Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методология и практика планирования эксперимента в России. Монография
.pdf
шин. Характерным для этой области было промышленное экспериментирование (8,6 % книг);
– строительные материалы. Эта область исследований отличалась
широким масштабом работ, что было связано с организационной
поддержкой Министерства промышленности строительных материалов. Там работал методический совет по координации работ в отрасли. В большинстве научно-исследовательских организаций отрасли
были созданы лаборатории или
группы, специально занимавшихся
планированием эксперимента (7,5 % книг);
– радиоэлектроника и автоматика. Массовый характер производства и высокие требования к качеству сделали методологию планирования эксперимента привлекательным инструментом в этой области (5,4 % книг).
В этот период методы планирования эксперимента успешно использовались в области обработки металлов резанием, при изучении
электродвигателей и моделировании энергосистем.
Появились работы по испытанию автомобилей и автоматизации управления судами,
изучению космоса, систем «человек–техника» и в задачах надежности. Размах исследований был чрезвычайно широким.
1.3. Подготовка кадров
Большое внимание подготовке кадров уделял В. В. Налимов. Его
усилия распределялись по следующим направлениям преподавания:
математика; теория вероятностей и математическая статистика; математическая теория эксперимента; общие вопросы обучения студентов. В одной из первых работ в этом направлении [51] он предлагал во всех технических вузах ввести преподавание теории вероятностей вместе
ды анализа экспериментального материала предлагалось внедрять в
студенческие практикумы и дипломные работы, а также издать специальные руководства с примерами применения методов математической статистики в разных областях. Может быть, ряду таких руководств целесообразно придать в значительной мере рецептурный характер.
В публикации
лены более широкие задачи по повышению уровня математической
подготовки физиков, химиков и металлургов. Специалисты должны
хорошо владеть методами получения и обработки информации. С
с ее техническими приложениями. Статистические мето-
пять лет спустя [52] В. В. Налимовым были постав-
21
этой целью желательна организация курсов по математической подготовке специалистов, создание при одном или нескольких вузах новой химико-математической специальности, широкое обсуждение
таких работ в литературе.
Этот круг вопросов получил более подробное освещение в его
докторской диссертации, включающей специальный раздел по подготовке кадров [53]. Там отмечено, что при проведении исследова
ний по химической кибернетике возникла потребность в создании
комплексных групп (команд), в которые входят, с одной стороны,
химики и металлурги, имеющие представления об идеях и методах
современной математической статистики, а с другой – метрологи нового профиля, специалисты по математическим методам планирования и обработки результатов эксперимента, в то же время
знающие
химию и металлургию. Существенно, чтобы эти две группы хорошо
понимали друг друга.
В. В. Налимовым была разработана программа курса «Статистические методы исследования в химии», утвержденная в 1961 г. Министерством высшего и среднего образования. По этой программе
читались лекции в Гиредмете, МХТИ им. Д. И. Менделеева и на химическом
факультете МГУ. C конца 1961 г. при Гиредмете работал семинар по математическим методам описания химических и металлургических процессов, который позднее был перенесен в Научный совет
по комплексной проблеме «Кибернетика» при Президиуме АН СССР.
Расширенный вариант программы был рассчитан на 64 часа лекций и 40 часов семинарских занятий. Изложение задач сопровождалось
примерами из химии, металлургии и физико-технических исследований. Имелись и трудности: в отсутствие специальных учебных пособий и монографий по отдельным вопросам. Для изучения
основ теории вероятностей рекомендованы книги: Л. З. Румшинский
«Элементы теории вероятностей» (1960) [54]; Е. С. Вентцель «Теория вероятностей» (1961) [55]. Книга В. В. Налимова «Применение
математической статистики при
анализе вещества» [56] (1960) рекомендована химикам при изучении математической статистики. Опыт
показал, что изложение идей и методов математической статистики с
иллюстрацией в виде задач аналитической химии не вызывает трудностей у химиков и металлургов. Для изучения задач многофакторного планирования эксперимента слушатели обращались к обзору в
журнале «Успехи химии» (1960) [16] и брошюре В
. В. Налимова
-
22
«Статистические методы описания химических и металлургических
процессов» (1963) [57, 58].
