§6. Технические науки. Структурно-функциональный анализ.

Философия техники - дисциплинарное исследование феномена техники в целом раскрывающее не только внутреннее развитие, но и место в общест­венно - историческом развитии.

Под техникой понимается система созданных средств труда и орудий производства, а также приемы и операции, умение и искусство реализации про­цесса труда. Техника - это совокупность технических устройств, артефактов -от отдельных простейших орудий до сложнейших технических систем. Это со­вокупность различных видов технической деятельности по созданию этих уст­ройств - от научно - технического исследования и проектирования до их изго­товления, от разработки отдельных элементов технических систем до систем­ного исследования и проектирования. Это совокупность технических знаний -от специализированных рецептурно-технических до теоретических научно-технических и системотехнических знаний.

В настоящее время к сфере техники относится не только использование, но и само производство научно - технических знаний. Кроме того, сам процесс применения научных знаний в инженерной практике связан не только с прило­жением уже имеющихся, но и получением новых знаний. Современная техника, и, прежде всего техническое знание, неразрывно связаны с развитием науки.

Технические науки составляют особый класс научных (научно - техни­ческих) дисциплин, отличающихся от естественных, хотя между ними сущест­вует тесная связь. Технические науки возникли в качестве прикладных облас-

69

тей исследования естественных наук, используя и видоизменяя заимствованные теоретические схемы, развивая исходное знание.

Технические и естественные науки являются равноправными. Техниче­ские науки - часть науки - обслуживают технику, но являются, прежде всего, наукой, т.е. направлены на получение объективного знания. Технические науки в полной мере являются самостоятельными научными дисциплинами наряду с другими и обладают своей предметной спецификой.

Объекты технических наук представляют собой своеобразный синтез ес­тественного и искусственного. Искусственность объектов технических наук за­ключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправлен­ной деятельности. Их естественность обнаруживается, прежде всего, в том, что все искусственные объекты, в конечном счете, создаются из природного мате­риала.

Естественные эксперименты являются артефактами, а технические про­цессы - видоизмененными природными процессами. Осуществление экспери­мента - это деятельность по производству технических эффектов, и в опреде­ленной степени инженерная деятельность, связанная с конструированием ма­шин с целью получения новых научных знаний, а не исследование закономер­ностей функционирования и создания самих технических объектов. Естествен­но научный эксперимент - это не столько конструирование реальной экспери­ментальной установки, сколько, прежде всего идеализированный эксперимент, оперирование с идеальными объектами и схемами.

Таким образом, естественные и технические науки тесно связаны между собой и именно из естественных в технические были переведены первые ис­ходные теоретические положения, способы представления объектов исследова­ния и проектирования, основные понятия, а также был заимствован самый иде­ал научности, установка на теоретическую организацию научно - технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время в

70

технических науках все заимствованные элементы существенно изменились, в результате этого и возник новый тип организации теоретического знания.

В технических науках следует выделить прикладные и фундаменталь­ные исследования. Прикладные - это такие исследования, результаты которого ориентированы на практические цели; фундаментальные имеют цель формиро­вания теоретического знания. Для современного этапа развития науки и техни­ки характерно использование методов фундаментальных исследований для ре­шения прикладных задач. В научно - технических дисциплинах следует разли­чать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые и составляют основу технической тео­рии. В технических науках теория не только завершающий элемент исследова­ния, но и ориентир для дальнейшего исследования и основа системы правил, предписывающих ход оптимального технического действия.

В отличие от закона природы, который говорит о том, какова форма возможных событий, технические правила являются нормами. Научное пред­сказание говорит о том, что случится или может случиться при определенных обстоятельствах. Технический прогноз, который исходит из технической тео­рии, формулирует предположение о том, как повлиять на обстоятельства, чтобы могли произойти определенные события или их предотвратить.

Т.о., технику следует понимать как совокупность технических устройств, артефактов - от отдельных простейших орудий до сложнейших технических систем; как совокупность различных видов технической деятельности по соз­данию этих устройств, от научно-технического исследования и проектирования отдельных элементов технических систем, до системного исследования и про­ектирования; как совокупность технических знаний - от специализированных до теоретических научно-технических и системотехнических знаний. Т.е., к сфере техники относится не только использование, но и само производство на­учно-технических знаний.

71

Становление техники происходило с формированием человечества, и длительный период находилось в относительной независимости от научного знания. Специально-техническое знание противопоставлялось научному. Науч­ное и техническое знание принадлежали фактически к различным сферам чело­веческой деятельности. На ранних этапах человеческой истории техническое знание и научное были ограничено, включены в религиозно-мифологическое мировоззрение и не выделялось из практической деятельности.

