Философия науки и техники. Учебное пособие

тических материалов, телевидения, автоматизированных систем управления и электронно-вычислительных машин.

В этот период в развитии технических наук присутствуют сис- темно-интегративные тенденции, что проявляется в осуществлении масштабных научно-технических проектов (освоение атомной энергии

исоздание ракетно-космической техники), проектировании больших технических систем, а также формировании системы знания по схеме «фундаментальные исследования – прикладные исследования – разработки». На стыке науки, техники и технологии возникают новые области знания – ядерное приборостроение, материаловедение и квантовая электроника, приведшая впоследствии к созданию мазеров и лазеров.

Решение проблем автоматизации и управления в сложных технических системах (например, запуск космических кораблей и орбитальных станций) обусловило развитие теории автоматического управления, теории информации, а также привело к созданию средств обработки и передачи информации. Развитие вычислительной математики

ирешение прикладных задач на ЭВМ стимулировали появление авто-

матизированного проектирования сложных систем, что привело к формированию неклассических (комплексных) научно-технических дисциплин, таких как системный анализ, системотехника, информатика, эргономика, инженерная экология и техническая эстетика.

В отличие от технических наук классического типа, которые возникали, как правило, на основе одной естественной науки (например, электротехника основана на теории электричества), неклассические (комплексные) технические науки, например теоретическая радиолокация или информатика, образованы на базе нескольких наук.

Неклассические дисциплины ставят комплексные задачи, решение которых требует теоретических знаний различных наук. Так, в разработке проблем информатики принимают участие не только инженеры, но и лингвисты, логики, психологи, социологи, экономисты и философы.

Неклассические технические науки описывают три типа объектов: 1) системы «человек – машина» (ЭВМ, пульты управления, полуавтоматы); 2) сложные техносистемы (инженерные сооружения в городе, самолеты и технические системы их обслуживания, аэродромы, дороги, обслуживающая техника); 3) технологию или техносферу.

Неклассические технические науки во многом не соответствуют классическим представлениям о науке, формах и методах ее организа-

111

ции. Главное в новой трактовке науки заключается в единстве знания

идеятельности, науки и технологии. Но не только технологическая направленность отличает неклассическую науку, а переход технологических процессов на более глубокие уровни организации материи

иобъединение технологии с естествознанием. Специфической чертой современного этапа развития науки является также проектноконструктивный характер теоретического сознания, позволяющий создавать разные образы техники. Особенностью этой науки является также ее выход в сферу социальной практики, что разрушает границы между естественными, техническими, общественными и гуманитарными науками.

Процесс формирования неклассических технических наук происходит по схеме «наука – технология – техника – производство» путем взаимодействия процессов интеграции и дифференциации научного знания. Они образуются на стыке существующих и новых областей знания, с одной стороны, и различных технических наук – с другой. Так, например, сложились бионика, инженерная психология, техническая эстетика, а на базе кибернетики возник ряд новых технических наук (техническая кибернетика).

Основные черты неклассических технических наук:

–синкретизм (нерасчлененность) представлений. Современные технические устройства представляют собой сложные комплексы, состоящие из различных механических блоков, оптических, электрических и автоматических устройств. Их теоретическое описание не вписывается в существующие классические технические теории. Теоретический аппарат неклассических технических наук состоит из разнородных теоретических частей, моделей, блок-схем. В нем присутствуют описания средств и языков, которые используются в исследовании, проектировании и инженерных разработках. Кибернетический подход объединяет разнородные средства и языки, что способствует появлению синкретических представлений об устройстве;

–междисциплинарность. В область неклассической науки начинают втягиваться множество дисциплин: системотехника, теория информации, кибернетики и вычислительной техники, электроники, автоматического регулирования и управления. Их теоретические средства (поточные и функциональные схемы) начинают объединяться с помощью специальных алгоритмов;

112

–абстрактность и формальность теоретического аппарата. Структурные схемы, отображающие конструктивные особенности объекта, становятся более абстрактными. Они охватывают все подсистемы устройства и их функции, выявляется взаимосвязь между системой и внешней средой. При этом не интересны внутренние свойства отдельной подсистемы. Исследуется конфигурация внутренних связей

всистеме и их комбинации. Для их описания могут использоваться различные математические теории, что позволяет проводить оптимизацию структуры с помощью математических средств. Получается, что образ технического объекта детерминирован соответствующей математической теорией (теорией графов, теорией множеств, теорией массового обслуживания, математической статистикой). Разные математические теории могут создавать различные образы техники;

