука, La creatividad
como una ciencia exacta, sin causar impacto alguno ante una traducción
deficiente y lo novedoso y la complejidad de la teoría expuesta.
No es sino en el año de 1992 que Altshuller y el TRIZ lograron reconocimiento
en Estados Unidos al publicarse la traducción al inglés del libro И тут
появился изобретатель, Y entonces se aparece el inventor, que
no era otra cosa que la recopilación y adaptación de los artículos que publicó
en la Pionerskaya Pravdapara los escolares soviéticos, donde el
método se explica a un nivel elemental sin dejar al lado sus fundamentos y
cualidades. La versión rusa había aparecido en 1984 en la editorial Детская
литература, Literatura infantil.
En esencia TRIZ es un sistema perfectamente estructurado y basado en una
metodología fácil de enseñar a cualquier individuo, con objeto de que enfrente
problemas de innovación tecnológica o producción de inventos, de una forma programada
y exitosa; una teoría sobre la cual se ha desarrollado una metodología, todo un
conjunto de herramientas basadas en modelos para la generación de ideas, y
soluciones innovadoras, así como herramientas y métodos para la formulación de
problemas, análisis de sistemas, análisis de fallas y patrones de evolución de
sistemas. Sus aplicaciones son innumerables y, lo importante para responder a
las preguntas que nos hicimos líneas atrás: la Teoría para la resolución de
problemas de inventiva es accesible a jóvenes estudiantes y a prácticamente
cualquier persona interesada en trabajar con problemas creativos.
En esta obra pretendemos dar a conocer a jóvenes estudiantes a partir de
enseñanza media en particular lo sustancial de TRIZ, la Teoría para la
resolución de problemas de inventiva, que tanta difusión tiene en el mundo, con
la idea de acercarlos en su etapa formativa a los algoritmos de la invención,
una de las herramientas más poderosas para las mentes creativas. Se trata de un
acercamiento a TRIZ, de una hojeada general para despertar su interés en la
innovación técnica y científica de tanta importancia para el desarrollo de un
país. Haciendo paráfrasis de lo expresado en 1959 por los editores de El
inventor, tras la discusión en torno de los artículos de Altshuller,
diríamos que en una época de rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología
como la nuestra, la divulgación de “los secretos” de la habilidad inventiva, de
reglas razonables de inferencia, de formas eficaces para trabajar en la
innovación técnico científica es cada vez más y más urgente en nuestro
país.
Altshuller utiliza cientos de ejemplos de problemas inventivos para ilustrar su
resolución en base tanto a los 40 Principios de inventiva como al uso de los
Algoritmos para la resolución de problema de inventiva (ARIZ). Muchos de los
ejemplos y ejercicios que propone se refieren a tecnologías que son del dominio
de especialistas de distintas ramas, lo que hizo difícil la lectura de su
primera traducción al inglés. En esta obra dedicamos una sección completa para
hacer referencia a ejemplos del extraordinario acervo de inventos que ha
enriquecido la cultura humana bajo el nombre genérico de “juguetes”, a
sabiendas de que en el sistema tecnológico más sencillo, como puede ser un
muñeco maromero, un caminante vectorial o un carrito impulsado por un motor de
banda elástica, se ocultan no sólo principios físicos complejos, sino las bases
de la creatividad y el ingenio humanos, no en balde los grandes divulgadores de
la ciencia, Tisiander y Ozama por ejemplo, dedicaron mucha atención a la
juguetería popular denominando “juguetes científicos”, a todas esas creaciones.
En lo personal, en 1975, basándome en las primeras colaboraciones de G. Altov
en la Pionerskaya y partiendo de su libro Алгоритм
изобретения, Algoritmos de la invención me atreví a escribir un manual
para el joven inventor a fin de difundir los principios de la inventiva que son
la columna vertebral de las aportaciones de Altshuller y su teoría para la
resolución de problemas de inventiva. No encontré editor interesado en esos
años, y en 1995 presenté un amplio resumen de dicho Manual en el número 3 de la
revista Odisea con Ciencia y Ecología, que publicamos en CD en la Universidad
de Colima. En esos años, como ahora, estaba convencido, de la necesidad de
difundir ampliamente en nuestros países los fundamentos de TRIZ, pues tal como
afirma Altshuller en uno de sus escritos: “Se puede adquirir el conocimiento de
la teoría de la invención a cualquier edad; sin embargo, si el aprendizaje empieza
temprano los resultados serán mejores.”
Capítulo
1
Un vistazo a TRIZ[1]
Contenido:
1. ¿Por
qué no pensé yo en esto?
2. Un
reto creativo
3. La
maldición del sapo.
4. ¿Algoritmo?
5. La
contradicción técnica
6. ¿Caja
china o piñata?
7. Y se
aparece el inventor.
8. Salidos
de Las mil y una noches.
9. Sistemas
tecnológicos.
§.
1. ¿Por qué no pensé yo en esto?
Estamos
rodeados de pequeños y grandes inventos, algunos de los cuales ni siquiera los
hemos considerado como tales. El clip, el alfiler de seguridad, el cepillo de
dientes, el lápiz, los fósforos, la pluma fuente, las tachuelas, el yo-yo, la
perinola… Así como hay invenciones sencillas, muy primarias, comprensibles para
aquellos que no se interesan en la tecnología, existen inventos de gran
trascendencia histórica que ahora no nos parecen extraordinarios, como la
rueda, por ejemplo; y hay otros inventos que no dejan de deslumbrarnos por su
avance tecnológico, como los modernos teléfonos celulares con múltiples
aplicaciones.
Extendiendo
la misma idea del pincel insumergible a objetos similares, tenemos el ejemplo
de una brocha que, gracias a un tornillo sujeto al mango, se puede atorar en el
bote de pintura. El mismo principio se aplica a una brocha cuya inmersión en la
cubeta, se puede graduar de acuerdo al nivel de pintura. ¿Cuántas veces no
hemos visto algo nuevo y original y nos hemos preguntado por qué no pensé yo en
esto si es tan claro y sencillo?
En
TRIZ se consideran cinco niveles de inventos de acuerdo a su calidad, la
elegancia de la resolución. Si la invención, o la solución creativa que se
busca, se compara con el prototipo o la idea original, se puede cuantificar el
cambio experimentado, la complejidad de la invención. Si el cambio es nulo o
muy poco, hablaríamos de un nivel primario. Una estadística señala que el 30%
de las patentes registradas son de un primer nivel, innovaciones que pueden ser
realizadas por cualquier persona cercana al problema.
Un 55% de las patentes pertenecen al segundo nivel. Se definen como “mejoras” y
exigen un pensamiento más avanzado que en el anterior nivel, y se resuelven
mediante conceptos y principios actuales.
Poco menos del 10%, son del tercer nivel. En este caso se habla de una
verdadera invención que resuelve un problema más complejo, dentro del área de
una ciencia determinada.
Aproximadamente entre el 3 y el 4% pertenecen al cuarto nivel. En este caso se
habla de “un cambio de paradigma”, mediante el cual se crea todo un nuevo
sistema o proceso tecnológico.
Sólo el 1% alcanza la excelencia del quinto nivel. También llamado de
“descubrimiento”. Se refiere a una invención pionera que crea todo un nuevo
sistema o proceso. Tanto el problema como su solución se encuentran más allá de
los límites conocidos por la ciencia hasta el momento.
La mayoría de las técnicas heurísticas funcionan perfectamente para la ideación
de invenciones sencillas y hasta cierto punto para el segundo nivel. TRIZ
permite soluciones de mayor calidad con menor esfuerzo.
En consecuencia, el 77% de las invenciones registradas son en realidad nuevos
diseños. Y como tales, en principio, según Altshuller, cada ingeniero debería
ser capaz de realizar invenciones de los dos primeros niveles. En dicho rango
no tienen que lidiar con la elaboración de nuevos problemas, nuevas ideas,
técnicas, etc., para un trabajo exitoso, sino que bastarían los conocimientos y
habilidades que debe tener todo ingeniero moderno. En cambio los niveles del
tercero al quinto no sólo son originales, sino que en el nivel superior están
asociados al uso o aplicación de nuevos descubrimientos de la inventiva
moderna.
En algunos textos se ilustran los niveles de invención haciendo referencia al
teléfono. Se dice que el “teléfono de mano de dos piezas”, pertenece al primer
nivel, mientras que el teléfono de mano de una pieza, ya es del segundo nivel
de complejidad. La máquina de teléfono y fax, pertenecería al tercer nivel y el
radio teléfono inalámbrico estaría en el cuarto. El quinto nivel, de acuerdo a
esa fuente, está representado por el teléfono celular. ¿Es correcta esta
clasificación? Desde la perspectiva de partir de un prototipo, el teléfono de
Meucci es bastante simple, parece un juguete y sería justo colocarlo en el primer
nivel. Pero, en su contexto histórico, en la historia de la telefonía, el
teletrófono de Antonio Meucci constituyó un gran invento, sencillamente dio
paso a la telefonía, al llamado en primera instancia “telégrafo parlante”. Es
la clase de inventos pioneros que marcan el camino a seguir a otros inventores,
al tiempo que inicia una nueva época en las comunicaciones humanas. En dos
momentos históricos distintos el teléfono de mano de dos piezas, ocupa primero
el nivel más alto y luego el nivel más bajo.
Cabe señalar que el conocimiento de los cinco niveles de innovación es una
herramienta útil para el pronóstico y desarrollo de un invento
específico.
N del A: La ilustración corresponde a la presentación que hace N. Linkova al
primero de los artículos de Altshuller en la Pionerskaya Pravda. En su
bibliografía se atribuye a G. Altov todo el trabajo en el periódico infantil,
el seudónimo que utilizaba como escritor de ciencia ficción; en dicho periódico
estuvo acompañado de intervenciones diversas de N. Linkova.
§ 2. Un reto creativo
En
la amplia bibliografía de Altshuller no se mencionan algunos de los ejercicios
creativos que aparecieron en la Pionerskaya Pravda tras lanzar la pregunta
¿Quieres ser inventor? Algunos artículos los firma Nina Pretovna Linkova, otros
van sin firma. Nina Linkova aparece como coautora de algunos artículos con
Altshuller y cierra con un largo epílogo el libro Y entonces se aparece
el inventor, De esa primera etapa en que se estaba gestando la idea de
explicar a los muchachos los principios inventivos, tomamos algunos retos
creativos. Los publiqué antes en la revista OdiseaCD y no los he visto
comentados en ninguna otra parte a pesar de ser los primeros ejercicios
creativos concebidos por Altshuller para la enseñanza escolar.
El primero de ellos se tituló “Animales fantásticos”.
Algunas
ideas que pueden ayudarles a crear su animal fantástico.
1º
Usar las patentes de la naturaleza, o sea los animales silvestres o domésticos,
para crear su animal fantástico.
2º Aprovechar los animales fantásticos creados en obras de ficción literaria o
cinematográfica. En este caso mencionar la fuente de la que se inspiraron y las
diferencias entre el animal aquel y el de ustedes.
Este
fue el problema planteado.
Si
pensamos un poco de dónde nos pueden venir las ideas, veremos que hay dos
fuentes de información principales: la naturaleza y las propias obras del
hombre, y de la mujer claro.
A las pocas semanas, la redacción del periódico estaba llena de cartas con
dibujos y relatos sobre distintas criaturas fantásticas.
El
análisis de tales trabajos lo hizo N. Linkova que confesó que no todos los
trabajos cumplieron con la condición impuesta a la tarea: “He aquí, por
ejemplo, el monstruo de la ilustración 1.Tiene un aire de mucho efecto en
comparación con el modesto escarabajo de las nieves, dibujo2, pero ese efecto
no se justifica: ¿qué objeto tienen todas esas púas, colmillos y pinzas que
adornan su cuerpo? Estos voluminosos recursos defensivos pueden inclusive
estorbarle en combates con el enemigo, despojado como está de habilidad y
movilidad”.
Todo lo contrario es el Escarabajo de las nieves, propuesto por escolares de la
ciudad de Trakai (Lituania), No sólo tiene nuevas cualidades, sino que estas
son racionales: se alimenta de la nieve y de témpanos de hielo,
transformándolos en helado. Tiene el animalito cinco pares de patas en forma
espiral, las cuales le ayudan a saltar. Sólo surge una pregunta: ¿de que manera
este escarabajo, que se alimenta únicamente de nieve, se las ingenia para
producir helado? Pues de la misma manera en que la vaca transforma la hierba en
leche y la abeja elabora miel a partir del néctar de las flores.
Es interesante hacer notar que en el ejercicio propuesto, los muchachos
aplicaron un método que utilizan los inventores: el método de unificación de
partes. Observen el dibujo 3. El autor compuso su animal con partes de un pez,
de un grillo y de una libélula para formar una criatura original. Sin embargo,
faltó preguntarse, ¿cómo puede volar este bicho con sus alas de libélula
acomodadas a un cuerpo de pez?
El dibujo 4, ilustra un animal cuyo autor describe de la siguiente forma: “la
cabeza tiene forma de sandía, los dientes son grandes y agudos; tiene una
cornamenta tal como los ciervos, sólo que aguda como aguja. Las piernas son
fuertes y musculosas y terminan en una especie de patas de rana. Es un animal
carnívoro y de ligero correr”. Muy bien, pero… ¡prueben a hacerlo correr con
sus patas de rana!
Para que los atributos de un animal fantástico sean acertados, hace falta
comprobar rigurosamente cada nueva cualidad. Todos sus atributos deben
corresponder a su constitución física o estructura orgánica, a su forma de
vida, a su modo de alimentación, a sus movimientos. Debe estar adaptado a su
medio ambiente. Todo organismo viviente, lo mismo que una máquina, es antes que
nada un sistema integral cuyas partes (órganos y músculos en su caso) se
encuentran en perfecta dependencia unas de otras. De lo contrario, ningún
animal podría vivir.
El método de unificación de partes ha sido ampliamente utilizado en la ciencia
y la técnica. Los buques de vapor fueron una combinación del barco y la turbina
de vapor, así como el hidroavión es la suma del avión y la lancha.
Otro principio inventivo presente en los trabajos es el método de aumento o
disminución de partes. Hubo mucho animales con gran cantidad de patas, al decir
de Linkova. Algunos de sus autores alegaban que con esto sus animales serían
más veloces. Pero, acuérdense del ciempiés, patas tiene muchas, más que
cualquier otro animal ¿y acaso esto le da alguna ventaja sobre los demás
animales respecto a su velocidad? De todas formas hay que tener en cuenta que
en base a este método, se inventó el barco de tres cuerpos que se ilustra en el
dibujo 5, con características de una elevada calidad de navegación.
Resumiendo, al llegar a esta parte han salido a la luz tres métodos de
invención:
1. El
método de tomar un prototipo y alejarse de él. Consiste en la transformación de
un objeto (prototipo) que tomamos como punto de partida. El cinematógrafo es
ejemplo de un aparato que se inspira en inventos previos, cuanto que las
imágenes en movimiento que son el fenómeno óptico en el que se basa la
proyección cinematográfica, tienen su origen en los aparatos, algunos de
juguete, de dibujos o fotogramas animados inventados muy al principio del siglo
XIX, que creaban la ilusión de movimiento.
2. El
sistema de unificación de partes diferentes se refiere a la combinación de
inventos alejados unos de otros. Entre más alejados, el resultado suele ser más
original. Este método ha sido ampliamente utilizado por lo inventores y muy
analizado por quienes estudian la creatividad humana. Un ejemplo histórico es
la radio de chispa de Marconi, la cual se basa en la unificación de inventos
anteriores: la botella de Leyden, el circuito resonante imaginado por Hertz
para sus experimentos con chispas eléctricas, las antenas transmisora y
receptora y lo que era entonces la llave telegráfica.
3. El
principio de aumento o disminución de la cantidad de elementos. Algunas clases
de máquinas o de objetos a los que se varía el número de ciertos elementos que
las constituyen, adquieren nuevas cualidades.
El
principio queda ilustrado con el uniciclo y el triciclo, derivados ambos de la
bicicleta, la cual se cree fue inventada en Escocia el año de 1839.
§3. La maldición del sapo[2]
Durante mucho tiempo, los inventores trabajaron casi en su totalidad sobre la
base de la experiencia, la intuición y las conjeturas. Edison, que logró
inventos geniales, trabajaba en la búsqueda de ideas, cuenta Tesla, como si
buscara la aguja en el pajar removiendo paja tras paja. Todos, o casi todos,
dudaban que fuera posible crear una metodología científica de la invención.
Altshuller cuenta que circulaba en todas partes, de un libro a otro, la leyenda
del ciempiés.
Esta sería su versión.
“Había una vez un ciempiés, al cual su gran número de patas no le estorbaban;
al contrario, sin pensarlo siquiera caminaba con rapidez y elegancia. Jamás
cometía un traspiés.
Pero una vez el ciempiés se cuestionó: “Tal vez no camino de la mejor manera.
¿No sería mejor caminar de acuerdo al método científico?
Y el ciempiés decidió probar.
Se numeró las patas, dibujó un diagrama de circulación y desarrolló un método
para caminar.
Llegó el momento de ensayarlo en la práctica.
El ciempiés miró el esquema y movió el primer par de patas, y luego, el
segundo; pero en seguida todo se hizo confuso. El centípedo no podía entender
cuál era la forma de mover los pies.
Tras muchas vacilaciones, el animalito rompió el diagrama, lo tiró al cesto de
basura y empezó a caminar como lo hacía antes, con rapidez y elegancia.”
El significado de esta leyenda, dice Altshuller, es muy claro: nada de
preámbulos filosóficos, el mejor método es prescindir de método.
Así se pensaba hace cuarenta, sesenta o cien años. Bueno, así se sigue pensando
en algunos círculos de creadores en la actualidad. No falta quien, en pleno
siglo XXI, cuente la leyenda del ciempiés, o la maldición del sapo que es la
versión popular, al hablar de su arte y oficio.
Es difícil argumentar a favor del ciempiés. A lo mejor el ciempiés no necesita
realmente seguir una técnica especial; pero el hombre no es un ciempiés. El
hombre puede y debe dar sentido a todas sus actividades. En la creatividad
inventiva hay muchas lagunas, pero nada que sea imposible de conocer. El tiempo
vendrá y estas lagunas tendrán que desaparecer a base del desarrollo de la
propia ciencia inventiva. TRIZ es un sistema dinámico, que ha evolucionado y
sigue evolucionando. La base de TRIZ son los algoritmos para la resolución de
problemas de inventiva, en ruso Aлгоритм решения изобретательских задач, de
donde el acrónimo ARIZ, y estos han ido mejorándose sino cada año, cada dos o
tres años. A partir de ARIZ 59, ARIZ 61, ARIZ 62, ARIZ 64… ARIZ 85…
§4. ¿Algoritmo?
Ya sea en casa, en la escuela o en el trabajo, estamos rodeados de toda clase
de aparatos y máquinas. Cada uno de los aparatos y máquinas se pueden mejorar
en lo posible y hacer nuevas invenciones. También se puede hacer algo
totalmente nuevo, un aparato o máquina completamente distinta a lo existente.
Todo esto es cierto. Pero, ¿por dónde empezar? ¿cómo resolver cualquier clase
de problema? A partir de ahora, nada de remover paja tras paja. Los algoritmos
para la resolución de problemas de inventiva son la herramienta que
necesitamos.
Bueno, ¿pero que es un algoritmo?
Una sencilla definición diría que algoritmo es un método para resolver cierta
clase de problemas relacionados a las matemáticas, las ciencias de la
computación y a disciplinas relacionadas, mediante una serie de pasos precisos,
definidos y finitos.
Se atribuye a Niklaus Wirth, creador del lenguaje Pascal, haber dicho que los
algoritmos son Nuestra herramienta mental más importante para competir
con la complejidad de la abstracción.
La palabra algoritmo se deriva de las transcripciones latinas del nombre del
matemático persa Al-Jwarizmi, a quien, además, se debe el nombre del algebra y
la palabra guarismo. Se le considera el padre del algebra y el introductor del
sistema de numeración decimal.
Existen algoritmos en todas las ciencias en las que se aplican las matemáticas
y programas de computo. El algoritmo de Euclides es un método antiguo y eficaz
para calcular el máximo común divisor. Otro tanto es la criba de Eratóstenes,
un algoritmo que permite hallar todos los números primos menores que un número
natural dado N. El algoritmo de Gauss-Legendre es un algoritmo para
computar los dígitos de π. Y los algoritmos para la resolución de problemas de
inventiva, originalmente Aлгоритм решения изобретательских задач, o sea ARIZ,
es la herramienta más poderosa para las mentes creativas.
Los algoritmos matemáticos se caracterizan por la rigidez: cada operación se
define exactamente, y no depende de los cambios en las condiciones del problema
o de la personalidad de quien resuelve el problema. ARIZ es flexible: el mismo
problema se puede resolver de diferentes maneras en función de quien y cómo lo
resuelve. ARIZ estimula al inventor a usar sus puntos fuertes, su conocimiento,
experiencia y habilidad.
ARIZ 61, a pesar de ser una de las primeras herramientas de TRIZ, ha tenido
mucho éxito en su aplicación. ARIZ 61 comprende tres etapas del proceso
creativo, a saber:
1. La
fase analítica.
2. La
fase operativa
3. La
fase sintética.
La
primera fase comprende la elección del problema y la determinación de la
contradicción técnica que impide resolverlo por vías corrientes, conocidas ya.
Es el deseo de levantar andamios que ayuden a construir el edificio (el
invento).
Nos planteamos el problema, nos imaginamos el resultado final perfecto y,
propiamente dicho, no necesitamos saber inmediatamente cómo, precisamente, será
resuelto el problema.
En la fase operativa se elabora el programa de acciones a seguir, desmembrando
el proceso complejo en sus componentes más simples. En esta etapa se eliminan
las causas de las contradicciones técnicas mediante modificaciones en una de
las partes del artilugio o en una de las etapas del proceso.
Por último, la fase sintética consiste en hacer que las demás partes del objeto
a perfeccionarse, o las etapas del proceso, correspondan a la parte modificada.
Se diría que es la formalización del problema, la confección del plan de
búsqueda para encontrar la solución.
Cada una de estas etapas se divide en determinado número de pasos que se llevan
a cabo de manera secuencial. Así lo que es complejo, al dividirse en acciones
parciales, se hace más ligero.
Altshuller siguió desarrollando los algoritmos para la resolución de problemas
de inventiva hasta ARIZ85C, pero desde ARIZ59 era esta una herramienta
funcional, capaz de coadyuvar a la generación de innovaciones tecnológicas. De
hecho los diferentes ARIZ no son precisamente actualizaciones en relación al
anterior, sino que profundizan en algún aspecto particular de alguna de las
etapas. Por ejemplo, ARIZ 85C contiene nueve etapas y 40 pasos graduales para
la resolución de problemas. Las nueve etapas son la siguientes:
1. Análisis
del Problema
2. Análisis
del Modelo de Problema
3. Resultado
Final Ideal y Determinación de la Contradicción Física
4. Movilización
y Utilización de Recursos
5. Utilización
de la Base de datos de Información
6. Cambiar
o Reformular de nuevo el Problema
7. Análisis
del Método que elimina la Contradicción Física
8. Utilización
de la Solución Obtenida
9. Análisis
de los Pasos que Conducen a la Solución
§5.
La contradicción técnica
Muchos
de los escritos de Altshuller, sobre todo los problemas planteados
originalmente en la Pionerskaya Pravda, se han vuelto ejemplos clásicos de
problemas de inventiva y los vemos repetidos en toda la literatura
contemporánea sobre TRIZ. Nuestra fuente es la original Pionerskaya Pravda,
donde se alternan los artículos de Altshuller con los de N. Linkova.
Veamos uno de los primeros retos creativos que planteó a los jóvenes lectores
para que los respondieran con sus cartas.
“Las chimeneas de las grandes industrias alcanzan alturas de 200 a 300 metros
de altura, rivalizando con las torres de televisión. Cuando los tubos no
trabajan, lo mejor es clausurarlos para protegerlos de la lluvia y de la nieve.
He aquí, sin embargo, que el diámetro de estas chimeneas es de tres y cuatro
metros de diámetro por lo que cualquier tapadera resulta ser muy voluminosa y
pesada, para que desde abajo se controle con algún mecanismo. ¿Qué proponen
ustedes para resolver este problema? Esperamos sus cartas.”
Este era el planteamiento que hacía el periódico.
En el transcurso de un par de semanas llegaron a la redacción del periódico
cientos de cartas con ideas sobre cómo resolver el dilema, y poco después
algunas de las propuestas se comentaban en una de las siguientes ediciones del
periódico.
—El problema es una bagatela, ciertamente —respondió uno de los lectores. Un
helicóptero podría hacer el trabajo rápidamente.
¿Y si sopla un fuerte viento al acercarse a la chimenea? Muy difícilmente
podría el helicóptero desplazar la tapadera. ¿Y cómo la volvería a colocar? Por
otro lado, habría un mayor problema si hay muchas chimeneas y se requiere
abrirlas al mismo tiempo.
