Inwentyka Wykład 1 - Wprowadzenie prof. dr hab. inż. A. Wiliński

Prezentacja na temat: "Inwentyka Wykład 1 - Wprowadzenie prof. dr hab. inż. A. Wiliński"— Zapis prezentacji:

1 Inwentyka Wykład 1 - Wprowadzenie prof. dr hab. inż. A. Wiliński
mgr inż. A. Smoliński

2 Opis przedmiotów Inżynieria cyfryzacji Informatyka
Inwentyka – S1, sem 3 Inżynieria Kreatywności – S1, sem 6, blok 9 Inżynieria Kreatywności – S1, sem 5, blok 6 Inwentyka – S2, sem 1 Inwentyka - metody twórczego rozwiązywania problemów Omówienie Przykłady Ćwiczenia Klasyfikacja Inżynieria Kreatywności – przykłady kreatywnych podejść i rozwiązań ‚Case study’ Stosowanie metod kreatywnych w biznesie zagadki, łamigłówki, rebusy, żarty – ćwiczenia wzmacniające kreatywność

3 Cele przedmiotów Uzmysłowienie studentom sposobu rozwiazywania problemów o dowolnej złożoności wg określonej metodologii (Osborna-Parnesa) z wykorzystaniem własnej kreatywności. Celem jest również prezentacja wielu technik wspierających proces kreatywnego rozwiazywania problemów. Ważnym rezultatem do osiągniecia w przedmiocie jest zbudowanie przeświadczenia, że kreatywność można rozwijać a innowacyjność jest podstawą rozwoju zarówno w skali gospodarki jak i w aspekcie własnego życia. Dodatkowym istotnym efektem kształcenia ma być zarówno wypracowanie niektórych kompetencji społecznych jak i uświadomienie ich kluczowej roli w pozyskaniu i wykonywaniu pracy.

4 Tematyka zajęć - Inwentyka
Wykłady Pojęcie Heurystyki Twórcze rozwiązywanie problemu wg Osborna-Parnesa Metody analityczne i heurystyczne Identyfikacja problemu (analiza morfologiczna) Generowanie rozwiązań (burza mózgów) Ocena rozwiązań Wdrażanie rozwiązań Ćwiczenia Innowacja/Inwentyka/Inwencja, Dedukcja/Indukcja itp. Gra w Mafię Kolorowe kapelusze de Bono Brainwriting Diagramy Ishikawy Test Windy Odwrócona burza mózgów

5 Tematyka zajęć – Inżynieria Kreatywności
Wykłady Przełomowe wynalazki Analiza powstania w oparciu o jakąś metodę inwentyczną Twórcze zarządzanie firmą Nowoczesne koncepcje zarządzania Przykłady wykorzystania innowacyjnych rozwiązań/produktów Otoczenie gospodarcze i wsparcie dla kreatywnych przedsiębiorców Instytucje wsparcia Pozyskiwanie finansowanie Dotacje Ćwiczenia Analiza przedsiębiorstw w regionie pod kątem kreatywności Opis produktu/rozwiązania Wskazanie innowacyjności Wskazanie przewagi konkurencyjnej Wywiad/case study jak rozwiązanie zostało wprowadzone

6 Sposób oceny Wykłady Aktywność na zajęciach (do 5 pkt)
Działalność na rzecz WI ZUT (do 10 pkt) Prezentacje (do 20 pkt) Wystąpienia (do 40 pkt) Obecność na zajęciach (1 pkt) Ćwiczenia Inwentyka Obecność na zajęciach – 1 pkt Zadania dodatkowe (x3) – 0,5pkt Ocena końcowa: 𝑝𝑢𝑛𝑘𝑡ó𝑤 𝑠𝑝𝑜𝑡𝑘𝑎ń ∙5 Ćwiczenia Inżynieria Kreatywności Prezentacja przedsiębiorstwa – 75% oceny Obecność na prezentacjach kolegów – 25% Suma pkt Ocena 56< 3 65< 3.5 74< 4 83< 4.5 92< 5

7 Siedzi informatyk przy komputerze
Siedzi informatyk przy komputerze. Podchodzi do niego żona i podaje mu kawę. On próbuje i mówi: - Przecież wiesz, że piję z cukrem. - No, wiem... Ale tak chciałam usłyszeć twój głos.