Предвосхищая свои будущие исследования по применению математико-статистических методов в биологии, В. В. Налимов поддерживал появление публикаций, помогающих готовить кадры в этом
направлении, рецензировал монографию [59].
На эту же тему была издана книга А. Н. Лисенкова [60]. Им же
передан в Госфонд комплекс
программ для решения таких задач [61].
В тот период (начало 1970-х годов) отсутствовали руководства по
применению методов случайных функций в химии. Существовавшие
тогда книги по этой тематике были недоступны читателям из-за
трудностей изложения и отсутствия примеров, показывающих эффективность применения случайных функций при решении конкретных задач.
В стадии обсуждения находился
вопрос о создании новой химикоматематической специальности. Специалисты нового типа должны
были хорошо знать ряд специальных математических дисциплин и
быть знакомыми с химическим, физическими и прочими лабораторными и заводскими исследованиями. По мнению В. В. Налимова,
студентов старших курсов химических факультетов университетов
можно освободить от усвоения ряда специальных химических курсов, заменив их такими математическими дисциплинами, как дополнительные главы математического анализа, линейная алгебра, приближенные вычисления, теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных функций, теория информации и пр. Подготовка аспирантов в этом направлении была бы также полезной.
С 1962 г. математическая теория эксперимента преподавалась на
курсах Московского института повышения квалификации
руководящих работников и специалистов химической промышленности.
Слушателями были специалисты с высшим образованием, срок обучения 2–4 месяца с отрывом от производства. Программа включала
около 300 часов математико-статистических дисциплин. В течение
восьми лет проводился непрерывный эксперимент, направленный на
улучшение усвояемости сложной и напряженной программы, изменялись методики преподавания и программы, повышалась
квалификация преподавателей. За восемь лет курсы окончили около 300 человек. В результате этой деятельности во многих городах страны работали специалисты, в какой-то степени владеющие идеями и мето-
23
дами современной математической статистики. В 1979 г. курсы преобразовались в кафедру «Статистические методы» под руководством
Ю. П. Адлера. Через кафедру проходили три потока слушателей с
разными строками обучения: три месяца, два месяца и один месяц –
для руководящих работников [62].
На Всесоюзной научной конференции по планированию и автома-
тизации эксперимента (МЭИ, 1970), посвященной подготовке
кадров, В. В. Налимов выступил с докладом «Проблемы преподавания
теории эксперимента» [63]. Он отметил, что стала создаваться новая
дисциплина – математическая теория эксперимента, базирующаяся в
значительной степени на идеях и методах математической статистики. Она внесла ряд принципиально новых идей в систему мышления
экспериментаторов. Поэтому экспериментаторы, в какой бы области
они
ни работали, должны знать концепции теории эксперимента.
Они должны быть подготовлены хотя бы настолько, чтобы иметь
возможность разговаривать со специалистами-консультантами в области теории эксперимента. Идеи теории эксперимента и следующие
из нее рекомендации можно изложить в общем курсе высшей математики. Общий курс высшей математики можно построить так, чтобы
идеи и методы теории эксперимента служили иллюстрацией к
изложению разделов общего курса. Это приблизит преподавание
высшей математики к реальным задачам экспериментаторов.
К этому курсу целесообразно добавить небольшой раздел, посвященный статистическим проблемам, – учению о функциях распределения и их применению при принятии решений. Вводный, элементарный курс статистики, закладывающий элементы
стохастического
мировоззрения, лучше было бы преподавать в средней школе или в
самом начале обучения в высшей школе.
Следующий шаг – подготовка специалистов именно в области математической теории эксперимента. Они пополняли бы корпус преподавателей этой дисциплины для широкого круга экспериментаторов и сотрудников консультационных центров. Широкая подготовка
экспериментаторов в области теории
эксперимента не снимает по-
требность в помощи профессионалов-консультантов [53, 63].
