問題解決のパターンを科学する―TRIZが明かす「発明の構造」

日々の技術開発やアイデア創出の現場で、「どうすれば新しい発想が生まれるのか」は永遠のテーマです。本記事では、「経験則」から「科学的パターン」へと捉え直し、その核心となる考え方を解説します。

「ひらめき」は再現できるのか

「画期的なアイデアは天才のひらめきから生まれる」――私たちは漠然とそう考えがちです。しかし、数十万件、最終的には250万件にも及ぶ特許を詳細に分析した結果、まったく異なる事実が明らかになりました。発明には「パターン」があり、それは観察・分類・体系化という科学的アプローチによって抽出できるというのです。

本記事では、旧ソ連で生まれた発明理論「TRIZ（トリーズ）」を通じて、発想という一見捉えどころのない営みが、いかに「システムの再構成」として理解できるかを見ていきます。TRIZは単なる発想テクニックではありません。それは科学的思考を問題解決に応用した、実践的なフレームワークなのです。

アルトシュラーの科学的アプローチ――観察から体系へ

特許審査官が見つけた「共通パターン」

1946年、旧ソ連海軍の特許審査官だったゲンリフ・アルトシュラーは、ある疑問を抱きました。「なぜ、まったく異なる産業分野の発明が、同じような問題解決の構造を持っているのだろうか」。

彼は職務として何万件もの特許を審査する中で、一見無関係に見える発明が、実は同じ原理で問題を解決していることに気づいたのです。たとえば、造船業で使われた「分割と再構成」の手法が、数十年後にまったく別の産業で「革新的アイデア」として再発見されている――そうした事例が数多く存在していました。

さらにアルトシュラーは、もう一つ重要な事実に気づきます。**「ある分野で新たに解決された問題の9割は、実は他の分野ではすでに解決されている」**ということです。つまり、知識の移転さえできれば、多くの問題は「発明」ではなく「応用」で解決できるはずだったのです。

科学的分析の実践――膨大な特許データベース

アルトシュラーは、この直感を検証するため、体系的な分析を開始します。彼が採用したのは、まさに科学的手法そのものでした。

観察: 当初約40万件の特許文献を収集・分析
仮説: 「発明には共通のパターンが存在する」「異分野の問題の9割はすでに他分野で解決されている」
分類: 革新性の高い事例を抽出し、問題の種類と解決策の構造で分類
検証: 抽出されたパターンが他の発明にも適用可能かを確認

この作業は彼の生涯を通じて継続され、最終的には弟子たちとともに20数年間かけて250万件もの特許を分析するに至りました。この途方もない規模の分析から導き出されたのが、40の発明原理です。

知識の時間差――ある産業の「過去」は別の産業の「未来」

アルトシュラーの分析でもっとも重要だった発見は、知識の時間的・空間的な偏在でした。

ある産業で何十年も前に確立された解決策が、まったく別の産業分野では「まだ知られていない」ために、同じ問題が繰り返し試行錯誤されている。もし、この知識の障壁を乗り越え、分野を超えて解決策を移転できれば、発明のスピードは劇的に速くなる。

これは、科学における「知見の蓄積と共有」の重要性を、技術開発の文脈で実証したものと言えるでしょう。科学がなぜ断言を避けるかで述べたように、科学は観察の限界と不確実性を前提としますが、同時に再現可能な知識の共有によって人類全体の理解を深めます。TRIZは、この科学的原則を発明プロセスに適用したのです。

40の発明原理――問題解決のパターンを分類する

アルトシュラーが抽出した40の発明原理は、多様な技術課題を解決するための「型」です。これは要素還元アプローチとシステム科学で解説した「複雑な現象を構成要素に分解して理解する」手法の応用と言えます。

矛盾の二つの型――TRIZの核心概念

TRIZでは、問題を**「矛盾」**として捉えます。多くの技術的課題は、「あちらを立てればこちらが立たず」という矛盾を含んでいるからです。

TRIZは矛盾を二つに分類します:

技術的矛盾（Technical Contradiction）: システムのある特性を改善すると、別の特性が悪化する状態。例: 「強度を上げると重量が増える」「性能を上げるとコストが上がる」

