История и методология фотоники и оптоинформатики. Учебное пособие

системе оно происходит. Научно-технический прогресс влияет на развитие общества, а способ использования научно - технических достижений зависит от конкретного социальноэкономического строения общества.

1.3 Социально-экономические последствия использования научно-технических достижений

Бурное развитие научно-технической мысли, все более тесное взаимодействие науки и технических приложений привели к тому, что научно-технические достижения оказывают все большее влияние на жизнь человечества. Все возрастающая роль техники и оценки последствий еѐ использования обусловлена рядом причин, в том числе кризисом современной инженерии. В настоящее время обозначились четыре области такого кризиса [8]:

1)поглощение инженерии новым современным проектированием,

2)поглощение инженерных знаний технологиями,

3)осознание отрицательных последствий инженерной деятельности,

4)кризис традиционной научно-инженерной картины мира.

Традиционное инженерное (техническое) проектирование имеет дело с разработкой процессов, описанных в естественных или технических науках. Но сейчас в инженерном проектировании не все задается и рассчитывается на основе знаний естественных наук. Например, при проектировании автомашин, самолѐтов, ракет, сложных устройств фотоники до последнего времени не учитывались и не рассчитывались следующие параметры: загрязнение воздушной среды вследствие работы механизмов и транспорта, тепловые выбросы, уровень шума, изменение инфраструктуры (требования к изменению коммуникаций, технологии изготовления, образованию работников сложных наукоемких производств).

11

В настоящее время область проектирования различных устройств подверглась экспансии проектного мышления. Многие проектировщики, создающие новые технологии или устройства, разделяют следующий подход: всѐ, что задумано в проекте, можно реализовать. Это так называемый проектный фетишизм, развивающийся в рамках проектного подхода. Проектный подход в инженерии привѐл к резкому расширению той области процессов и изменений, которая не требует знаний и расчѐтов, описанных в рамках естественных или технических наук. Эта область содержит процессы следующих видов:

1.Учет влияния на природные процессы (например, расчет загрязнения воздушной среды, изменения почвы, оценка разрушения озонового слоя, тепловых выбросов и т.п.),

2.Исследование инфраструктурных изменений

3.Воздействие научно-технических достижений на человека и общество в целом (например, влияние скоростного транспорта или всеобщей компьютеризации на образ жизни, сознание, поведение человека.

Современный научно-технический работник, ученый, инженер – это не просто высокопрофессиональный специалист, решающий узкие профессиональные задачи. Его деятельность неразрывно связана с окружающей средой, экономическими и социальными институтами и самим человеком. Решая свои узко профессиональные задачи, современный инженер-исследователь активно влияет на общество, человека, природу, что не всегда приводит к улучшению, например, экологической обстановки или другим последствиям. Эта социально-экономическая направленность работы современного ученого и инженера становится совершенно очевидной в рамках рыночной экономики – когда высокообразованный специалист вынужден учитывать в своих разработках требования рынка и желания потребителей.

Современный этап развития научно-технической деятельности и развития инженерной мысли отличается системным подходом к решению сложных научно-технических

12

задач, использование всего комплекса социальных гуманитарных, естественных и технических наук. Однако был этап развития человечества, на котором инженерная деятельность существовала ещѐ в «чистом» виде: сначала лишь как чистое изобретательство, затем в ней выделились проектноконструкторская деятельность, а также организация производства. Обособление проектирования и проникновение его в соседние области, переплетенные с решением сложных научно-технических и социальных проблем, привели к кризису традиционного инженерного мышления и развитию новых форм инженерной и проектной культуры, а также к появлению новых системных и методологических подходов, к использованию гуманитарных методов познания и освоение окружающей действительности.

1.5 Социально-исторические последствия информатизации общества

Изменение характера человеческого труда является одним из важных социальных последствий информатизации общества. Следствием глобальных процессов компьютеризации, информатизации и проникновения интернета во все сферы человеческой жизни явилось кардинальное изменение не только содержания знаний о мире, но и способов получения этих знаний, воспроизведения и распространения, что в конечном счете существенно повлияло на формирование внутренней структуры человеческой личности. Многие современные исследователи отмечают, что человек, сформировавшийся в условиях традиционной школы и вуза, по своим внутренним психологическим характеристикам отличается от того, который уже в детском саду играл в компьютерные игры, занимался в школе в компьютерном классе, работает на компьютеризованном рабочем месте и общается с друзьями посредством социальных сетей. Под воздействием новых информационных технологий меняются сам человек, стиль его мышления, способы взаимодействия между людьми, методы и критерии оценки окружающих и самооценки. Весьма важной становится

13

проблема зависимости человека от компьютеров и современных гаджетов. Появление и распространение сети интернет может привести к тому, что в ближайшие годы основными источниками информации для человека станет интернет и средства массовой информации, которые также проникли во всемирную паутину.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое научная революция?

