傳導矛盾問題的成因及解決方法

趙銳，余永權，韓堅華

(廣東工業大學計算機學院，廣東廣州510006)

在現實世界中，經常會碰到各種各樣的矛盾問題[1-3]，而且一個問題往往有多個目標，也有多個條件.由于目標與條件之間是相互聯系的，因此一個問題往往是由若干個子問題構成，這些子問題之間又相互聯系，相互影響，從而構成了矛盾問題系統.在經濟、管理、控制、檢測和人工智能等領域就存在著大量的矛盾問題系統.解決矛盾問題系統既要考慮單個問題的處理，也要考慮問題之間的聯系，還要考慮原問題處理后產生的傳導矛盾問題[4].因此研究傳導矛盾問題的成因及解決方法對于復雜矛盾問題系統的處理是十分必要的.

傳導矛盾問題是由原矛盾問題的解變換對另一與其相關問題的目標元或條件元的傳導變換造成的.文獻[4-5]指出了傳導矛盾問題的由來，并將傳導矛盾問題分成2類:一類是由原問題的相關問題導致的;另一類是由原問題的共軛問題導致的，但并未深入剖析傳導矛盾問題的根本成因.文獻[6]給出了傳導變換發生時，定量研究傳導變換的重要指標——傳導效應的計算方法;文獻[7]則在此基礎上特別說明了同對象信息元傳導特征的傳導度的概念，以及從數據庫中獲取傳導知識的步驟.但上述文獻對復雜矛盾問題中傳導作用的研究還不夠深入[8]，也沒有提及如何解決復雜矛盾問題系統的傳導矛盾.

TRIZ是由前蘇聯科學家G.S.Altshuller等在分析了250萬件高水平專利的基礎上建立起的發明創新問題的解決理論[9].在TRIZ中，技術矛盾指的是當技術系統的某一特性或參數得到改善的同時，導致另一個特性或參數發生惡化而產生的矛盾[10].TRIZ理論將導致技術矛盾的因素總結成39個通用工程參數，建立了矛盾矩陣表，提供了40個解決技術矛盾的創新原理.它把實際問題轉化為技術矛盾之后，利用矛盾矩陣，可以得到推薦的解決所定義技術矛盾的創新原理.以這些創新原理為依據，根據總結歸納出的類似問題的標準解決方法，就能找到針對實際問題的可行解決方案.筆者將TRIZ理論中的技術矛盾引入到傳導矛盾問題的分析和處理當中，用以解決由原問題的相關問題所導致的第1類傳導矛盾.

1 傳導矛盾問題的成因分析

定義1[4]給定問題 P=G*L，K(P)＜0，TP=(TG，TL)為 P的解變換，若存在問題 P0=G0*L0，K0(P0)＞0，且 P0～ P.由傳導規則 TP?PTP0，PTP0=(GTG0，LTL0)，使PTP0=(GTG0G0)*(LTL0L0)=G1*L1=P1，若 K0(P1)＜0，則稱 P1為 TP關于 P0的傳導矛盾問題.

給定傳導矛盾問題系統中的2個基元:R1(t0)=(N1(t0)，c1，v1(t0))、R2(t0)=(N2(t0)，c2，v2(t0))，若在 t時刻有主動變換 φ，使得φR1(t0)=R1(t)=(N1(t)，c1，v1(t))，t＞ t0，且 v1(t)≠v1(t0)，φ的傳導變換φT使得φTR2(t0)=R2(t)=(N2(t)，c2，v2(t)).可定義2個基元在傳導變換中的傳導相關度.若γ=0，說明2個基元在傳導變換中不相關，或者說這2個基元在可拓變換過程中不發生傳導變換;若γ≠0，說明這2個基元在傳導變換中相關，即一個基元特征量值的變化可帶動另一個基元量值的變化.如果由R1量值的變化引起的R2量值的變化，改善了系統性能或使系統性能向著有利的方向轉變，就說明這2個基元正相關，γ取值為正.若由R1量值的變化引起的R2量值的變化，惡化了系統性能或使系統性能向著不利的方向轉變，就說明2個基元負相關，γ取值為負.|γ|值越大，說明這2個基元的負相關程度越大，在可拓變換中越容易產生傳導矛盾.