—A la tapadera se le engancha una pértiga.
—Se hace en el tubo un camino de rieles.
Estos mecanismos son complicados y poco seguros. Imaginen nada más una pértiga
de 200 metros de altura.
—Podemos insuflar aire comprimido en el tubo.
Pero la chimenea sólo trabaja medio año ¿se justifica el gasto de energía?
—Se necesita encorvar el tubo.
Al doblar el tubo, la lluvia no caerá en el interior, pero la chimenea
trabajará mal.
En la mayoría de estas respuestas, se gana en algo; pero, por otro lado, se
pierde más de lo que se gana, es decir está presente una contradicción de tipo
técnico. Guárdenlo en la memoria: los inventos resultan cuando se gana pero no
se pierde.
—Se hace una visera arriba de la chimenea.
Nuevamente hay una contradicción: si la tapadera se encuentra muy elevada la
lluvia entrará en ella, y si está baja sufrirá una mengua en la respiración.
—Se monta en el interior del tubo un globo especial. Luego se infla y tapará
cada vez la boca de la chimenea sobresaliendo de ella como un sombrero de copa.
¡Bien! Con esta respuesta se gana mucho más de lo que se pierde. Resulta que es
posible superar la contradicción técnica y encontrar una tapadera sencilla que
proteja el interior del tubo cuando no se trabaja.
Con este ejercicio desarrollado con aportación de los lectores, Altshuller
empezaba a explicar el problema fundamental a resolver por los inventores: la
superación de las contradicciones técnicas. Observó que si bien los problemas
de la invención son innumerables, las contradicciones técnicas se repiten a
menudo. Dedujo entonces que si hay contradicciones típicas, deben existir
métodos típicos para la eliminación de ellas. De hecho, en el estudio
estadístico de miles de invenciones, encontró cerca de cuarenta métodos
eficaces para la eliminación de las contradicciones técnicas.
Las contradicciones técnicas son piedras angulares de TRIZ. La formulación de
la contradicción técnica ayuda a entender mejor la raíz del problema y
averiguar más rápidamente la solución exacta para este problema. Si no hay
ninguna contradicción técnica entonces no se trata de un problema inventivo y
no sería problema TRIZ.
Existen contradicciones técnicas de muchas clases. Algunas veces el inventor se
tropieza con contradicciones del tipo peso-velocidad, velocidad-seguridad,
peso-estabilidad, es decir problemas en los que el aumento de peso en un
vehículo van contra la velocidad del mismo. A mayor peso menor velocidad si no
hay aumento de potencia. La contradicción velocidad-seguridad se da cuando al
aumentar la velocidad de un vehículo, su seguridad disminuye. La contradicción
peso-estabilidad se presenta en los vehículos ligeros, que con el menor peso
(un efecto deseado), pierden estabilidad (un efecto negativo).
Suele suceder que cada rama de la técnica va a la vanguardia en determinados
procedimientos para resolver las contradicciones técnicas. Así, por ejemplo, la
aviación se ha adelantado a todos en la superación de contradicciones del tipo
peso-velocidad, peso-seguridad, peso-estabilidad.
Sin embargo, aún cuando la contradicción sea muy general, conviene siempre
identificar la zona local del conflicto. Cada problema tiene su propia zona
local, y es importante saber dónde está para resolver el problema eficazmente.
En el caso de una navaja de afeitar, el problema podría estar en el filo de la
navaja y el pelo de barba que debe cortar limpiamente.
Una reflexión importante: una contradicción no es, ciertamente, un concurso
entre dos rasgos o funciones opuestas, sino que es una parte del sistema,
digamos la hoja de afeitar requiere propiedades o características
diametralmente opuestas: tiene que ser afilada como para un afeitado íntimo, pero
no lo bastante para cortar la piel. Una contradicción surge cuando dos
necesidades de un producto o proceso están en conflicto y sin embargo están
asociadas para alcanzar un objetivo.
Durante los últimos 40 años, TRIZ se ha convertido en un conjunto de herramientas
prácticas para inventar y resolver problemas técnicos de diversa complejidad.
Actualmente, inclusive, también se utiliza para problemas no técnicos. En las
primeras épocas de TRIZ, Altshuller logró examinar poco más de 200 mil patentes
de todo el mundo de los principales campos de la ingeniería, fue capaz entonces
de clasificar y catalogar las soluciones de problemas técnicos, encontrando 40
principios que pueden utilizarse individualmente o en combinación para resolver
contradicciones técnicas y finalmente solucionar el problema.
“Usted puede esperar cientos de años a que llegue la iluminación o usted puede
resolver el problema en quince minutos”, dice él.
§6. ¿Caja china o piñata?
En una historia de ciencia ficción se describe una expedición a Marte. La nave
espacial descendió en un valle que tenía una superficie muy irregular. Por
todas partes del terreno había zanjas, promontorios, piedras. El caso es que
los astronautas preparan rápidamente un vehículo todo terreno para salir a
explorar. El vehículo fue diseñado con grandes neumáticos inflables. Al iniciar
su recorrido por empinadas laderas, el todo terreno se volcó sobre su
costado.
¿Qué deberán hacer los astronautas para que el vehículo todo terreno no se
vuelque más? No pueden cambiar los neumáticos.
El reto se presentó originalmente a los lectores de la Pionerskaya Pravda para
que enviaran su respuesta. Llovieron las cartas a la redacción. En la mayoría
de las letras se cayó en la cuenta de que si se desplaza el centro de gravedad
del coche a la parte inferior esté será más estable.
Ahora bien, antes de expresar nuestra idea, primero hagamos un análisis de las
sugerencias de los lectores y tratemos de evaluarlas con el criterio de si se
ha eliminado o no la contradicción técnica. Veamos las sugerencias:
—Colocar una carga suspendida por debajo del vehículo.
Esto aumenta ciertamente su estabilidad. Sin embargo, crea otro problema al
reducir la distancia entre el suelo y el vehículo. Tropezaría con las salientes
de piedras y rocas.
—Desinflar parcialmente los neumáticos a la mitad.
Desinflar los neumáticos reduciría la velocidad del vehículo.
—Instalar un neumático adicional a cada lado del vehículo.
Neumáticos adicionales hacen más complicado el vehículo, necesitará un camino
más ancho y, además, en Marte no tenemos talleres para hacer ese trabajo.
—Que algunos miembros de la tripulación se inclinen fuera del vehículo, tal
como los corredores de motocicleta, para equilibrar el vehículo.
Hacer que los astronautas realicen maniobras acrobáticas es un riesgo
injustificable.
No es tan difícil ver que en cada una de estas ideas ganamos menos de lo que
perdemos. De plano entre otras respuestas que estamos dejando a un lado, hubo
una que ante las dificultades para encontrar una solución, escribió: “No se me
ocurre qué hacer, ¿por qué no dejar que los astronautas exploren
caminando?”
Para salvar las contradicciones que saltan a la vista, vamos a probar un nuevo
método, o si quieren llamarle un truco, colocando una carga justo al lado, pero
no afuera del vehículo, sino en su interior. Ocultaremos el peso dentro de los
neumáticos. Podemos meter bolas de acero o piedras redondeadas, y listo. De
esta misma manera un inventor japonés propuso aumentar la estabilidad de los
camiones, tractores y grúas móviles.
A este método de resolver un problema de inventiva, Althsuller llamó
“Matrioshka” en referencia a las muñecas rusas que contienen en su interior una
muñeca similar de menor tamaño que a su vez contiene muñeca tras muñeca. A este
procedimiento lo han traducido al inglés como “nesting dolls”, o sea muñecas
nidales (de nido). Al español, algunos autores, al basarse en bibliografía en
inglés, lo han traducido como “anidación”. En lo personal me parece que debería
utilizarse el término original de Matrioshka cuanto que las muñecas rusas son
muy conocidas. En todo caso es más propio en nuestro idioma el término de
“cajas chinas” las cuales tienen la misma característica que la muñeca rusa. Lo
curioso es que la oficina de patentes de los Estados Unidos de América,
clasifica cierta categoría de patentes que reúne las condiciones de este
principio, con una sección que actúa como contenedor de diversos artículos, con
el nombre de juguetes “tipo piñata”, aunque ellos escriben pinata.
Aparece en el listado toys, class 446, sub class 5.
El método Matrioshka se aplica en las antenas telescópicas, en la navaja tipo
“cuter” que se desliza dentro del objeto principal, en el lente zoom de las
cámaras fotográficas mecánicas. Una de las muchas patentes que abordan a la mexicanísima
piñata, se concedió en Estados Unidos de América, a una piñata telescópica
reusable, la cual incluye un contenedor plegable con dos o más secciones.
(Patente 5562518US)
Altshuller realizó una lista de 40 procedimientos técnicos con los que se
superan las contradicciones técnicas. El séptimo de esa lista es este
principio, Matrioshka.
§7. Y entonces… se aparece el inventor
La metodología que siguió Altshuller en el periódico infantil fue introducir
los métodos inventivos lanzando retos a los lectores y analizando tanto las
respuestas equivocadas como las acertadas. Entonces resaltaba el principio que
resolvió el problema. Veamos una de las primeras apariciones del inventor que
da título a su libro de divulgación.
Una empresa comercial se surte de otra de aceite de girasol. Este se transporta
en un camión cisterna con una capacidad de 3000 litros. De pronto se descubrió
que en cada viaje faltaban de 20 a 30 litros. Y sin embargo, todo parecía estar
en orden. Se revisaba todo, se vigilaba todo. Se tenía en cuenta que varios
litros de aceite pueden permanecer en la forma de película sobre las paredes
del tanque, pero el calculo demostró que era un faltante mucho mayor. A
continuación se invitó a un detective experimentado. Sin embargo no encontró
nada: El chofer no hacía ninguna parada en el camino, ni se acercaba a la
cisterna. El detective no podía creerlo: después de hacer el viaje en el mismo
camión cisterna y vigilar la carga y descarga, seguía el faltante. ¿Cómo es que
desaparecía el aceite? El pobre detective nunca pudo aclarar el caso, hasta que
un día se apareció el inventor y explicó la clave del misterio.
La mayoría de los lectores recordó uno de los principios de la invención
mencionados en una edición anterior y pensaron que metían a la cisterna el
aceite caliente y que en el camino se enfrió. Hacían referencia al principio de
la dilatación térmica; pero en este caso lo que sucedía era que el conductor
del camión cisterna había colocado una cubeta en el interior de la cisterna. Al
llenarse el tanque, se llenaba también la cubeta, pero al vaciarse la cisterna
la cubeta se mantenía llena. El detective se asomó a la cisterna vacía, pero
desde una mirada superficial hay espacios ciegos en su interior y ahí estaba
colocada la cubeta. Lo que en ocasiones es difícil de hacer en su momento, se
puede hacer de antemano. Este es un principio de la invención con muchas
aplicaciones. Veamos algunos ejemplos:
Las vendas de yeso que se usan en casos de fracturas resultan a veces difíciles
de aserrar, porque se puede alcanzar la piel de las personas. Inventores en la
antigua URSS propusieron que de antemano se metiera en las vendas un tubo de
goma con una sierra muy fina en él. Cuando llega el momento de quitar la venda,
la sierra corta el yeso de abajo hacia arriba sin ningún riesgo para el
paciente. Por otro lado, en Alemania, hace tiempo inventaron una forma de
pintar la madera desde que ésta es árbol. Muchas tablas absorben mal el color y
con este método de “hacerlo de antemano” el color va con el agua que absorben
las raíces del árbol. En Estados Unidos, un inventor propuso hacer la
vacunación de los pollos… antes del nacimiento. El medicamento se inyecta a
través de la cáscara del huevo. El principio “hacer de antemano” es décimo en
la lista de los 40 principios inventivos de TRIZ.
§8. Salidos de Las mil y una noches
Uno de los más grandes matemáticos de la antigüedad es precisamente
Al-Jwarizmi, considerado el padre del algebra y uno de los difusores del
sistema decimal. Le tocó vivir en uno de los momentos estelares de la historia
árabe. Otro de los grandes genios de la humanidad, Isaac Newton, confesó alguna
vez que sus logros se debían a que él se sostenía sobre hombros de gigantes. Lo
mismo habría que decir de Al-Jwarizmi y de muchos otros personajes de la
historia que destacaron por sus aportaciones a la ciencia. Nada surge de nada,
todo tiene un antecedente y un entorno histórico propicio. Al-Jwarizmi vive en
el mismo lugar de Las mil y una noches, en el momento cuando se
escribe esta obra genial y cuando viven algunos de los personajes que inspiran
esas historias. No es casual que en Bagdad florecieran en ese tiempo las artes
y las ciencias a un nivel altísimo, como si vivieran en un verdadero cuento de
hadas. Su labor en la “Casa de la ciencia” de Bagdad estuvo sustentada en sus
pares y una enorme biblioteca que podía rivalizar con la de Alejandría. Nada,
pues, viene de la nada.
Precisamente, de una de las mágicas historias de Las mil y una noches,
se ha entresacado un reto que fue resuelto en la historia siguiendo el
pensamiento creativo, que coincide con alguno de los principios propuestos por
TRIZ. Veámoslo:
En la historia de Ali Babá y los Cuarenta ladrones, resulta que Alí
Babá se encuentra con un tesoro que pertenece a los ladrones. Sin pensarlo
siquiera, llenó dos costales de monedas de oro y corrió a casa. Su esposa pasó
toda la noche pensando cómo podía medir con precisión la cantidad de oro
apoderada por Alí Babá. Finalmente se le ocurrió pedir a la esposa de un
hermano rico de Ali Babá un recipiente especial que se usa para medir el cereal
o el grano. “¡El más grande que tengas!”. Se despertó la curiosidad de la
parienta, a sabiendas de que Alí Babá era bastante pobre como para tener gran
cantidad de granos o semillas, y quiso saber sin preguntar qué es lo que
medirían.
Contradicción sistémica: Zenaida, la esposa del hermano rico,
quiere conocer qué miden sus parientes, pero sin preguntar ni hacerse notar.
Solución: Se le ocurrió untar con sebo el fondo y paredes de la
medida. Los desprevenidos esposos midieron y midieron el oro y sin percatarse
de ello devolvieron el recipiente con una moneda de oro pegada en el fondo.
Truco usado: El principio de Mediación, consiste en asociar o
conectar temporalmente un objeto a otro y después retirar uno de ellos.
Mediación es el número 24 de la lista de Principios de inventiva.
La historia de Alí Babá, como es característica de Las mil y una noches,
está llena de intrigas, pues ha de mantener el interés del escucha noche tras
noche, de suerte que llega el momento en que los ladrones buscan a quien ha
osado llevarse parte del oro. Uno de los ladrones localiza la casa de Alí Babá,
marca la puerta con tiza para que en la noche los ladrones caigan a la casa de
Alì Babá para cobrar venganza de él. Morgana, la esclava de Alí Babá descubre
la marca y comprende que no es nada bueno para ellos.
Contradicción sistémica: La marca en la puerta no es fácil de
borrar o disimular, pero si se deja, la casa de Alí Babá queda expuesta a sus
enemigos.
Solución: La diligente Morgana hizo una señal exactamente igual en
las puertas de todas las casas de la calle; de derecha a izquierda.
Truco usado: El principio de Convertir lo dañino en benéfico, en su
modalidad de reforzar el factor perjudicial a tal punto que deje de ser
perjudicial. Este principio es el número 22 de la lista de 40 Principios de
inventiva.
Con esta estratagema Alí Babá se salva esa vez, pero los ladrones seguirán
buscando la manera de encontrarlo y cobrar venganza. ¿Ya leíste la historia
completa?
Y para cerrar este apartado, hablaremos un poquito de un material que parece
sacado de la fantasía de los cuentos de hadas por las sobresalientes y
sorprendentes cualidades físicas y químicas que ha demostrado: se trata del
grafeno.
En efecto, este es uno de los nanomateriales más interesantes y prometedores
para el futuro de distintas ramas de la ciencia. Tan es así que el Premio Nobel
de Física se otorgó en 2010 a André Geim y a Konstantin Novoselov por sus
revolucionarios descubrimientos sobre el grafeno[3] .
Lo singular para este apartado es que el grafeno se obtiene por el método de
exfoliación micromecánica o descascarado de una superficie limpia, nueva, tersa
de un cristal de grafito, como el de los lápices comunes y corrientes. Para
extraerlo se le somete a un raspado fino, de arriba abajo, mediante el empleo
de cualquier objeto de superficie sólida, o bien (y aquí es cuando aplica el
Principio de Mediador o Mediación), mediante una cinta adhesiva con el
propósito de extraer hojuelas extremadamente delgadas unidas a estos objetos.
Más tarde, mediante microscopia óptica, se hace la selección de las hojuelas.
La cinta adhesiva en intermediación de la ciencia de vanguardia.[4]
§ 8. Sistemas tecnológicos
De acuerdo a Altshuller “cualquier objeto que se emplea para realizar alguna
tarea específica es un Sistema tecnológico”, ya sea un automóvil, una
computadora, un refrigerador, un cuchillo e inclusive un lápiz. A su vez todo
sistema tecnológico puede tener uno o más subsistemas. Un carro está compuesto
por los subsistemas del motor, el mecanismo de frenado, el alambrado eléctrico,
etc., los cuales de manera individual pueden ser considerados sistemas
tecnológicos que realizan su propia función y tienen sus propios subsistemas.
Habría sistemas muy sencillos con uno o dos subsistemas y otros muy complejos
con subsistemas multiplicados.
Cuando un sistema tecnológico trabaja de manera inadecuada o peligrosa, es
momento de mejorarlo. Esto requiere la reducción del sistema a su estado más
simple. El sistema más simple está compuesto de dos elementos entre los cuales
pasa energía de uno a otro.
Ahora bien todo sistema tecnológico sufre una serie de transformaciones en su
historia, desde la etapa de su primera concepción hasta su nivel de
obsolescencia o senectud, en la cual es superado por otro sistema tecnológico
más avanzado, más eficiente y con un mayor nivel de “idealidad”. La evolución
de los sistemas tecnológicos es otra de las grandes contribuciones de
Altshuller quien estableció ocho leyes básicas que rigen la evolución de los
sistemas tecnológicos. Entre estas leyes destaca la ley de la idealidad y la
ley sobre el defasamiento de los subsistemas de los sistemas tecnológicos.
Veamos: Idealidad se entiende como la evolución que sufren los sistemas
tecnológicos hacia su mejor desempeño o la llamada “mejora continua. Todo
sistema tecnológico pretende ser el invento ideal, la máquina perfecta. Todo
sistema tecnológico tiende a ser más eficiente, confiable, efectivo… más ideal.
La idealidad refleja la máxima utilización de los recursos disponibles ya sea
internos o externos del sistema.
En cuanto el defasamiento de los subsistemas de un sistema tecnológico, la ley
establece que a medida que un sistema tecnológico es más complicado, existe
mayor grado de defasamiento en la evolución de los subsistemas que lo integran,
es decir algunos elementos o procesos se han quedado atrás en relación a las
mejoras hechas al sistema. Este conflicto conducirá a la eventual mejora del
subsistema menos evolucionado.
Cualquier objeto, máquina, aparato, artilugio, proceso tiene ciertas
características físicas y de trabajo que lo definen perfectamente. En TRIZ se
proponen 39 parámetros o características para cualquier sistema tecnológico,
que van desde el peso, la longitud y el volumen hasta su facilidad de
operación, los daños generados por el propio objeto, su automatización y
productividad. Entre más sencillo sea un sistema tecnológico, como el lápiz por
ejemplo, muchos de esos parámetros no se aplican al objeto para mejorarlo;
entre más complejo sea el sistema tecnológico, como un automóvil, se toman en
cuenta la mayoría de tales parámetros al enfrentar un problema inventivo.
Capítulo 2
Fundamentos de TRIZ
Contenido:
10. Análisis
de recursos
11. El
sistema ideal.
12. La
evolución de los sistemas tecnológicos
13. Matriz
de contradicciones.
14. Parámetros
de los sistemas tecnológicos.
15. Definición
de los 39 parámetros.
16. Principios
inventivos.
17. Definición
de los 40 Principios inventivos.
18. Cómo
utilizar los principios inventivos.
19. Los
mismos viejos problemas
20. ARIZ
61.
21. ARIZ
61: un ejemplo.
22. Patentes
de la Era Paleozoica.
23. La
fuerza de la fantasía y la inercia mental.
§
10. Análisis de recursos[5]
Una vez que se ha identificado el sistema técnico y se ha definido su
contradicción, habría que evaluar los recursos disponibles para superar la
contradicción. Para solucionar la contradicción, TRIZ recomienda utilizar los
recursos de sustancia-campo del propio sistema existente.
Ahora bien, ¿qué significa recurso?
TRIZ lo define en términos generales: un recurso es todo lo que puede
utilizarse para resolver un problema y la mejora del sistema sin un gran gasto.
Los recursos deberían no costar, tener un costo nulo, bajo o fácilmente
alcanzable. Los recursos de un sistema existente y sus elementos son la base de
las soluciones más potentes y eficientes.
Cualquier sustancia disponible en el sistema o en su entorno, inclusive los
desperdicios; son un recurso; lo mismo una reserva de energía, el tiempo libre,
un espacio vacío, la capacidad de realizar conjuntamente funciones adicionales,
la biblioteca…
Imaginemos algunos sencillos problemas domésticos y sus sencillas soluciones
para ilustrar mejor “el uso de los recursos del propio sistema existente”.
—¿Qué hacer si el voltaje de la pila es bajo y la linterna alumbra mal?
Pues no hay que tirar la pila gastada. La extraemos y la comprimimos
fuertemente a lo largo de la zona media con ayuda de una piedra, puerta o
martillo de modo que se abolle profundamente la parte media circular de la
pila. Al insertar la pila deformada en la linterna proporcionará luz por varias
horas más. Han sido cambiadas las condiciones de funcionamiento para el sistema
electrolítico dentro de la pila y se pueden utilizar completamente recursos
residuales del sistema.
—¿Cómo tener un destapador sin el destapador mismo?
Podemos hacerle a una llave habitual una muesca apropiada en la parte superior.
Estaríamos aprovechando los recursos de espacio de la llave.
—¿Cómo no ensuciarse las manos sin guantes de protección al realizar trabajos
con polvo, pintura, pegamento, aceite?
Antes de hacer el trabajo relacionado con polvo, pintura, pegamento o aceite,
han de protegerse nuestras manos. Cubrir adecuadamente con jabón las manos y no
aclarar este jabón, dejarlo que se seque. Puede hacerse el trabajo. Cuando se
termine el trabajo con este "guante de jabón” nuestras manos se lavarán
fácilmente.
Los recursos utilizados en la solución de problemas pueden ser sustancias,
energías, tiempo, funciones, información y recursos combinados.
Algo útil para un inventor principiante es escribir una lista de todos los
recursos del sistema disponibles. Los recursos pueden ser internos o externos
al sistema y pertenecer al par de elementos en conflicto llamados producto y
herramienta. Pueden encontrarse en el supersistema, en el ambiente y también en
subproductos. Los recursos pueden ser sustancias o campos.
En TRIZ “sustancia” es cualquier cosa tangible que tenga estructura definida y
que sea posible detectar con los cinco sentidos o con instrumentos adecuados.
Algo tan tenue como el aire, una sólida varilla de acero e inclusive una
persona, son una “sustancia” en un sistema tecnológico.
Los principales campos que se consideran en TRIZ son el campo gravitacional, el
electromagnético, el campo mecánico, el térmico, el óptico, el acústico, el
nuclear.
§11. El sistema ideal
La idealidad es uno de los conceptos básicos de TRIZ que hizo esta metodología
atractiva y eficaz. La Idealidad es la esencia que mueve al hombre para mejorar
cualquier sistema tecnológico para hacerlo más rápido, mejor y al más bajo
costo. Es la evolución que sufren los sistemas tecnológicos para su mejor
desempeño o la mejora continua. El sistema tecnológico tiende a aumentar las
funciones útiles y a reducir las funciones perjudiciales o inútiles para
acercarlo a la idealidad. La idealidad se puede determinar matemáticamente con
la siguiente expresión donde la razón entre la sumatoria de los efectos
deseados y la sumatoria de los efectos perjudiciales o no deseados, más el
costo, determinan el sistema tecnológico ideal.
En
donde I es el sistema tecnológico ideal.
A pesar de que la fórmula nunca aparece en los escritos de Altshuller y que no
representa medidas con unidades homogéneas, ni siquiera definidas, se puede ver
en ella que un sistema tecnológico se puede mejorar, hacia la idealidad, en
tres caminos generales:
Aumentando las funciones útiles o efectos deseados en el numerador de la
fracción.
Disminuyendo cualquier función perjudicial o costosa en el denominador.
Combinando los anteriores caminos.