物理的矛盾（Physical Contradiction）: 同じ一つの特性に対して、同時に相反する要求が存在する状態。例: 「硬くて柔らかい材料が必要」「大きくて小さい装置が必要」

技術的矛盾に対しては、矛盾マトリクスと40の発明原理を使います。物理的矛盾に対しては、分離の原理（時間的分離、空間的分離、条件的分離など）を用います。

矛盾マトリクス――解決策への地図

矛盾マトリクスは、39の技術的特性パラメータを縦軸と横軸に配置した表です。改善したい特性と悪化する特性の交点を見ると、推奨される発明原理が示されます。これは、膨大な特許分析から得られた「この種の矛盾にはこの原理が有効だった」という統計的知見の集大成です。

40の発明原理 概要表

以下は40原理の簡易版です。完全版は記事末尾の補足資料をご覧ください。

40原理が示すもの――「才能」ではなく「パターン認識」

これらの原理は、発明が再現可能な知的プロセスであることを示しています。特定の天才だけが持つ直感ではなく、誰もが学習し適用できる「問題の見方」なのです。

ただし、実務では「40個は多すぎて選択に迷う」という声も多く聞かれます。そこで近年は、さらに抽象度を上げた簡略版が主流になっています。

10の発想パターンへの簡略化――実務での活用

教育現場や企業研修では、40原理を10のパターンに圧縮した形がよく用いられます。これは、システムの本質的な変更方法を抽出したものです。

10の発想パターン 一覧

各パターンの詳細解説

① 分割する（Segmentation）

背景: アルトシュラーは、巨大な一体構造を小さな部品に分割することで、製造・輸送・保守のすべてが改善された事例を多数発見しました。特に造船業では、船体をブロックに分けて別々の場所で建造し最後に組み立てる「ブロック建造法」が、建造期間を劇的に短縮しました。

関連する考え方: 要素還元アプローチとシステム科学では、複雑な現象を要素に分解して理解する手法を解説しています。この「分割」は、システムを構成要素に分けることで、各部分を独立に最適化し、後で統合する戦略です。

現代的応用: 組立式家具（IKEA）、スマホアプリの機能分割、マイクロサービスアーキテクチャ

② 逆にする（Inversion）

背景: 多くの画期的発明は「常識の逆」をやっていました。冷却が必要な場所を冷やすのではなく、冷却不要な構造に変える。重い部分を支えるのではなく、重い部分を逆に支持構造として使う。こうした「逆転の発想」は、機械工学から化学プロセスまで幅広く見られました。

現代的応用: サブスクリプションモデル（所有→利用）、リモートワーク（出社→分散）

③ 組み合わせる（Combination）

背景: アルトシュラーが分析した特許の中で、完全に新しい技術は実は少数でした。むしろ、既存の技術を新しい組み合わせで使うことで革新が生まれていたのです。時計製造の精密技術が医療機器に応用され、印刷技術が電子回路製造に転用されるなど、異分野の技術融合が多くの発明を生んでいました。

現代的応用: スマートフォン（電話+カメラ+コンピュータ）、キャッシュレス決済（金融+通信+暗号）

④ 分離する（Separation）

背景: 多くの技術的矛盾は「時間的分離」や「空間的分離」で解決されていました。たとえば、硬くて柔らかい材料が必要な場合、時間で使い分ける（通常は硬く、衝撃時だけ柔らかく）、または空間で使い分ける（外側は硬く、内側は柔らかく）ことで矛盾を解消していました。

現代的応用: 折りたたみスマホ、可変式サスペンション、状況に応じたAIモード切替

⑤ 先にやる（Pre-action）

背景: アルトシュラーは、多くの優れた設計が「事後対応」ではなく「事前対策」を組み込んでいることに気づきました。建築分野では地震が来る前に制振装置を設置し、製造業では故障する前に部品を交換する予知保全が導入されていました。「問題が起きてから対処する」より「問題が起きないようにする」方が、はるかに効率的だったのです。

関連する考え方: 技術の失敗学では、事故を「事前に防ぐ制御」の重要性を解説しています。この原理は、リスクを後追いで管理するのではなく、システム設計の段階で組み込む発想です。