Профессионалов статистиков-консультантов ни один отечественный вуз не выпускал. Небольшое число специалистов такого профиля появились у нас в результате их самоподготовки. Уровень их подготовки был весьма разнороден. В ряде отечественных вузов дела-
24
лись попытки подготовить нематематиков с повышенными знаниями
по математической статистике. Начавшийся в стране процесс создания факультетов прикладной математики также не решал рассматриваемой проблемы. Здесь опять преподавалась только аксиоматически-дедуктивная математика, хотя и в значительной степени насыщенная компьютерной математикой.
Несколько лучше обстояло дело с преподаванием малых курсов
теории
вероятностей и математической статистики. Вероятно, он читался практически во всех инженерных вузах, обычно объемом около
20 часов. Преподавателями были «чистые» математики, и курсы не
содержали концепции, на которых основана теория эксперимента.
По неполным данным, в нашей стране на начало 1970-х годов малый курс планирования эксперимента читался в 23 вузах 17 городов
Среди них 3 университета, 6 политехнических институтов, 4 химических, 2 металлургических, 1 медицинский и 7 других институтов.
Число учебных часов – от 20 до 50. Официально этот курс был включен в программу 13 вузов. Все эти курсы читались вне всякой органической связи с общим курсом высшей математики и с профилирующими предметами.
Например, в Московском институте стали
и сплавов с 1966 г. доцент Ф. С. Новик читал курс лекций по планированию эксперимента
студентам и слушателям факультета повышения квалификации. В
Московском энергетическом институте были организованы курсы
повышения квалификации инженерно-технических работников, программа была рассчитана на 200 часов, срок обучения 3 месяца. Работал учебно-консультационный центр проблемной лаборатории автоматики
МЭИ по вопросам планирования экспериментов [64].
Трудности в восприятии статистических дисциплин объясняются
не недостатком формальных математических знаний, а отсутствием
умения четко, логически мыслить. Вероятно, у выпускников нематематических вузов от курса высшей математики остается умение производить некоторые операции, читать записи, сделанные на математическом языке. Но все это не затрагивает
их системы мышления.
Возникает своеобразный барьер и, по-видимому, единственный путь
его преодоления – органически связать преподавание высшей математики с реальными задачами экспериментаторов [57].
Тогда В. В. Налимов предлагал организовать в одном-двух вузах
межфакультетские кафедры теории эксперимента. Они выполняли
.
25
бы те же функции, что и зарубежные факультеты статистики: готовили бы на профессиональном уровне статистиков-консультантов.
Таким путем была бы решена проблема кадров для чтения малых
курсов всем экспериментаторам и проблема кадров для консультационных центров. Важно и создание программ и таких учебников, которые позволили бы органически связать преподавание
математиче-
ской теории эксперимента с общим курсом высшей математики [65].
Но уже к концу 1970-х годов В. В. Налимов отмечал, что специалистов по планированию эксперимента охватило некоторое разочарование. Все было хорошо, когда выполнялись исследования по планированию экстремальных экспериментов. Модель, предложенная
Боксом и Уилсоном, оказалась типовой для многих ситуаций,
особенно в технических областях знаний. Позднее появились еще несколько типовых моделей, например в задачах отсеивания. Усилия
нужно было направить не столько на выбор и построение модели,
сколько на всю последующую чисто техническую составляющую
исследовательской деятельности. Но все это научились делать многие экспериментаторы сами, без посторонней помощи. Специалисты
по
планированию эксперимента должны были теперь превратиться в
модельеров.
Готовить модельеров – это учить тому, как компактно, в символической форме можно представить прежние, обычно расплывчато задаваемые знания, и как записать вопрошающую составляющую модели так, чтобы она находилась в каком-то разумном соответствии с
закладываемыми в нее предпосылками. Искусство моделирования
в
значительной степени определяется тем чувством меры, которое помогает уравновешивать знания с тем, что хочется узнать [13].
