ponosov_f_n_sovremennye_filosofskie_problemy_tekhniki_i_tekh

ТЕМА 7. ОСОБЕННОСТИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИНАХ:

СИСТЕМНО-ИНТЕГРАТИВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ СИНТЕЗ

1.Техническая теория и её особенности

Внаучно-технических дисциплинах различают два типа исследований:

исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность, и

теоретические исследования, которые можно называть технической теорией.

Для того, чтобы выявить особенности технической теории, её сравнивают прежде всего с естественнонаучной. Анализируя данные области, Г. Сколимовски писал: «Техническая теория создаёт реальность, в то время как научная теория только исследует и объясняет её». Г. Бёме отмечал, что «Техническая теория составляется так, чтобы достичь определённой оптимизации». Для современной науки характерно её «ответвление в специальные технические теории». По мнению Бёме, многие первые научные теории были, по сути дела, теориями научных инструментов, т.е. технических устройств: например, физическая оптика

— это теория микроскопа и телескопа, пневматика — теория насоса и барометра,

а термодинамика — теория паровой машины и двигателя.

Марио Бунге подчеркивал, что в технической науке теория — не только вершина исследовательского цикла и ориентир для дальнейшего исследования, но и основа системы правил, предписывающих ход оптимального технического действия. Такая теория либо рассматривает объекты действия (например,

машины), либо относится к самому действию (например, к решениям, которые предшествуют и управляют производством или использованием машин). Бунге различал также научные законы, описывающие реальность, и технические правила, которые описывают ход действия, указывают, как поступать, чтобы достичь определённой цели (являются инструкцией к выполнению действий). В

отличие от закона природы, который говорит о том, какова форма возможных событий, технические правила являются нормами. В то время как утверждения,

выражающие законы, могут быть более или менее истинными, правила могут

121

быть более или менее эффективными. Научное предсказание говорит о том, что случится или может случиться при определённых обстоятельствах. Технический прогноз, который исходит из технической теории, формулирует предположение о том, как повлиять на обстоятельства, чтобы могли произойти определённые события или, напротив, их можно было бы предотвратить23.

Наибольшее различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать своё внимание на наиболее простых случаях (например, элиминировать трение,

сопротивление жидкости и так далее), но всё это является весьма существенным для технической теории и должно приниматься ею во внимание. Таким образом,

техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может элиминировать сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.

Специальный когнитивный статус технических теорий выражается в том, что технические теории имеют дело с искусственными устройствами, или артефактами, в то время как научные теории относятся к естественным объектам.

По мнению Э. Лейтона, техническую теорию создаёт особый слой посредников — «учёные-инженеры» или «инженеры-учёные». Ибо для того,

чтобы информация перешла от одного сообщества (учёных) к другому

(инженеров), необходима её серьёзная переформулировка и развитие. Таким посредником был, например, шотландский учёный-инженер Рэнкин — ведущая фигура в создании термодинамики и прикладной механики, которому удалось связать практику построения паровых двигателей высокого давления с научными законами. Для такого рода двигателей закон Бойля—Мариотта в чистом виде не применим. Рэнкин доказал необходимость развития промежуточной формы

23 В.С. Степин, В.Г. Горохов. Философия науки и техники. Режим доступа: http://society.polbu.ru/stepin_sciencephilo/ch78_all.html. Дата обращения 07.06. 2013.

122

знания — между физикой и техникой. Действия машины должны основываться на теоретических понятиях, а свойства материалов выбираться на основе твёрдо установленных экспериментальных данных. Проведённый анализ действия расширения пара позволил Рэнкину открыть причины потери эффективности двигателей и рекомендовать конкретные мероприятия, уменьшающие негативное действие расширения. Модель технической науки, предложенная Рэнкиным,

обеспечила применение теоретических идей к практическим проблемам и привела к образованию новых понятий на основе объединения элементов науки и техники24.

2. Философия и научная теория. Теория и эксперимент

Специфическая роль философии в научном познании состоит в том, что сама философия выступает как орудие или способ познания, наделяющего субъект познания способностью к теоретическому мышлению. Речь идёт о том,

что учёные осознанно или неосознанно поднимаются на уровень теоретического осмысления бытия и сущности познания, как только перед учёным раскрывается это осмысление бытия, то можно говорить, что в сознании данного учёного присутствует философия.