2.Назовите революции классического естествознания.

3.Что такое научно-техническая революция?

4.Назовите основные направления современного этапа научно-технической революции.

5.Назовите три волны в развитии научно-технического прогресса.

6.Как научные знания влияют на мировоззрение людей?

7.Что такое "технологическая" революция?

8.В чем состоит так называемый кризис современной инженерии?

9.Что такое проектный подход?

10.Какие последствия информатизации общества вы можете назвать?

14

Глава 2 Логико-методологические аспекты фотоники

2.1 Фотоника как наука

Наука – это сфера человеческой деятельности, направленная на получение новых знаний о природе, обществе и мышлении. Наука является важнейшей составляющей духовной культуры. Наука также рассматривается как социальный институт. Наука характеризуется следующими взаимосвязанными признаками:

Наука – это совокупность объективных и обоснованных знаний о природе, человеке, обществе;

Наука – это также деятельность, направленная на получение новых достоверных знаний;

Наука – совокупность социальных институтов, которые

обеспечивают существование, функционирование, хранение и развитие познания и знания.

Термин «наука» употребляется также для обозначения различных областей научного познания: математики, физики, биологии и т.д [7].

Целью науки является получение объективных знаний о субъективном и объективном мире. Можно отметить следующие задачи науки:

1.Сбор, описание, анализ, обобщение и объяснение научных фактов.

2.Обнаружение законов природы, общества, мышления и познания.

3.Систематизация и обобщение полученных знаний.

4.Создание теорий и прогнозирование событий, явлений и процессов.

5.Описание направлений и форм практического использования полученных знаний.

Функции науки.

Можно выделить три основные

15

Важнейшая функция науки – быть производительной силой общества.

Наука имеет культурно–мировоззренческую функцию

Наука проявляет функцию социальной силы. Мировоззренческая функция науки является одной из

самых древнейших, она существовала всегда. Но в доиндустриальном обществе мировоззренческая функция науки подчинялась господствующим в то время в обществе мифологическим или религиозным воззрениям. Выделение науки в качестве самостоятельного образования, независимого от религиозных взглядов, происходит лишь в период становления современного промышленного общества с развитием прогресса. Сейчас стало ясно, что крупные научные открытия, создание новых научных теорий оказывают серьезное воздействие на само общество, ведут к изменениям в социальном мире. В современной техногенной цивилизации, когда техника, выросшая на базе последних достижений науки, развивается стремительными темпами, научно-технический прогресс постоянно изменяет формы коммуникации между людьми их образ жизни. На протяжении жизни одного поколения под влиянием развития технических достижений и стремительной информатизации образ жизни и стиль общения

производительной силы человеческого общества проявляется в создании новых технологий, принципов организации труда, новых технических средств и оборудования. И эта функция науки приобретает все более важную роль в современных условиях убыстряющегося научно-технического прогресса и информационной революции. И фотоника как наука является одной из отраслей знаний, в которой наиболее ярко проявляется неразрывная связь между научными достижениями и их внедрением в практическую область.

16

Фотоника

Фотоника – это совершенно новое направление, которое возникло на стыке науки оптики и электроники, как нельзя лучше показывает тенденции развития техногенного общества. Наука не просто становится непосредственной производительной силой человеческого общества, а проникает во все сферы человеческого существования. И фотоника является движущей силой инновационного развития. Основные тенденции мирового рынка показывают быстрое наращивание числа технологий и методик фотоники, которые имеют чисто экономическое применение. При этом происходит как увеличение объемов производства продукции фотоники в тех областях, где она уже активно применяется, так и проникновение продукции фотоники в новые области применения, что связано как с развитием технологий, так и с развитием новых материалов и оборудования. О том, как лазерные фотонные технологии влияют на инновации, говорит следующий пример. В настоящее время в микроэлектронике одной из важнейших проблем является уменьшение размеров устройств фотоники и компьютерных чипов. Счет идет на нанометры. Сделать это без фотоники невозможно. В процессе производства наночипов используется литография, коротковолновая или ионная. И если затратить 10 миллионов рублей на внедрение нанолитографии, то это позволит выпустить чипов на 1000 миллионов рублей, которые, внедренные в устройства конечно продукции, смогут принести еще большую прибыль. Вот перспективы использования фотоники: вложения 1 миллиона долларов могут принести на выходе 1,5 миллиарда.