Entre los efectos deseados de un sistema tecnológico se pueden encontrar en
determinadas tareas la velocidad, el alto aprovechamiento de la energía, el
bajo índice de contaminación y de ruido, la confiabilidad, etc. Y, por otra
parte, entre los efectos indeseados, se encuentran en determinadas tareas la
baja velocidad, el alto consumo de energía, los altos índices de contaminación,
etc. El costo del objeto, aparato o máquina también es un efecto negativo,
siendo lo ideal que no costara o que su costo sea muy bajo.
A menudo se considera que la máquina ideal es la “más bonita”. Este es un grave
error que crea una barrera psicológica que no es fácil de superar por el
inventor. Altshuller acepta que una máquina debe ser hermosa, pero eso en
cuanto al invento “adulto”, las máquinas recién nacidas tienen derecho a ser
feas. Basta con que en su principio sea más perfecta que las máquinas ya
conocidas. A lo largo de su vida el sistema tecnológico se acerca más a la
idealidad, se hace menos costoso, gasta menos energía, requiere menos espacio,
etc.
§ 12. La evolución de los sistemas tecnológicos
Cada sistema tecnológico, toda objeto, herramienta, aparato o máquina, sigue un
camino predecible hacia algún sistema ideal con las funciones ideales y las
características ideales. Cada característica definida es un parámetro mesurable
y cada parámetro mesurable es la medida de evolución del sistema tecnológico.
Estos se diseñan para lograr sus funciones y a medida que evolucionan, estas
funciones se logran de manera más elegante.
Se sabe que los sistemas tecnológicos evolucionan en patrones predecibles. Cada
uno de los patrones es una “línea” o una “tendencia” de la evolución, a los
cuales Altshuller nombra “leyes”. Estas son de tres tipos que comprenden en
total ocho leyes básicas, a saber:
1º Leyes estáticas: Estas describen el período de nacimiento y la
formación del sistema tecnológico.
1. Ley integradora de las partes de un sistema tecnológico.
2. Ley de la transmisión de energía en un sistema.
3. Ley de armonización de ritmos.
2º Leyes cinemáticas: Las tendencias cinemáticas definen el período
de crecimiento y florecimiento del sistema.
4. Ley de “idealidad creciente”.
5. Ley del desarrollo defasado de los subsistemas de los sistemas
tecnológicos.
6. Ley de transición a un supersistema tecnológico.
3º Leyes dinámicas: Están relacionadas con el período de clausura
del sistema, con el desarrollo y la transición a un nuevo sistema.
7. Ley de transición de un sistema tecnológico macro a otro micro
8. Ley de incremento dinámico.
Desde el sistema tecnológico inicial, el sistema siempre se mueve hacia la
idealidad a través de múltiples mejoras, hasta el agotamiento de los recursos
existentes del sistema. Las tendencias se utilizan como instrumentos de
análisis para previsión de la evolución del sistema. Veamos una a una estas
leyes:
Ley integradora de las partes de un sistema tecnológico.
Todo sistema tecnológico, es decir producto o proceso, tiene cuatro partes
críticas o sistemas subalternos. Si falta una de estas partes, el sistema no
trabajará. Estas cuatro partes tiene nombres genéricos tomados de las partes
del automóvil: Motor, Sistema de transmisión, Sistema de trabajo y Sistema de
control.
El motor es el subsistema que se encarga de transformar algún tipo de energía
en movimiento para que el resto del sistema funcione adecuadamente,
El subsistema de transmisión, es el subsistema mediante el cual se transmite la
energía del motor al subsistema de trabajo.
El subsistema de trabajo lleva a cabo directamente el fin para el cual fue
diseñado el sistema tecnológico.
El subsistema de control es el equivalente al cerebro del sistema
tecnológico.
Ley de la transmisión de energía en un sistema.
Los sistemas tecnológicos evolucionan en relación a la transmisión de energía,
del motor al sistema de trabajo. La transmisión de la energía puede darse
mediante algún mecanismo de transmisión o por medio de un campo magnético,
térmico, eléctrico o a través de alguna sustancia.
Ley de amortización de ritmos.
Esta ley establece que un sistema tecnológico evoluciona al aumentar la armonía
entre los cuatro subsistemas que lo integran, ya sea la armonía de movimiento,
de frecuencia, de vibraciones y ritmos en general.
Ley de idealidad creciente.
La idealidad se entiende como la evolución que sufren los sistemas tecnológicos
hacia su mejor desempeño. Véase el apartado anterior.
Ley del desarrollo defasado de los subsistemas de los sistemas
tecnológicos.
A medida que un sistema tecnológico es más complicado, existe mayor grado de
defasamiento en la evolución de los subsistemas que lo integran.
Ley de transición a un supersistema tecnológico.
Cuando un sistema tecnológico llega a su máximo nivel de desarrollo o de
utilidad, puede estar sujeto a un salto tecnológico que lo convierta en un
subsistema de un sistema de mayor jerarquía.
Ley de transición de un sistema tecnológico macro a otro micro.
La miniaturización del sistema tecnológico.
Ley de incremento dinámico.
Cuando se aumenta el grado de movilidad de algunas de las partes de un sistema
tecnológico en aras de hacerlo más flexible y adaptable.
§13. Matriz de contradicciones
Todo sistema tecnológico se caracteriza por distintos parámetros que, de
acuerdo a Althsuller, suman 39 en total. Entre estos parámetros se encuentran
el peso, el volumen, su durabilidad, su facilidad de reparación y muchos otros.
Estas mismas características de un objeto o proceso son la fuente de las
contradicciones técnicas que se dan en cualquier problema técnico, precisamente
cuando dos características necesarias de un producto o proceso se hallan en
conflicto y sin embargo, como escribimos en el apartado 5, están asociadas para
alcanzar un objetivo.
De hecho, el origen de todo problema técnico se encuentra en las
contradicciones que se dan entre algunas de las características inherentes del
sistema tecnológico. Como mencionamos en otro apartado, en algunos casos el
peso de un objeto entra en conflicto con la velocidad necesaria para cumplir
con su función eficientemente; en otros casos la facilidad de fabricación puede
entrar en conflicto con el volumen del sistema tecnológico, y así, cada uno de
los 39 parámetros se puede enfrentar con los otros 38. Serían poco menos de 780
contradicciones típicas, cada una de las cuales se resolvería de acuerdo a
métodos típicos para su eliminación. Si por una parte tenemos una lista de las
contradicciones técnicas más comunes y, por otro lado, hemos hecho acopio de
los métodos mayormente utilizados para superar esas contradicciones, sería
posible crear una herramienta para acceder con facilidad a la resolución
genérica de un problema particular.
Esta es la idea que desarrolló Altshuller al construir la Matriz de
Contradicciones, una de las herramientas fundamentales de TRIZ.
La Matriz de Contradicciones es exactamente el lugar donde se contrastan las
características o parámetros del sistema tecnológico que se deben mejorar,
frente a los parámetros de diseño que se deterioran o empeoran. En la
intersección de estos se establecen los principales principios de inventiva
involucrados que han sido empleados en solución de una contradicción
particular. La matriz de contradicciones muestra un juego de principios que
pueden ser empleados en la solución de la contradicción, ya que son principios
que han demostrado su eficacia en situaciones semejantes en el pasado.
Esta tabla llamada también Matriz de Altshuller, presenta 39 características de
los sistemas tecnológicos. Cada par de características contradictorias se
entrecruzan en las columnas respectivas. El primer parámetro del par se
localiza en la columna izquierda de la Matriz y se denomina Característica que
mejora. El otro parámetro del par se coloca en la fila superior de la Matriz y
se denomina Característica que empeora.
En la Característica que Mejora la lista identifica el concepto que mejor
describe el objetivo a mejorar. En la Característica que Empeora se identifica
en la lista el concepto que mejor describe lo que empeora para alcanzar el
objetivo. La contradicción directa se formula diciendo “característica que
mejora-característica que empeora”. A veces se utiliza junto a la contradicción
directa, la contradicción inversa la cual se formula poniendo en primer lugar
la característica que empeora.
Veamos un ejemplo de problema doméstico.
Tenemos que pintar una escalera de madera que conduce al primer piso[*] .
La cuestión es que nadie podrá subir hasta que la escalera no esté seca.
¿Cómo solucionar el problema, es decir poder subir al primer piso mientras se
está pintando?
La contradicción técnica que tenemos se reduce a: si pintamos la escalera
mejoramos su protección ante influencias perjudiciales externas, como rasguños,
el agua, desgaste; pero, empeoramos el uso de la escalera el tiempo necesario
para que esté seca. Dicho de otra manera: existe una contradicción pérdida de
tiempo-daños colaterales del objeto.
La pérdida de tiempo es el parámetro número 25; no usar la escalera es un daño
o perjuicio que causa el objeto mismo durante la operación (daños colaterales)
esto se corresponde con el parámetro número 31, según podrán consultar el
Apéndice con la tabla respectiva. En el entrecruce de las columnas 25 y 31 de
la Matriz de Contradicciones encontramos la sugerencia de aplicar los
principios 1 y 22, es decir el Principio de Segmentación y el Principio
Acelerado.
Examinamos lo que nos proponen estos dos métodos y escogemos el Principio de
Segmentación para encontrar la solución.
El Principio de Segmentación se aplica en los siguientes casos:
a. Cuando
se divide un objeto en partes independientes.
b. Cuando
el objeto se hace desarmable o por secciones.
c. Cuando
se aumenta el grado de división.
La
idea que nos sugiere esto es pintar la escalera de madera por secciones, pintar
los escalones de manera alternativa y, luego, una vez que estos escalones
sequen, pintar el resto de los escalones. De esta manera podemos utilizar la
escalera sin tener que esperar un tiempo. Los pasos que hemos seguido para
resolver un pequeño problema domestico, son los mismos pasos que comprende el
uso de la Matriz de Contradicciones.
1. Ante
un determinado problema de diseño se deben identificar los elementos del mismo
con dos parámetros o características en conflicto.
2. Se
identifica la correspondencia entre los dos parámetros o características
identificados con alguno de los 39 parámetros generalizados de Altshuller.
3. Se
busca en la intersección de las columnas correspondientes los principios de
inventiva señalados en la matriz.
4. Los
números que aparecen en la celda correspondiente, identifican a principios de
inventiva.
5. Cada
uno de los principios de inventiva resultantes se debe analizar y establecer si
tienen correspondencia con la naturaleza del problema.
§
14. Parámetros de los sistemas tecnológicos
Altshuller sugirió que todo sistema tecnológico tiene una o varias de las
siguientes características, las cuales sirven para determinar las
contradicciones técnicas que serán la base para enfrentar un problema de
inventiva o de innovación tecnológica.
|
1. Peso de un objeto Móvil |
21.Potencia |
|
2. Peso de un objeto Estacionario |
22. Pérdida de energía |
|
3. Longitud de un objeto Móvil |
23. Pérdida de materia |
|
4. Longitud de un objeto Estacionario |
24.Pérdida de Información |
|
5. Área de un objeto Móvil |
25. Pérdida de tiempo |
|
6. Área de un objeto Estacionario |
26. Cantidad de Sustancia o de materia |
|
7. Volumen de un objeto móvil |
27. Confiabilidad |
|
8. Volumen de un objeto Estacionario |
28. Precisión en la Medida |
|
9. Velocidad |
29. Precisión en la Manufactura |
|
10. Fuerza |
30. Daño externo que afecta a un objeto |
|
11. Esfuerzo, presión |
31. Efectos y daños colaterales |
|
12. Forma |
32. Facilidad de Fabricación |
|
13. Estabilidad del objeto |
33.Facilidad de Operación |
|
14. Resistencia. |
34. Facilidad de Reparación |
|
15. Durabilidad de un objeto móvil |
35. Adaptabilidad |
|
16. Durabilidad de un objeto estacionario |
36. Complejidad del Objeto |
|
17. Temperatura |
37. Complejidad de Control |
|
18. Brillantez, iluminación |
38. Nivel de Automatización |
|
19. Energía gastada por el objeto móvil |
39. Productividad |
|
20. Energía gastada por el objeto estacionario |
|
§ 15. Definición de los 39 parámetros
1. Peso
del objeto móvil: Masa del objeto en movimiento, sujeto a un campo gravitacional
o fuerza que el mismo objeto ejerce sobre los puntos que lo soportan o
suspenden.
2. Peso
del objeto estacionario: Masa del objeto estático en un campo
gravitacional o fuerza que el mismo objeto ejerce sobre sus puntos que lo
soportan o suspenden.
3. Longitud
del objeto móvil: Cualesquiera de las dimensiones lineales de un objeto en
movimiento.
4. Longitud
del objeto estacionario: Lo mismo que el numeral 3 pero de un
objeto estático.
5. Área
del objeto móvil: Área o parte de la superficie que ocupa un objeto en
movimiento, ya sea interna o externa.
6. Área
del objeto estacionario: Lo mismo que el numeral 5 pero de un
objeto estático.
7. Volumen
del objeto móvil: Espacio volumétrico que ocupa un objeto cuando se desplaza de
un punto a otro.
8. Volumen
del objeto estacionario: Lo mismo que el numeral anterior pero
de un objeto estático.
9. Velocidad:
Velocidad de un objeto o bien la velocidad a que se lleva a cabo un proceso o
cualquier tipo de acción que involucre a un sistema tecnológico.
10. Fuerza: La
fuerza que requiere un objeto para cambiar su posición de un punto a otro.
11. Tensión,
presión, esfuerzo: Es la fuerza por unidad de área o la tensión, aplicada a un
objeto o la que el objeto ejerce sobre su entorno.
12. Forma:
Contorno externo de un objeto o apariencia de un sistema tecnológico.
13. Estabilidad
de la composición del objeto: Integridad del objeto o
sistema. Relación entre los distintos constituyentes de un objeto. Un
incremento en la entropía (desorden) del objeto o del sistema, representa una
pérdida de estabilidad.
14. Resistencia
o fortaleza: Capacidad de un objeto a resistir un cambio en respuesta a una
fuerza aplicada. También, resistencia a la ruptura.
15. Tiempo
de acción de un objeto móvil: Tiempo en el cual un
objeto puede llevar a cabo una acción o vida útil de un objeto.
16. Tiempo
de acción de un objeto estacionario: Lo mismo que en el numeral
15, pero de un objeto estático.
17. Temperatura:
Condición térmica de un objeto o sistema tecnológico, lo cual puede incluir su
capacidad calorífica.
18. Brillantez:,
iluminación: Cualidad lumínica de un objeto o sistema dado en lúmenes
por unidad de área.
19. Energía
consumida por el objeto móvil: Energía requerida, por el
objeto, en movimiento, para llevar a cabo una acción determinada. También,
capacidad para llevar a cabo un trabajo determinado.
20. Energía
consumida por el objeto estacionario: Lo mismo que el numeral 19
pero para un objeto estático.
21. Potencia:
Gradiente del uso de energía. También, tiempo en el que se lleva a cabo un
trabajo.
22. Pérdida
de energía: Energía disipada que no contribuye directamente al trabajo
requerido.
23. Pérdida
de materia: Pérdida parcial o total, de manera temporal o permanente, de
materia del sistema o de los subsistemas del mismo.
24. Pérdida
de información: Lo mismo que el numeral anterior pero referida a la
información del sistema lo cual incluye textura, olor, color, etc.
25. Pérdida
de tiempo: Lapso de tiempo que se pierde al llevar a cabo una acción por
el objeto o el sistema tecnológico. Reducir la pérdida de tiempo es una
característica deseable de un sistema.
26. Cantidad
de sustancia o de materia: Cantidad de sustancia que contiene un
objeto, un sistema o los subsistemas que lo integran y que puede cambiar
totalmente de manera temporal o definitiva.
27. Confiabilidad:
Seguridad de la habilidad que tiene un sistema para llevar a cabo la función
para la cual fue diseñado, en una forma óptima.
28. Precisión
en la medición: Certidumbre con la que es posible medir el valor o
característica, de un parámetro, en un sistema tecnológico.
29. Precisión
en la manufactura: Grado de exactitud mediante el cual se puede fabricar un
objeto en relación a las especificaciones requeridas de sus componentes.
30. Factores
dañinos externos: Susceptibilidad de un sistema a daños inflingidos desde el
exterior.
31. Factores
dañinos generados por el objeto: Daños colaterales
producidos durante la operación de un objeto, un sistema o los subsistemas que
lo integran.
32. Facilidad
de fabricación: Facilidad con la que se puede producir un objeto o un sistema
tecnológico.
33. Facilidad
de operación, conveniencia de uso: Simplicidad en la
operación de un objeto o un sistema. Entre menos componentes o etapas tiene un
objeto o un proceso, es de más fácil operación.
34. Facilidad
de reparación: Cualidad que tiene un objeto, o un sistema de ser reparado de
una forma rápida y sencilla.
35. Adaptabilidad:
Flexibilidad con que un objeto o un sistema puede responder a cambios externos.
También, capacidad que tiene un objeto o un sistema para ser empleado en varias
tareas y en diferentes circunstancias.
36. Complejidad
del objeto: Diversidad de elementos que se relacionan entre si, durante la
operación de un objeto. La dificultad para operar un objeto es su grado de
complejidad.
37. Complejidad
de control: Grado de dificultad con que se puede controlar la operación de
un objeto o un sistema, debido a la complejidad e interrelación de sus
componentes.
38. Nivel
de automatización: Capacidad para que un objeto o un sistema tecnológico lleve a
cabo la función para la cual fue diseñado sin la intervención humana. El nivel
más bajo de automatización será el de un objeto operado manualmente, siendo el
nivel máximo de operación aquel en el cual el objeto o sistema funciona
independientemente del ser humano, monitoreando su propia operación.
39. Productividad,
capacidad: Número de funciones o de operaciones que un objeto o un
sistema lleva a cabo por unidad de tiempo. También, la producción por unidad de
tiempo o el costo por unidad de tiempo.
§
15. Principios inventivos
Históricamente, esta es una de las herramientas más temprana y simples de TRIZ.
Estudiando miles de patentes, Altshuller fue capaz de clasificar y catalogar
soluciones de problemas técnicos. Encontró 40 principios que pueden utilizarse
individualmente o en combinación para resolver contradicciones técnicas y
finalmente solucionar el problema.
Los 40 principios, combinados con los 39 parámetros o características de los
sistemas tecnológicos, en una gran “Matriz de contradicción”, son
la base principal de la TRIZ, gracias a lo cual es posible sistematizar los
procesos inventivos y de generación de innovaciones tecnológicas, en cualquier
nivel de abstracción, es decir, de complejidad.
|
1. Segmentación |
21. Acelerado |
|
2. Separación |
22. Convertir daño en beneficio |
|
3. Calidad Local |
23. Retroalimentación |
|
4. Asimetría |
24. Mediación |
|
5. Asociación |
25. Autoservicio |
|
6. Universalidad |
26. Copiar |
|
7. Matrioska |
27. Objeto barato, corta vida |
|
8. Contrapesos |
28. Remplazar sistema mecánico |
|
9. Acción contraria anticipada |
29. Usar construcción neumática o hidráulica |
|
10. Hacerlo de antemano |
30. Membranas delgadas o película flexible |
|
11. Acolchonar (amortiguar) de antemano |
31. Uso de material poroso |
|
12. Equipotencialidad |
32. Color |
|
13. Hacerlo al revés |
33. Homogeneidad |
|
14. Esfericidad |
34. Desechar y regenerar partes |
|
15. Dinamica |
35. Transformación de estados físicos y químicos |
|
16. Resolución parcial o sobrada |
36. Transición de Fases |
|
17. Nueva dirección |
37. Dilatación térmica |
|
18. Vibración Mecánica |
38. Oxidación acelerada |
|
19. Acción Periódica |
39. Ambiente (atmósfera) inerte |
|
20. Continuar la acción útil |
40. Materiales compuestos |
§ 17. Definición de los 40 Principios inventivos
1. Principio de Segmentación (fragmentación).
En el año de 1875, Tomas Jefferson, entonces ministro de los Estados Unidos de
América en Francia, informó a su país acerca de una visita que hizo a un taller
de un fabricante francés de mosquetes, y describió el sistema que “consiste en
fabricar cada parte de él tan exactamente igual, que la pieza que pertenece a
uno puede ser empleada en cualquier otro mosquete del depósito”.
Más
tarde en 1800, el industrial e inventor Eli Whitney difundió este sistema de
piezas intercambiables que se conoció con el nombre de “sistema americano”. El
“sistema americano” es una modalidad del llamado Principio de
Segmentación.
Si tenemos un objeto que deseamos modificar visiblemente, podríamos hacer con
él las siguientes operaciones:
a. Dividirlo
en partes independientes. Sustituir la computadora central por computadoras
personales.
b. Hacerlo
desarmable o por secciones. Los circuitos integrados y componentes pasivos
ensamblados en un módulo multi chip.
c. Si
ya está dividido de alguna manera, aumentar el grado de división. Un ejemplo en
el mundo del juguete lo es la patente 341329US de 1886 que se ilustra, para un
trenecito que al pasar por cierta superficie simula sufrir una pequeña
explosión que hace “volar” sus partes.
2. Principio de Separación.
Se trata de hacer a un lado, separar o quitar la parte del invento o la
propiedad que genera el problema.
Los rescatistas en casos de incendio en las minas, entraban con mochilas
pesadas a la espalda con un dispositivo de refrigeración. En el certificado del
autor № 257301 de la antigua URSS, el tanque se coloca aparte.
Otro ejemplo de Altshuller se refiere a que en ocasiones se producen accidentes
graves en la colisión de aviones con bandadas de aves que frecuentan las pistas
de aterrizaje. En los Estados Unidos se patentó una variedad de maneras de
ahuyentar a las aves de aeródromos, pero la mejor solución fue emplear la
grabación de chillidos de aves en peligro, mediante altoparlantes, con el
objeto de mantener a las bandadas de aves alejadas de las pistas de aterrizaje.
3. Principio de Calidad local.
Este principio se aplica en tres casos, a saber:
a. Cambiar
la estructura homogénea del objeto a otra heterogénea o cambiar un ambiente
externo (o la influencia externa) desde uno uniforme a uno no uniforme.
Ejemplo: Para combatir el polvo en las minas de carbón, se aplica una fina
llovizna de agua en forma cónica a las partes activas de la máquina para
taladrar y de cargar. Las gotas más pequeñas, tienen mayor efecto para combatir
el polvo, pero la llovizna fina impide el trabajo al nublar la vista. La
solución es desarrollar una capa de llovizna mas gruesa alrededor del cono de
la llovizna fina.
b. Haga
que las diferentes partes del objeto cumplan una función diferente y útil. Por
ejemplo el lápiz con su goma de borrar, un martillo con uña extractora
c. Hacer
que cada parte del objeto esté en las condiciones más conveniente para su mejor
funcionamiento.
Las
loncheras contienen compartimentos especiales para cada tipo de comida, a fin
de mantener las cosas calientes, las cosas frías, las bebidas, los cubiertos,
las servilletas.
4. Principio de Asimetría.
Este principio tiene dos opciones.
a. Se
trata de reemplazar una forma simétrica por otra asimétrica. Un ejemplo es la
patente de los Estados Unidos 3435875 de 1969, sobre una llanta en cuyo lado
externo se refuerza más para soportar los golpes contra las banquetas.
b. Si
un objeto es asimétrico, incrementar dicha asimetría.
Un
horno de arco eléctrico en el que los electrodos se desplazan a un lado para
que en el espacio libre se permita la carga continua.
5. Principio de Asociación.
Con dos opciones:
a. Combinar
objetos similares o idénticos para realizar operaciones relacionadas. Al unir
dos embarcaciones convencionales entre ellas surge el “catamarán”, el cual es
mucho más estable que las embarcaciones independientes. La patente 874873 de
1907 de los Estados Unidos, presenta una mejora al popular juguete del acróbata
que da vueltas en un trapecio, combinando otros dos maromeros iguales en una
extensión horizontal. La ilustración es de la patente respectiva.
b. Asociar
en el tiempo operaciones simultáneas. La patente 378327 de 1888, ampara un aro
de los que hacen rodar los niños, al que se ha asociado en el eje central un
aro menor sobre el que corren incansables un policía y un ladrón impulsados por
pequeñas aspas de la rueda interior.
6.
Principio de Universalidad.
a) Un objeto puede realizar varias funciones diferentes; por lo tanto se puede
prescindir de otros elementos.
Un ejemplo es la popular multiherramienta de bolsillo que contiene una navaja o
cuchillo, una lima, tijeras, pinzas, etc.
En Japón examinaron la posibilidad de construir un buque tanque equipado con
instalaciones para la destilación del petróleo. El objeto del proyecto es hacer
coincidir en el tiempo tanto la transportación como el proceso de refinación
del petróleo.
7. Principio Matrioshka.
Ya dimos cuenta de este principio en el apartado “¿Caja china o
piñata?”.Altshuller advierte sobre no tomar en serio un nombre que se refiere a
un juguete y explica que el principio de Matrioshka podría llamarse muy en
serio el principio de integración de la concentración. Y añade que algunos
nombres simples e imaginativos pueden ser recordados más fácilmente. En otro
lugar advierte lo mismo sobre los problemas graciosos o sencillos.