–невозможность заранее учесть в проекте сложной человекомашинной системы все параметры и особенности ее функционирования (можно лишь предсказать их с определенной степенью вероятности). Поэтому в современной инженерной деятельности становится необходимой особая деятельность внедрения. Эта деятельность направлена на корректировку проектных решений в процессе отладки системы и в соответствии с изменениями социальных, природных, экономических, технических условий, поскольку окружающая среда включается в проектируемую систему в качестве особого элемента;

–непонимание обычными людьми функционирования сложных машин. Человеко-машинная система не является для нас умопостигаемой. В ней зримыми оказываются составляющие ее отдельные элементы (люди, работающие с техникой, сама техника, каналы связи). Целостный же образ системы ускользает от наблюдателя со стороны и даже от того, кто занимается ее эксплуатацией, если он не знаком с проектом, т.е. идеализированным представлением информационных потоков, их перераспределением и обогащением в результате внедрения данного проекта;

–недостаточность системного подхода для познания сложных технических систем. Представители современных неклассических на- учно-технических дисциплин ищут опору в методологии и, прежде всего, в системном подходе, из которого они черпают основные понятия и представления. Однако, чаще всего они не находят их там в достаточно разработанном для решения своих задач виде. Сами вынуждены становиться методологами, достраивать недостающие теоретические схемы и картины мира.

113

14.3.Роль методологии гуманитарных наук

всистемном (нетрадиционном) проектировании

Внеклассических технических науках в проектирование проникают гуманитарные методы познания. Это меняет его облик и отличает от традиционного. Главным становится проектирование уникального объекта. Если в классическом (традиционном) проектировании исследуется и проектируется объект, для которого применяются типовые методы и расчеты и который потом тиражируется во множестве экземпляров, то современные «человеко-машинные» системы настолько сложны, что создаются в одном экземпляре и для их разработки используются самые разнообразные методы и средства.

Для классических естественных и технических наук характерен монотеоретический стиль мышления или монологичность. Для гуманитарных наук – диалогичность или одновременная разработка взаимодополнительных или даже конкурирующих концепций на одном

итом же материале. Это используется в нетрадиционном проектировании. В нем создаются альтернативные варианты планов, проектов

имоделей. Для одной и той же технической системы строится множество возможных теоретических представлений. Поэтому такое проектирование, опирающееся на различные теоретические представления как систему понятий, называют в неклассических технических науках системным.

Системное проектирование использует принцип гуманитарного мышления – принцип историзма. Для него характерно постоянное обращение не только к истории самого объекта, но и к знаниям о нем. Этот принцип используется неклассическими техническими науками, которые обращаются к истории смежных научных дисциплин в поисках образов, концептуальных схем и идей. Такое отношение к истории заставляет их постоянно пересматривать свою методологию.

Гуманитарная направленность современных технических наук

вызывает необходимость изменения профессионального взгляда на мир, смены идеалов и норм научно-технического познания.

14.4. Идеалы и нормы исследования в неклассических технических науках

Неклассические технические науки характеризуются такими идеалами и нормами исследований, как диалогизм, междисциплинарность, проблемная и проектная ориентированность.

114

Диалогизм заключается в том, что в неклассических технических науках профессиональная позиция исследователя становится системной. Исследователь начинает собирать воедино все отдельные части знаний, аспекты и позиции. Например, в эргономике исследователь является не только инженером, но и гигиенистом и психологом.

В неклассических технических науках произошла смена норм исследований по сравнению с классическими техническими науками. Эта смена состоит в том, что из неклассической технической науки уходит монологичность (монотеоретичность), т. е. опора на одну теорию.

Междисциплинарность исследований в неклассических технических науках приводит к стиранию грани между теоретическим исследованием и проектированием. В них «сплавлены» теоретические и инженерные аспекты. В структуре научной теории можно обнаружить готовые рецепты инженерной деятельности, которые одновременно являются теоретическим знанием. Это образцы системотехнической или эргономической деятельности, рецептурные знания (методические рекомендации, дизайн-программы, план-карты, типовые расчеты, стандарты и рабочие инструкции) и списочные структуры (справочники, каталоги и перечни). Все эти элементы являются результатом теоретико-методологической рефлексии инженерного знания. Они фиксируются в виде рецептурного знания в качестве особых рекомендаций, образцов деятельности, программ.