17

Другой аспект применения достижений фотоники наглядно демонстрирует светотехника, а именно, освещение с помощью светодиодов. Сейчас около 15 процентов мирового производства электроэнергии тратится на освещение. Эта цифра по прогнозам специалистов может удвоиться в ближайшие 20 лет, что приведет к существенному загрязнению природы отходами, которые возникают при выработке энергии. Выходом является использование для освещения источников с высоким КПД, а именно светодиодов, что позволит уменьшить расходы электроэнергии в несколько раз.

Научный прогресс неуклонно требует того, чтобы система научных знаний была не только обязательным условием успешного развития экономико-технологической сферы, но и обязательным элементом грамотности и образования любого человека.

2.2 Предмет логики и методологии фотоники

Жизнь современного технологического общества тесно переплетена с наукой и в значительной мере зависит от ее успехов. В наших квартирах находятся холодильники с подключением к интернету и автоматические стиральные машины, телевизоры и компьютеры; мы с вами ездим не на лошадях, как это было еще в начале ХХ в., а на современных автомобилях, летаем на самолетах; человечество победило холеру и оспу, которые когда-то опустошали целые страны; люди покоряют космическое пространство и посылают космические зонды к другим планетам. Земной шар, громадный и почти еще неизведанный во времена Колумба, к настоящему времени полностью изучен от полюса до полюса и уже становится тесен для деятельности человека. Колумб, как известно, добирался до Америки на кораблях больше месяца, сейчас самолет доставляет вас из Москвы до Нью-Йорка всего лишь за несколько часов. Сеть интернет позволяет общаться без помех с человеком, который находится в другом полушарии. Все эти достижения человечества, которыми мы пользуемся в обыденной жизни, связаны с развитием науки и были бы

18

немыслимы без использования научных открытий. В настоящее время трудно найти хотя бы одну сферу человеческой деятельности, в которой можно было бы обойтись без использования достижений и рекомендаций научного и технического знания. И дальнейший прогресс человеческого общества неизменно связывают с новыми научными и научнотехническими достижениями.

Огромное влияние науки на жизнь и деятельность человечества заставляет людей обратить внимание на саму науку и сделать ее предметом изучения. Рассматриваются вопросы: что такое наука? Чем отличается научное знание от ненаучного знания? От мифа или религии? В чем состоит ценность науки? Как развивается наука? Какими методами пользуются современные исследователи? Поиск ответов на эти и другие вопросы, связанные с пониманием науки как особой сферы человеческой деятельности, привел к возникновению особой дисциплины, которая называется логика и методология научного познания (или философии науки). Логика и методология научного познания сформировалась на стыке трех областей:

самой науки,

ее истории и

философии.

Логика и методология науки - это дисциплина, которая изучает, что такое наука, в чем состоит специфика научного познания и методов науки, какова структура и функции научного знания, в каком направлении развивается наука.

Философия изучает ответы на вопросы: что такое человеческое познание вообще, какова его природа и социальные функции, какова его связь с практикой. Современный ученый должен изучить ответы на эти вопросы, перед тем, как приступать к исследованию науки и пытаться отвечать на какие-то вопросы относительно научного знания. Однако разные философские направления предлагают различные ответы. Поэтому каждый ученый и методолог науки с самого начала обязательно опирается на ту или иную философскую систему. И эту философскую систему приходится

19

применять в рамках конкретной дисциплины: физики, химии, фотоники или ее составляющей, например, в рамках фотоники можно изучать электродинамику устройств фотоники, квантовомеханические принципы работы лазеров, вычислительные методы и компьютерное проектирование оптоэлектронных устройств и многое другое. Поэтому каждый методолог науки избирает для изучения и анализа какие-то отдельные научные дисциплины или даже отдельные научные теории. Обычно этот выбор определяется его философскими предпочтениями или особенностями его образования и практической деятельности. Если принять во внимание то обстоятельство, что представители методологии науки могут ориентироваться на разные философские направления и работать в рамках разных научных дисциплин, то становится ясным, что они часто будут приходить к выработке очень разных представлений о науке.

Это выражается в том факте, что в методологии науки существует множество различных методологических концепций или теорий науки, которые дают систематизированные и логически согласованные ответы на поставленные выше вопросы.

Предметом изучения методологии фотоники являются все процессы и явления, связанные с распространением световых квантов или фотонов в различных средах, с передачей, приемом и хранением информации при помощи световых квантов, а также технологии создания устройств, использующих в основе своей конструкции распространение квантов электромагнитных волн и их взаимодействие с различными средами. Поэтому предмет изучения методологии фотоники в некотором смысле оказывается даже более широким, чем предмет изучения методологии оптики, потому что фотоника включает в себя не только законы оптики, но и техническое реализации различных устройств, применение лазеров в различных отраслях, создание высокочувствительных биологических сенсоров на основе плазмонного резонанса для медицинских и биологических исследований, вопросы получения изображения в цифровой

20