現代的応用: 予測メンテナンス、事前レコメンド、ワクチン接種

⑥ 別の次元に移す（Change Dimension）

背景: 平面では解決できない問題が、立体にすることで解決できる事例が多数ありました。道路の渋滞は平面道路では限界がありますが、立体交差や高架道路によって解消されます。また、物理的な制約を「情報化」することで解決する事例も増えていました。

現代的応用: 立体駐車場、クラウド化（物理→情報）、時間軸への展開（分散処理）

⑦ 状態を変える（State Change）

背景: 物質の状態変化を利用した発明は、古くから存在していました。固体では運べない物質を液化して輸送する、気体にして反応速度を上げる、などです。近年では、物理的状態だけでなく、アナログ→デジタルといった「情報の状態変化」も重要なパターンになっています。

現代的応用: 液化天然ガス（LNG）輸送、デジタル化、電子書籍

⑧ フィードバックを使う（Feedback）

背景: 自動制御システムの分析から、アルトシュラーは「出力を測定して入力に反映させる」仕組みの重要性を発見しました。温度調節器、自動操縦システム、品質管理など、優れたシステムはすべて何らかのフィードバックループを持っていました。この原理は、現代のAIや機械学習の基礎にもなっています。

関連記事: 人体の制御システムでは、フィードバックによって体温や血糖値が調整される仕組みを解説しています。

現代的応用: サーモスタット、AIの学習モデル、レコメンドエンジン

⑨ 捨てる・簡略化する（Discard / Simplify）

背景: アルトシュラーの分析で最も意外だった発見の一つが、「引き算の発明」の多さでした。多くの技術者は「機能を追加する」ことで問題を解決しようとしますが、画期的な発明の多くは逆に「不要な部品や工程を削除する」ことで生まれていたのです。

たとえば、1950年代の鋳造技術の革新では、従来の多段階プロセスから中間工程を大胆に省略することで、コストが半減し品質も向上しました。複雑な機械装置から余分な部品を取り除くことで、故障率が劇的に下がった事例も多数ありました。

アルトシュラーはこれを「理想性の法則」と呼びました――「理想的なシステムとは、存在しないのに機能を果たすシステムである」という逆説的な考え方です。

本質: 問題に直面したとき、私たちは本能的に「何を足せばいいか？」と考えがちですが、優れた解決策の多くは「何を引けばいいか？」という問いから生まれます。

不要な機能や工程を削ることで、製造コストが下がる、故障のリスクが減る、ユーザー体験がシンプルになる、保守が容易になるという複数の利益が同時に得られることが、特許分析から明らかになったのです。

現代的応用: ノンフリル家電、ミニマルUI、ダイソン掃除機（紙パック不要）、電子決済（現金・財布・計算プロセスの削除）

⑩ 環境を使う（Use of External Resources）

背景: アルトシュラーの特許分析で、最もエレガントな解決策の多くは「新しいものを追加しない」発明でした。代わりに、すでにその場に存在する資源（重力、風、温度差、廃熱、振動など）を巧みに利用していたのです。

たとえば、1960年代の冶金工場では、高温の排ガスをそのまま捨てるのではなく、予熱や発電に再利用する技術が開発されました。建築分野では、太陽光、風、地熱といった自然エネルギーを空調に利用するパッシブデザインが普及しました。

アルトシュラーはこれを「無料で利用できるエネルギーや物質を見逃すな」という原則にまとめました。特に重要なのは、**「問題を解決するための資源は、問題の近くにすでに存在している」**という洞察です。

わざわざ外から資源を持ち込んだり、新しいシステムを追加したりする前に、「この場にすでに何があるか？」「使われていないエネルギーや物質はないか？」と問うことで、多くの問題がシンプルに解決されていました。

本質: **「問題解決に必要なものは、すでにそこにある」**という視点の転換です。従来の工学的アプローチは「足りないものを追加する」でしたが、TRIZは「あるものを活用する」ことを優先します。これにより、追加コストがかからない、システムが複雑化しない、持続可能性が高まる、副産物や廃棄物が資源になるという利点が生まれます。