Este principio se aplica cuando se realizan los siguientes arreglos a un
sistema
a. Se
introduce otro objeto en su interior que a su vez contiene un tercer
objeto. La patente 1223507 de 1917 refiere a una sonaja para bebé, que
además del ruido característico, muestra en su interior esa clase de juguetes
que tienen una base hueca con un contrapeso de tal manera que el juguete
siempre regresa a la posición vertical cuando se coloca en cualquier posición.
b. Se
hace pasar un objeto a través de la cavidad de otro. Una navaja tipo cuter cuya
hoja pasa a través del objeto principal.
8.
Principio de Contrapesos: Este principio tiene dos
posibilidades de aplicación:
a. Para
compensar el peso de un objeto, se combina con otros de modo que se tenga una
fuerza que lo sustente. Usar un globo de helio para apoyar carteles
publicitarios En la patente 2583123 de los Estados Unidos, un juguete es
accionado por un fluido (arena) motriz, en el que la fuerza del material al
fluir mueve un brazo de conducción que impulsa un péndulo oscilante.
b. Compensar
el peso de un objeto con fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas que influyan o
interactúen con el ambiente. En los automóviles de carreras se coloca un alerón
trasero con el objeto de incrementar la presión (“agarre”) de los neumáticos
sobre el asfalto aumentando la tracción.
9.
Principio de la Acción contraria anticipada: Este principio se
aplica en el caso siguiente:
a) Si es necesario realizar una acción con efectos tanto perjudiciales como
útiles, dicha acción debe ser reemplazada por acciones contrarias de modo
anticipado para controlar los efectos nocivos. Usar cinta adhesiva para cubrir
las partes que no se pintan
En la construcción de elementos estructurales de hormigón estos se someten
intencionalmente a esfuerzos de comprensión previos a su puesto de servicio
(mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón).
10. Principio Hacer de antemano:
Tiene dos opciones:
a. Se
lleva a cabo la acción (total o parcial) anticipadamente. En la antigua Unión
Soviética, se logró obtener capullos de gusano de seda de tamaño y forma
estándar para el devanado automático. Sucede que en el proceso de obtención del
hilo de seda, se requiere materia prima de igual tamaño y forma, por lo que hay
que clasificar minuciosamente los capullos. Esto complica y encarece el
proceso. Los sericultores, después de estudiar el proceso de formación del
capullo bajo distintas condiciones, propusieron colocar al gusano en
receptáculos sintéticos.
b. Arreglar
objetos con antelación de tal manera que entren en acción inmediatamente que
sea necesario y en el lugar adecuado. Cuando se lleva a cabo el vaciado de
piezas de cerámica, en secciones, entre cada sección se colocan hojas metálicas
o plásticas, para que una vez fraguada la pieza se pueda separar fácilmente del
molde.
11.
Principio Acolchonar (amortiguar) de antemano.
a) Este principio se aplica cuando se protege algún objeto contra el daño que
puede sufrir en el futuro.
El ejemplo típico corresponde a la mudanza de muebles y artículos frágiles,
consistente en empacar dichos artículos entre plásticos extendidos.
De forma parecida, este principio también aplica no sólo para confiar en la
fiabilidad. He aquí unos ejemplos: En una estación de alpinismo en Suiza en
donde las avalanchas de nieve son frecuentes, los esquiadores o residentes
llevan consigo un imán para ser detectados en caso de quedar bajo la nieve.
Ahora se aplicarían chips para localizar personas no sólo bajo la nieve sino en
cualquier lugar del planeta. En una biblioteca de los Estados Unidos los libros
tienen una banda magnética, si el usuario intenta salir con el libro, al pasar
debajo de una bobina especial, hace sonar una alarma previsora.
12. Principio de Equipotencialidad: Este principio aplica en una sola
circunstancia:
a) Cambiar las condiciones de trabajo a fin de evitar cambios de posición, como
tener que subir y bajar el objeto.
Para evitar levantar un automóvil durante el cambio de aceite o la revisión de
las ruedas, se cuenta con fosas sobre las cuales se coloca el vehículo. El
mecánico simplemente baja al foso para realizar la tarea.
13. Principio Haciéndolo al revés: Este principio se traduciría del ruso
como “Marcha atrás”. En inglés se ha adaptado como “The other way round” y
en español se ha llamado “Inversión o hacer algo en forma contraria a la
convencional”. Prefiero mi apunte. Se aplica de tres maneras distintas, a
saber:
a. Realizar
la acción contraria a la acción dictada por las condiciones del problema. No
enfriar el objeto, sino calentarlo, por ejemplo. Un ejemplo clásico de
Altshuller titulado “Témpanos de chocolate” proviene de la Pionerskaya Pravda,
de la sección “Y entonces se aparece el inventor”, que se presentó como un reto
creativo. Abreviaré detalles: Se trata de una botella de chocolate que hay que
rellenar de mermelada espesa. El proceso es demasiado lento, si se lograra
licuar la mermelada sería más rápido y sencillo, pero esto se logra
calentándola y si la mermelada se calienta, al llenar las botellas que son de
chocolate, se derriten. La solución fue congelar la mermelada e insertarla de
manera sólida en las botellas.
b. Convertir
en inmóvil el objeto (o medio exterior) que es móvil; y al contrario: dar
movimiento al objeto inmóvil. Una caminadora eléctrica hace que el usuario
permanezca en el mismo lugar y lo que se mueve es la banda, contrariamente a lo
que sucede al caminar, que el piso permanece estacionario y la que se mueve es
la persona.
c. Volcar
el objeto patas arriba, boca abajo, Lewis Carroll en las aventuras de
Alicia A través del espejo, explica algunos de los inventos del
Caballero Blanco. Recordarán que el Caballero Blanco causó muy pobre impresión
a la niña. En particular a Alicia le chocó una cajita de madera que el hombre
llevaba en la espalda, con la abertura hacia abajo y la tapa abierta. El
caballero explicó: “Es de mi propia invención… y sirve para guardarlo todo,
igual la ropa que los alimentos. Como puedes comprobar la llevo hacia abajo
para que no entre la lluvia y moje lo que hay dentro.” El Caballero Blanco
aplicó la modalidad de “poner el objeto patas arriba”, pero ignoraba que un
buen invento resulta cuando se gana y no se pierde, o bien cuando se gana más
de lo que se pierde.
14.
Principio de Esfericidad: Se aplica de tres maneras
distintas:
a. Cuando
se transforman las partes rectilíneas de un objeto en curvilíneas, o una
superficie plana en esférica, o bien cuando las partes con forma de cubo o
paralepípedo se construyen como esferas. Emplear arcos o domos para reforzar
construcciones lineales.
b. El
uso de rodillos, espirales, esferas, bolas, pelotas. Al poner ruedas a los
muebles generalmente estáticos.
c. Cuando
se pasa de un movimiento lineal a uno rotatorio o se aprovecha la fuerza
centrífuga. El ratón de la computadora emplea una esfera para transferir
movimiento lineal al cursor en la pantalla.
15.
Principio de Dinámica: Altshuller escribe que este
principio cuenta con dos posibilidades de aplicación. En los textos más
recientes se ha añadido una tercera alternativa.
a. Introducir
modificaciones al objeto característico o bien al medio exterior, para hacer
óptima cada etapa de trabajo. El horno de dos baños para fusión de acero. El
horno Martin normal es de un baño. Los alerones que se colocan en los autos de
carreras, cuyos ángulos de ataque pueden cambiarse para un funcionamiento
óptimo del vehículo.
b. Dividir
el objeto en partes capaces de intercambiarse relativamente unas con otras. Los
modernos vehículos “todo terreno” que se emplean para explorar Marte, los
cuales son muy flexibles con partes movibles en los sistemas de rodado. Una
muñeca o juguete autoenderezable, del tipo que en inglés llaman roly poly. Se
trata de la patente rusa 1140813 de 1985. Recordemos que el término
"dinámica" se refiere a la propiedad del sistema que lo hace ser más
flexible, móvil, cambiante. Estas cualidades permiten una mejor adaptación a
las cambiantes condiciones del medio ambiente. Y a veces, es el medio ambiente
el que se puede cambiar. La muñeca tiene partes intercambiables, de modo que,
por ejemplo, se le pueden colocar diversas cabezas, como ilustra la propia patente.
c. Si
un objeto es rígido, hacerlo movible o intercambiable. El baroscopio flexible
para examinar motores. Lámpara de mesa con aditamento flexible para mover el
rayo luminoso a donde sea necesario.
16.
Principio de la Resolución parcial o sobrada: Este principio
ayuda a resolver contradicciones técnicas en el siguiente caso:
a) Si es difícil obtener el cien por ciento de las exigencias o requerimientos,
basta obtener un poco menos “o un poco más”. Esto simplifica grandemente el
problema.
Cuando se pinta un objeto con pulverizador, luego se elimina el exceso,
limpiándolo. O bien, se utiliza una plantilla.
17. Principio Nueva dimensión: Se aplica de tres maneras, a saber:
a. Las
dificultades asociadas con el movimiento (o colocación) del objeto a lo largo
de una línea se eliminan si el objeto tiene la oportunidad de moverse en dos
dimensiones (es decir, en el plano). En consecuencia, las tareas asociadas con
el movimiento (o colocación) de los objetos en un plano, se eliminarán si
cambian al espacio de tres dimensiones. El ratón del ordenador por infrarrojos
se mueve en el espacio, en lugar de sobre una superficie, para las
presentaciones.
b. Disposición
de los objetos en varios pisos en lugar de una sola planta. Chips electrónicos
en ambos lados de una placa de circuito impreso.
c. Inclinar
objetos o colocarlos sobre sus extremos.
d. Almacenar
troncos de árboles verticalmente, uniéndolos adecuadamente para que formen una
estructura rígida y estable.
e. Use
la otra cara de una superficie determinada. Cinta electromagnética recubierta
de ambos lados doblada en forma de banda de Mobius.
18.
Principio de Vibración mecánica. Este procedimiento se aplica
en cinco modalidades diferentes, a saber:
a. Se
aplica al objeto un movimiento oscilatorio o vibratorio. La patente 3239283 de
los Estados Unidos, se refiere a un invento que reduce la fricción estática que
afecta la sensibilidad de dispositivos de precisión de muchos instrumentos
sensibles, por medio de la producción de un movimiento constante entre los
elementos del cojinete.
b. Si
el movimiento vibratorio ya se realiza, se aumenta la frecuencia (hasta el
mismo ultrasonido). El horno de microondas.
c. Se
construye un sistema para la frecuencia resonante. Se destruyen piedras en la
vesícula o cálculos renales con resonancia ultrasónica.
d. En
lugar de la vibración mecánica usar un piezovibrador. Las oscilaciones de un
cristal de cuarzo para los relojes de alta precisión.
e. Se
aplica la vibración ultrasónica en unión con el campo magnético. Mezcla de
aleaciones en un horno de inducción.
19.
Principio de Acción periódica: Este procedimiento tiene
aplicaciones en los siguientes casos.
a. Reemplazar
una acción continua por una periódica o con impulsos. En el certificado de
autor número 267772 de la antigua URSS, se registró un método para estudiar el
proceso de soldadura de arco. Se basa en el cambio periódico del brillo de una
luz adicional de cero hasta un valor superior a la luminosidad del arco.
b. Si
una acción ya es periódica, cambiar su frecuencia. La modulación de frecuencia
para transmitir información, en lugar de código Morse.
c. Usar
de pausas entre impulsos para llevar a cabo una acción diferente. Unas
chimeneas que funcionen mediante pausas para emitir los gases, son capaces de
elevarlos hasta 3000 metros, lo que no se lograría con una chimenea del triple
de altura que funcione de manera continua.
20.
Principio de Continuación de la acción útil: Esto
se logra con las siguientes opciones:
a. Mantener
la operación continua (todas las partes del objeto deben operar siempre a plena
carga). Un taladro con orillas cortantes que permita procesos de corte
hacia adelante y en reversa
b. Eliminar
las acciones ociosas o intermitentes o tiempos muertos. Las impresoras de
inyección de tinta imprimen al regreso del carro; lo hacían también las
impresoras de matriz de puntos.
21.
Principio de Aceleración: Se aplica en un solo caso:
a) Aumentar la velocidad a la que se lleva a cabo una acción riesgosa o dañina.
Cortar tubos de plástico a la mayor velocidad posible para evitar el
calentamiento y la deformación de los tubos.
22. Principio Convertir el daño en beneficio: Contiene las
siguientes alternativas:
a. Utilizar
los factores nocivos (en particular, los efectos nocivos del medio) para
producir un efecto positivo. Aprovechar el calor residual para generar
electricidad. Reciclaje de los residuos o chatarra del material de un proceso
como materia prima para otro. Hacer grappa, un licor italiano, que se obtiene
de los desechos sólidos de la uva que no tienen aprovechamiento en la
elaboración del vino.
b. Eliminar
el factor nocivo mediante la adición de otro factor perjudicial. Las aguas
residuales, fuertemente alcalinas, de una empresa pueden mezclarse con las
aguas residuales, fuertemente ácidas, de otra industria con lo cual se
neutralizan ambas.
c. Fortalecer
el factor perjudicial hasta el punto que deje de ser perjudicial. La herrumbre,
difícil de eliminar, se transforma por medios químicos en parte componente del
recubrimiento anticorrosivo.
23.
Principio de Retroalimentación: Con dos posibles
aplicaciones:
a. Si
no existe la retroalimentación, establecerla. El funcionamiento de un flotador
en un tanque de agua.
b. Si
la retroalimentación ya existe, cambiar su magnitud e influencia. Cambiar la
sensibilidad de un piloto automático cuando se encuentra a pocos kilómetros de
un aeropuerto.
24.
Principio Mediación: Se aplica en los dos casos que siguen:
a. Emplear
un objeto intermedio para transmitir o llevar a cabo el proceso. Un punzón de
clavos permite que el martillo cumpla su función sirviendo de intermediario en
los casos en que podría dañar la madera si golpeara directamente sobre el
clavo.
b. Combinar
o conectar temporalmente un objeto con otro y después quitar uno de ellos. Las
cápsulas medicinales. Obtención de grafeno por medio de cinta adhesiva.
25.
Principio Autoservicio: Tiene dos alternativas de
aplicación:
1. Un
objeto debe darse mantenimiento a si mismo mediante la realización de
operaciones auxiliares. Las lámparas halógenas regeneran el filamento durante
su uso, el material evaporado se deposita de nuevo.
2. El
uso de energía o material desechadas. La basura orgánica, desechos sólidos
biodegradables, para crear composta.
26
Principio de Copiar: Este procedimiento se aplica de tres maneras diferentes:
a. Emplear
una copia barata en lugar del objeto original que es frágil o inconveniente de
operar. Un simulador de vuelo para entrenar pilotos en lugar de un avión
verdadero.
b. Remplazar
el objeto original con su imagen óptica, la imagen obtenida puede ser reducida
o agrandada. Estudiar fotografías aéreas en lugar de hacerlo en el terreno. La
altura de objetos muy altos puede determinarse mediante la sombra que
proyectan.
c. Si
se está empleando una copia óptica, ésta puede ser remplazada por una copia
infrarroja o ultravioleta Para determinar el grado en que un cultivo ha sido
atacado por plagas, se emplean fotografías infrarrojas.
27.
Principio de Desecho. Este principio que contradice la máxima “lo barato cuesta
caro”, se aplica en la siguiente circunstancia:
a) Sustituir un objeto caro o valioso por un conjunto de objetos baratos, aún
cuando se comprometan otras cualidades como por ejemplo la duración o vida del
objeto.
Utilizar objetos de papel desechables como vasos de plástico, pañales
desechables. Baberos desechables, batas para proteger la ropa de los niños de
usar y tirar.
28. Principio de Sustitución Mecánica: Con las siguientes tres
alternativas:
a. Reemplazar
el sistema mecánico por uno óptico, acústico o térmico. Una sustancia cuyo olor
(campo olfatorio) indica que se ha roto un diente del engranaje de una máquina
de perforación.
b. Emplear
campos eléctricos, magnéticos o electrodomésticos para interactuar con un
objeto. Reemplazar el gancho de una grúa para levantar chatarra de hierro por
un electroimán.
c. Cambiar
de un campo estático a un campo movible, de un campo no estructurado a uno que
tenga estructura. Las estaciones de radiodifusión omnidireccional cambian a
antenas con estructura muy detallada del patrón de radiación.
d. Usar
campos en conjunto con campos activados, por ejemplo en combinación con
partículas ferromagnéticas. Calentar una sustancia que contenga material
ferromagnético utilizando campo magnético variable. Cuando la temperatura
supera el punto de Curie, el material se vuelve paramagnético, y ya no absorbe
el calor.
29.
Principio del Sistema neumático o hidráulico: Se aplica de la
siguiente manera:
a) Se utilizan gases y líquidos en las partes de un objeto en lugar de las
partes sólidas. Por ejemplo, objetos inflables, llenos de líquidos, colchón de
aire, hidrostática, la hidráulica.
La patente 819653US se refiere a un carro de juguete cuyo motor está diseñado
para operar por medio de aire comprimido.
30.
Principio de Membranas flexibles o películas delgadas: Se
presenta con las siguientes posibilidades de aplicación:
a) Utilizar membranas flexibles y películas delgadas en lugar de estructuras
tridimensionales.
Un invernadero es clásico de este principio ya que el plástico mantiene las
condiciones deseadas dentro de la construcción.
31. Principio Poroso: Con dos aplicaciones:
a. Hacer
un objeto poroso o añadir algún elemento que lo sea (insertos, revestimientos,
etc.). Hacer agujeros a una estructura para reducir el peso.
b. Los
empaques de poliestireno que se usan para proteger objetos durante su
transporte.
c. Si
un objeto es poroso, llenar los poros con algún tipo de sustancia. La manera
más empleada en metalurgia de adicionar un aditivo, a un metal fundido líquido,
es llenando los poros de un ladrillo especial con el aditivo e introduciéndolo
al líquido.
32.
Principio del Color: Sí, el color también juega entre los principios que ayudan
a resolver problemas técnicos. Opera en cuatro opciones:
a. Cambiar
el color del objeto o del medio ambiente. Pintar de negro mate los calentadores
de agua, para aprovechar mejor el calor del sol. Utilizar luces de seguridad en
el cuarto oscuro de fotografía.
b. Cambiar
la translucidez de un objeto o de su medio ambiente. Utilizar fotolitografía
para cambiar material transparente a una máscara sólida para el procesamiento
de semiconductores. Una venda puede hacerse transparente para observar como
cicatriza una herida.
c. Vigilar
los objetos o procesos poco visibles por medio de agentes colorantes. En
algunos termómetros, el líquido que indica la temperatura se colorea de rojo
para producir un mayor contraste y hacer más fácil la lectura.
d. Si
ya se utilizan aditivos, usar algún tipo de pintura luminiscentes para mayor
contraste; utilizar los átomos marcados. Algunos termómetros tienen ya
luminiscencia agregada en el líquido que indica la temperatura. La carátula
fosforescente de algunos relojes e indicadores.
33.
Principio de Homogeneidad: Este principio actúa en la
siguiente circunstancia:
a) Los objetos secundarios que interactúan con un objeto dado deben ser hechos
del mismo material o de materiales similares del objeto principal.
Hacer que el contenedor sea del mismo material que el contenido, para reducir
las reacciones químicas.
En metalurgia cuando es necesario agitar un metal fundido de alta pureza, se
introduce un agitador del mismo metal para evitar contaminar el metal fundido.
34. Principio de Desechar y regenerar partes: Es un procedimiento
que funciona de acuerdo a las siguientes acciones.
a. Si
después de terminar su función un objeto o parte de él, ya no es necesario en
la acción o proceso, se debe desechar (evaporarse, disolverse, etc.) Al echar
agua a los empaques fabricados con harina de almidón, se reduce su tamaño
cientos de veces. O bien, una vez terminada la función de estos empaques, se
degradan fácilmente en los rellenos sanitarios.
b. Los
componentes usados o gastados de un objeto, se vuelven a utilizar en la misma
acción o proceso. En los lanzamientos de naves espaciales, se recuperan los
contenedores de combustible y se vuelven a usar varias veces.
35.
Principio de Transformación de propiedades: Opera al aplicar
las siguientes cuatro ideas:
a. Cambiar
el estado físico del objeto o de alguno de sus componentes. Transportar
nitrógeno u oxígeno líquido en lugar de estado gaseoso, para reducir su
volumen.
b. Variar
la concentración o la densidad del objeto. Jabón líquido para manos es más
concentrado y más viscoso que el jabón en barra en el punto de uso, por lo que
es más fácil de dispensar.
c. Cambiar
el grado de flexibilidad. Vulcanizar caucho para cambiar su flexibilidad y
durabilidad.
d. Cambiar
la temperatura. Conservar con baja temperatura las muestras médicas para
su posterior análisis.
36.
Principio Transición de fases: Este procedimiento
tiene una opción para su cumplimiento:
a) Emplear el fenómeno de cambio de fase (pérdida de volumen, liberación o
absorción de calor, etc.)
Las máquinas térmicas como las bombas de calor utilizan el calor de
vaporización y el calor de condensación de un ciclo termodinámico cerrado para
realizar trabajo útil.
37. Principio de Dilatación térmica: Se aplica de dos maneras:
a. Aprovechar
el aumento o contracción de los materiales con el cambio de temperatura
ambiental.
b. Si
ya se emplea la dilatación térmica, utilizar materiales con diversos
coeficientes de dilatación. El termopar para el control de temperatura en
algunos aparatos industriales. La termocupla en los termostatos.
38.
Principio de Oxidación acelerada: Aplica en el
cumplimiento de las siguientes operaciones:
a) Llevar a cabo la transición, de un nivel inferior de oxidación a otro nivel
mayor (sustituir el aire normal por aire enriquecido, al aire enriquecido con
oxígeno puro, al aire o al oxígeno exponerlos a radiaciones ionizantes,
sustituir el oxígeno ionizado por ozono).
Buceo con Nitrox u otras mezclas para la resistencia prolongada. Tratar las
heridas en un entorno de oxígeno a alta presión para eliminar las bacterias
anaeróbicas y la curación de la herida. Ionizar el aire para atrapar
contaminantes en un filtro de aire.
39. Principio Ambiente (atmósfera) inerte: Este procedimiento puede
considerarse el contrario del anterior, con las siguientes alternativas.
a. Reemplazar
el ambiente natural por otro que sea inerte. Para evitar que algunas fibras
vegetales se incendien en los almacenes se les aplica nitrógeno, desplazando el
oxígeno.
b. Llevar
a cabo un proceso en el vacío. Algunos proceso de soldado muy delicados, se
llevan a cabo en cámaras de vacío.
c. Emplear
una sustancia inerte. Para evitar la oxidación, en un proceso se hace uso de
algún gas inerte al llevar a cabo la acción
40.
Principio Materiales compuestos: Se aplica de la
siguiente forma:
a) Uso de nuevos materiales compuestos con características especiales.
Las partes hechas de fibra de carbono en algunas bicicletas de carreras para
hacerlas más ligeras y resistentes.
Las tablas de surf de fibra de vidrio son más ligeras y más controlables y más
fáciles de hacer en una variedad de formas que las de madera.
§ 18. Cómo utilizar los 40 Principios
Los 40 principios inventivos son no sólo la herramienta fundamental de TRIZ, sino
el procedimiento más sencillo para resolver contradicciones técnicas y resolver
el problema de inventiva, el cual puede caer en el campo de la mejora de
productos existentes, en la mejora de tecnología industrial, en el desarrollo
de nuevos productos, en la ingeniería de investigación y desarrollo, en el
pronóstico a corto y a largo plazo, en la superación de patentes y en el nuevo
desarrollo de inventos. Altshuller advierte que no es posible ser un experto en
TRIZ a la primera lectura, sino que, a pesar de que su aplicación no requiere
conocimientos especiales, al grado que puede ser utilizado por no
profesionales, se requiere empaparse de resolución de ejercicios y verdaderos
problemas creativos para manejar los algoritmos de la mejor manera. La utilización
de esta herramienta de TRIZ también tiene su propia especificidad y requiere de
algunas habilidades prácticas y de pensamiento. De cualquier forma, TRIZ
permite en las actividades prácticas varios métodos para aplicar los 40
Principios durante el proceso de resolución de un problema. En este apartado
veremos los siguientes métodos:
1. Revisión
de principios.
2. Definir
la contradicción técnica.
3. Definir
la contradicción técnica directa e inversa.
4. Establecer
dos o más contradicciones diferentes para el problema
En
la revisión de principios se trata de examinar uno a uno aquellos principios
que podrían ajustarse al problema, tratando de aplicar uno de ellos o sus
combinaciones a la superación de la contradicción técnica.
En el segundo método, se trata de definir la contradicción técnica y en seguida
utilizar la Matriz de Altshuller a fin de conseguir los principios recomendados
para solucionar el problema.