Вообще система преподавания математики для нематематиков, по
мнению В. В. Налимова, должна: научить студентов абстрактным
формам мышления; давать им достаточную математическую подготовку для понимания системы теоретических построений в своих
областях знаний; применять
математику как язык при построении
моделей на эвристическом уровне. Недостаточно учить студентов
доказывать теоремы, надо учить их говорить на языке математики,
т.е. учить строить математические модели с использованием ЭВМ.
26
1.4. Организационные вопросы
В конце 1961 г. на объединенном заседании Правления Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева и Совета по кибернетике АН СССР было принято решение о создании при Совете
секции «Химическая кибернетика». Председателем секции был выбран В. В. Налимов, ученым секретарем Е. В. Маркова. Секция объединила ученых и инженеров
левых институтах, вузах и на производстве. Одно из основных
направлений деятельности секции – планирование химического эксперимента.
В первой половине 1960-х годов в Гиредмете, МГУ и МЭИ появились научные коллективы, занятые решением проблем планирования экстремального эксперимента. Семинар в Гиредмете, работавший под руководством В.
дователей, занятых в этом направлении. В 1962 г. семинар был перенесен в Совет по кибернетике и стал всесоюзным [66].
В 1961 г. в журнале «Заводская лаборатория» был открыт отдел
«Математические методы исследования», в котором стали публиковаться статьи по методологическим и прикладным вопросам планирования
эксперимента. Итогом этого периода было проведение в
Москве в декабре 1964 г. I Всесоюзного совещания по планированию
эксперимента. На нем было прочитано около 70 докладов и сообщений и приняли участие более 500 человек.
Работая в Гиредмете, В. В. Налимов в 1963 г. защитил докторскую
диссертацию, а в 1965 г. он был приглашен академиком А. Н. Колмо
горовым на работу в новую межфакультетскую лабораторию статистических методов МГУ. В этой организации В. В. Налимов стал заведующим отделом планирования эксперимента и первым заместителем заведующего лабораторией академика А. Н. Колмогорова. Через 10 лет лаборатория была расформирована и отдел В. В. Налимова
был переведен на биологический факультет МГУ
лаборатории математической теории эксперимента.
Из других организаций, в которых проводились исследования по
планированию эксперимента, стоит отметить Московский химикотехнологический институт им. Д. И. Менделеева, где в 1965 г. была
организована кафедра кибернетики химико-технологических процессов под руководством чл.-корр. АН СССР В. В. Кафарова. Там был
создан учебно
-методологический центр повышения квалификации
, работавших в академических и отрас-
В. Налимова, в то время объединил иссле-
и получил название
-
27
преподавателей химических вузов, научных сотрудников и инженеров Министерства химической промышленности СССР и стран социалистического лагеря. В 1966 г. усилиями секции «Химическая
кибернетика» Совета по кибернетике были созданы три лаборатории
химической кибернетики и планирования эксперимента: в Московском, Киевском и Львовском университетах.
Коллектив проблемной лаборатории МЭИ совместно с Советом
по кибернетике
инициировал систематическое проведение всесоюзных конференций по планированию и автоматизации эксперимента в
научных исследованиях. Всего было проведено 10 конференций, последняя – в 1992 г. [64]. Из других событий можно отметить выделение комиссии «Математическая теория эксперимента» в отдельную
секцию Совета по кибернетике.
В 1971 г. в Доме ученых АН СССР состоялась научная сессия, посвященная 10-летию развития планирования эксперимента в стране.
На этой сессии В. В. Налимов подвел итог, подчеркнув, что методы
планирования эксперимента начали широко применяться в разных
областях исследований, принося заметный экономический эффект.