Проблемная ориентированность исследований заключается в том, что неклассические комплексные науки за постановкой проблем и идеями обращаются к истории науки, культуры и искусства. Именно синтез точек зрения, ставший достоянием истории, обеспечивает бурное развитие этих дисциплин, самобытность их теорий.

Проектно-ориентированные исследования отличаются в классических и неклассических технических науках. В начале XX в. проектирование выделилось в самостоятельную область инженерной деятельности. Его целью было создание проекта какой-либо технической системы. Проект представлял собой идеализированные представления об ее устройстве и функционировании. Различали «внешнее» и «внутреннее» проектирование. «Внешнее» проектирование было направлено на разработку общей идеи устройства, ее решение с помощью теоретических средств. Результатом является техническое задание и эскизный проект. «Внутреннее» проектирование было направлено на создание конкретного изделия и технологию его изготовления. Оно

115

завершалось выпуском технического и рабочего проектов (чертежей). Таким было проектирование в классических технических науках.

С середины 50-х годов XX в. проектирование становится системным и начинает применяться только в неклассических технических дисциплинах. Проектная деятельность начинает замыкаться в целостную систему. Схема этой деятельности рассматривается как проект, которым можно управлять. Происходит «размывание» границ проектирования. С одной стороны, проектная установка проникает в управленческую деятельность. С другой стороны, она сливается с комплексными инженерными исследованиями. В комплексных исследованиях необходимо представлять сложную систему в целом в виде модели и проводить ее оценку.

Существуют такие виды системного проектирования, как системотехника и социотехническое проектирование. Системотехника направлена на создание сложных технических устройств, где внимание уделяется машинным компонентам. В социотехническом проектировании главным объектом становится коллективная человеческая деятельность, которая не может быть адекватно описана с помощью схем и методов, разработанных для машин. К социотехническому проектированию относятся градостроительное проектирование, художественное конструирование и дизайн систем, организационное проектирование.

116

15.МЕТОДОЛОГИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

15.1.Методы познания технических наук

Втехнических науках особое значение придается системному подходу, системному анализу и методам моделирования. В основе системного подхода лежит философский принцип целостности изучаемого объекта. Он направлен на раскрытие типов связей между его подсистемами.

Втехнических науках любой объект можно рассматривать как систему, состоящую из подсистем. Например, станок выступает подсистемой технологического процесса, технологический процесс можно рассматривать как подсистему межтехнологического процесса.

Системный анализ является частным случаем системного подхода. Он используется для принятия любых решений (технических, экономических, социальных). Область применения системного анализа широка – от решения хорошо структурированных проблем, когда выявлены определенные зависимости между частями и целым, до решения проблем, когда эти зависимости носят неопределенный характер

иприходится осуществлять выбор в условиях неопределенности, обусловленной наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. В этом случае все процедуры и методы направлены именно на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявление масштабов неопределенности по каждому из вариантов

исопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности. Системный анализ направлен на выбор оптимального варианта решения задачи. Основной его процедурой является математическое моделирование. Применение системного анализа обеспечивает математизацию технического знания. Моделирование – метод, с помощью которого происходит замещение реального объекта или процесса вещественной или идеальной моделью, способной дать о нем адекватную информацию. Моделирование в технических науках носит более прикладной характер по сравнению с естественными науками.

Втехнических науках различают два вида моделирования: физическое и математическое. Физическое моделирование состоит в замене объекта на вещественную модель с аналогичными свойствами. Например, изучение аэродинамических свойств самолета проводится на уменьшенной модели самолета в аэродинамической трубе. Матема-

117

тическое моделирование заключается в изучении количественных свойств объекта с помощью ЭВМ. В основе данного метода лежит решение проблемы черного ящика. Задаются данные на «входе» и «выходе» системы. Задача состоит в оптимизации показателей системы, обеспечивающей заданные характеристики объекта.

Различие между теоретическими техническими и физическими науками заключается в характере идеализации. В простых случаях физик может пренебречь действием некоторых факторов: исключить трение, сопротивление среды. В технической теории этого сделать нельзя. Она имеет дело с более сложными объектами – машинами, в которых эти факторы имеют существенное значение. Кроме того, техническая теория является менее абстрактной и идеализированной по сравнению с физической. Степень теоретизации в ней выше, а эмпирический уровень познания является более функциональным.