В античности, техническое знание и техническая деятельность (практика) были тесно связаны с магическим действием и мифологическим восприятием мира. Существует предположение, что первые машины, по-видимому, прино­сились в дар богам и посвящались культу, прежде чем стали использоваться в практических целях. Техника древности была религиозной, традиционной и ме­стной. Наука была не только неспециализированной и недисциплинарной, но и неотделимой от практики и техники. В этом плане, важнейшим шагом в разви­тии западной цивилизации впоследствии оказалась античная революция в нау­ке, выделившая теоретическую форму познания в самостоятельную сферу че­ловеческой деятельности.

Античная наука была комплексной в смысле стремления полного охвата предметов научного исследования, неотделимого от философской рефлексии. Понятие «тэхнэ» включало в себя и технику, и техническое знание, и искусство. Существовало четкое различение «эпистеме» (отсюда - эпистемология - теория познания), на постижении которого основывается наука и «тэхнэ». - практиче­ского знания, которое необходимо для дела и связанно с ним. «Тэхнэ» не имело никакого теоретического фундамента, античная техника всегда была склонна к рутине, сноровке, навыку; технический опыт передавался по наследству и т.д.

В средневековую эпоху ремесленники опирались преимущественно на традиционное знание, которое тщательно скрывалось и изменялось во времени незначительно. Проблема соотношения между теорией и практикой чаше реша­лась на религиозно-этической основе. В эпоху Возрождения именно инженеры,

72

художники, математики сыграли решающую роль в принятии нового типа нау­ки, ориентированной на практику, теорию. Изменился и социальный статус ре­месленников. В это время тенденция к всеохватывающему рассмотрению и изучению предмета выразилась в формировании идеала всесторонне развитой личности ученого и инженера, хорошо знающего и умеющего в различных об­ластях науки и техники.

В Новое время в научном познании возникают другие тенденции, выра­зившиеся в стремлении к специализации и выделению отдельных аспектов и сторон исследуемого предмета как подлежащих систематическому исследова­нию опытными и математическими средствами. Одновременно выдвигался идеал новой науки, способной решать теоретическими средствами инженерные задачи и научной организации технической деятельности. Именно этот идеал привел, в конечном счете, к дисциплинарной организации науки и техники. В социальном плане это было связанно со становлением профессий ученого и инженера.

Первоначально наука многое взяла у мастеров-инженеров эпохи Возрож­дения, а затем в XIX-XX вв. инженерная деятельность стала строиться по об­разцам действия научного сообщества. Специализация и организация науки и техники с одновременной технизацией науки и онаучиванием техники имели результатом появление множества научных и технических дисциплин, сло­жившихся в форме организованных науки и техники.

Таким образом, в процессе исторического развития человечества техни­ческая деятельность и техническое знание постепенно отделяются от религиоз­но-мифологических форм, но первоначально опираются на обыденное сознание и практику. В Новое время возникает необходимость подготовки инженеров уже на научной основе, в XIX-XX вв. возникают многочисленные формы и ви­ды дисциплинарно организованной научно-технической деятельности. В плане рассматриваемых проблем выделим основные ступени рационального обобще­ния в технической деятельности.

73

Первая ступень была связанна с необходимостью обучения в рамках каж­дого отдельного вида ремесленной технологии. Различного рода справочники и пособия не были строго научными, но уже выходили за пределы религиозно-мифологической картины мира (XVI век).

Последующее развитие рационализации пошло уже но пути научно-рационального обобщения. Инженеры ориентировались на научную картину мира, но практически многое осуществлялось в технической деятельности в форме «приблизительности». Связь науки и техники определялась часто слу­чайными факторами. Вплоть до в XIX в. наука и техника развивались относи­тельно независимо и обособленно.

Постепенно положение меняется в связи возникшей необходимостью ре­гулярной научной подготовки инженеров и потребностью научного описания техники и систематизации накопленных научно - технических знаний.

Следующая ступень рационального обобщения заключалась в обобщении всех существующих областей ремесленной техники («Общая технология» И. Бекмана 1777 г.).

Дальнейшее рациональное обобщение техники находит свое выражение в возникновении технических теорий и технических наук. Подобное теоретиче­ское обобщение отдельных областей технического знания происходило, прежде всего, в целях научного образования инженеров при ориентации на естествен­нонаучную (механическую) картину мира. Научная техника означала на первых порах лишь применение к технике естествознания.

Технические науки, которые сформировались, прежде всего, в качестве приложения различных областей естествознания в середине XX века образова­ли особый класс научных дисциплин отличающихся от естественных наук, как по объекту, так и по внутренней структуре, обладающих дисциплинарной орга­низацией.