1.1 實例1

例1 設G=(路面，交通壓力，大)，L=(主干道，車道寬度 l，3.75 m)，P=G*L，K(P)＜0，問題P為一矛盾問題.即現有的道路容量滿足不了日益增多的車輛需求，造成路面擁堵，交通壓力大.

顯然，作變換TP=(TL，e):TLL=(主干道，車道寬度l'，3.5m)，即壓縮主干道的車道寬度，增加路面的通行能力，可以緩解路面的交通壓力，使K(TPP)＞0，矛盾問題P得到解決.對于問題P0=G0*L0=(交通事故，處理速度，快)*(主干道，車流密度 l0，小)，顯然有 K0(P0)＞0.但 P0～P，由傳導規則 TP?PTP0，PTP0=(e，LTL0)，LTL0L0=(主干道，車流密度 l1，大)=L1，eG0=G0，記 G0=G1，這時，K(PTP0P0)=K(G1*L1)＜0，形成新的矛盾問題，即由于主干道車流密度增大導致交通事故處理速度變慢.新問題表示為P1=G1*L1，這就是一個在可拓變換過程中由相關問題導致的傳導矛盾問題.

對上述矛盾問題系統中的基元進行相關分析，建立問題相關樹，如圖1所示.

圖1 問題相關樹Fig.1 Relevant problems tree

由圖1可知，L～L0(L和L0相關).也就是說，在傳導變換過程中L的減小會導致L0的增大，而L0的增大使得系統產生了新的矛盾.因此，在傳導變換過程中的傳導相關度＜0，即 L和 L0是負相關.也正是因為L和L0負相關，才會在解決矛盾問題P的可拓變換過程中產生傳導矛盾問題P1.換個角度，如果把整個矛盾問題系統看成是一個技術系統，那么L和L0是技術系統中2個相關參數，而且當L這一參數得到改善的同時，導致了另一個參數L0發生惡化，由此產生的矛盾就是TRIZ中典型的技術矛盾.

1.2 實例2

例2 設G=(停車場，占地面積，過大)，L=(汽車，車身長度 l，較長)，P=G*L，K(P)＜0，即汽車車身較長，轉彎半徑大，機動性差，在一定程度上會造成停車場占地面積過大，問題P為一矛盾問題.

作變換 TP=(e，TL):TLL=(汽車，車身長度 l'，較短)，有K(TPP)＞0.但對于問題 P0=G0*L0=(汽車，安全性能，較好)*(汽車，體積 l0，較大)，有K0(P0)＞0.因為大體積的汽車在碰撞過程中會有一個較大的變形空間，可以吸收碰撞過程中的能量，緩解交通事故對人的沖擊力，減輕對乘者的人身傷害，所以安全性能較好.由于P0～P，根據傳導規則TP?PTP0，PTP0=(e，LTL0)，LTL0L0=(汽車，體積 l1，較小)=L1，eG0=G0，記 G0=G1，形成新的矛盾問題，即由于汽車體積變小導致汽車安全性能下降，表示為 P1=PTP0P0=G1*L1，且 K(P1)＜0，P1就是 TP關于P0的傳導矛盾問題.

同樣，對此矛盾問題系統中的基元進行相關分析并建立問題相關樹，與圖1類似.從中可知，L～L0(L和L0相關).而且顯然在傳導變換過程中，γ＜0，即L和L0是負相關.也就是說，在傳導變換過程中L的減小會導致L0的減小，而L0的減小又使系統產生了新的矛盾.也正是因為L和L0負相關，才會在解決矛盾問題P的可拓變換過程中產生傳導矛盾問題P1.同樣，如果把以上矛盾問題系統看成是一個技術系統，改善參數L就會使參數L0發生惡化，L和L0就是技術矛盾中的2個相關參數.

綜上所述，矛盾問題系統中之所以產生傳導矛盾，最根本的原因就是在傳導變換過程中存在基元負相關的現象.而基元的這種負相關實質就是由矛盾問題系統中顯化或潛在的技術矛盾所導致.所以傳導矛盾問題就可以轉化為技術系統中的技術矛盾來解決.