15.2. Техническая теория, инженерные и научно-технические исследования

В технических науках выделяются три области знания:

1)теоретическая область исследований, которую называют технической теорией;

2)инженерные или прикладные исследования;

3)научно-техническую область, которая объединяет эти два вида

знаний.

Техническая теория направлена на решение внутренних теоретических задач: введение в нее новых идеальных объектов (понятий), доказательство теорем, разработку математических средств решения задач.

Научно-техническая область исследований ориентирована на получение отдельных научных знаний, моделей, методов, которые используются при решении инженерных задач и проведении расчетов. Для инженерных задач характерна простота и конкретность. Они не регламентируются требованиями теоретической чистоты, и из них

происходит удаление теоретических конструктов, не работающих на данную инженерную задачу.

В инженерных исследованиях происходит конкретизация науч- но-технических исследований и определяется возможность их применения к объекту.

118

15.3. Концептуальный и математический аппарат технической теории

Техническая теория – система обобщенного знания о технических объектах и их системах. Техническая теория является разновидностью научной и включает в себя те же компоненты, что и естественнонаучная: идеальные объекты (например, генератор, фильтр, усилитель), фундаментальные понятия, принципы, законы, аксиомы и правила вывода, следствия теории.

В технической теории можно также выделить теоретические схемы, математический и концептуальный аппараты. Они имеют содержание, отличное от естественных наук. Это связано с тем, что в технических науках инженерная деятельность заменяет эксперимент. В инженерной деятельности проверяются теоретические выводы как естествознания, так и технической науки, и черпается новый эмпирический материал. Здесь теоретические данные естествознания должны быть доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Это очень длительный процесс и его осуществляет техническая теория. Для этого используются различные правила соответствия и перехода от одних «модельных» уровней к другим.

Концептуальный аппарат технической теории необходим для понятийного закрепления ее теоретических схем и математического аппарата. Каждое понятие заключает в себе в свернутом виде теоретическую схему и математическую процедуру. Например, понятие «емкости», с одной стороны, представляет собой теоретическую схему, которая описывает движение зарядов на обкладках конденсатора, а с другой – математическую операцию интегрирования в операционном исчислении.

Техническая теория занимается конструированием своего концептуального аппарата, который состоит из абстрактных объектов. Абстрактные объекты созданы из идеализированных блоков по правилам «сборки». Блоки соответствуют конструктивным элементам реальных технических систем. Например, в электротехнике абстрактными объектами являются емкости, индуктивности и сопротивления; в радиотехнике – генераторы, усилители и фильтры; в теории механизмов и машин – различные типы звеньев, передач и механизмов. Любой механизм может быть представлен как состоящий из одних и тех же типовых элементов: звеньев, пар и цепей. Это дает возмож-

119

ность как оперировать ими на практике, так и дедуктивно преобразовывать их на теоретическом уровне.

15.4.Эмпирическое и теоретическое знания

втехнической теории

Различение сферы идеальных и сферы инженерных объектов соответствует делению на теоретическое и эмпирическое знание в технической теории. Эмпирический базис технической теории образуют конструктивно-технические, технологические знания, которые выработаны при проектировании, изготовлении и отладке технических систем, и практико-методические знания, полученные в технической теории.

Конструктивно-технические знания представляют собой описания инженерного объекта, соответствующие его структуре. Они могут включать данные о технических процессах и параметрах функционирования объекта. Технологические знания фиксируют методы создания инженерных объектов и принципы их использования. Практикометодические знания представляют собой практические рекомендации по применению теоретических знаний.

Эмпирическим знаниям на теоретическом уровне соответствует множество идеальных объектов и теоретических схем. Например, теоретическая радиотехника использует идеальные понятия сопротивления, емкости, индуктивности, источника тока. Они могут быть выполнены конструктивно в виде интегральной схемы, а им будут соответствовать новые идеальные объекты и представления. Или путем дальнейшей идеализации они могут быть представлены как расчетные схемы (четырехполюсники и эквивалентные схемы).

Идеальные объекты технической теории соотносятся с идеальными объектами естественнонаучной теории. Они характеризуют действия, выполняемые над естественным процессом. Например, действия над электромагнитными колебаниями в радиотехнических устройствах выполняют детекторы, фильтры и усилители. Они могут выделять низкочастотную составляющую, усиливать ее или фильтровать.

Теоретический уровень научно-технического знания включает три вида теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональные схемы – это общие представления о технической системе. Схема называется так потому, что все ее блоки выража-

120