現代では、この原理は「循環型経済（サーキュラーエコノミー）」の思想と直結しています。廃棄物をゼロにし、すべてを資源として再利用するという考え方は、まさにこのTRIZ原理の実践です。

関連記事: 持続可能な農業システムでは、環境資源を循環させる仕組みを解説しています。

現代的応用: 風力・太陽光発電、雨水タンク、コンポスト、地中熱利用、クラウドソーシング、シェアリングエコノミー

TRIZの本質――「問いの型」としての発想法

TRIZは単なる発想テクニックではありません。その本質は、**「問題を”矛盾”として捉え、すでに誰かが解いた方法を再利用する」**という思考のOSです。

発明の民主化――才能から方法へ

アルトシュラーの最大の貢献は、「発明は民主化できる」ことを証明したことです。特別な才能がなくても、パターンを知っていれば、誰でも問題解決の質を高められる。

重要なのは、「正解を探す」のではなく、「問題の構造を見抜く」こと。

これは科学的思考そのものです。科学が「観察→仮説→検証」のサイクルで真理に近づくように、TRIZは「問題の観察→パターンの適用→解決策の検証」というプロセスで最適解に近づきます。

TRIZが教えるもの――問題の本質を見る目

TRIZの各パターンは、表面的な「やり方」ではなく、問題の構造的理解を促します。

たとえば「分割する」は、単に物を分ければいいという話ではありません。「システムのどの部分を独立させれば、全体の柔軟性が高まるか」を見抜く力が問われます。

「環境を使う」も、単に周囲の資源を探せばいいのではなく、「何が資源として認識されていないか」「なぜその資源は活用されていないのか」という問いが重要です。

科学的思考との接続――TRIZが示す普遍的な思考プロセス

TRIZを学ぶことは、科学的思考を実践的に身につけることでもあります。

1. 観察の重要性

TRIZは「問題の正確な観察」から始まります。科学はなぜ断言しないのかで解説したように、観察には限界があり、見落としがあります。TRIZでも同じです。問題を正確に観察し、本質的な矛盾を見抜くことが最初のステップです。

2. モデル化の実践

40の発明原理は、まさに「問題解決のモデル」です。複雑な現実を、いくつかのパターンに抽象化して理解する――これは科学的モデル化そのものです。

3. 再現性の追求

TRIZの強みは「再現性」にあります。同じパターンを使えば、誰でも同じような解決策に到達できる。これは科学実験における再現性と同じ原理です。

4. システム思考との統合

システム科学で学ぶ「要素・相互作用・全体挙動」の視点は、TRIZの問題分析にそのまま応用できます。問題をシステムとして捉え、どの要素をどう変えれば全体が改善するかを考える――これがTRIZの本質です。

5. 不確実性への対処

すべてのTRIZ原理が、すべての問題に効くわけではありません。試行錯誤が必要です。これは科学における不確実性と同じです。完璧な解はないが、より良い解に近づくことはできる。

6. 社会実装の視点

技術的に優れた解決策でも、社会で受け入れられなければ意味がありません。なぜ優れた技術でも社会では失敗するのかで解説したように、技術は社会システムの一部です。TRIZで生まれたアイデアも、社会との適合性を常に考える必要があります。

まとめ――発明の民主化と科学リテラシー

TRIZは、科学的思考を問題解決に応用した、実践的なフレームワークです。

その核心は以下の点にあります:

• 観察: 問題を正確に把握する
• モデル化: パターンで問題を理解する
• 再現: 過去の成功例を適用する
• 検証: 解決策が本当に機能するか試す

TRIZを学ぶことで、あなたは単に発想法を身につけるだけでなく、科学的に考え、問題を構造的に理解し、体系的に解決する力を手に入れることができるのです。

「ひらめき」を待つのではなく、「問題の構造」を読み解く。それが、TRIZが示す発明への道です。

補足資料：40の発明原理 完全版

実務では、この40原理から適切なものを選んで適用します。

TRIZ「40の発明原理」一覧表

参考文献

• ゲンリフ・アルトシュラー『創造の技法 TRIZ』
• ダレル・マン『体系的技術革新』
• 各種TRIZコンサルティング資料

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