Возникает вопрос, в каком виде, она, философия, присутствует? Она присутствует в виде логики и методологии познания, в виде мировоззренческих схем, картины мира, миропонимания, как совокупности наиболее фундаментальных научных положений, с помощью которых человек создаёт единство в понимании процессов, происходящих в окружающем мире, в виде образа (парадигмы) научных теорий, определённого стиля научного мышления. В

том контексте философия является наукой о наиболее общих универсальных законах бытия, формулирует такие понятия и категории, которые в силу своей абстрактности и всеобщности могут синтезировать материал, накопленный во всех других формах сознания, и таким образом создавать синтетические формы сознания, высшие интегральные формы отражения мира. Это такие формы как мироощущение, миропонимание, картина мира, мировоззрение. Через эти формы

24 Там же.

123

интегрального сознания учёный наделяется такой рефлектирующей способностью, как возможность отражать окружающий мир в категориях,

логических конструкциях.

Философия возникла как новая попытка теоретического осмысления мира,

обнаружения универсальных связей его явлений. Ведь первые философы ставили вопросы: из чего всё возникает, что является основой всего? Это означает, что они искали такую абстракцию сущностей, к которой можно свести все другие абстракции мира. Под «абстракцией» понимается отвлечённое понятие, которое отображает какую-то одну сущность. Следовательно, философия дает нашему познанию саму методику построения теории.

Важнейшим методом эмпирического познания является эксперимент,

который обычно включает в себя наблюдение и измерение, а также непосредственное физическое воздействие на изучаемые объекты. Эксперимент

есть непосредственное материальное воздействие на реальный объект или окружающие его условия, производимое с целью познания этого объекта.

В эксперименте можно выделить следующие элементы:

•цель эксперимента;

•объект экспериментирования;

•условия, в которых находится или помещается объект;

•средства эксперимента;

•материальное воздействие на объект.

Каждый из этих элементов может быть положен в основу классификации экспериментов. Например, эксперименты можно разделять на физические,

химические, биологические и т.д. в зависимости от различия объектов экспериментирования. Одна из наиболее простых классификаций основывается на различиях в целях эксперимента.

Целью эксперимента может быть установление каких-либо закономерностей или обнаружение фактов. Эксперименты, производимые с такой целью, называются «поисковыми». Результатом поискового эксперимента является новая информация об изучаемой области. Однако чаще всего

124

эксперимент проводится с целью проверки некоторой гипотезы или теории. Такой эксперимент называется «проверочным». Ясно, что невозможно провести резкой границы между этими двумя видами эксперимента. Один и тот же эксперимент может быть поставлен для проверки гипотезы и в то же время дать неожиданную информацию об изучаемых объектах. Точно так же и результат поискового эксперимента может заставить нас отказаться от принятой гипотезы или,

напротив, даст эмпирическое обоснование нашим теоретическим рассуждениям.

В современной науке один и тот же эксперимент всё чаще обслуживает разные цели.

Эксперимент всегда представляет собой вопрос, обращённый к природе. Но чтобы вопрос был осмысленным и допускал определённый ответ, он должен опираться на предварительное знание об исследуемой области. Это знание дает теория, и именно теория ставит тот вопрос, ответ на который должна дать природа. Поэтому эксперимент как вид материальной деятельности всегда связан с теорией. Первоначально вопрос формулируется в языке теории, т.е. в

теоретических терминах, обозначающих абстрактные, идеализированные объекты. Чтобы эксперимент мог ответить на вопрос теории, этот вопрос нужно переформулировать в эмпирических терминах, значениями которых являются эмпирические объекты.

Факты, с которыми имеет дело научная теория, можно разделить на три группы:

•факты, которые она успешно объясняет;

•факты, которых она пока не объясняет, но есть надежда, что со временем ей это удастся;

•наконец, факты, противоречащие теории.