8 Czy są większe i mniejsze połowy?
Jak przeprowadzić cztery proste bez odrywania ręki, tak by zaznaczyć wszystkie punkty? Czy są większe i mniejsze połowy? Zapytaj dowolnego rybaka

9 Inwencja – pomysłowość, wynalazczość, kreatywność
Inwentyka – nauka o metodach twórczych, rozwiązywaniu problemów (łac. inventio – dar wynalazczy). Innowacja – (łac. innovatio – odnowienie), to ciąg działań (proces) wprowadzający nową wartość lub jakość mającą zastosowanie w działalności gospodarczej. Kreatywność (postawa twórcza; łac. creatus  – twórczy) – proces umysłowy pociągający za sobą powstawanie nowych idei, koncepcji, lub nowych skojarzeń.

10 ~Bill Campbell (Netscape):
~Albert Einstein: Wyobraźnia jest ważniejsza niż wiedza Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia się ten jeden, który nie wie, że się nie da i on właśnie to coś robi. ~Thomas Edison: Żeby mieć naprawdę dobry pomysł trzeba mieć wiele pomysłów Zawsze jest sposób aby zrobić coś lepiej ~Pablo Picasso: Inspiracja istnieje, ale musi zastać Cię przy pracy ~Bill Campbell (Netscape): Wrzuć nową usługę do sieci, jeśli się sprawdza, to jest produktem, jeśli nie, badaniem rynku ~Steve Jobs (Apple): Innowacja odróżnia lidera od naśladowcy ~Ahmed Zaki Yamani (polityk): Epoka kamienia łupanego nie skończyła się dlatego, że zabrakło kamieni ~Dwight Eisenhower (generał): Plany są niczym, Planowanie jest wszystkim

11

12

13 Jakość myślenia („potęga twórczego myślenia” Chafee J.)
70% - bezmyślność i/lub cudze szablony myślowe, dogmaty 30% - myślenie samodzielne 20% myślenie logiczne 7% myślenie twórcze (bez szablonowe) 3% intuicja

14

15 Psychofizyczne metody wzmacniania kreatywności:
Ćwiczenia fizyczne – przepływ krwi do mózgu, poprawa krążenia i wydolności; Dieta – jesteś tym, co jesz; Używki – np. kofeina, energetyki, cukier, alkohol; Gry wideo – koordynacja ręka/oko, wzmocnieni koncentracji; Muzyka – słuchanie to analiza głośności, wysokości tonów, tembrów melodii, rytmu, wyszukiwanie wzorców; Medytacja – koncentracja i rozmyślanie nad problemem a nie „myślenie o niczym” Synchronizacja półkul mózgowych – proste ćwiczenia

16 Do działu reklamacji przychodzi facet z komputerem
Do działu reklamacji przychodzi facet z komputerem.  - Kupiłem u was ten sprzęt dwa tygodnie temu i zdechł - mówi.  - Jaki rodzaj gwarancji dostał pan przy zakupie? - pyta pracownik.  - Gwarancję dożywotnią.  - W takim razie jeśli komputer zdechł to gwarancja wygasła.

17 Dorysuj kolejną figurę (znajdź wzorzec)
Dwoje ludzi zagrało pięć partii szachów i każdy z nich wygrał trzy razy. Wyjaśnij to!

18 grec. Heurisco – odkrywać, znajdować
Heurystyka grec. Heurisco – odkrywać, znajdować Pojęcie zostało określone przez Archimedesa Rozwinięto przez: kataloński misjonarz, filozof, poeta, teolog Ramon Llull (Lullus) ; francuski filozof i matematyk Kartezjusz ( , Reguły kierowania umysłem), angielski filozof F. Bacon ( , Novum organon) niemiecki matematyk i filozof G. W. Leibniz ( , Sztuka dokonywania odkryć).