En el tercer método se formula tanto la contradicción técnica directa como la
contradicción inversa para el mismo problema y se utiliza la Matriz para ambos
casos, ya que ambas formulaciones pueden tener sentido y la Matriz puede
sugerir principios eficaces adicionales que pueden ser útiles para eliminar
ambas contradicciones.
En el cuarto método se formulan dos o más contradicciones diferentes para el
problema y se solucionan estas contradicciones con la ayuda de la Matriz. Lo
más importantes en este caso es identificar los principios comunes en
diferentes conjuntos de principios inventivos. Un ejemplo de esto lo veremos en
el apartado 20, donde la solución se desprende al formular dos contradicciones
del sistema.
La metodología TRIZ se puede adaptar a diferentes tipos de resolución de
problemas. Los métodos descritos anteriormente son relativamente sencillos, a
pesar de que obligan al usuario a pre-formular el problema en términos de
parámetros estándar de ingeniería. Se utilizan principalmente para resolver
problemas de tipo nivel dos. Los problemas más difíciles se resuelven con
herramientas más precisas como lo son ARIZ, los algoritmos para la resolución
de problemas de inventiva.
§ 19. Los mismos viejos problemas
Los ejemplos clásicos de Altshuller siguen circulando en la bibliografía
contemporánea sobre TRIZ, digamos modernizados.
Tenemos como ejemplo del primer método señalado en el apartado anterior el
siguiente problema, que adaptamos de la Pionerskaya Pravda: En una fábrica se
necesita limpiar piezas de metal. Normalmente se utiliza un chorro poderoso de
arena. Las superficies se limpian bien, pero cuando las piezas de metal tienen
algunas pequeñas cavidades la arena se queda adentro y si las piezas son muy
pesadas resulta muy difícil sacudirlas. ¿Qué hacer? En lugar de plantear la
contradicción técnica, vamos a examinar algunos principios que parecen aplicables.
Sin embargo, en la búsqueda debemos tener en mente lo esencial del problema:
queremos limpiar las piezas de metal con chorros de arena… o de algo similar
que no quede atorado en las hendiduras o que, si queda, se pueda eliminar
fácilmente, aún en piezas pesadas.
Después de desechar casi todos, encontramos el principio 35 con su primera
opción:
a) Cambiar el estado físico del objeto o de alguno de sus componentes.
Con la idea que hemos conservado, se nos ocurre que usar chorros de un material
que se pudiera hacer desaparecer… O evaporar. ¿Y si se utiliza hielo,
minúsculos granitos de hielo seco? Luego el hielo seco se transforma en gas y
desaparece. Exacto, de esta manera se resolvió el problema en fábricas
manufactureras.
Ahora veamos aquel problema que resolvió el detective que apareció en la
Pionerskaya Pravda. Es un ejemplo del método enunciado en segundo lugar. “Un
proveedor entrega alcohol con un camión cisterna de 3000 litros lleno a
capacidad. Pero cada vez que se descargaba el alcohol en el almacén de
recepción, había un faltante de 15 a 20 litros. Para evitar estas carencias, el
tanque fue sellado inmediatamente después de ser llenado y se observó al
conductor durante todo el viaje. Las pérdidas, sin embargo, continuaron.”
Ya conocemos el truco de que se valía el conductor, pero analicemos el problema
como si no lo supiéramos desde nuestra Matriz de Contradicciones.
La contradicción aquí es la siguiente: el cambio en la cantidad de material
(parámetro 26) durante la transportación. La transportación no es otra cosa que
“la duración de la movilidad del objeto”, o sea el parámetro 15. No confundir
el parámetro 26 con el 23. Compárense.
En la Matriz de contradicciones, tenemos la posible respuesta en los principios
3, 35, 10, 40. De todos ellos, la solución más posible se encuentra en el
principio 10, Hacerlo de antemano, ya que los otros procedimientos que ayudan a
superar conflictos entre estos dos parámetros sugieren cambios que no se
requieren en este caso.
En efecto: “el método del conductor era el siguiente: Cuando preparaba el carro
cisterna para cargarlo de alcohol, colgó una cubeta vacía en el interior del
tanque. Luego llevaba el carro cisterna a la plataforma de carga donde se
llenaba y se sellaba. Después de que llegaba a su destino y se descargaba en
las bodegas, el conductor esperaba a estar solo, abría el tanque y retiraba el
cubo lleno de alcohol.”
§ 20. ARIZ 61
A partir del concepto de máquina ideal y las contradicciones técnicas se puede
agilizar de manera significativa el proceso de resolución de problemas de
inventiva. La máquina ideal ayuda a determinar la dirección de búsqueda,
mientras que la contradicción inherente a la técnica de esta tarea, indica el
obstáculo a superar. Sin embargo, a veces la contradicción se encuentra muy
escondida en algunos problemas. También suele ocurrir que la contradicción no
desaparece por si sola, sino que se tiene que encontrar la manera de
eliminarla. No siempre es posible de un tirón encontrar la solución de un
problema. Tenemos que seguir una táctica racional que permita paso a paso
resolver el problema. Esta táctica y sus pasos están dados en los algoritmos
para la resolución de problemas inventivos, ARIZ.
Ya mencionamos que ARIZ 61 comprende tres etapas: la fase analítica, donde se
establecen las condiciones del problema; la fase operativa, donde se eliminan
las causas de las contradicciones técnicas; y, la fase sintética, donde se
concreta la solución.
A. Fase analítica.
En este estadio se consideran cinco pasos, a saber:
1. Primer
paso: Elección y planteamiento del problema.
2. Segundo
paso: Representar el resultado ideal deseado.
3. Tercer
paso: Definir qué es lo que impide la obtención de este resultado, es decir,
encontrar la contradicción.
4. Cuarto
paso: Encontrar por qué lo impide, es decir la causa de la contradicción.
5. Quinto
paso: Establecer las condiciones en que no lo impediría, o sea encontrar las
condiciones en las cuales se elimina el conflicto.
B.
Fase operativa.
Comprende los siguientes seis pasos.
1. Primer paso: Comprobar las posibilidades de modificación del
objeto, máquina o proceso tecnológico. Estas modificaciones pueden darse en:
1. Las
dimensiones.
2. La
forma.
3. El
material.
4. La
temperatura.
5. La
presión.
6. La
velocidad.
7. El
color.
8. La
disposición recíproca de las partes.
9. El
régimen de trabajo de las partes con la mira máxima de carga.
2.
El segundo paso: Comprobar las posibilidades de división de un objeto en
partes independientes, lo cual puede ocurrir de tres manera diferentes:
1. Separando
las partes “débiles”.
2. Separando
las partes que son “necesarias y suficientes”.
3. Dividiendo
el objeto en partes iguales.
3.
Tercer paso: Comprobar las posibilidades de modificación del medio
exterior para un objeto dado, de una de las siguientes formas:
1. Modificando
los parámetros del medio.
2. Sustituyendo
el medio.
3. Dividiendo
el medio en varios medios parciales..
4. Aprovechando
un medio exterior para realizar funciones útiles.
4.
El cuarto paso: Comprobar las posibilidades de cambio en los objetos
vecinos, si trabajan en común con el objeto dado. Este paso puede darse de tres
modos:
1. Al
establecer relación entre objetos independientes que participan en la ejecución
de un trabajo.
2. Al
separar un objeto y transferir sus funciones a otro.
3. Aumentando
el número de objetos que operan en una zona, aprovechando la cara posterior
libre de esa área.
5.
Quinto paso: Investigar los prototipos de otra rama técnica, con el
objeto de responder a la pregunta: ¿cómo es que esta misma contradicción se
elimina en otro problema técnico?
6. Sexto paso: En el caso que resulte inútil el procedimiento,
regresar al problema ampliando las condiciones iniciales.
C) Fase sintética.
Esta fase comprende cuatro pasos:
1. Primer
paso: Incluir cambios en la forma del objeto dado, ya que a una nueva
naturaleza de las máquinas deben corresponder nuevas formas.
2. Segundo
paso: Incluir el cambio de otro objeto ligado al objeto dado.
3. Incluir
el cambio en el método de aprovechamiento del objeto.
4. Comprobar
la idea aplicando el principio de la invención en la resolución de otro
problema de inventiva.
§
21. ARIZ61: Un ejemplo
A) La fase analítica.
1. Definición
del problema: El proceso de perforaciones geológicas se realiza bien cuando las
coronas y otras herramientas de perforación no sobrepasan el límite admisible
de desgaste. Pero, ¿cómo saber en qué momento se llega al límite? No es posible
calcularlo, porque la carga sobre el eje de la herramienta, el número de
revoluciones y la dureza de la roca varían continuamente.
2. El
resultado ideal: Controlar el estado de la corona a centenares de metros de la
superficie de la tierra, con un dispositivo sencillo que montado en la corona
envíe, una señal a la superficie al llegar al límite de desgaste.
3. Definir
la contradicción: La contradicción técnica se da aquí entre la pérdida de
información o/y sustancia y la vida útil del objeto, parámetros 24 y 15. No
sabemos en qué momento se desgasta la pieza al límite recomendable.
4. Por
qué lo impide: El proceso ocurre a centenares de metros bajo la superficie. No
podemos montar dispositivos electrónicos o complicados. Los dispositivos
electrónicos, no cabrían en un pozo estrecho, ni resistirían el régimen de
trabajo de una perforadora y darían nuevas preocupaciones a los operadores.
5. Establecer
las condiciones en que se eliminaría el conflicto: Un vistazo a la Matriz de
contradicciones sugiere para el caso de pérdida de información-vida útil del
objeto (parámetros 24 y 15) el principio 10, Hacerlo de antemano. ¿Cómo?
También se da la contradicción pérdida de sustancia-vida útil del objeto, lo
que nos lleva a los principios 28, 27, 3, 18 en la Matriz de contradicciones.
El Principio de Sustitución mecánica (28) nos pide reemplazar el sistema
mecánico ya sea por uno óptico, acústico o térmico. Siguiendo este
procedimiento, podemos utilizar otro tipo de trasmisores en lugar de los
electrónicos: por ejemplo olores. ¡Eso parece bien!
B)
Fase operativa.
1 y 2, no aplican, no aportan nada.
3. Comprobar las posibilidades de modificación del medio exterior para un
objeto dado, de una de las siguientes formas:
d) Aprovechando un medio exterior para realizar funciones útiles.
La solución resulta bastante simple: empotrar cilindros de aluminio de
dimensiones minúsculas, llenos de una sustancia aromática, en las pequeñas
aberturas cilíndricas que se encuentran entre los dientes de la corona, e
introducir la corona en el pozo como siempre, Cuando los dientes de la corona
se desgasten hasta el límite, se agujeran también las cápsulas y el aire que
sale del pozo adquiere un olor característico. Es un método simple, seguro y
barato: las cápsulas casi no ocupan lugar, no temen a las vibraciones, ni a la
humedad, ni a las variaciones de temperatura y no exigen ajustes ni cuidado
alguno. Quedaba a resolver un solo problema: hallar una sustancia que tenga un
olor intenso. Por fin se decidió por una sustancia abundante y barata: el etil
mercaptano, que se utilizaba para dar olor al gas natural. Las pruebas tuvieron
éxito.
C) Fase sintética.
IV, Existe la posibilidad de que en las máquinas herramientas, en los
automóviles y en las grúas se aplique esta resolución en las piezas que se
desgastan durante el trabajo. Se puede empapar con esta sustancia pequeñas
cintas o juntas, o ponerlas en cápsulas especiales. Ya que la nariz percibe el
olor instantáneamente podríamos enterarnos de que la pieza llegó al límite de
desgaste fijado de antemano. Este método para controlar herramienta de corte
con un indicador químico del desgaste por el uso montado en el cuerpo, obtuvo
el certificado de autor número 163559 de la antigua URSS. Pero, además, se
trata de un invento de nivel 4.
§ 22. Patentes de la Era Paleozoica
Parecería de Perogrullo decir que la Naturaleza es la más grande de todos los
inventores, pero es algo que a veces se olvida. Las patentes y prototipos de la
Naturaleza siempre han atraído la atención de los inventores. El vuelo de las
aves cautivó al ser humano quizás desde la prehistoria y no fue sino recién
entrado el siglo XX que comenzó la historia de la aviación. Con el tiempo se
llegó a fundar una ciencia especializada, la Biónica, en las fronteras de la
ingeniería y la biología, cuyo objetivo es el estudio de las funciones,
particularidades y fenómenos de los seres vivos, a fin de aplicar sus
descubrimientos en el mundo de la técnica.
No es de extrañar que Altshuller, estudioso de la historia de las invenciones,
diera particular importancia a los inventos de la naturaleza, y dedicara una
amplia discusión al respecto, al grado de incorporar desde ARIZ 71 un paso para
examinar los prototipos biológicos para encontrar solución a algunos problemas.
Según Altshuller algunos académicos sugieren que el futuro de la técnica
depende en gran medida de nuestra capacidad para transferir a ella los
principios de los organismos vivos. De acuerdo a Altshuller, la invención se
divide en ochenta y nueve clases, que abarcan todas las áreas de la tecnología.
La “biblioteca de patentes” de la naturaleza cuenta con las mismas ochenta y
nueve categorías. La naturaleza puede dar al inventor una idea en todos los
ámbitos de la ingeniería eléctrica, la minería, la metalurgia, la construcción…
Lo extraordinario es que los inventores no cayeran en cuenta de que disponen de
esta enorme biblioteca de inventos.
En los siglos XVIII y XIX los inventores rara vez utilizaron prototipos
naturales, fuera de los puentes colgantes de Sanuel Brown sobre el río Tweed en
Berwick, no se registran otros casos. Brown construyó un puente de cadena de
hierro forjado con una abertura de 135 metros inspirado en la red de una araña,
según cuenta la leyenda. Fue algo casual, pero el hecho es que la propia
naturaleza, sin que medie solicitud alguna, está siempre sugiriendo ideas al
inventor. Altshuller se pregunta: ¿Y por qué no buscar uno conscientemente la
ayuda de la naturaleza? Un mayor desarrollo de la tecnología es posible con el
uso generalizado y sistemático de las "patentes" de la naturaleza.
A mediados de los años treinta del siglo XX, los diseñadores crearon el avión
de alta velocidad y tan pronto como la velocidad del avión cruzaba un cierto
umbral, había fluctuaciones bruscas, un fenómeno llamado “aleteo”, “como si de
pronto un enorme martillo invisible tamborileaba con fuerza terrible en la
aeronave”.
Al final el aleteo fue eliminado por el engrosamiento del borde anterior de las
alas.
Pasaron los años y un investigador comenzó a estudiar el papel de las partes
individuales de las alas de los insectos. Y acabó por descubrir que el
engrosamiento del borde anterior de las alas de las libélulas evitaba
precisamente un vuelo lleno de vibraciones. Tanto la ciencia como la naturaleza
llegaron a la misma resolución técnica, sólo que la naturaleza lo hizo millones
de años antes.
Entre los muchos ejemplos de invenciones derivadas del estudio científico de
los seres vivos, a los que hace referencia, se encuentran los cangrejos de
herradura y la posibilidad de que el ojo de estos crustáceos sirva como un prototipo
para dispositivos electrónicos muy sofisticados. Los ojos del cangrejo de
herradura son muy sensibles, a pesar de que el animal es nocturno y pasa la
mayor parte de su tiempo enterrado en la arena. Cuenta con dos grandes ojos
compuestos en los lados de la caparazón y siete ojos simples (un par detrás de
los ojos compuestos, 3 en la parte delantera y un par ventral). Cada uno de los
ojos es un conjunto de lentes individuales. Un estudio a largo plazo de un
científico estadounidense condujo a interesantes descubrimientos que llevaron a
la creación de un sistema de televisión con una imagen muy contrastante que
resulta de importancia, por ejemplo, para la transferencia de fotos de otros
planetas a la Tierra.
Un estudio adicional hizo posible establecer que el ojo recoge la luz
ultravioleta y los rayos infrarrojos invisibles para los seres humanos. Además
el científico norteamericano Waterman encontró que los cangrejos herradura
perciben la luz polarizada, por lo que el animal puede navegar cuando ni hay sol
ni estrellas. .
La cavitación es un serio problema de erosión en las presas de hormigón.
Numerosos métodos de protección ofrecidos por diversos inventores son demasiado
costosos o poco fiables también. La solución exitosa se encontró en el Mar
Negro al caer en la cuenta de que las ondas de choque se apagaban en las
piedras y rocas cubiertas de algas y musgo, mientras que las rocas desnudas se
encontraban llenas de ranuras y hoyos. El musgo guardaba a la piedra contra la
destrucción. De ahí se buscó la manera de poner una capa protectora a las
superficie de hormigón y a las estructuras de concreto hidráulico, tal como en
el Certificado de autor 279443 de la antigua URSS:
Por lo general la Naturaleza realiza una búsqueda constante de mejoras de los
sistemas vivos, vía la evolución biológica. Un prototipo viviente es el último
ensayo de una larga cadena más o menos exitosa de inventos de la naturaleza. Y
decimos “más o menos exitosa” porque, por otra parte, algunos de los animales
extintos superan en todos los aspectos a sus degenerados descendientes. Se
quedaron en el pasado no porque estuvieran peor organizados, sino a causa de
cambios climáticos y otros factores, inclusive muchos han sido exterminados por
el hombre.[7]
§ 23. La fuerza de la fantasía y la inercia mental
"Todo lo que el hombre puede imaginar en su mente, otros serán capaces de
poner en práctica", éstas son palabras de Julio Verne que cita Altshuller,
quien afirma que de hecho, la historia de la literatura de ciencia ficción da
ejemplos ilustrativos de la transformación de lo "imposible" en lo
"mejor".
Altshuller da importancia fundamental en todos sus escritos a la fuerza de la
fantasía y recomienda insistentemente la lectura de cuentos y novelas de ciencia
ficción.
En Algoritmos de la invención, discute ampliamente el asunto y
señala que “aunque es un lugar común decir que la imaginación y la fantasía
juegan un papel muy importante en cualquier actividad creativa, incluyendo la
técnica y científica, se da una paradoja sorprendente: el reconocimiento del
gran valor de la imaginación y la fantasía no se acompaña de esfuerzos
sistemáticos para su desarrollo. Hasta el momento el único medio popular y
eficaz de ejercitar la fantasía es leer literatura de fantasía y ciencia
ficción”:
Altshuller describe con entusiasmo cómo la literatura de ciencia ficción ha
inspirado a numerosos inventores en la persecución de una idea esbozada por
Asimov, Belayev, Efremov o Julio Verne y refiere su influencia en científicos
de su entorno, asegurando que la ciencia ficción juega el papel de una especie
de campo experimental para la simulación de ideas problemáticas. Algunas de
estas ideas evolucionan con el tiempo, en una hipótesis científica, o si
hablamos de la técnica, en propuestas de racionalización, diseños,
invenciones,
En 1964 empezó a hacer lo que él llamó "Registro de ideas contemporáneas
de ciencia ficción”. Para 1973, cuando publica Алгоритм изобретения, Algoritmos
de la invención, de donde entresacamos estas notas, incluía “casi todas las
ideas interesantes” en doce clases, 75 subclases, 460 grupos y 2360 subgrupos.
Su análisis permitió responder a la pregunta de en qué casos las ideas
fantásticas eran valiosas, y en qué casos eran erróneas. Empezó, por otra
parte, a aclarar algunas pautas para generar ideas fantásticas.
Según Altshuller hay ideas fundamentalmente nuevas en la literatura de ciencia
ficción, se encuentra en ellas el mecanismo de predecir el futuro, por lo que
“es muy interesante entender la mecánica interna de la fantasía, la cualidad
humana más sorprendente, sin escribir cuentos”.
El catálogo de ideas de la ciencia ficción se divide en once clases, a saber:
1. El
espacio.
2. La
Tierra.
3. Las
personas
4. La
sociedad.
5. Cibernética.
6. Seres
inteligentes extraterrestres.
7. Animales
fantásticos y plantas.
8. El
tiempo y el espacio.
9. Ideas
fantásticas.
10. Ideas
de ciencia y tecnología.
11. Ecología.
La
clase Cibernética, por ejemplo, se divide a la vez en las siguientes subclases:
1. El
robot es tonto y el hombre está bien hecho.
1b. El robot no es loco sino un hombre bien hecho.
2. Robots
egoístas y robótica altruista.
3. La
mente y las emociones de los robots y las máquinas cibernéticas.
4. Situaciones
especiales con robots y ciber máquinas.
En
cada subclase aparecen subtemas más los títulos y el autor del cuento o novela
con una breve anotación sobre el planteamiento. Por ejemplo en la subclase 1B,
tenemos dos temas.
I. El hombre está listo para una operación peligrosa: fortalecer las facultades
mentales de los robots.
Ejemplo: I. Rosohovatsky “Sin resolver la ecuación” (1971)
II.. Tonterías, causadas por la imperfección de los robots (en su mayoría por
el deseo de obedecer las órdenes literalmente).
Ejemplo: (Aparecen 9 títulos y autores, pero escogemos un título que ha sido
traducido al español) Ilyá Varshavsky: “Robi”
Y así, hasta dar cuenta de miles de títulos clasificados por su temática.
La lectura de ciencia ficción, contribuye, por supuesto, al desarrollo de la
imaginación creativa, pero ciertamente no es un sustituto para el ejercicio
regular. La imaginación debe ser desarrollada de manera sistemática por medio
de ejercicios especiales. El catálogo de Altshuller no es otra cosa que una
base para investigar cómo el ser humano se asoma al futuro.
Uno de los pocos intentos en este sentido, del que da cuenta Altshuller, lo
hizo un profesor, John Arnold en la Universidad de Stanford. El método de
Arnold para ejercitar la imaginación consistía en resolver problemas de
inventiva en un planeta imaginario Arcturus IV. Inventó que este planeta tenía
unas condiciones bastante particulares: la temperatura en la superficie sobre
un promedio de 100º Centígrados más baja que en la Tierra, una atmósfera
compuesta de metano, un mar de amoniaco, la fuerza de gravedad 10 veces mayor
que en la Tierra, las criaturas inteligentes como pájaros… Era necesario
superar muchas barreras sicológicas para resolver los variados problemas que en
la Tierra no nos parecen problema, como andar en coche o ir a casa en las
condiciones de Arcturus IV. En la resolución de estos problemas, los alumnos
del profesor Arnold desarrollaron gradualmente la capacidad de superar barreras
sicológicas. Desafortunadamente, el método de Arnold es muy limitado.
Para el desarrollo efectivo de la imaginación creativa, se requiere de un
sistema de ejercicios para el desarrollo de la imaginación creativa y, lo más
importante, hace falta la formación en la fantasía. Altshuller implementó un
método que logró instrumentar en talleres diversos. “Los estudiantes, refiere
Altshuller, aprenden las técnicas para generar ideas fantásticas, las técnicas
para superar la inercia psicológica y el uso de estas técnicas en los
ejercicios especiales o en la Resolución de Problemas Inventivos.”
Precisamente hay en TRIZ diferentes métodos para vencer la inercia psicológica,
la inercia mental. Estos métodos permiten que ampliemos nuestro punto de vista
convencional sobre un problema y veamos nuevos caminos para solucionarlo. Con
la ayuda de estos métodos, es posible considerar un problema desde puntos de
vista diversificados e inesperados. Uno de esos métodos permite abrir ventanas
al pasado, presente y futuro de un sistema tecnológico para conocer cómo ha
evolucionado el sistema en si mismo, el supersistema y el subsistema; otro
método se dedica al desarrollo de nuevos sistemas usando analogías y fantasías.
Hacer hasta cierto punto ciencia ficción.
Veamos sucintamente el “Pensamiento de las nueve ventanas”. Este permite
representar un sistema desarrollado mentalmente en nueve ventanas, que no son
sino el entrecruce de tres renglones y tres columnas. Los renglones son
Supersistema, Sistema, Subsistemas, mientras que las columnas representan
Pasado, Presente, Futuro.
Se escoge un sistema tecnológico moderno y típico, como una máquina de coser,
una licuadora, una plancha, una engrapadora, un reloj, un ventilador, y se
coloca en la “ventana” central de la tabla en el cruce del renglón “Sistema” y
la columna “Presente”.
En el siguiente paso hay que escoger un subsistema del objeto para colocarlo en
la “ventana” de la tabla en la intersección “Presente” y “Subsistema”.
Los subsistemas de una licuadora pueden ser la carcasa, el motor, el vaso
contenedor, el sistema eléctrico… Y aquí hay que seleccionar uno sólo de ellos,
que es el que se quiere mejorar.
El supersistema actual para nuestro objeto será un nuevo sistema compuesto en
el cual el objeto será sólo una parte. Para la licuadora podría ser una pequeña
mesa de la que forma parte o un procesador de alimentos compuesto. Colocamos el
supersistema en la ventana de la tabla entre “Presente” y “Supersistema”. De
esta forma hemos compuesto la columna “Presente” en nuestra tabla.