По мере развития теории количество объясняемых ею фактов увеличивается. Получают объяснение известные факты, открываются новые,

предсказанные теорией. Даже те факты, которые первоначально казались противоречащими теории, переосмысливаются таким образом, что противоречие устраняется. И если всё-таки остаются факты, с которыми теории никак не

125

удаётся справиться, то учёные сохраняют надежду на то, что развитие теории, в

конце концов, приведет к их объяснению. Никогда не бывает так, что теория согласуется со всеми известными фактами в своей области. Однако это вовсе не означает, что теория порочна. Расхождение теории с некоторыми фактами обычно рассматривается как свидетельство недостаточной развитости теории. Учёные сохраняют уверенность в том, что развитие теории приведёт к устранению таких расхождений. История науки показывает, что хорошая научная теория может длительное время развиваться, постепенно перерабатывая непокорные факты в подтверждающие примеры.

Таким образом, теория (независимо от своего типа) имеет следующие основные особенности:

1.Теория – это не отдельные взятые достоверные научные положения, а их совокупность, целостная органическая развивающаяся система. Объединение знания в теорию производится прежде всего самим предметом исследования, его закономерностями.

2.Не всякая совокупность положений об изучаемом предмете является теорией. Чтобы превратиться в теорию, знание должно достигнуть в своём развитии определённой степени зрелости. А именно – когда оно не просто описывает определённую совокупность фактов, но и объясняет их, т.е. когда знание вскрывает причины и закономерности явлений.

3.Для теории обязательным является обоснование, доказательство входящих в неё положений: если нет обоснований, нет и теории.

4.Теоретическое знание должно стремиться к объяснению как можно более широкого круга явлений, к непрерывному углублению знаний о них.

5.Характер теории определяет степень обоснованности её определяющего начала, отражающего фундаментальную закономерность данного предмета.

6.Структура научных теорий содержательно определена системной организацией идеализированных (абстрактных) объектов (теоретических

126

формулируются относительно теоретических конструктов и лишь опосредованно,

благодаря их отношениям к внеязыковой реальности, описывают эту реальность. 7. Теория – это не только готовое, ставшее знание, но и процесс его

получения, поэтому она не является «голым результатом», а должна рассматриваться вместе со своим возникновением и развитием.

3. Системно-интеграционные тенденции в современных научно-технических дисциплинах

Современный этап развития инженерной деятельности характеризуется

системным подходом к решению сложных научно-технических задач,

обращением ко всему комплексу социальных гуманитарных, естественных и технических дисциплин. Принципиальную роль приобретают междисциплинарные подходы. Междисциплинарная задача – это задача, решение которой требует участия и сотрудничества представителей различных дисциплин.

Междисциплинарный подход – это общие основополагающие идеи, общее понимание ряда принципиальных концепций, общий язык. Здесь важны коллективные эффекты, которые позволяют получить новое качество и выйти на новый уровень понимания. Отсюда вытекает и необходимость «проще и понятнее» объяснять новым поколениям исследователей и руководителей имеющиеся достижения и стоящие задачи. Роль «системного интегратора»,

облегчающего восприятие имеющихся знаний и информационных потоков,

извлечение следствий из имеющихся фактов, прогноз последствий принимаемых решений, по-видимому, и будут обеспечивать информационные и вычислительные технологии. Здесь открывается огромный простор для компьютерного моделирования, прогнозирования, широкого применения вычислительных технологий.

Ксередине XX в. дифференциация в сфере научно-технических дисциплин

иинженерной деятельности зашла так далеко, что дальнейшее их развитие становится невозможным без междисциплинарных технических исследований и системной интеграции самой инженерной деятельности. Поэтому возникает целый класс нового типа неклассических научно-технических дисциплин, в

127

которых развиваются новые формы организации научного знания и исследования.

В первую очередь к таким дисциплинам относятся возникшие в рамках системного движения кибернетика, системотехника и системный анализ.

Системный анализ – частный метод, направленный на выбор оптимального варианта решения конкретной задачи. Основной процедурой системного анализа является математическое моделирование.

Системный анализ характеризуется не специфическим аппаратом и ме-

тодами (заимствованы из других наук), а особыми принципами и подходом к организации теоретического исследования слабо структурированных проблем,

возникающих прежде всего в сфере управленческой деятельности. Появление системного анализа характеризует переход от решения хорошо структурированных проблем (когда чётко определены цели, пути их реализации и критерии) к решению проблем слабо структурированных (состав элементов и их связи установлены только частично, существуют условия неопределённости).