19 Heurystyka ukształtowała się jako nauka w latach 60’ XX wieku A. F. Osborn (Applied imagination principles and procedures of creative thinking), G. Polya (How to solve it?), W. J. J. Gordon (Synectis: the development of creative capacity) E. de Bono (The use of lateral thinking), Gienrich Altszuler (TRIZ)

20 Etapy rozwoju Heurystyki okres aktywności filozofów w starożytności
okres od średniowiecza aż do początków współczesności, pierwsze próby stworzenia heurystyki - ars inveniendi, nauka o odkryciach, odkrywanie procesu uczenia, poszukiwanie uniwersalnych reguł pozwalających na dokonywanie odkryć naukowych lata 50’ i 60’ XXwieku, przekonanie, że niemożliwe jest stworzenie systemu, gwarantującego dokonywanie odkryć naukowych, celem nie powinno być odkrywanie uniwersalnych metod, ale pojedynczych reguł heurystycznych, reguły sprawdzane empirycznie upraszczają proces dochodzenia do rozwiązania

21 "ukryty" rozwój heurystyki
lata 70’ XX wieku okres prób, które zaprowadziły porządek w nieprzejrzystych dotąd zbiorach reguł kategoryzacja i popularyzacja metod, na potrzeby pracy naukowej lata 80’ XX wieku brakiem efektywnych zastosowań metod heurystycznych, gwałtowny wzrost możliwości obliczeniowych komputerów i ich dostępności lata 90’ XX wieku, "ukryty" rozwój heurystyki metody i techniki wykorzystywane m.in. w sztucznej inteligencji XXI wiek gwałtowny rozwój metod sztucznej inteligencji uczenie maszynowe deep learning

22 "ukryty" rozwój heurystyki
lata 70’ XX wieku okres prób, które zaprowadziły porządek w nieprzejrzystych dotąd zbiorach reguł kategoryzacja i popularyzacja metod, na potrzeby pracy naukowej lata 80’ XX wieku brakiem efektywnych zastosowań metod heurystycznych, gwałtowny wzrost możliwości obliczeniowych komputerów i ich dostępności lata 90’ XX wieku, "ukryty" rozwój heurystyki metody i techniki wykorzystywane m.in. w sztucznej inteligencji XXI wiek gwałtowny rozwój metod sztucznej inteligencji uczenie maszynowe deep learning

23 Heurystyka: nauka o metodach i regułach rządzących dokonywaniem odkryć i tworzeniem wynalazków.
Heurystyka: metodologia twórczego rozwiązywania zadań. Heurystyka: umiejętność (sztuka) wykrywania nowych faktów i związków między nimi oraz formułowania hipotez (lub tworzenia modeli pełniących rolę hipotez). Jest przeciwieństwem do logiki, która uczy je udowadniać. Heurystyka: podejście mające na celu twórcze rozwiązanie problemu, zarówno logicznego, kierowniczego jak i matematycznego (np. rozwiązanie zadania, zbudowanie definicji) szczególnie przez eksperyment, często przy pomocy metody prób i błędów, odwoływania się do analogii, uogólnień. Heurystyka: zbiór odkrywczych technik pozwalających na szybkie i skuteczne odnalezienie rozwiązań problemów dających się sformułować w sposób ilościowy.

24 Heurystyka w informatyce sztuczna inteligencja
inteligencja obliczeniowej nauka organizacji i zarządzania (m.in. badania operacyjne) Metody te są stosowane tam, gdzie wymagane są duże ilości obliczeń drzewa decyzyjne redukcja przestrzeni rozwiązań (możliwości) systemy ekspertowe systematy wspomagania decyzji

25 Heurystyka w informatyce
Imitują twórcze umiejętności człowieka Pozwalają na podjęcie decyzji w warunkach niepewności algorytmy ewolucyjne (genetyczne, mrowiskowe, immunologiczne) (AG), techniki i elementy heurystyczne w sieciach neuronowych (NN), logice rozmytej (FL) rozpoznawanie wzorców (Pattern Recognition) algorytmy klasyfikacji

26 Heurystyka w informatyce
Heurystykę wykorzystuje się, gdy: Istnieje ogromna liczba możliwych rozwiązań w przestrzeni poszukiwań, uniemożliwiająca jej efektywne wyczerpujące przeszukanie; złożoność problemu pozwala na stosowanie jedynie bardzo uproszczonego modelu, co zmniejsza pewność wyników; funkcja oceny rozwiązania jest zakłócona, zmienna w czasie, bądź nawet nieznana; możliwe rozwiązania muszą spełniać bardzo dużo ograniczeń, stąd są trudności ze znalezieniem jakiegokolwiek (nawet nie optymalnego) rozwiązania; istnieją zakłócenia i szumy związane z obserwacjami, niepewność danych, brakujące dane (ang. missing values).