El siguiente paso es llenar la columna “Pasado” de la tabla de la misma manera
que la columna “Presente”. Por lo general este es un paso sencillo, pero muy
importante. Es sencillo porque podemos seleccionar de manera retrospectiva uno
de los primeros objetos inventados, ya sea la vieja licuadora de Stephen J.
Poplaski (Patente US1480914 de 1924) o remitirnos a las mezcladoras de jugos,
cuanto que el propio Poplawski consigna que su invento es una “nueva mezcladora
de jugos”. El caso es que hay que escoger un subsistema de la vieja licuadora,
para el subsistema “Pasado”. Por ejemplo la carcasa. En la ventana “Presente”
colocamos la carcasa de nuestra moderna licuadora y en la ventana “Futuro” la
carcasa asociada a la mesa o al procesador que escogimos como supersistema.
Este es un paso importante porque el pasado del sistema específico puede
dirigirse hacia la dirección de un desarrollo futuro.
La columna “Futuro” de la tabla es la parte más difícil de este método porque
tenemos que proponer un nuevo sistema, es decir hacer una predicción para la
evolución de un nuevo sistema.
De esta forma nos movemos desde el análisis del sistema tecnológico existente
en el pasado y en el presente hacia la construcción de un nuevo sistema en el
futuro.[8]
Capítulo 3
El turno del juguete
Contenido:
24. Un
juguete en el laboratorio
25. Toupies
26. Historia
de juguete
27. Siguiendo
pistas: el juguete popular
28. Siguiendo
pistas: el juguete popular II
29. 30.
El juguete científico.
§
24. Un juguete en el laboratorio
Cuando contemplamos a dos de los más importantes hombres de ciencia del siglo
pasado haciendo girar una perinola con el mismo gozo e interés como si fueran
dos chiquillos, no podemos menos que volver nuestra atención a la juguetería
popular y recordar la importancia que tienen los juguetes en la vida de los
seres humanos. Muchos hombres de ciencia han dedicado parte de sus estudios a
ciertos juguetes o a ciertos objetos que con el tiempo devinieron en juguetes,
un tanto por el placer único de tener un juguete interesante en las manos y
otro tanto porque hasta el más humilde de los juguetes se basa en algún
principio físico que vale la pena explicar. Es muy ilustrativo que la NASA
dedicara varios de sus vuelos tripulados al espacio para probar docenas de
juguetes en condiciones de ingravidez.
Cada juguete ha sido obra de un talento creativo, que una vez que ha sido
inventado por un autor, a veces anónimo, o vuelto a inventar en diferentes
partes del mundo, pasa al dominio público y se hace esencia y presencia
artesanal de un pueblo o de una comunidad. A veces aparece primero en un
laboratorio o se hace presente en la juguetería popular después de pasar en
manos de hombres de ciencia, como el giroscopio, el péndulo de Maxwell, el
doble cono de Gravesande que confirma la paradoja de Leybourn, la curva
cicloide que da origen a muñecos maromeros que oscilan en ella y es la base de
juguetes balancines, los escaladores por fricción, el incansable pájaro
bebedor, los juguetes gravitatorios que se deslizan en una cuerda o caen dando
maromas en escaleras, la espectacular rampa de Diablo (Jhonson) y Mefisto
(Nuassetti) que llegó a las ferias casi al tiempo que se hizo presente en la
juguetería, el ludión, la hélice voladora, etc., etc.
Y
sin embargo, las extraordinarias posibilidades educativas que tiene el juguete
para enseñar los grandes temas de la física, han sido ignoradas
sistemáticamente en todos los niveles educativos.
En esta sección, haremos un recorrido por el universo del juguete, a través, de
manera general, de diversas patentes cuya resolución creativa casi siempre en
los niveles 1 y 2, dará nuevas ideas a las mentes creativas que han llegado
hasta esta página. Veámoslos como sistemas tecnológicos a perfeccionar, a
mejorar, a conducir a la idealidad.
En honor de Wolfang Pauli y Nils Bohr, dos de los más grandes científicos
alemanes del siglo XX, comenzaremos esta incursión por el mundo del juguete
universal por excelencia, el trompo, inventado y reinventado infinitas veces
por diferentes culturas completamente independientes entre sí. Su historia se
remonta a los tiempos más remotos y se prolonga a nuestros días porque aún se
siguen inventando y se seguirán inventando nuevos tipos de trompos.
Es difícil precisar cuál es el origen exacto del trompo, pero todo apunta a
señalar que hubo sugerencias tanto en la naturaleza como entre las propias
obras del hombre que motivaron a su invención. Algunos frutos y semillas son
trompos naturales, como las bellotas o los conitos del eucalipto; y entre las
primitivas herramientas del hombre, como el palo para hacer fuego y el malacate
o huso para hilar, no falta sino aplicarlas al juego para tener en las manos un
trompo.
Antes de extendernos por el terreno indicado, volvamos la atención a la
perinola que Pauli y Boro, miran fascinados cómo baila.
Las perinolas se bailan con un movimiento giratorio de los dedos gracias a un
saliente vertical que permite imprimir la fuerza angular. Parecen ser los
trompos más simples, pero eso no significa que carezcan de interés. Tan sólo
habría que ver las docenas de modelos de trompos japoneses de esta clase para
comprobar las curiosas formas y las múltiples posibilidades que poseen; pero
también podría remitir al curioso lector a las páginas de Christian Ucke, del
Departamento de Física de la Universidad Tecnológica de Munich, Alemania, quien
dedica su página web a los “juguetes científicos”, entre ellos un interesante
artículo sobre lo que llaman un “tippe-top”, de donde copiamos la fotografía de
Wolfang Pauli y Nils Bohr jugando con una perinola. Con una perinola especial
por cierto. La construcción de esta perinola, aclara Ucke, es muy fácil. El
trasfondo científico, en cambio, es bastante complicado. Se han publicado poco
más de 50 ensayos en torno a la física de este juguete y la mayoría de ellos
utilizan altas matemáticas en su exposición.
Bueno, ¿y cómo es esta peonza que ha puesto a los físico teóricos de cabeza? Se
trata de una perinola que tiene la particularidad de empezar a bailar sobre su
base y termina bailando de manera invertida, de cabeza, en una aparente
violación de la ley de conservación de la energía, ya que sin ninguna fuerza
adicional logra trasladar arriba la masa que originalmente estaba abajo.
Fue
patentada originalmente en 1892 por Helen Sperl, de Munich, en la
correspondiente oficina alemana con el número 63261. Presentamos la segunda
página con las ilustraciones de la perinola:.
La perinola de la señorita Sperl no es la única que se ha comercializado con
esas características. De hecho podría decir que la patente de 1892 fue la
primera de muchas otras creaciones semejantes. Aquí se reproducen las
ilustraciones de una patente publicada en Estados Unidos el año de 1927, la
número 1644182, para un trompo globular hueco que termina bailando igualmente
invertido.
En vista de que la mayoría de los inventos, luego de obtener la patente en su
país de origen, se registra también en la oficina de patentes de Estados
Unidos, la referencia al número del certificado de invención que citamos
corresponde a dicha oficina, a menos que se indique lo contrario. Lo correcto,
al referirnos a una patente, sería escribir 97860US, por ejemplo si se trata de
los Estados Unidos, o 7860MX si fuera la oficina mexicana, pero para no
hacernos más pesados al lector, quitamos las letras a cada número de patente,
sobrentendiéndose que en su mayoría, si no se indica lo contrario, pertenecen a
la oficina de los Estados Unidos de América.
La figura (1) de la patente de 1927 es una vista lateral del trompo; la figura
(2) muestra un corte de la sección vertical en la línea 2-2 de la figura (3).
La figura (3) es un corte de la sección marcada como la línea 3-3 en la figura
(1) y figura (4) es una vista de la sección horizontal que muestra una variante
del acomodo de los contrapesos del trompo que en las figuras (2) y (3) aparecen
con los números 6, 7 y 8, y en esta variante aparecen con los números 10, 11 y
12. La mitad inferior del trompo está provisto de un peso (4), el cual puede estar
integrado a la mitad inferior del trompo o asegurado con pegamento o soldadura
o bien atornillarse en forma con una roldana, (12) con las extensiones (14)
hacia los contrapesos (10), (11) y (12).
Estos
contrapesos, al igual que los ilustrados en la figuras (2) y (3) son de
distinto tamaño o peso, para desplazar ligeramente el centro de gravedad del
trompo.
Para bailar el trompo se puede hacer con los dedos de la manera normal, con los
dedos acomodados en las hendiduras (13) de la figura (2), con extensiones
metidas en esas hendiduras o bien con las lanzaderas que, dice el autor, son
comunes y de uso corriente. Por lo menos eso era en sus años. La velocidad
inicial del trompo debe ser proporcional al peso del trompo y al peso relativo
de los contrapesos. Es decir, existe una velocidad inicial crítica que hay que
alcanzar para que el trompo realice todas sus gracias, se pare de cabeza y
baile así hasta que acabe de girar.
A
partir de entonces contamos numerosas versiones de la clase de perinolas que
fascinaron a Pauli y a Bohr.
Aquí, por ejemplo, mostramos una distinta versión de tippe top, correspondiente
a la patente número 2332507 de 1943, pero encontramos otras perinolas
semejantes patentadas en 1955, 1956 y 1959, de entre muchas otras, como un
tapón de botella que, aparte de servir de tapón y ser un tippe top tiene marcas
para que sirva como dado en juegos de azar.
Las perinolas son pequeñas peonzas que se hacen girar con los dedos de la mano,
pero debido a que se requiere una velocidad inicial crítica, sus creadores
proponen hacerlas bailar con una cuerda o algún otro aditamento aunque se
puedan hacer bailar del modo digital. De hecho muchos experimentos científicos
con perinolas requieren el poderlas lanzar a gran velocidad, al grado que se
improvisan métodos para adaptarles cintas, cordones y otros medios para
imprimirles 15 mil revoluciones por minuto, si no es que más.
§ 25. Toupies
Para comenzar veremos una colección de trompos que en 1895 presentó la revista
francesa especializada en ciencia y tecnología La Nature. Se trata de una
colección de 51 modelos representativos de diferentes categorías de trompos,
los cuales la propia revista agrupa en dos categorías.
La primera categoría es de acuerdo a las cuatro maneras diferentes en que se
imprime movimiento al trompo, más una quinta clase que incluye diversos
sistemas de hacer bailar un trompo; la segunda categoría comprende a los
trompos cuyo movimiento de rotación genera algún otro efecto (óptico, acústico,
mecánico, etc.).
Los trompos que se hacen girar con la mano o los dedos retorciendo un eje son
conocidos por nosotros como "perinolas" y son los juguetes de
rotación más sencillos, como se pueden apreciar las figuras del 1 al 5. La
primera representa a un derviche, esos bailarines persas que giran como
trompos; la (figura 2) es una perinola alargada en la punta; la (figura 3) es
la clásica perinola de los juegos infantiles como el "toma todo"; la
(figura 4), según La Nature, es una perinola "centrífuga" y la
(figura 5) una perinola "ciclón".
Las dos figuras siguientes (6 y 7) son del tipo de trompos que se golpean con
una especie de látigo o cordón para hacerlo bailar. El primero es el clásico
trompo en forma de cono y el segundo es tipo hongo.
Tenemos
varios ejemplos de trompos que se lanzan con la mano enredados en un cordón,
así la (figura 8) es de un trompo de punta corta mientras que la (figura 9) es
un trompo de punta larga. La (figura 10) es un trompo plano y la figura 11 es
una variación del trompo (8) en relación al modo de enrollar el cordón, en el
primero libre y en el segundo fijo. Las diferencias no sólo son de forma, sino
también del modo de hacerlos bailar. El trompo de punta corta se toma con el
dedo índice apoyado en el botón, (figura 8, A); el trompo de punta larga se
tira con la punta al aire describiendo un semicírculo (figura B). En cambio el
trompo plano se lanza de manera horizontal (figura C) retirando la cuerda al
mismo tiempo.
Los trompos que se hacen girar con un cordón al tiempo que se sostienen con
algún artilugio o lanzadera aparecieron más recientemente. El trompo
"holandés " se apoya en dos puntos fijos (figura 12), en tanto que el
trompo "alemán" (figura 13) se sostiene por su extremo superior en
una tabla con agarradera de la cual se libera ante la acción de la cuerda; los
mismo que el trompo de (la figura 14). Un trompo parecido de metal, que es a la
vez caja de bombones, se hace bailar al sostenerse con una pieza en forma de
C.
En algunos sistemas la cuerda se enrolla en el trompo mismo, mientras que en
otros se enrolla en un eje independiente que se prolonga hasta el corazón del
trompo. El trompo "Torre Eiffel" (figura 16) es un recuerdo
histórico, pertenece al primer tipo; mientras que el trompo de dos sonidos (figura
17) tiene un eje independiente, lo mismo que el trompo "acróbata"
(figura 18).
Un sistema combinado lo presenta el trompo "Proteo" (figura 19), ya
que el cono que forma el trompo se mantiene al momento en que se tira de la
cuerda por un eje móvil que es independiente. Finalmente, en el giroscopio
(figura 20) se imprime el movimiento de rotación a la rueda interior mientras
se sostiene el círculo externo.
Una quinta clase añadió La Nature para ejemplificar aquellos trompos que tienen
otras maneras de hacerse bailar. Por ejemplo el trompo de la (figura 21) tiene
dos segmentos que rotan alternativamente, mientras que la flor de la (figura
22) se abre debido a la fuerza centrífuga gracias a un resorte enroscado en el
eje que emerge lentamente. Los trompos eolianos (figura 23) y (figura 24) se
mueven gracias al aire. El trompo de resorte (figura 25) merece una mención
especial por la simplicidad de su funcionamiento; una variante en donde el
mecanismo de resorte se aplica a la parte inferior del eje se representa en la
(figura 26). Se trata de una corona con cuatro aletas. Cuando se lanza el
trompo, la corona salta a los aires, regresa a tierra y sigue girando. En la
(figura 27) el mecanismo de resorte es además un soporte para que el trompo
siga bailando, mientras que el trompo con su mecanismo de resorte adherido a él
(figura 28) logra mantenerse mucho tiempo bailando.
El alambre trenzado de la (figura 29) también se aplica en el trompo de la
(figura 30) aunque de modo distinto. En el primer caso el trompo
"Arquimedes" es un disco con una punta, un cursor la hace descender
por el alambre. En el trompo "Alternativa" el alambre realiza el
movimiento contrario, desplazándose verticalmente.
Los siguientes trompos, de la segunda categoría establecida por La nature, se
dividen en cinco clases, a saber:
Trompos con efectos acústicos, trompos con efectos ópticos, trompos con efectos
mecánicos, trompos magnéticos y trompos diversos.
Los trompos de por si producen un zumbido a veces melodioso por efecto de su
propia rotación, de ahí que cuando hablamos de trompos con efectos acústicos
hay que entender que se trata de un efecto más elaborado, que produce sonidos
armónicos. Así, los trompos que se muestran en las figuras (31) y (32) tienen
hoyos que permiten la entrada del aire. El primero en la parte superior, el
segundo en la parte inferior. Observen que ambos trompos son de una pieza. En
cambio la muñeca tirolesa (figura 33) es independiente de su lanzadera. Tiene
unas pequeñas aletas que se abren en forma de campana cuando el trompo gira,
entonces el aire es proyectado a un diafragma que contiene un juego de
vibradores. El sonido se refuerza considerablemente con este arreglo.
El trompo "coral" o "harmonía" también cambia su forma al
girar con rapidez. Comienza como en la (figura 34) y luego cobra el aspecto de
la figura (35), todo ello para producir un armonioso sonido que llaman
"rivoltella".
El trompo llamado en inglés "toton spectral" (figura 36), que sería
el equivalente castellano de perinola de espectro, en referencia al disco de
Helmoltz, servía de anuncio comercial a una fábrica de jabones. Es nuestro
primer ejemplo de trompo con efectos ópticos. Algo parecido es el trompo
"camaleón" (figura 37) que sigue la tónica de popularizar los discos
de Helmoltz, mientras que el trompo "éblouisante" (figura 40) produce
el efecto de traumatropo con dos figuras de cartón. El trompo
"revissante" (figura 39) soporta una corona que se mantiene en
equilibrio largo tiempo.
Entre los trompos magnéticos, tenemos el trompo de inducción (figura 40), lo
mismo que el trompo magneto eléctrico (figura 41). El trompo
"sultana" (figura 42) es un pequeño trompo de mecanismo de resorte
que una vez lanzado se le acerca una barra imantada para que siga
bailando.
El trompo hidráulico (figura 43) cae en la clase de los trompos de efectos
dinámicos el cual lanza un chorro de agua. El trompo lanza hélices se
representa en la (figura 44). La (figura 45) no es propiamente un trompo, pero
el coleccionista de La Nature lo incluyó aquí, en cambio puede aceptarse el
trompo de carrusel (figura 46), ya que el mecanismo que mueve la rueda de los
caballos es precisamente un trompo que, además, mientras giran los caballos,
emite música. La quinta clasificación del grupo de trompos compuestos se ilustra
en primer término con un "girógrafo", (figura 47) un trompo con un
lápiz en la punta.
El trompo "piñata" (figura 48) contiene dentro de si una serie de
pequeños trompos cónicos. Finalmente tenemos a los bailarines: "Les
valseuses" (figura 49), la "danseuse" (figura 50) y la
"valseuse" (figura 51).
Podríamos reconocer algunos de los 40 principios inventivos que ya en a fines
del siglo XIX eran aplicados en lo que ha sido una gran industria, la de los
juguetes, pero si en 1896 se podía formar esta hermosa colección, con el paso
de los años, el número de patentes en torno a trompos y perinolas se ha
multiplicado docenas de veces.[9]
§ 26. Historia de juguete
Muchos juguetes han llegado a los laboratorios de física y muchos otros
deberían encontrarse en los gabinetes escolares para abordar diversos aspectos
de la formación científico técnica de los estudiantes. Por lo menos aquellos
juguetes que la NASA ha experimentado con ellos en diversos vuelos espaciales.
Desde los maromeros de madera a los caminadores vectoriales, pasando por ranas
saltarinas, yoyos, monitos escaladores y baleros, los juguetes todos encierran
en su humilde artesanía un sin fin de posibilidades didácticas. No existe un
juguete que no tenga una larga historia y posibilidades futuras y que no pueda
ser reinventado una y otra vez en las actividades escolares como ejercicio
creativo y aprendizaje de principios físicos.
Uno de los juguetes que suele pasar largas temporadas en los laboratorios de
física es el pájaro carpintero que baja picoteando por un poste. Se trata de un
sencillo juguete gravitatorio, cuyo movimiento complejo despierta la curiosidad
científica en los gabinetes de física. Consta de un poste o varilla, un
dispositivo de conexión como un redondel, generalmente de madera, de cartón o
de alambre, con un agujero ligeramente mayor que el diámetro del poste, un
resorte sujeto al dispositivo y el cuerpo del pájaro carpintero. Para que
funcione, simplemente se le coloca en la parte superior del poste y se deja que
actúe la fuerza de gravedad; entonces el carpintero por medio del dispositivo
de conexión comienza a oscilar bajo la acción de la gravedad, permitiendo que
el carpintero descienda en una serie de movimientos bruscos que simulan la
acción de un pájaro carpintero picoteando en un árbol. La siguiente ilustración
proviene de un ensayo matemático sobre problemas de comportamiento dinámico
complejo.[10]
Supongamos
que tenemos interés en crear algún invento a partir del modelo de pájaro
carpintero que se encuentra principalmente en tiendas de “juguetes
científicos”.
Lo que recomienda Altshuller es hacer un estudio de patentes y averiguar lo más
posible sobre el sistema tecnológico que pretendemos mejorar o tomar de
prototipo para desprendernos de él como idea inicial. De esta manera,
encontramos que la primera patente de un pájaro carpintero que baja picoteando
por un poste, se otorgó en 1928 a J.W. Snedecker. Esto es verdad, pero antes de
él ya se habían patentado juguetes similares.
Por
ejemplo, en 1886 aparece en la oficina de patentes de los Estados Unidos de
América, la primera versión de esta clase de juguetes, la número 350766 con la
particularidad de que se mueve al tensar y aflojar la cuerda, mismo modo de
operar el juguete que en la patente número 572166 de 1896. De hecho, el
inventor advierte que en lugar de la figura con que se ilustra su invento, se
puede utilizar cualquier otra en lugar de la araña y, por otro lado, en la
misma patente se consigna que el autor “ha inventado ciertas nuevas y útiles
mejoras en los juguetes”, lo que pudiera interpretarse que reconoce la
existencia de algún modelo anterior. Esto mismo pensamos nosotros ya que unos
años antes, 1883 el semanario francés La Nature, una revista de
ciencia y tecnología que marcó toda una época en la divulgación de la ciencia,
publicó un artículo dedicado a un juguete similar, tal como se ilustra al lado
de la patente mencionada.
Ciertamente
en estas dos patentes que se acercan mucho al pájaro carpintero, el efecto se
produce al estirar y aflojar manualmente el alambre o la cuerda a fin de
producir el movimiento de balanceo. Es decir, se trata de una idea ligeramente
distinta a la del poste rígido; digamos que hay una bifurcación. Conviene ver
adónde lleva.
Por lo pronto a una mejora interesante en la patente 2550065 de 1951. El
arreglo que se ilustra en este invento, permite que la figura descienda y
también logre ascender. Esto se consigue con el diseño de la bobina de alambre
que es cónica y cierta destreza manual, al aflojar y volver a tensar la cuerda
con cierta inclinación que cambia la dirección de las oscilaciones de abajo
hacia arriba.
Siguiendo pistas, la misma revista La Nature en un número de 1886 muestra “la
pelota mágica de Robert Houdin”, uno de los más famosos magos de la historia
teatral, cuyo secreto se revela en la ilustración siguiente. Una bola mágica
que obedece las instrucciones de su operador, simplemente tensando y aflojando
discretamente la cuerda, de modo parecido a la patente de 1896, y no lejos de
cómo opera el pájaro carpintero.
Esta
resultó una pista interesante que nos dice que de tiempo atrás la bola mágica
de Houdin era conocida como “bola obediente”. En efecto, encontramos una
patente concedida en 1870 a su autor. Precisamente el inventor explica
claramente que su invento es una mejora a la llamada “bola obedediente”. Es
interesante dejarlo hablar:
“La bola obediente consiste en una bola a través de la cual pasa una cuerda
roscada que está hecha para tener el efecto mágico de permanecer en cualquier
punto deseado en la cadena cuando esta última se mantiene en una posición que,
naturalmente, favorece el descenso de la pelota.
La
forma más sencilla y mejor conocida de este juguete es un simple agujero por el
que pasa una cuerda torcida, de modo que tensando la cuerda se impide a la
pelota moverse, mientras que aflojando la cuerda, la bola se pone en movimiento
por gravedad. Por lo general el extremo superior de la cuerda se sostiene con
una mano, mientras que el otro extremo se sostiene con el pie en el suelo.”
Esta
es la forma en que funciona la bola obediente. Ahora el inventor explica los
defectos que encuentra a la vieja bola mágica y la forma en que su invento
resuelve tanto estos problemas como la dificultad de construcción:
“En virtud de la forma constructiva, el agujero a través de la pelota,
necesariamente es un poco más grande que el grosos de la cuerda, que no sólo
hace que el paso de la bola por la cuerda sea lenta y tediosa, sino que el
truco o secreto de la acción del juguete es casi transparente”.
Para aumentar el efecto mágico del juguete, ha hecho la bola con un agujero
mucho más grande para colocarle un dispositivo integrado por el que pasa una
cuerda normal que se tuerce en el interior, de suerte que se controla con unos
mangos al extremo de la cuerda. “El truco puede ser fácilmente aprendido, sin
temor de ser descubierto”.
Nos estamos encontrando que la bola obediente, desde un principio ha atraído la
atención no sólo de los físicos y divulgadores de la ciencia, sino también de
los inventores, de los hombres de teatro y de los fabricantes de juguetes. ¿Y
en las escuelas, institutos y universidades?
Una de las aseveraciones de Altshuller menciona que un invento novedoso genera
de inmediato una cascada de innovaciones. Es verdad que la bola obediente
estaba ya en manos de algunos personajes, pero el mecanismo de su
funcionamiento se mantenía como un secreto. Al publicarse la primera patente,
se desató la competencia.
Tan
sólo cinco meses después de extenderse dicha patente, se publica una nueva: la
número 113654, al lado de la anterior, con una nueva mejora. Si seguimos
investigando en torno de la pelota obediente, iremos a un nuevo terreno que
podemos ejemplificar con dos nuevas invenciones, una de las cuales se puso de
moda en pleno siglo XXI con mejoras sustanciales. En 1879 se extendió la
patente 213,642 para un nuevo tipo de pelota obediente. Observa el mecanismo
interno.
.
