3.3. Структура метрологии

Обычно метрологию представляют как науку и область деятельности, включающие три взаимосвязанных раздела – теоретический, законодательный и прикладной.

Теоретическая (фундаментальная) метрология изучает и разрабатывает ее научные основы. Предметом этого раздела являются: теория измерений, теория шкал измерений, проблемы установления систем единиц измерений, теория исходных средств измерений (эталонов) и передачи шкал и размеров единиц, вопросы использования в метрологии фундаментальных физических констант, теория точности измерений и другие.

Законодательная метрология включает взаимосвязанные юридические и научно-технические вопросы, нуждающиеся в регламентации со стороны государства с целью обеспечения единства измерений. Ключевыми документами и понятиями законодательной метрологии являются: закон РФ «Об обеспечении единства измерений»; стандарты Государственной системы обеспечения единства измерений – ГСИ; методика выполнения измерений; испытание, метрологическая аттестация, поверка и сертификация средства измерений; метрологический контроль и надзор.

Прикладная (практическая) метрология изучает и разрабатывает вопросы практического применения положений теоретической и законодательной метрологии. Предметом прикладной метрологии являются все виды работ, проводимых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора (ГМКиН).

В последние десятилетия метрология активно проникала в новые области: испытания и контроль качества продукции, кибернетика и системотехника, здравоохранение и охрана окружающей среды, экономика, социология и психология, педагогика и спорт, дегустация (вин, парфюмерных веществ). На очереди – измерения таких свойств как блеск, глянец, запах, вкус и другие. Стали измерять не только величины, включенные в Международную систему единиц (SI), но и такие свойства, которые не описываются физическими законами. Более того, некоторые из измеряемых свойств не являются величинами, так как носят не количественный, а качественный характер. Появились новые измерительные процедуры (вплоть до "статистических" и "мягких" измерений), которые не укладываются в рамки классической метрологии. В практику измерений начинают входить такие понятия, как "нечеткая логика", "нейронные сети", "генетические алгоритмы". Все более актуальным становится энтропийный подход к оценке точности результатов измерений.

Многогранность метрологии определила ее особое место в системе наук. Главной особенностью метрологии, выделяющей ее среди других естественных наук, является большое количество принципиальных положений, установленных условно, по соглашению: выбор системы единиц, размеры основных единиц, методики выполнения измерений, нормальные условия проведения измерений, нормируемые метрологические характеристики средств измерений и другие. Для того, чтобы обеспечить единство измерений в стране и защитить интересы потребителей от недостоверных результатов измерений, эти положения должны быть облечены в форму юридических актов, имеющих правовую основу. Обеспечение единства измерений всегда было и остается естественной государственной монополией и осуществляется при поддержке и под надзором государственных органов управления. Именно поэтому, в отличие от большинства других научных дисциплин, метрология имеет в своем составе законодательный раздел.

Метрология стала такой наукой, на достижения, средства и методы которой опираются в своем развитии как фундаментальные, так и прикладные научные направления. Без измерений не может обойтись ни одна наука, поэтому метрология находится в связи и отношениях со всеми научными дисциплинами.

Измерения величин как количественный способ познания материального мира были предметом и математики, и метрологии еще на ранних стадиях развития человеческого общества. Метрология изыскивала пути получения достоверных результатов измерений, осуществлявшихся экспериментальным путем. Математика обязана своим развитием также измерительной практике, необходимости решения задач на основе обобщения анализа данных, полученных из измерений. Современная репрезентативная теория измерений (теория шкал измерений) имеет серьезный математический аппарат. В этой части метрология имеет все признаки математической дисциплины (с аксиомами, теоремами, леммами), опирающейся на теорию множеств, аппарат математической статистики и теорию вероятностей.

В части методов измерений, установления и воспроизведения единиц и шкал измерений метрология тесно связана с естественными науками – физикой и химией. Законодательная метрология имеет признаки юриспруденции. Прикладная метрология близка техническим дисциплинам, в первую очередь приборостроению.

У метрологии много общего с кибернетикой. Взаимообогащающее влияние метрологии и кибернетики обусловлено единством целей, на достижение которых они объективно направлены. Главные среди этих целей – решение проблем надежности и качества. Современные измерительные информационные системы (ИИС) – это сложные комплексы устройств, выполняющие функции восприятия информации об исследуемом объекте, обработку, хранение, отображение и выдачу измерительной информации. Научное развитие ИИС основывается, с одной стороны, на достижениях кибернетики, с другой – на успехах радиоэлектроники, измерительной и вычислительной техники.

Весь арсенал средств и методов метрологии является, по существу, технологией для получения достоверной первичной информации о свойствах исследуемых объектов или явлений. Метрология, измерение, получение измерительной информации мыслились исходной частью многих направлений деятельности, объединяемых сейчас понятием "информационные технологии". Измерительная информация является входной для различных систем передачи и обработки информации.

Новые взгляды на природу неопределенностей в измерениях тесно связаны с общей тенденцией развития информатики. Как метрология, исходя из признания неизбежности присутствия неопределенности в результате измерения, ставит задачу свести к минимуму ее влияние, так и информатика исходит из того, что при передаче информации неизбежны помехи, искажающие информацию, и задача состоит в том, чтобы их минимизировать.

Роль единой методологической основы для охвата большинства информационных технологий, начиная со способов получения первичной информации и кончая алгоритмами принятия решений, может сыграть теория шкал измерений. Такая методология позволяет исключить из информационных технологий неправомочные суждения.

Вся совокупность достижений, средств и методов метрологии направлена на получение точной и достоверной информации об исследуемом объекте. Одно из возможных современных определений науки об измерениях: "Метрология – это наука и область деятельности, предметом которых является точность информационных технологий и средств". Таким образом, измерение является одной из информационных операций, и место метрологии – в ряду информационных технологий.