Системный анализ осуществляет комплексную оценку, совместно учитывающую политические, социально-экономические, технически и др. факторы, влияющие на решение проблемы. Он направлен на выработку конкретных рекомендаций,

использует достижения других теоретических наук в прикладных целях.

Системный анализ связан преимущественно с исследованием человеческих организаций, в то время, как системотехника – с состоянием оборудования. В

системотехнике объектом исследования и организации становится деятельность,

направленная на создание и обеспечение функционирования сложной технической системы, которая будучи создана, не только включается в человеческую деятельность, как удовлетворяющая определённым потребностям,

но и замещает собой эту деятельность. В основе системного анализа лежит формализация. Особое внимание уделяется факторам неопределённости,

признаётся значение организационных и субъективных факторов, всё это рассматривается с позиции длительной перспективы. Цель такого анализа – путём рассмотрения каждого элемента системы, функционирующего в условиях неопределённости, добиться того, чтобы в конечном счёте система в целом могла

128

выполнить свою задачу в рамках её окружения при минимальном расходе ресурсов и с минимальной неопределённостью.

Системный анализ включает в себя ряд этапов: 1) постановка проблемы,

формулирование общей цели и критерия; 2) анализ структуры проблемы и декомпозиция цели (разложение на четко сформулированные задачи, создание иерархии – деление на под системы; 3) выявление ресурсов, оценка целей и средств (оценка мощностей, состояния ресурсов, возможностей); 4) генерация и выбор вариантов (реализация).

Цель неотделима от средств их достижения. Поэтому центральным моментом системного анализа является отсечение тех целей, которые признаны малозначащими или не имеющими средств для их достижения; 5) «диагноз» системы, прогноз и анализ будущих условий. Данный этап является и заключительным, и начальным, поскольку невозможно сформулировать проблему без изучения прошлых и возможных будущих состояний анализируемой системы.

В рамках системного анализа разработаны специфические методы исследования сложных систем: метод сценариев, экспертных оценок, «дерево целей».

Моделирование и функционирование системы на ЭВМ позволяет уже на ранних этапах проектирования представить анализируемую систему как целостный объект, а анализируя такую модель, можно принимать научно обоснованные решения по выбору наиболее подходящей реализации отдельных компонентов системы. Для сложных человеко-машинных систем необходима компьютерная поддержка, поскольку без таковой просто невозможно учесть те многочисленные данные о сложной системе, особенно если иметь в виду их разнородность, связанную с использованием знаний различных дисциплин и участием в создании таких объектов различных специалистов. Такая автоматизация имитационного моделирования направлена на расширение возможностей исследователя и проектировщика для прогнозирования поведения системы в различных меняющихся условиях и выбора адекватных решений и существенной экономии времени.

129

Системная методология получила новые импульсы в своем развитии при обращении к самоорганизующимся системам или, иначе, при представлении объекта как самоорганизующейся системы, например, головного мозга,

сообщества организмов, человеческого коллектива, экономической системы и других. Обращение же к сложноорганизованным эволюционирующим и неравновесным системам вывело исследователей к принципиально новой теории самоорганизации – синергетике, возникшей в начале 70-х годов XX в. (термин ввёл немецкий физик Г. Хакен от греческого sinergeia содействие,

сотрудничество), сочетающей системно-информационный, структуралистский подходы с принципами самоорганизации, неравновесности и нелинейности динамических систем.

Основателем кибернетики как самостоятельной научной дисциплины считается американский учёный Н. Винер (1894-1954). Он сформулировал основные принципы синергетики, согласно которым информация предстает в качестве одной из фундаментальных характеристик материальных объектов

(наряду с веществом и энергией). Кибернетика – междисциплинарная наука на стыке естественных, технических и гуманитарных наук, для которой характерен специфический метод исследования объекта, а именно моделирование на ЭВМ.

В состав технической кибернетики входят теории автоматического управления большими системами, теории автоматических устройств,

математическое моделирование, передача информации, распознавания образов,

теории искусственного интеллекта и др.

Сегодня быстро развивается техническая кибернетика – отрасль науки,

изучающая технические системы управления. Здесь важнейшими направлениями исследований выступают такие, как разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, создание автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.

В этой связи информатика выступает как отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с её

130