Consiste
en un juego de dos poleas, en un arreglo que permite que la bola obediente no
sólo se desplace abajo por gravedad, sino que sube al invertirse la tracción
manejando adecuadamente las dos cuerdas de que consta el invento. Esta idea se
adapta rápidamente a los juguetes escaladores que tenían otras maneras de
escalar. Si seguimos esta dirección, iríamos a incursionar en un tipo de
juguetes que, con el mismo mecanismo inventado para la pelota obediente, se ha
adaptado a los juguetes escaladores.
Un
ejemplo de esto es la patente número 545958 de 1895, en donde la araña escala o
baja en el cordel gracias al juego de dos poleas y dos cuerdas, de manera
similar a la patente anterior. El movimiento de las patas de araña es el
mecanismo extra, la innovación que aplica el autor. Y así, sigue su propio
camino el mecanismo ideado para la pelota obediente.
Por el otro lado, nuestra investigación nos llevó a la estación espacial en
pleno siglo XXI, a partir de que encontramos la transformación de nuestra bola
obediente en otro invento que ilustramos enseguida con la patente 1932943.de
1933.
Esta patente más que mejora es una modificación sustancial del principio de la
bola obediente y por lo mismo marca otro derrotero. Evitemos la explicación de
este juguete, para señalar que entrando al siglo XXI encontramos una
culminación de la clase de invento que ampara la patente aquí ilustrada. Se
trata de un juego de tres bolas que ya ha sido probado en las estaciones
espaciales. Las ilustraciones que siguen corresponden tanto a la patente número
6629873 como a la patente 4878868 de 1989, desarrolladas por el mismo equipo
que presenta en 2006 una nueva mejora al juguete representado en todas ellas (
patente 7137863, la cual no se ilustra).
Regresando
en nuestra investigación al poste rígido, notamos que es curioso que este
apareció ya en 1883 en La Nature como un juguete acabado,
pero, al contrario de la cuerda flexible, no es sino en 1928 cuando se registra
la primera patente de ese tipo. No es algo tan complicado como para haber
esperado todos esos años, pero a veces esto sucede.
Entre
más sencilla es una idea, más pronto parecen agotarse las posibilidades
creativas, sin embargo la mente humana no tiene límites si se propone hacer
algo a partir de un prototipo o sistema tecnológico o inclusive si empieza de
cero. Es hasta 1937 cuando vuelve a aparecer el poste rígido en la patente
2149677 en una versión idéntica a la que apareció en La Nature.
No aporta nada, excepto rescatar en un documento distinto lo que estaba
registrado en una revista. Ilustramos su invento por el hecho de que en la
segunda parte de su presentación, la cual no se ilustra, consigna un juguete
que desciende en un poste de alambre trenzado. Tampoco es una gran aportación,
pues ya se habían inventado numerosos juguetes gravitatorio de ese tipo, pero
podría ser una línea de investigación si quisiéramos. Queremos decir que de
esta manera, asociando ideas similares se profundiza en una investigación de
patentes.
En junio de 1948 se extiende una patente a A. E. Jhonson, para un juego curioso
en el que aplica el principio físico que permite el descenso oscilante de un
dispositivo sencillo. En la ilustración: un montaje de metal en forma de U
invertida. Un muelle (número 7 en la ilustración) que permite lanzar un muñeco
a las alturas del poste, donde se queda atorado un momento antes de comenzar a
descender. La peculiaridad de esta creación es el resorte, que ya se había
puesto de moda en la juguetería popular, tal como lo vemos en el pájaro
carpintero moderno y en esta nueva ilustración. La innovación es evidente, además
de que se trata no sólo de un nuevo juguete, sino de un juego para que dos
personas compitan entre sí. Recibió la patente número 2443354.
Tal aparato puede consistir esencialmente en un resorte plano o helicoidal, con
un extremo libre para vibrar y el otro extremo formando un escape que puede
colocarse de preferencia en un poste vertical y que desciende a una velocidad
la cual es cuidadosamente controlada de acuerdo al método e instrumentación
descritos en esta patente.”
La
patente contiene 14 hojas, tres de ellas referente a ilustraciones, con una
amplísima explicación con las ecuaciones para determinar las características
del resorte y su frecuencia vibratoria a fin, como lo menciona, de controlar la
velocidad del dispositivo.
A
primera vista este curioso dispositivo consiste de un pájaro de cuerpo esférico
sujeto por un lazo de alambre a un poste. La diferencia fundamental la vamos a
encontrar en el interior de la esfera que conforma el cuerpo del muñeco, éste
contiene un resorte milimétricamente medido y calculado para que vibre a
determinada frecuencia y permita un descenso controlado en el tiempo. El hilo
conductor que ofrece cada una de las patentes registradas en las
correspondiente oficinas que existen en cada país, lleva siempre a distintos
rumbos que se pueden seguir hasta el límite que el inventor juzgue detenerse.
§ 27. Ejemplos de los 40 Principios de inventiva
Los juguetes no son, por cierto, los inventos más simples del mundo, sino que
por su naturaleza tienden a la sencillez y la economía. Bastaría una hojeada a
la historia de la ciencia y la tecnología para reconocer que los inventores y
fabricantes de juguetes han estado siempre al lado de los adelantos científicos
y tecnológicos. En su momento, al lado de los inventores de la máquina de
vapor, de las máquinas voladoras, del cinematógrafo y del automóvil… y luego,
al lado del invento de los circuitos integrados, de nuevos materiales
compuestos y de los localizadores satelitales. Sobrarían los ejemplos de cómo
van de cerca: juguetes con conexión a Internet desde 2001, juguetes
caracterizados como “Toy having data downloading station” en 1997, robots de
juguete controlados por computadora en 1987… Sin embargo, la naturaleza del
juego y el juguete es la sencillez y el bajo costo y por esta razón se
adaptaron, por ejemplo, los complicados mecanismos de los autómatas de los
siglos XVII y XVIII a los ingeniosos juguetes de cuerda del siglo XIX, y por la
misma razón, se simplifica la tecnología moderna en nuestros días en pos de la
difícil y deseada sencillez. Ha sido siempre la historia del juguete:
encontrarse al lado de los adelantos tecnológicos y de la economía de medios.
Sin embargo, el futuro del juguete nunca ha estado únicamente en los avances
científicos de la época: el inventor hoy dispone de una enorme biblioteca de
inventos desarrollados en el pasado, una bibliografía monumental del mundo del
juguete y debe tener un ojo allá y el otro acá.
La siguiente lista de inventos muestra la aplicación de los 40 Principios de
Inventiva en la creación de juguetes. Algunos se ilustran con las patentes
correspondientes.
1.
Principio de Segmentación (fragmentación).
Si tenemos un objeto que deseamos modificar visiblemente, podríamos hacer con
él las siguientes operaciones:
a) Dividirlo en partes independientes.
Como ejemplo de esta aplicación tenemos un juguete que proyecta una figura por
medio de un resorte. La caja o carcasa contendora esta adaptada para contener
una pluralidad de figuras proyectada por resorte, las cuales son liberadas
sucesivamente al moverse la tapa o cubierta.
b)
Hacerlo desarmable o por secciones.
Existen multitud de juguetes desarmables; como ejemplo, un cochecito bajo la
patente 4162090 de 1979.
c)
Si ya está dividido de alguna manera, aumentar el grado de división.
El ejemplo que ofrecemos se refiere a un barco que “explota”, desarmándose, con
el impacto de un proyectil lanzado desde el aire. El botón 22 activa el
mecanismo disparador. 22 activa el mecanismo disparado.
2.
Principio de Separación.
Se trata de hacer a un lado, separar o quitar la parte del invento o la
propiedad que genera el problema.
El juguete ilustrado se parece al viejo ludión, pero trabaja de manera más
ortodoxa. El recipiente, que es transparente, se encuentra sin tapa, para que
el operador coloque de forma manual una “bala” en el globo. El peso extra lleva
al globo al fondo del recipiente. Al tocar el fondo, un gancho que cuelga de la
canastilla es aplastado por el propio globo, lo cual activa el mecanismo que
permite que ruede la bala hacia afuera. Al librarse del peso extra, el globo
tiende a subir a su posición original
3.
Principio de Calidad local.
Este principio se aplica en tres casos, a saber:
a) Cambiar la estructura homogénea del objeto a otra heterogénea o cambiar un
ambiente externo (o la influencia externa) desde uno uniforme a uno no
uniforme.
Un pequeño barco provisto de un sistema de propulsión a vapor. Toma el agua del
medio ambiente sobre el que flota, a través de un tubo cuyos extremos se
encuentran inmersos en el agua. La parte media del tubo es un serpentín que se
calienta de tal modo que absorbe el agua y luego expulsa el vapor con el
clásico pop-pop por el que se conoce a este juguete. Algunas patentes de este
barquito se registraron en 1916 (1200960) y en 1924 (1480836). La ilustración
es de La Nature, de fines del siglo XIX.
b)
Haga que las diferentes partes del objeto cumplan una función diferente y
útil.
Un silbato que emite su sonido particular por medio de un émbolo o pistón, el
cual actúa sobre el palpador de una leva horizontal en dos casos y en otro caso
como parte de un juego de palancas, para dar animación a una figura.
c)
Hacer que cada parte del objeto esté en las condiciones más conveniente para su
mejor funcionamiento.
Un palo dentado al ser frotado con otro objeto de madera, provoca que una
hélice o una figura articulada, gire o se mueva de manera graciosa. El autor de
la invención que se ilustra, completa el juguete con un estuche para guardar
cada pieza.
4.
Principio de Asimetría.
Este principio tiene dos opciones.
a) Se trata de reemplazar una forma simétrica por otra asimétrica.
El muñeco maromero que actúa entre dos postes, es totalmente simétrico, lo
contrario a una diferente versión del clásico juguete, la cual se ilustra en
seguida. Tiene un sencillo mecanismo para las acrobacias del maromero con un
simple botón (12) y la palanca (16) para hacerlo bailar al estilo del también
clásico limberjack de la cultura popular estadounidense. A un nuevo arreglo de
las partes de un sistema tecnológico, se corresponde una nueva función.
b) Si un objeto es asimétrico, incrementar dicha asimetría.
Un ejemplo es el maromero que desciende dando vueltas en una escalera
inclinada.
5.
Principio de Asociación.
Con dos opciones:
a) Combinar objetos similares o idénticos para realizar operaciones
relacionadas.
Dos caminadores vectoriales se dejan llevar juntos por la fuerza de la
gravedad, ya sea como en la ilustración con la ayuda de un peso, o sin éste en
una rampa. La ilustración corresponde a la patente 5088953 de 1992.
b)
Asociar en el tiempo operaciones simultáneas.
La ilustración proviene de una reseña que hace la revista La Nature de
los nuevos juguetes mecánicos presentado en el año 1888. El trompo acciona a la
locomotora por medio de un piñón dentado. Al girar suelta un sonido que
pretende ser el de la locomotora.
6.
Principio de Universalidad.
a) Un objeto puede realizar varias funciones diferentes; por lo tanto se puede
prescindir de otros elementos.
Un trompo que sirve además para lanzar un rehilete a volar por los aires.
Contiene en su interior un sistema de engranajes y, en especial, un mecanismo
de piñón y cremallera para imprimir una rotación creciente a la hélice. El
trompo se acciona al friccionar su punta contra el suelo.
7.
Principio Matrioshka.
Este principio se aplica cuando se realizan los siguientes arreglos a un
sistema tecnológico:
a) Se introduce otro objeto en su interior que a su vez contiene un tercer
objeto.
En la patente rusa 1664349 de 1991, se ilustra un juguete transparente del tipo
que se enderezan solos. En su interior, aparte de cuerpos similares al
exterior, lleva el peso que permite enderezarse al muñeco. El peso son bolas
magnéticas cuyo número puede cambiarse para obtener otros efectos, como una
segunda página lo ilustra.
b)
Se hace pasar un objeto a través de la cavidad de otro.
La patente 3442045 de 1969 se concedió a un juguete con una estructura
telescópica, con varios cuerpos tubulares, para que al balancearse para
recuperar su posición derecha, lo haga a diferente velocidad de acuerdo a su
longitud.
8.
Principio de Contrapesos: Este principio tiene dos
posibilidades de aplicación:
a) Para compensar el peso de un objeto, se combina con otros de modo que se
tenga una fuerza que lo sustente.
Un carro antiguo lleva a un muñeco que se sostiene de pie, equilibrándose
gracias a la campana que le hace contrapeso y suena al moverse el carrito.
b)
Compensar el peso de un objeto con fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas que
influyan o interactúen con el ambiente.
Los mejores ejemplos de esta aplicación se encuentran en el mundo de la
aviación. Veamos un juguete de 1891 creado por el señor Eliseo del Valle, el
cual utiliza una cuerda para lanzar a un pasajero al que se le han añadido alas
en forma de hélice.
9.
Principio de la Acción contraria anticipada: Este principio se
aplica en el caso siguiente:
a) Si es necesario realizar una acción con efectos tanto perjudiciales como
útiles, dicha acción debe ser reemplazada por acciones contrarias de modo
anticipado para controlar los efectos nocivos.
La mayoría de los juguetes podrían resultar peligrosos por variadas razones
para niños pequeños y no tan pequeños, de modo que por regla general se trata
de evitar previamente toda clase de peligros por intoxicación, ahogamiento,
cortes, etc. Por ejemplo: se usan pinturas especiales que se han librado de
sustancias tóxicas que eran usuales anteriormente.
10. Principio Hacer de antemano: Tiene dos opciones:
a) Se lleva a cabo la acción (total o parcial) anticipadamente.
Los primeros juguetes mecánicos de bajo costo utilizaban en lugar de mecanismos
de relojería que eran muy caros, un dispositivo con ligas de caucho para
accionar el juguete al halar un cordón. La cinta de caucho se hallaba
previamente retorcida, como lo ilustra La Nature en uno de
esos primero juguetes (1888).
b)
Arreglar objetos con antelación de tal manera que entren en acción
inmediatamente que sea necesario y en el lugar adecuado.
Los aparatos de dibujos animados han sido numerosos; los más modernos utilizan
luces estroboscópicas, pero la característica de todos ello es que están
siempre listos para funcionar con los dibujos preparados en diversos soportes.
Las ilustraciones son de La Nature. Un ejemplo en patentes, la
número 584,228 de 1897 para un mutoscopio.
11.
Principio Acolchonar (amortiguar) de antemano.
a) Este principio se aplica cuando se protege algún objeto contra el daño que
puede sufrir en el futuro.
Cámaras de video para niños que además de un fácil manejo son a prueba de
golpes accidentales. Muchos otros juguetes se diseñan de la misma manera para
protegerlos de un trato duro o descuidado.
12. Principio de Equipotencialidad: Este principio aplica en una sola
circunstancia:
a) Cambiar las condiciones de trabajo a fin de evitar cambios de posición, como
tener que subir y bajar el objeto.
Para lanzar desde muy alto un paracaídas de juguete no hace falta volar en
avión, basta un papalote y un pequeño dispositivo de alambre para que el
paracaídas suba tan alto como el papalote y se suelte desde arriba. Los
dispositivos de elevación tienen un mecanismo liberador que suelta el
paracaídas al topar con el papalote.
13.
Principio Haciéndolo al revés: Este principio se
traduciría del ruso como “Marcha atrás”. En inglés se ha adaptado como “The
other way round” y en español se ha llamado “Inversión o hacer algo en forma
contraria a la convencional”. Más simple lo digo yo. Se aplica de tres
maneras distintas, a saber:
a) Realizar la acción contraria a la acción dictada por las condiciones del
problema.
Un disco zumbador, conocido en algunas regiones del país como “gallito”, se
juega con dedos de ambas manos. La propuesta que se ilustra lo hace
prácticamente con los pies, al revés.
b)
Convertir en inmóvil el objeto (o medio exterior) que es móvil; y al contrario:
dar movimiento al objeto inmóvil.
Una caminadora de juguete en la juguetería popular. También en las patentes
encontramos juguetes semejantes como en la número 106262 de 1970.
c)
Volcar el objeto patas arriba, boca abajo.
Esta patente de la antigua URSS se expidió en 1987, para un roly poly, una
muñeca hueca que se balancea y logra enderezarse gracias al peso centrado
generalmente en su base redondeada. En este caso, la muñeca se logra balancear
de cabeza debido a que el peso es fluido, arena común, y baja por gravedad a
través de una especie de serpentín al tiempo que se balancea ampliamente. El
balanceo pone de nuevo el objeto al revés.
14.
Principio de Esfericidad: Se aplica de tres maneras
distintas:
a) Cuando se transforman las partes rectilíneas de un objeto en curvilíneas, o
una superficie plana en esférica, o bien cuando las partes con forma de cubo o
paralelepípedo se construyen como esferas.
Al clásico muñeco maromero que se conoce principalmente entre dos palos, se
aplica este principio en el siguiente invento. La palanca (11), comprime la
estructura para provocar las maromas.
b)
El uso de rodillos, espirales, esferas, bolas, pelotas.
Un roly poly con ruedas, es decir un juguete de base redondeada con un
contrapeso que lo mantiene vertical pese al balanceo al que está expuesto.
c)
Cuando se pasa de un movimiento lineal a uno circular o se aprovecha la fuerza
centrífuga.
Un juguete similar al roly poly, con un contrapeso adicional excéntrico para
inducir oscilaciones al tiempo que gira.
15.
Principio de Dinámica: Aplica en los siguientes
casos:
a) Introducir modificaciones al objeto característico o bien al medio exterior,
para hacer óptima cada etapa de trabajo.
Muñeca rusa (1991), con tres grados de libertad en la cabeza: Gira a izquierda
y derecha a la vez que en el espacio. La cabeza lleva un contrapeso.
b)
Dividir el objeto en partes capaces de cambiar su posición relativa unas con
otras.
Una nueva muñeca rusa (1986), con mayor libertad de movimientos dinámicos.
Puede inclinar el cuerpo adelante y atrás y girar el cuerpo de lado a lado. La
base es un cojinete de bolas.
c)
Remplazar un movimiento lineal por otro rotatorio.
Muñeco ruso (1991). Trata de mantenerse en equilibrio con los brazos. Si la
figura se inclina a un lado, un hilo elástico se estira y levanta la mano
contraria. Aumenta el balanceo gracias al cambiante centro de gravedad, ya que
el contrapeso esta suspendido en un hilo elástico.
Un
segundo ejemplo, un muñeco realiza también un movimiento oscilante de brazos
con el balanceo del contrapeso.
N.
del A. Los dibujos al lado de las patentes respectivas, provienen de la columna
de Nelly Kozireva Изобретаем
неваляшку, Inventamos muñecas. Especialista en TRIZ, ha
reunido muñecas de este tipo de todo el mundo para enseñar algunos principios
inventivos.
16. Principio de la Resolución parcial o sobrada: Este principio
ayuda a resolver contradicciones técnicas en el siguiente caso:
a) Si es difícil obtener el cien por ciento de las exigencias o requerimientos,
basta obtener un poco menos “o un poco más”.Esto simplifica grandemente el
problema.
Un fonógrafo en miniatura con una corta grabación en el interior de una muñeca.
17.
Principio Nueva dimensión: Algunos autores señalan las
primeras cuatro opciones; Altshuller ofrece las siguientes cinco:
a) Las dificultades asociadas con el movimiento (o colocación) del objeto a lo
largo de una línea se eliminan al moverse el objeto en dos dimensiones. De
igual forma las tareas asociadas con el movimiento (o colocación) de los
objetos en un plano, se eliminarán si cambian al espacio de tres dimensiones.
Libros animados en tres dimensiones. Esta idea, expresada en la patente
ilustrada, el artista alemán Lothar Meggendorfer la publicó como libro animado.
b)
Disposición de los objetos en varios pisos en lugar de una sola planta.
c)
Inclinar objetos o colocarlos sobre sus extremos.
El eje del carrito queda inclinado y permite que vaya resonando la campana
sobre la que va el muñeco.
d)
Use la otra cara de una superficie determinada.
Un juguete adaptado para bajar rodando por las paredes y superficies verticales
en lugar del suelo. Lleva un deposito en un extremo y un rodillo en el otro. El
rodillo tiene una superficie ondulada de material blando pegajoso.
e)
Utilizar el flujo de luz incidente en el área adyacente o en la parte posterior
de la zona existente.
Un carrito que se mueve por medio del aire recalentado en su interior por el
sol.
18.
Principio de Vibración mecánica. Este procedimiento se aplica
en las siguientes modalidades:
a) Se aplica al objeto un movimiento oscilatorio o vibratorio.
El muñeco hace sus gracias por medio de la vibración producida al tamborilear
con los dedos sobre una placa vibratoria. Ante la intensidad de los movimientos
el muñeco lo mismo baila que hace piruetas. Dos maneras de sujetarse el muñeco,
dos efectos distintos.
b)
Si el movimiento vibratorio ya se realiza, se aumenta la frecuencia (hasta el
mismo ultrasonido).
Un simulador de juguete que genera sonidos ultrasónicos al disparo de una rayo
de luz.
c)
Se construye un sistema para la frecuencia resonante.
Un juguete que, en respuesta a un sonido complejo como el habla humana genera
un tren de impulsos de audio. Utiliza circuitos resonantes.
d)
En lugar de la vibración mecánica usar un piezovibrador. Se aplica la vibración
ultrasónica en unión con el campo magnético.
Juguetes de acción a control remoto.
19.
Principio de Acción periódica: Este procedimiento tiene
aplicaciones en los siguientes casos.
a) Reemplazar una acción continua por una periódica o con impulsos.
Las patas del juguete se accionan en un ciclo repetible predeterminado. Algunas
de las patas están fuera de fase respecto a otras patas para producir un efecto
más realista.
b)
Si una acción ya es periódica, cambiar su frecuencia.
Un trompo con lanzadera motorizada, simplifica el lanzamiento del trompo y lo
hace con mucha más fuerza. (Patente 3224142, 1965)
c)
Usar de pausas entre impulsos para llevar a cabo una acción diferente.
Este teléfono para niño, se comunica con otro similar o con un teléfono de
muñeco; éste recibe la llamada, responde con sonidos y el propio teléfono del
niño escribe un mensaje de respuesta. (Patente 7798885 B2, 2010)
23.
Principio de Retroalimentación: Con dos posibles
aplicaciones:
a) Si no existe la retroalimentación, establecerla.
Comunicación interactiva en aparatos de juguete. Uno (la mamá ganso) emite una
señal acústica y otro aparato (los gansitos) produce una respuesta.
b)
Si la retroalimentación ya existe, cambiar su magnitud e influencia.
Un video juego cualquiera. (Patente D336665, de 1993)
24.
Principio Mediación: Se aplica en los dos casos que siguen:
a) Emplear un objeto intermedio para transmitir o llevar a cabo el
proceso.
Los muñecos de fonógrafo se hacían funcionar por medio, precisamente, de un
aparato fonográfico. Esta “bailarina tailandesa” fue una celebridad en su
tiempo.
b)
Combinar o conectar temporalmente un objeto con otro y después quitar uno de
ellos.
Las lanzaderas de trompos son un buen ejemplo de este principio. (P.404042).
25.
Principio Autoservicio:
a) Un objeto debe darse mantenimiento a si mismo mediante la realización de
operaciones auxiliares.
El avioncito está diseñado para que todas las piezas sean “instantánea y
fácilmente reparables”. (Patente 1832169 de 1931)
b)
El uso de energía o material desechadas.
Se ilustra un aparato para reciclar por calor solar trocitos de crayones de
cera rotos. (Pat. Aplicación 2001/0050449 A1)
26
Principio de Copiar.
a) Emplear una copia barata en lugar del objeto original que es frágil o
inconveniente de operar.
“Autómatas de juguete”, como el dodo, hechos de papel, en lugar de plástico o
metal.
27.
Principio de Desecho. Este principio que contradice la máxima “lo barato cuesta
caro”, se aplica en la siguiente circunstancia:
a) Sustituir un objeto caro o valioso por un conjunto de objetos baratos, aún
cuando se comprometan otras cualidades como por ejemplo la duración o vida del
objeto.
El primer juguete de cuerda mecánica que pudieron adquirir niños que no podían
pagar juguetes caros, sustituyó mecanismos de relojería por un ingenioso
mecanismo de banda elástica retorcida. Se ilustra del artículo de La
Nature, titulado “Un ratón mecánico de quince céntimos” (1882), sin firma,
pero que seguramente pertenece a Gastón Tisiander, un gran divulgador de la
ciencia francés. La obra literaria de Julio Verne usó a La Nature como
su principal fuente bibliográfica.
28.
Principio de Sustitución Mecánica: Con las siguientes
tres alternativas:
a) Reemplazar el sistema mecánico por uno óptico, acústico o térmico.
La patente 563077 de 1896, con una simple vela genera aire caliente que mueve
una pantalla que arrastra muñecos en un columpio.
b)
Emplear campos eléctricos, magnéticos para interactuar con un objeto.
Se ilustra un juguete que actúa en un campo magnético. (P.5182,533 de 1993)
29.
Principio del Sistema neumático o hidráulico: Se aplica de la
siguiente manera:
a) Se utilizan gases y líquidos en las partes de un objeto en lugar de las
partes sólidas. Por ejemplo, objetos inflables, llenos de líquidos, colchón de
aire, hidrostática, la hidráulica.