2 傳導矛盾問題的解決方法

通過前面的分析可知，例1中L和L0這2個系統中的相關參數構成的矛盾就是此矛盾問題系統中的技術矛盾.對照TRIZ中的技術矛盾矩陣表[11]，與L在意義上接近的是“靜止物體的尺寸”，而與L0在意義上接近的是“應力、壓強”.參照文獻[10]中的“矛盾矩陣表(三)”，可以得到推薦的解決所定義的技術矛盾的創新原理“01#”、“14#”和“35#”.“14#”是“曲面化原理”，“35#”是“物理或化學參數改變原理”，以上這2個原理都不適用于解決本問題.“01#”是“分割原理”，具體描述是:1)把一個物體分成相互獨立的幾個部分;2)把一個物體分成容易組裝和拆卸的部分;3)提高系統的可分性，以實現系統的改造.應用“01#”原理所給出的“把一個物體分成相互獨立的幾個部分”的建議，給出例1中矛盾問題系統的解決方案:可嘗試在主干道上劃分出供交警摩托車巡查路面交通和處理交通事故使用的專用快速摩托通道，這樣做就可以徹底解決上面的矛盾問題.當然這里給出的只是一個指導性的參考解決方案，實際問題的解決還要綜合其他各方因素.

對例2中的問題，通過前面的分析可知，L和L0是這個系統中的相關參數，它們構成的矛盾就是此矛盾問題系統中的技術矛盾.對照TRIZ中的技術矛盾矩陣表[11]，與L在意義上接近的是“運動物體的尺寸”，而與L0在意義上接近的是“運動物體體積”.參照文獻[10]中的“矛盾矩陣表(三)”，可以得到推薦的解決所定義的技術矛盾的創新原理“04#”、“07#”、“17#”和“35#”、“17#”是“空間維數變化原理”，這個原理不適用于解決本問題.“07#”是“嵌套原理”，它的具體描述是:把一個物體嵌入另一個物體，然后將這2個物體再嵌入第3個物體，以此類推.應用“07#”原理所給出的建議，給出此矛盾問題系統的解決方案:將汽車的外形設計成為可伸縮的嵌套結構，路面行駛時，車身收縮變短，發生碰撞時，車身自動拉長，這樣就可解決例2中的傳導矛盾問題.“04#”是“增加不對稱性原理”，它的具體描述是:1)將對稱物體變為不對稱的;2)增加不對稱物體的不對稱程度.應用“04#”原理所給出的“將對稱物體變為不對稱”的建議，給出例2中矛盾問題系統的解決方案:改變傳統汽車外觀或者汽車內部結構的對稱性設計，使其對復雜環境更具適應性.事實上，隨著汽車個性化時代的來臨，或許不對稱設計將成為未來汽車設計的流行趨勢.“35#”原理是“物理或化學參數改變原理”，它的具體描述是:1)改變聚集態(物態);2)改變濃度或密度;3)改變柔度;4)改變溫度.應用“35#”原理所給出的“改變柔度”的建議，給出例2中矛盾問題系統的解決方案:未來汽車可以使用由幾十種高分子材料組成的新型塑料，其柔韌度好，緩沖性能強，這樣也可以解決例2中的傳導矛盾.上面給出的只是解決本例中矛盾問題的一些思路，實際問題的解決要復雜得多，可能是這些解決思路的綜合運用.

綜上所述，之所以利用TRIZ矛盾矩陣表中的創新原理可以徹底解決矛盾問題系統中的傳導矛盾問題，是因為通過合適的創新原理的應用[12-14]，可以打破或降低原矛盾問題系統中相應基元在傳導變換過程的負相關程度，從而從根本上解決矛盾問題.

3 結束語

文中通過定義傳導相關度并引入TRIZ理論中的技術矛盾，有效地解決了可拓變換在傳導變換過程中引發的傳導矛盾，為復雜矛盾問題系統中傳導矛盾問題的分析和解決提供了參考依據.但實際中，帶傳導矛盾的矛盾問題系統是一個很復雜的問題系統，矛盾問題間相互聯系，構成一個盤根錯節的網狀關系，一個矛盾的解決往往會連帶影響其他矛盾.所以系統地解決這樣的矛盾問題還有待進一步的研究和探討.

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