27 Przykłady Heurystyk w Informatyce
Zadanie komiwojażera Obliczanie nieregularnej powierzchni Układanie planu zajęć Problem plecakowy Algorytm A* Algorytmy randomizowane (np. Monte Carlo)

28 Metoda (algorytm) Heurystyczna powinna być:
szybka: daje wysokiej jakości rozwiązania szybciej niż inne podejścia; skuteczna: daje rozwiązania wyższej jakości niż inne podejścia; odporna: jest mniej czuła niż inne podejścia na zmiany w charakterze problemu, jakości danych lub stopniu dostosowania parametrów; prosta: jest łatwa w implementacji; konkurencyjna: rozwiązuje nowy lub/i ważny problem lepiej niż inne metody; uniwersalna: ma szeroki zakres zastosowań; innowacyjna: stanowi sama w sobie nowe i twórcze podejście.

29 Blondynka dzwoni do operatora sieci: - Nie mogę się połączyć z Internetem! - Czy poprawnie wpisała pani hasło? - Tak, widziałam jak robił to mój kolega. - A jakie jest to hasło? - Pięć gwiazdek...

30 Ustaw w kwadratowej Sali 10 stołów tak, by przy każdej ścianie stała ich jednakowa ilość
Sum, który lata to sumolot słoń, który lata to słoniolot mysz, która lata to myszolot pies, który lata to piesolot koń, który lata to pegaz

31 Heureza grec. heuresis – odnalezienie często używane jest zamiennie ze słowem heurystyka. w metodologii: odnajdywanie sposobów prowadzących do rozwiązania istniejącego problemu poprzez posłużenie się: hipotezą, ekstrapolacją czy innowacją. w pedagogice i dydaktyce: metoda nauczania preferująca aktywność i samodzielność ucznia w procesie nauczania.

32 Metody heurystyczne Zbiór metod, które łączy twórcze (w przeciwieństwie do rutynowego) podejście do zjawiska. Wskazówki heurystyczne Zespół rad (przysłów, aforyzmów, "złotych myśli") mających ma celu pomagać ludziom myśleć i działać bardziej efektywnie poprzez skierowanie myślenia w użytecznym kierunku.

33 Heurystyka to twórcze rozwiązywanie problemów
Twórczość vs rutyna Każde odkrycie, wynalazek, czy nowa idea, powstaje w wyniku twórczych cech i twórczej działalności człowieka Twórczość nie można sformułować jako algorytm Techniki i metody inwentyki jedynie wspomagają proces twórczy

34 Heurystyka a algorytm (Algorytm heurystyczny)
brak gwarancji uzyskania rozwiązania ogólna procedura prowadząca do celu a nie sekwencja kroków Podejście algorytmiczne – rutynowe – deterministyczne Podejście heurystyczne – twórcze – stochastyczne

35 Cechy heurystyki odkrywanie i tworzenie nowych rzeczy i zjawisk, rozwiązywanie problemów w sposób twórczy, wspieranie procesu tworzenia oraz rozwój cech z tym związanych, wykrywanie powiązań między faktami, samodzielne dochodzenie do prawdy, tworzenie hipotez, brak gwarancji uzyskania najlepszego rozwiązania

36 Zastosowania heurystyki
dydaktyka, nauki historyczne, filozofia, wspomaganie decyzji, metody organizatorskie, konsulting, optymalizacja i prognozowanie, oprogramowanie komputerów, finanse, medycyna, gry logiczne, marketing.

37 Za twórcę tej metody uważa się Sokratesa.
Heurystyczna metoda nauczania Stwarzanie sytuacji dydaktycznych, w których uczniowie posługują się myśleniem heurystycznym. Za twórcę tej metody uważa się Sokratesa. Jej wartość kształcąca jest znacznie większa niż tzw. metod podających Ile informacji zapamiętujemy? 10% tego, co czytaliśmy 20% tego, co słyszeliśmy 30% tego, co widzieliśmy 50% tego, co robimy 70% tego, co mówiliśmy w czasie rozmowy 90% tego, co mówiliśmy o tym , co robimy Ile pamiętamy po określonym czasie?