Un trompo hidráulico, de La Nature.
30.
Principio de Membranas flexibles o películas delgadas: Se
presenta con las siguientes posibilidades de aplicación:
a) Utilizar membranas flexibles y películas delgadas en lugar de estructuras
tridimensionales.
Los globos son el ejemplo por excelencia; y bandas de hules que mueven algunos
juguetes, son otro ejemplo. La ilustración, por supuesto, es de La
Nature.
31.
Principio Poroso
a) Hacer un objeto poroso o añadir algún elemento que lo sea (insertos,
revestimientos, etc.).
Una pistola de juguete para disparar proyectiles de esponja. Los proyectiles se
contraen en la recámara y se expenden al salir. Esto es en la patente 3472218
de 1969.
35. Principio de Transformación de propiedades: Opera al aplicar las
siguientes cuatro ideas:
a) Cambiar el estado físico del objeto o de alguno de sus componentes.
Un juguete hueco, dividido en dos partes, una de las cuales se mantiene en el
agua y la otra sobre la superficie, de modo que existe una temperatura
ligeramente distinta en cada parte; esto permite que el líquido especial que
contiene se evapore en un lado y se condense en el otro. Picotea siempre que se
mantenga en esas condiciones. (Patente 2402463 de 1946)
b)
Variar la concentración o la densidad del objeto.
La patente 7936458 se refiere a un polariscopio de juguete “diseñado para
estudiar una variedad de objetos que pueden exhibir propiedades fotoelásticas
tales como vidrio, plástico, plexiglás, material de vela de gel y otros geles,
y objetos fotoelásticos incluso comestibles”.
c) Cambiar el grado de flexibilidad.
La patente 5655947 de 1997, se refiere a un juguete aerodinámico cuyas alas
están hechas de un gel ultra elástico que le confieren óptimas condiciones para
el vuelo.
36. Principio Transición de fases: Este procedimiento tiene una
opción para su cumplimiento:
a) Emplear el fenómeno de cambio de fase (pérdida de volumen, liberación o
absorción de calor, etc.)
Un trenecito eléctrico echa humo, a través de una “carga” (compuesta de
granulos principalmente de cloruro o nitrato de amonio), que es volatizada por
el calor del foco. (Patente 2413284 de 1946)
37.
Principio de Dilatación térmica: Se aplica de dos
maneras:
a) Aprovechar el aumento o contracción de los materiales con el cambio de
temperatura ambiental.
Patente 5139454 de 1992, hace referencia a una tarjeta la cual incluye una
figura que es animada por medio de un circuito eléctrico. Este circuito activa
a un material con aleación de titanio que se contrae para mover el mecanismo de
la figura.
b) Si ya se emplea la dilatación térmica, utilizar materiales con diversos
coeficientes de dilatación.
La patente número 7887907 de 2008, se refiere a un material delgado de plástico
y su uso en juguetes. Está compuesto por dos materiales de diferente
coeficiente de dilatación, de tal suerte que se mueve por la acción de cambios
de temperatura.
La patente 3980300 de 1975, se refiere a una pelota transparente con una capa
de material cristalino líquido sensible a los cambios de temperatura y a las
tensiones de deformación causadas al rebotar en el suelo..
40. Principio Materiales compuestos: Se aplica de la siguiente
forma:
a) Uso de nuevos materiales compuestos con características especiales.
Algunas partes de este tiburón flotante a control remoto, están reforzadas por
fibra de carbono. (Aplicación Pat. 2012/0045961 A1)
§28.
El juguete popular: siguiendo pistas
Una revisión histórica de muchos juguetes considerados creaciones originales de
artesanos anónimos, nos depararía muchas curiosas sorpresas al seguir la
propuesta de Altshuller de llevar a cabo una investigación de la historia de un
sistema tecnológico determinado. Juguetes como los yoyos, trompos y zumbadores
o gallitos tienen un origen que se pierde en el tiempo, pero hay muchos otros
cuyo origen se encuentra bien documentado en las oficinas de patentes. También
es cierto que algunas invenciones han sido registradas como originales pese a
que durante años fueron del dominio público, sólo porque nadie se tomó el
trabajo de hacerlo antes sino hasta que alguien se avivó. Otras más, en el
primer registro del invento se dice claramente que son una mejora a un juguete
conocido. Y no faltan las invenciones parecidas o idénticas registradas casi al
mismo tiempo en distintos países en una época en que no era posible consultar
con prontitud una oficina de patentes de otro país.
Veamos
la patente número 1,413,448. concedida en 1922 al clásico bloque que desciende
dando volteretas en una escalera. En voz del autor se dice que “es una mejora a
un juguete”, ¿de qué juguete?
Veamos sus antecedentes. Dos patentes bajo la misma idea. El sistema
tecnológico se va simplificando con el transcurso del tiempo.
Es,
pues, muy posible que la patente del bloque de la escalera sea original del
autor.
Algo distinto ocurre con otras invenciones que se asumen como originales y
tienen su origen muchos años atrás. Veamos la ilustración proveniente del museo
Bethnal Green de Londres, la cual muestra dos juguetes con mecanismo de
mercurio. El primero es un contorsionista, hecho en Alemania en 1850; el
segundo es inglés y data de 1900. Este último juguete está patentado bajo el
número 2100372 pero en el año de 1937.
Es
un hermoso juguete activado con mecanismo de mercurio. Es decir, en los tubos
que cargan los muñecos hay mercurio que escurre hacia abajo hasta concentrarse
en los extremos. En ese momento, el peso hace girar a los popotes. El muñeco de
adelante permanece en su sitio con los pies bien asentados, pero el otro muñeco
es alzado, hecho girar enderezándose por su propio peso y depositado de nuevo
en el piso, en donde se repite la escena, con el cambio de posiciones.
El juguete que presenta el museo tiene aire oriental con la figura de unos
chinitos. ¿Tiene su origen en aquellos lares o es una idea para hacerlo más
extravagante y atractivo? Es posible esto último, pues tenemos una referencia
anterior.
Por
lo menos en 1850 se fabricaba en Europa un juguete similar a los acróbatas
chinos hechos en Alemania en 1900. Tisiander reporta que a principios del año
nuevo se vendía en las calles de París un juguete, conocido de hace un tiempo,
con el siguiente aspecto nada oriental, más bien medieval o carnavalesco.
N. del A. Popular Scientific Recreations in Natural Philosophy, Astronomy,
Geology, Chemistry, etc., etc., etc. Translated and Enlarged from Les
Recreations Scientifiques of Gaston Tissandier. Editor of La Nature.
La
explicación de Tissiander sobre el modo como funciona se basa en los dibujos
que siguen. "Cualquiera que tenga un poco de habilidad puede
construirlos", dice.
Veamos
ahora el otro muñeco. Lo podemos identificar como un maromero que también baja
por un mueble escalera similar al anterior dando vueltas sobre si mismo. Una
versión moderna la conocemos en los Karakuri Ningyo japoneses, que son muñecos
tradicionales tipo autómata de juguete. Este acróbata se puede comprar como
modelo para armar.
Sin
embargo, es un juguete contemporáneo y bien podría haberse basado en la patente
número 754709 de 1904, que describe una figura idéntica, como puede apreciarse
en la siguiente ilustración. A los japoneses, como a otras nacionalidades, les
gusta presumir sus tradiciones sin importar el origen verdadero de estas.
Los
karakuri Ningyo japoneses, son marionetas o muñecos con mecanismos ocultos, los
cuales se comenzaron a construir en el siglo XVIII en una simbiosis entre la
tradición oriental de dos mil años y la tecnología occidental que contaba
entonces con los grandes constructores de autómatas, de tal suerte que yo me
inclino a pensar que los maromeros japoneses tienen su origen en Occidente, si
bien en la edición inglesa de las Recreaciones científicas de los divulgadores
de ciencia franceses encabezados por Ozama, de la Real Academia de Ciencias
Francesa, refiere que el tal maromero “hace unos años fue traído de la India”.
Esto pudiera ser una suposición o invención de los editores ingleses. Lo cierto
es que las ilustraciones que presentan conservan un aire francés, nada
oriental.
Finalmente
encontramos las originales Recreaciones científicas de Ozama, una edición de
1799 en donde se habla con toda precisión de Le petit Culbuteur, con una amplia
descripción de su construcción y funcionamiento y una nota al pie de página que
dice claramente que es un ingenioso invento del Sr. Brown, un académico
francés.
Al mismo tiempo que estaban de moda los acróbatas anteriores, salieron a la
venta en las calles maromeros mucho más sencillos y económicos, un tanto para
aprovechar el interés despertado por los primeros ante compradores menos
pudientes, desde la cápsula medicinal con un pequeño balín dentro a muñecos
vestidos con arte.
Ya
fuera en forma de cápsula o de un estrecho cilindro de base ovalada, bastaba
pegarles manos y piernas o vestirlos muy a propósito, para transformarse en un
bonito juguete.
Un juguete más elaborado, apareció a la venta en las calles de algunas ciudades
en los primeros años del siglo XX, allá en 1901, esto es: al mismo tiempo que
se vendía los saltimbanquis chinos del museo Bethnal Green de Londres. La
coincidencia no es gratuita.
Se
trataba de un muñeco de papel adosado a un tubo también de cartón con bases en
forma de medio círculo. Una gota de mercurio en el interior del tubo permitía
al muñeco desplazarse lentamente dando volteretas.
§
29. Siguiendo pistas: el juguete popular II
Muchos otros juguetes hoy populares tuvieron su origen en la creatividad con
nombre, apellido y número de patente. La serpiente que salta de una caja
sorpresa, fue registrada por primera vez en 1898. Más tarde, en 1900 y en el
año de 1925, se registraron invenciones similares con mínimas mejoras (patentes
644121 y 1559424 respectivamente).
Tampoco hay duda sobre el inventor de otro de los juguetes clásicos de la
artesanía popular: el muñeco gimnasta o maromero o acróbata en un trapecio.
Este es una invención original del año de 1872 y las dudas que pudiera uno
tener se disipan con el reconocimiento que hace otro inventor dos años después
en su registro de patente (152588): “Mi invento es una mejora al gimnasta de
juguete inventado por Jacob Schwennesen en junio de 1872”.
En
efecto, en la invención patente 152588 de 1874, se hace la mejora de torcer los
hilos que atraviesan las manos del muñeco en la forma que se acostumbra en la
artesanía actual.
Los
antecedentes de este primer maromero en trapecio, se encuentran en otras
subclases de juguetes. Existen gimnastas en un marco movido por arena y otros
en los aros que correteaban los niños y alguno entre los autómatas mecánicos
del siglo XVIII, pero ninguno se le parece. Por el contrario, a partir de este
primer gimnasta maromero, van apareciendo nuevas propuestas, nuevas mejoras
tomándolo como prototipo. De ahí surgió un mundo de maromeros: dobles, triples,
múltiples, esféricos y muchos más.
Otro de los juguetes que han sido populares, aún cuando el juguete artesanal va
dejando de producirse, es el silbato en forma de pájaro con un depósito de agua
para lograr un sonido peculiar.
Algunas
ocarinas prehispánicas son un antecedente en la historia, pero no en la
práctica. En cambio, aparece en 1880 (patente 232075 de los Estados Unidos), un
pájaro con depósito de agua en una bombilla de hule llena de un líquido con el
propósito no necesariamente de producir un especial efecto sonoro, sino para
impartir movimientos a través de un pistón o diafragma.
A partir de entonces el depósito de agua en los silbatos se ensaya de diversas
formas, inclusive para producir burbujas de jabón (patente 1504186 de 1924) o
seguir moviendo alas, cola y pico (patente 1445362 de 1923), pero el
dispositivo que más se acerca a los populares silbatos que hacen gorgoritos
aparece en 1915 con la patente1154672.. Consiste en un silbato con una cámara
de aire y un dispositivo como tapadera perforada en cuyos orificios se colocan
los dedos para variar el sonido.
Y no
es sino hasta 1948 cuando encontramos el silbato tal como se conoce
popularmente en este siglo XXI, gracias a la patente 2437024.
El
juguete popular se finca en la inventiva profesional. Podemos seguir mostrando
ejemplos, pero con el siguiente terminamos esta sección. Se trata de un juguete
clásico de alambre y lámina. El ocaso de los hojalateros ante el material
plástico, lo ha ido borrando de la juguetería popular. Aparece en 1909, después
de varios ensayos con alambre trenzado con otra clase de figuras.
§
30. Juguetes científicos
No es asunto sólo de Pauli y Böhr, dos de las grandes eminencias del siglo XX,
divirtiéndose con una perinola, la ciencia es placentera en un sentido
estrictamente filosófico.
Bien lo explica Poincaré en su peculiar estilo: “El sabio no estudia la
naturaleza porque sea útil; la estudia porque encuentra placer, y encuentra
placer porque es bella. Si la naturaleza no fuera bella, no valdría la pena
conocerla, ni la vida vivirla. No hablo aquí, entendámonos bien, de esa belleza
que sorprende los sentidos, de la belleza de las cualidades y las apariencias;
no es que la desdeñe pero no tiene nada que hacer con la ciencia; quiero hablar
de esa belleza, más íntima, que proviene del orden armonioso de las partes y
que sólo una inteligencia pura puede comprender. Por así decirlo es la que le
da un cuerpo, un esqueleto a las halagadoras apariencias que embellecen
nuestros sentidos y sin este soporte, la belleza de estos sueños fugitivos
sería imperfecta, porque sería indecisa y huiría siempre. Por el contrario la
belleza intelectual se basta a si misma y por ella, más que por el bien futuro
de la humanidad, el sabio se condena a largos y penosos trabajos”. Todo este
enredado pensamiento para presentar la aplicación de Principios inventivos en
una pequeña serie de sistemas tecnológicos que han disfrutado primero algunos
sabios e investigadores tanto o más que muchos niños que los han tenido en sus
manos. Un placer filosófico, en ese sentido de estar condenado a sufrirlo por
comprender lo más íntimo de la belleza de la ciencia, que a lo mejor es lo que
dijo Poincaré.
Caminadores vectoriales.
Los caminadores de rampa, o caminadores vectoriales, han ayudado a resolver
problemas técnicos que enfrentan los diseñadores de robots para enseñarles, por
ejemplo, a caminar. Esto se explica en el trabajo desarrollado en 2001 en la
Universidad de Cornell, sobre un robot pasivo dinámico, que, dicen los autores,
puede ayudar a señalar el camino hacia robots más simples y eficientes, con
movimientos parecidos a los humanos. Se basan en el Principio Contrapeso y
también en el Principio Transición a otra dimensión, inciso c. El esquema
moderno de estos juguetes se muestra en la ilustración de una antigua revista
rusa.
La
patente 376588 es un buen ejemplo de caminador vectorial. Se ilustra la segunda
página de la patente con la segunda versión del autor.
A
Three-Dimensional Passive-Dynamic Walking Robot with Two Legs and Knees. S.H.
Collins Cornell University, M. Wisse Delft University of Technology and A.
Ruina, Cornell University. The Internacional Journal of Robotics
Research Volume 20 Issue 07 - Publication Date: 1 July 2001
Disco o rueda de Savart
Una simple rueda dentada adaptada para hacerse girar a distintas velocidades,
ya sea montada en un mandril o en la forma en que se ilustra. Cuando el disco
roza el borde de una tarjeta sostenida entre los dientes, se escucha una serie
de golpecitos que no tienen nada de musical, pero si la rueda se hace girar
rápidamente, el roce con la tarjeta produce un sonido bastante armónico.
Por
medio de estos experimentos se comprobó que las vibraciones regulares de
frecuencia son suficientes para producir sonidos musicales, mientras que
vibraciones irregulares de ritmo lento, sólo producen ruido. Se ha determinado
que la nota más baja apreciable por el oído produce dieciséis vibraciones por
segundo, y la frecuencia más alta apreciable es de 24 mil vibraciones por
segundo.
En el ejemplo ilustrado, se aplica el Principio 18 Vibración mecánica. Tal como
en el disco de Savart este dispositivo produce sonidos musicales gracias al
arreglo de segmentos esféricos perforados, a la vez que puede hacerse rotar ya
sea como zumbador, en una máquina de Weinhold o en aparatos similares.
La
fuerza centrífuga.
Los
gabinetes de física suelen contar con distintos aparatos para experimentar la
fuerza centrífuga. Uno de tantos es el aparato de rieles que se ilustra.
El
siguiente dispositivo es bastante espectacular en tamaño de feria y muy
divertido como juguete. Se dice que en 1902 dos célebres cirqueros inventaron
simultáneamente una espectacular rampa, pero de tiempo atrás se hallaba en los
gabinetes de física. De inmediato, en 1903, se patentó (719200) como juguete.
Se aplica el Principio 14 Esfericidad: Cambiar a un movimiento giratorio.
Imán
giratorio.
Este es un entretenido experimento de magnetismo. Una rueda giratoria aplicada
a un largo imán de herradura exhibe la persistencia con la cual se adhiere el
eje metálico al imán.
La rueda retenida en el imán por un eje cilíndrico adquiere un momentum de
rotación en los brazos del imán que la lleva a los polos del imán hasta el otro
lado.
A
partir de este ingenio, se han logrado diversas “mejoras” en variados
dispositivos de juguete. Un ejemplo es la patente número 3826497 de 1974. Se
trata de un disco de plástico el cual se hace viajar por una pista consistente
de dos alambres paralelos y magnetizados que forman un bucle en un extremo.
Tiene una manija con la cual se maneja el aparato. Se aplica el Principio 28
Reemplazar un sistema mecánico por otro (magnético en este caso).
La cicloide
Si
tenemos una rueda que se desplaza girando acostada sobre un plano horizontal
(un cuaderno o la mesa) y marcamos un punto en uno de sus bordes, ese punto
dibujará una curva que se ha llamado cicloide. Esta figura, que estudio
Galileo, y Huygens usó para inventar el reloj de precisión, tiene propiedades
físicas sorprendentes, por las que se ha llamado braquistrocrona (corto-tiempo)
lo mismo que tautócrona (igual tiempo) y ha servido para explicar misterios
profundos del Universo y la estructura del átomo
La
siguiente ilustración proviene del libro Experimental Science publicado en
1898. Lo acompaña este texto: “El movimiento de un péndulo cicloidal se ilustra
muy bien con el camino cicloidal y la bola que se muestra en la figura. El
camino está formado por barras de acero finamente pulidas, y la bola es de
acero dura, pesada y pulida, usada en los cojinetes de bolas. El periodo de
oscilación de la bola rodando en el camino cicloidal es la misma para todas las
amplitudes.
Un
popular juguete se ha construido aprovechando un arreglo semejante al aparato
anterior. La bola es sustituida por la figura de un muñeco que puede ser un
cirquero, un delfín, un payaso; figura que se dibuja en el interior de un
círculo cuyo centro será el eje de rotación.
Se aplica el Principio 14 Esfericidad, cambiar a un movimiento giratorio.
Juguetes
higroscópicos
Esta clase de juguetes son ingenios creados por los estudiosos de las
condiciones atmosféricas y han salido de laboratorios y talleres científicos
por curiosidad o ingenio al estudiarse algún principio físico o las propiedades
de alguna sustancia.
El
primer dibujo representa un ingenioso mecanismo basado en un cordón tirante de
tripa de gato, (catgut) que al absorber la humedad atmosférica se distendía
ligeramente provocando que el paraguas se moviera para colocarse sobre la
pareja. El aire seco hacía que la sombrilla regresara a la posición original..
La sirena, en cambio, es una hoja de papel gelatinizado, el cual al ponerse en
la palma de la mano absorbe la humedad de manera no uniforme lo que la hace
contorsionarse de mil maneras.
A la vista tenemos en seguida un curioso juguete sorpresa de resorte amparado
en 1878 por su respectiva patente:
Lo
curioso de esta invención es que la caja sorpresa se activa por un resorte
disparado por la presión atmosférica. El Principio de la inventiva que se
aplica es el 10. Hacerlo de antemano en su segunda variante: Arreglar los
objetos con antelación de tal manera que entren en acción inmediatamente que
sea necesario y en el lugar adecuado.
Un juguete filosófico.
Todavía nos preguntamos por qué el ludión ha sido llamado “juguete filosófico”,
juguete cartesiano, buzo cartesiano y diablillo de Descartes.
Un invento de Raffaelo Maggiotti, atribuido muchas veces a Descartes.
El funcionamiento del ludión es ampliamente conocido. En su interior flota una
pequeña figura de vidrio soplado, a veces con forma de diablillo con cola
retorcida, la cual, cuando se presiona y afloja la presión de la membrana de
hule, ya sea de la tapa o de las paredes, sube o baja. Girando sobre si misma
si lleva la cola retorcida. La versión popular utiliza botellas de refresco con
un tapón de corcho en lugar de la membrana.
El
siguiente ejemplo trata de llevar lejos la idea de buzo cartesiano y crea todo
un aparato para realizar ajustes a la presión interna. El principio inventivo
es el número 8. Contrapeso, en su segunda variante: Compensar el peso de un
objeto con fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas. Recibió la patente número
3077697 el año de 1963.
El
kaleidoscopio.
Un precioso juguete inventado por David Brewster. La ilustración proviene de su
libro The Kaleidoscope publicado en 1858, una obra extensa en cuyo penúltimo
capítulo, el XXII, reconoce las ventajas del calidoscopio como instrumento
recreativo.
Los
ejemplos de calidoscopio sobran en la juguetería. Escogimos el propuesto en una
patente de 1973, de la cual se ilustra el dispositivo de visualización
consistente en contenedores llenos de líquidos inmiscibles, de modo que forman
glóbulos fluidos o burbujas flotantes. Los contenedores son muy delgados y
permiten que las burbujas cambiantes puedan verse fácilmente. Se aplica el
Principio 3. Calidad local, en su modalidad de cambiar de una estructura
homogénea a otra heterogénea.
Y
así iríamos sacando de los laboratorios científicos aparatos, dispositivos,
artilugios, invenciones que han tenido, entre otras, una finalidad totalmente
recreativa que acabó por volcarse a los juguetes.
Apéndice
Matriz de Contradicciones
N.del
A Matriz tomada de Coronado Maldonado Margarito, Oropeza Monterrubio Rafael,
Rico Arzate Enrique, TRIZ, la metodología más moderna para inventar o
innovar tecnológicamente de manera sistemática, Editorial Panorama, 2005,
México, D.F.
F I N
Notas:
[1] N.
del A. Los fundamentos, ideas y conceptos de TRIZ que se exponen en esta
obra se basan en el libro de G. S. Altshuller, Алгоритм изобретения,
Algoritmos de la invención, Editorial Московский рабочий, 1973.
N. del A. Lo publicado en su mayor parte en la Pionerskaya Pravda
se encuentra en archivos en la página oficial de Altshuller:
http://www.altshuller.ru/school/, mismos documentos en los que se basa para la
obra para niños que lo dio a conocer en Occidente: И тут появился
изобретатель, Y entonces se aparece el inventor, en inglés And
Suddenly the Inventor Appeared: TRIZ, the Theory of Inventive Problem Solving.
[2] N
del A: El autor de esta fábula, en realidad un cuento en prosa poética
titulado La maldición del sapo (1913), es el escritor
antifascista Gustav Meyrinck. Altshuller, cuentista al fin, retoma una
simplificación del cuento y lo adapta a las circunstancias. También nuestra
versión es bastante libre.
[3] Propiedades
y aplicaciones del grafeno, Clara María Rodríguez González y Oxana Vasilievna
Kharissova, Ingenierías, Enero-Marzo 2008, Vol. XI No. 38, UANL
[4] El
primer problema lo presentó Sergey Markov en su columna Каталог эффективных
решений.ТРИЗ , Catálogo de resoluciones efectivas, TRIZ, en Internet,
zzz-triz.blogspot.com.
[5] Los
problemas domésticos aparecieron en Essential TRIZ for Beginners. "Kraev
Korner" TRIZ Lessons in Spanish. Traducido por Julián Domínguez Laperal. -
Innovación Sistemática TRIZ.
[6] El
problema de la escalera proviene de Essential TRIZ for Beginners. "Kraev
Korner" TRIZ Lessons in Spanish. Traducido por Julián Domínguez Laperal. -
Innovación Sistemática TRIZ.
[7] Altshuller
no específica si el número de clases de inventos es un cálculo personal o es el
que consideraba la Oficina de patentes de la URSS en su momento. Al respecto,
la Oficina de Patentes de los Estados Unidos de América, consigna 987 clases de
inventos y algunos más de diseños.
[8] G.
S. Altshuller, Творчество как точная наука, La creatividad como una
ciencia exacta, Editorial Radio soviética, Moscú, URSS, 1979.
[9] La
Nature, Revue des Sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie,
No. 789, 1896.
[10] Non-linearity
y non-smoothness in multi-body dynamics: application to woodpecker toy,J
Slavic¢ and M Boltez¢ar, Laboratory for Dynamics of Machines and Structures,
University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia, 2004.
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