Отметим некоторые семинары, проводимые в 1970-х годах. Московский семинар под руководством В. В. Налимова в конце 1970-х
годов стал
называться семинаром по планированию эксперимента и
анализу данных. Его вторым руководителем стал доктор физикоматематических наук В. В. Федоров. С 1974 г. в Московском доме
научно-технической пропаганды работал семинар «Планирование
эксперимента» под руководством Ю. П. Адлера. В его заседаниях
принимали участие представители разных городов страны и стран
социалистического лагеря. Семинар
был постоянно действующим
(шесть заседаний в год), и на его базе были проведены три всесоюзные конференции с изданием трудов. В Ленинградском университете
д-р физ.-мат. наук С. М. Ермаков руководил семинаром «Математические методы планирования эксперимента». В Новосибирском
электротехническом институте работал семинар «Алгоритмы анализа
и планирования эксперимента» под
руководством д-р техн. наук
В. И. Денисова.
В 1977 г. была проведена кардинальная перестройка структуры
секции «Математическая теория эксперимента» Совета по кибернетике: созданы семь комиссий и 34 подкомиссии. Председателем секции остался В. В. Налимов, заместители председателя – доктора тех-
28
нических наук Е. В. Маркова и Г. К. Круг, ученый секретарь – канд.
физ.-мат. наук Е. П. Никитина. Секция объединяла более 500 специалистов, работавших в академических и отраслевых институтах, вузах
и на промышленных предприятиях. В 1978 г. были оформлены филиалы секции в городах, где работали большие группы специалистов по
планированию эксперимента
, поддерживающие контакты с секцией
(Ленинград, Минск и др.). Председателем всех филиалов секции была выбрана Е. В. Маркова [62, 64].
1.5. Наукометрические исследования
Для анализа отечественных неформальных коллективов строились
графы для соавторов. Каждый автор публикации изображался точкой
на плоскости и две точки соединялись линией, если два автора были
соавторами хотя бы в одной публикации. Один граф для авторов отечественных работ построен по материалам публикации [18] на конец
1963 г. В СССР выделились два коллектива.
бот были связаны значительно теснее, чем зарубежные. Это было
интерпретировано как проявление большей централизации исследований. Авторы методологических работ, как правило, сотрудничали с
авторами прикладных работ. Другой граф построен по материалам
раздела «Математические методы исследования» журнала «Заводская лаборатория» за 1962–1966 гг. Граф сильно разветвлен, некоторые вершины весьма
насыщены, т.е. исследователи в основном хорошо связаны между собой. Преобладающее число исследователей
были соавторами руководителя неформального («незримого») коллектива В. В. Налимова [66, 67].
Структура отечественного незримого коллектива по планированию эксперимента была изучена за 1963–1969 гг. Отмечен рост числа
членов от 79 в 1966 до 210 в 1969 г. Выделены публикации, на которые
ссылались исследователи незримого коллектива. Распределение
публикаций по тематике позволило проследить его «идейное» развитие. В публикациях 1963–1964 гг. почти все ссылки относятся к планированию экстремального эксперимента. В 1965–1966 гг. это направление оставалось ведущим, но появились ссылки на работы по адаптационной оптимизации, методам ранговой корреляции, планированию
эксперимента на диаграммах состав-свойство
рование экстремального эксперимента перестает быть преобладающим направлением. Возникли новые направления: построение общей
Соавторы советских ра-
. В 1967–1969 гг. плани-
29
математической теории планирования эксперимента; синтез планов
на основе общей теории; разработка и применение планов дисперсионного анализа; последовательное планирование эксперимента для
уточнения констант и дискриминации моделей. Вклад незримого
коллектива в информационные потоки по планированию эксперимента составил примерно 70%.
На основе Science Citation Index была организована информацион-
ная служба по планированию эксперимента и были изданы
несколько
библиографических указателей прикладных работ за 1966–1975 гг.
Помимо решения чисто информационных задач это позволило реализовать идею В. В. Налимова об установлении обратной связи между
автором и творчески активным читателем. С помощью изданных библиографий каждый известный специалист по планированию эксперимента мог узнать, когда и кем цитировались его работы [64].
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]