И, наконец, современная ступень рационального обобщения представляет собой системотехника как попытка комплексного теоретического обобщения

74

всех отраслей современной техники и технических наук при ориентации не только на естествознание, но и гуманитарное образование, при ориентации на системную картину мира. Системотехника представляет собой деятельность по созданию сложных технических систем и оказывается современным видом ин­женерной технической деятельности и включает в себя особую научно - техни­ческую деятельность. В системотехнике научное знание проходит полный цикл - от его получения до практической реализации.

Системотехника является продуктом развития традиционной инженерной деятельности и проектирования, но качественно новым этапом, связанным с возрастанием сложности проектируемых технических систем, появлением но­вых прикладных дисциплин, выработкой системных принципов исследования и проектирования таких систем. Особое значение в ней приобретает деятель­ность, направленная на организацию, научно - техническую координацию и руководство всеми видами системно-технической деятельности, а также на­правленной на стыковку и интеграцию частей проектируемой системы в единое целое. Именно этот процесс интеграции составляет ядро системотехники и оп­ределяет ее специфику и системный характер.

Для лучшего понимания специфики технического знания рассмотрим особенности взаимосвязи науки и техники. В этом плане техника рассматрива­ется:

1. как прикладная наука;

2. техника рассматривается как относительно самостоятельная, но скоордини­ рованная дисциплина;

3. техника является сферой ориентации науки;

4. преимущественное развитие техники науки по отношению к технике быто­ вой;

5. активное применение научных знаний в технической практике, что характер­ но для современного этапа развития техники.

75

Середина XX века связана с формированием линейной модели взаимо­действия науки и техники, рассматривающей технику в качестве простого при­ложения науки, т.е. как прикладную науку.

Подобная линейная модель техники как прикладной науки, т.е. модель, постулирующая линейную, последовательную схему взаимодействия в настоя­щее время оказывается недостаточной и многими специалистами уже не рас­сматривается.

Процессы развития науки и техники могут быть представлены как авто­номные, независимые друг от друга, но скоординированные. В этом случае техника рассматривается как фактор, определяющий условия для выбора науч­ных вариантов, а наука в свою очередь — технических. Эта модель называется эволюционной.

В эволюционной модели соотношения науки и техники следует выделить три взаимосвязанные, но самостоятельные сферы: наука, техника и производст­во (практическое использование). Внутренний инновационный (творчество) процесс происходит в каждой из сфер по эволюционной схеме.

Еще один возможный вариант взаимодействия науки и техники заключа­ется в том, что наука развивается, ориентируясь на развитие технических аппа­ратов и инструментов, и представляет собой попытки исследовать способы функционирования этих инструментов.

В общем, виде картина взаимодействия выглядит следующим образом. Вплоть до конца XIX в. регулярного применения научных знаний в техники не было. В течении XIX в. в отношениях науки и техники частично наблюдаются процессы взаимного влияния в связи с онаучиванием техники. Этот переход к научной технике не был, однако, однонаправленной трансформацией техники наукой, а их взаимосвязанной модификацией (изменение). Т.е., «онаучивание» техники сопровождалось «технизацией» науки.

Техника большую часть своей истории была мало связанна с наукой. В то же время естествознание до XIX в. решало в основном свои собственные зада-

76

чи, и только в XX веке наука становиться главным источником техники и тех­нологии.

В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические. технологические и конструктив­но-технические.

Во второй период происходит зарождение технических наук (конец ХУШ - конец XIX в.) происходит формирование научно-технических знаний и появ­ление технических наук (электродинамика и др.).

Третий период (конец XIX - начало XX в.) характеризуется построением ряда технических теорий.

Для настоящего времени (четвертый этап) характерно осуществление комплексных исследований, интеграции технических наук не только с естест­венными, но и с общественными науками.

В научно-технических дисциплинах необходимо различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые называются технической теорией.

В технических науках теория - основа исследования и основа системы правил, предписывающих ход оптимального технического действия. Такая тео­рия либо рассматривает объекты действия, либо относятся к самому действию. Различие между физической, например, теорией и технической заключается в характере идеализации. Техническая теория имеет дело с более сложной реаль­ностью. Она является менее абстрактной и идеализированной, она тесно связа­на с реальной практической жизнью.

Технические теории имеют дело с искусственными устройствами или ар­тефактами, в то время как научные относятся к естественным объектам.

Первые технические теории строились по образцу физических. В струк­туре развитой естественнонаучной теории важную роль играют теоретические схемы, что характерно и для технических наук.