38 Programowanie heurystyczne
próby zrozumienia i odtworzenia niektórych czynności umysłu ludzkiego Sztuczna inteligencja to też proste algorytmy które naśladują pewne zachowania (np. zestaw instrukcji warunkowych if-else) Programowanie komputerowe wykorzystujące metody pozwalające odkrywać rozwiązania złożonych problemów

39 Inne wykorzystanie w nauce
Brak wystarczająco dobrej teorii dla danej dziedziny pozwalającej na otrzymywanie zadowalających rozwiązań (zazwyczaj w dziedzinach młodych) i można się oprzeć jedynie na doświadczeniu (zdobywanym często metodą "prób i błędów"), kiedy istnieje otrzymane na gruncie teorii rozwiązanie, ale nie jest ono satysfakcjonujące i dąży się do otrzymania lepszego wyniku

40 W sklepie z komputerami sprzedawca zachwala klientowi swój najnowszy towar:  - Ten komputer wykona za pana połowę pracy!  - W takim razie biorę dwa.

41 Zegar elektryczny spieszy się pięć minut na dobę
Zegar elektryczny spieszy się pięć minut na dobę. Nikt nie nastawia jednak właściwej godziny. Ile czasu upłynie, zanim zegar poda prawidłowy czas? Zegar będzie potrzebował 12 dni, żeby się spieszył o jedną godzinę. Wyprzedzenie 12-godzinne osiągnie za 144 dni: 12x12 = 144.

42 Definicja myślenia twórczego
Wertheimer (1933) zakwestionowanie i restrukturalizacja posiadanej wiedzy. Kelly (1955) twórczość ujawnia się, gdy jesteśmy zdolni do zorganizowania naszych myśli tak, aby bez trudu doprowadzić do innego, a nawet lepszego zrozumienia danego problemu (który rozwiązujemy) Rickards (1985) twórczość to osobisty, często nieświadomy proces odkrywania, który prowadzi do nowych i ważnych sposobów rozumienia czegoś. David Gilliam (1993) twórczość to proces odkrywania tego, czego do tej pory nie brano pod uwagę.

43 Kiedy powstają pomysły?
Powstawanie pomysłów jest procesem przypadkowym. Pojawiają się one przypadkowo jedynie wtedy, gdy ludzie ich poszukują. Nie zdarza się to tym, którzy nie są dociekliwi, ani tym, którzy nie angażują się w intensywne poszukiwanie sposobności, możliwości, odpowiedzi lub wynalazków.

44 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Bardziej efektywne wykorzystanie czasu menedżera. Zwiększenie atrakcyjności produktu dla klientów. Zwiększenie motywacji pracowników. Dostosowanie się do życzeń i potrzeb klientów. Zredukowanie kosztów dzięki wydajniejszym/skuteczniejszym technologiom. Zidentyfikowanie nowych i przynoszących zyski możliwości rynkowych dla produktu.

45 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Zadania managera Planowanie Organizowanie Kierowanie Kontrola

46 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Planowanie Określenie zadań organizacji. Określenie celów organizacji. Identyfikowanie silnych i słabych punktów, możliwości oraz zagrożeń. Dostosowywanie zachowania oraz własnych strategii konkurentów. Podejmowanie decyzji dotyczących sposobu wprowadzania strategii konkurencyjnych

47 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Organizowanie Podejmowanie decyzji dotyczących niezbędnych działań wewnątrz organizacji. Podejmowanie decyzji dotyczących restrukturyzacji różnorodnych działań i funkcji. Podejmowanie decyzji dotyczących hierarchii ważności różnorodnych funkcji. Określenie najlepszego sposobu szkolenia pracowników.

48 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Kierowanie Poszukiwanie sposobów zwiększania produktywności w miejscu pracy.

49 Typowe problemy wymagające myślenia twórczego
Kontrola Podejmowanie decyzji dotyczących niezbędnych systemów kontroli. Ustalanie standardów. Ustalanie przyczyn nieosiągania standardów / celów.

50 Informatyka jest tak samo nauką o komputerach jak astronomia jest nauką o teleskopach. Wiesz, że deadline się zbilża Kiedy sen staje się Javą.

51 Co to jest terapeuta. To 1024 gigapeuty. Co ma biedny
Co to jest terapeuta? To 1024 gigapeuty. Co ma biedny? Czego nie ma bogaty? Czego boi się Bóg? Nic