77

Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных на применение математического аппарата и на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментачь-ных проблем. Они оказываются особыми идеализированными представления­ми, которые часто выражаются графически.

Теоретические схемы выражают собой особое видение мира под опреде­ленным углом зрения, заданным в данной теорией. Эти схемы, с одной сторо­ны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой - являются ее оперативными средствами для идеализиро­ванного представления этих объектов.

Абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем представ­ляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объек­тов, а вообще - любых объектов предметно-орудийной деятельности.

Абстрактные объекты технической теории обладают целым рядом осо­бенностей: они являются однородными в том смысле, что собраны из некоторо­го фиксированного набора блоков по определенным правилам «сборки» (на­пример: емкость, индуктивность, сопротивление и т.п.).

Подобное строение абстрактных объектов является обязательным для технической теории, делая их однородными. В теоретических схемах техниче­ских наук задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем.

Эмпирический уровень технической теории образует конструктивно-технические и технологические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладки технических систем. Это - эвристические (творческие) методы и приемы, разработанные в инженерной практике, на представленной в качестве эмпирического базиса технической теории.

78

Теоретический уровень включает в себя три основных уровня теоретиче­ских схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории.

В классической технической науке функциональные схемы всегда привя­заны к определенному типу физического процесса, т.е. к определенному режи­му функционирования технического устройства. С помощью такой функцио­нальной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация - внутренняя структура.

Поточная схема описывает естественные процессы, протекающие в тех­нической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. В общем слу­чае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вооб­ще любые потоки субстанции - вещества, энергии, информации.

Структурные схемы технических систем фиксируют те узловые точки, на которые опирается функционирование технического устройства. Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Это - теоретический набросок будущей технической системы. Так, структур­ные схемы теории электрических цепей представляют собой идеализированное изображение электрической цепи и т.п. Структурные схемы в технических нау­ках отображают в технической теории конфигурацию технической системы и ее технические характеристики.

Т.о., в технической теории на материале одной и той же технической сис­темы строится несколько возможных вариантов преобразования объекта, кото­рым соответствуют различные теоретические схемы.

79

Функционирование технической теории осуществляется следующим пу-

тем.

Первоначально формулируется инженерная задача создания определен­ной технической системы. Затем она представляется в виде идеальной струк­турной схемы. Инженерная задача переформулируется в научную проблему, а затем в математическую задачу, решаемую дедуктивным способом.

Функционирование технической теории ориентировано на аппроксима­цию (замещение) полученного теоретического описания технической системы, его эквивалентное преобразование в более простую, удобную для расчетов схе­му, сведение сложных случаев к более простым и типовым, для которых уже существует готовое решение. Поэтому основное внимание в технической тео­рии направлено на разработку типовых способов решения инженерных задач, стандартных методик проведения инженерных расчетов как можно более про­стым способом.

В технической теории заданы и нормированы не только правила соответ­ствия функциональных, поточных и структурных схем, т.е. эквивалентное пре­образование друг в друга, но и правила преобразования абстрактных объектов в рамках каждого слоя теоретических схем. При этом ведущую роль в техниче­ской теории играют структурные схемы, поскольку именно с их помощью по­лученные теоретические результаты решения инженерных задач передаются в область инженерной практики.

Т.о. функционирование технической теории заключается в решении оп­ределенного типа инженерных задач с помощью развитых в теории методик, типовых расчетов и т.д. Рассмотренные процессы характеризуют характер раз­вития технической теории.

Первые технические теории формировались как приложения физических теорий к конкретным областям инженерной деятельности. Разработка обоб­щенной теоретической схемы является завершающей фазой построения техни­ческой теории. Чаще всего эта схема транслируется из смежных областей или

80

из базовой естественнонаучной теории. Апробация технической теории произ­водится в рамках инженерной практики, а доказательством ее эффективности и конструктивности является создание на ее основе новых технических систем.

Развитие технической теории происходит двумя основными способами -эволюционным и революционным. Эволюционный путь связан с формировани­ем новых исследовательских направлений и областей исследования в рамках одной и той же фундаментапьной теоретической схемы. Революционный - ха­рактеризуется сменой одной фундаментальной схемы (парадигмы) другой при переходе в новое дисциплинарное направление. Примером такого перехода яв­ляется изменение парадигмы научного и инженерного мышления с электроди­намической картины мира на системно-кибернетическую или синергетическую.

Фундаментальная теоретическая схема выполняет важную методологиче­скую функцию в технической науке - методологического ориентира для буду­щей инженерной деятельности. Она задает принцип видения вновь создаваемых технических систем и позволяет выбрать для решения данной инженерной за­дачи наиболее эффективные теоретические средства.