Полная версия

Главная arrow Философия arrow История и философия науки (Философия науки)

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Методология научно-технического познания

В философско-методологической литературе, как правило, основное внимание обращают на проблемы методологии научного познания, хотя накоплен значительный материал по практике технического познания.

Бесспорно, техническое знание принадлежит к одному из видов научного знания, что позволяет говорить о научно-техническом знании. Однако общность не устраняет вопроса о различиях научного и технического знаний. Если для научного познания вполне уместна схема движения мысли в границах субъект-объ- ектного отношения с выделением эмпирического и теоретического уровней исследования, то техническое познание может не иметь своего непосредственного объекта исследования, так как его еще следует сконструировать. Для этого вида познания больше подходит формула неокантианцев, согласно которой предмет не «дан», а «задан». Конечно, неокантианцы имели в виду теоретическое исследование, когда предметная область науки определяется не эмпирически, а теоретически. В отличие от объекта естественных наук технический объект не естественного происхождения. Этот объект можно сконструировать, создать. Лишь тогда уместно говорить о данности объекта технического познания, имея в виду его искусственное происхождение [3].

В современных публикациях по вопросу о специфике технического знания [2. С. 85—86] обращается внимание на ряд аспектов: можно ли понять технику из понимания специфики технического знания? Какие особенности обнаруживает знание в специфической среде «технического» в отличие от среды «научного»? Какого рода деятельность обслуживает техническое знание?

Остановимся лишь на основных проблемах методологии технического познания, таких, как: технический эмпирический опыт и техническая научная теория, моделирование технического объекта, критерии оценки технического объекта.

За всю историю технического творчества накоплен огромный опыт по конструированию и созданию технических объектов. Для исследователя он имеет значение как технический эмпирический опыт. По отношению к этому опыту вполне уместны логикометодологические процедуры сравнения, обобщения, анализа и синтеза. Цель такого исследования состоит в том, чтобы выявить идеальные образцы технических решений и допущенные ошибки («брак» конструирования). Исследования в этом направлении дают материал для последующих технических идей и теоретических подходов. По мнению А.Н. Боголюбова, известного исследователя истории техники, о современных технических объектах можно говорить как о саморазвивающихся объектах, которые затем, возможно, смогут воспроизводить себе подобных [1. С. 11].

Техническая теория. Понятие «техническая теория» сравнительно недавно введено в философско-методологическую литературу [6]. Как известно, основу теории образуют абстрактные идеализированные объекты. Они также образуют и основу технической теории. Отличительными особенностями абстрактных объектов технической теории являются их «однородность» и их «сборка» по определенным правилам. «Подобное строение абстрактных объектов является специфичным и обязательным для технической теории, делая их однородными в том смысле, что они сконструированы, во-первых, с помощью фиксированного набора элементов и, во-вторых, ограниченного и заданного набора операций по их сборке» [6. С. 327].

Природа «однородности» и правила «сборки» не являются произвольными, а определяются содержанием реального технического объекта. Если технический объект является механизмом, в нем выделяются составляющие его элементы — стандартизованные конструктивные элементы реальных технических систем. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. К примеру, немецкий ученый и инженер Франц Рело для построения технической теории провел детальное расчленение механизма, взятого в качестве абстрактного объекта технической теории. Он разработал представление о кинематической паре, а составляющие ее тела назвал элементами пары. Несколько кинематических пар образуют кинематическое звено, несколько звеньев — кинематическую цепь. Механизм является замкнутой кинематической цепью принужденного движения, одно из звеньев которой закреплено.

В отечественной мысли теоретический подход к выделению основных структур технического объекта разрабатывал академик И.И. Артоболевский, основоположник советской школы механики. Он предложил начинать исследование с изучения структуры и классификации кинематических пар, а затем переходить к изучению кинематических цепей. Логическим завершением теоретического исследования является изучение структуры и классификации механизмов. Развивая теорию кинематических пар, Артоболевский ввел представление о пяти их основных классах. К первому классу были отнесены пары, накладывающие одну связь. Пары второго класса имеют две связи, третьего класса — три связи, четвертого — четыре связи, пары пятого класса — пять связей. При этом любая пара высшего класса может быть заменена кинематической цепью из ряда звеньев, входящих в пары низшего класса. На этом основании исследование структуры цепей, образованных парами разных классов, можно свести к исследованию цепей, звенья которых входят только в пары пятого класса. Это обеспечивает единство в исследовании механизмов и теоретически обосновывает возможность исследования механизмов в единообразных схемах [ 1. С. 111 — 112].

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем и поэтому должна учитывать специфику механизма конструируемой технической системы, ее основные составляющие, а также процессы, обеспечиваемые данным механизмом. Основу технической теории составляют идеализированные технические структуры, которые подлежат классификации. Например, в структуре кинематических цепей различают пять семейств. Семейство, не имеющее никаких общих связей, называется нулевым. Это пространственные механизмы в самом общем виде. Затем следуют механизмы первого семейства, имеющие одну общую связь; механизмы второго семейства имеют две общие связи; механизмы третьего семейства имеют три общие связи (сферические пространственные и плоские) и т.п.

Геометрические преобразования являются существенным моментом технических теорий. При образовании кинематических групп различных семейств можно пользоваться единым принципом, который Артоболевский назвал методом развития контура. Всякая достаточно развитая группа может состоять из одного или нескольких контуров, образующих каждый в отдельности замкнутую кинематическую цепь, и нескольких незамкнутых цепей, которыми звенья контура могут присоединяться к звеньям первоначального механизма. Поэтому основной структурной группой служит замкнутый контур. Класс контура определяет число его степеней свободы. К примеру, основой поводка, выступающего как кривошип или ведущее звено, является контур первого класса, а трехшарнирного звена — контур второго класса и т.п.

Применение математических методов — существенная особенность технической теории. Структуры механизмов можно рассматривать как топологические задачи, решаемые на основе математических методов, прежде всего теории графов. Например, Л.В. Асур, ученик Н.Е. Жуковского, исследуя математическую сторону поставленных им структурных проблем, указывал на их топологическое происхождение. Он считал, что изучение сложных шарнирных образований не только само по себе представляет интерес для геометров, но сможет стать основой и для дальнейшего развития топологии.

Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивно-технические и технологические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта проектирования, изготовления, отладки технической системы, а также эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике. Конструктивно-технические знания ориентированы на описание строения технических систем и включают знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем. Технологические знания фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.

Эмпирический уровень технической теории содержит и особые практико-методические знания, представляющие собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в практике инженерного проектирования.

Теоретический уровень научно-технического знания образован тремя основными уровнями теоретических схем:

  • 0 функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе независимо от способа ее реализации и является результатом идеализации технической системы. Каждый элемент технической системы выполняет определенную функцию. Совокупность функциональных свойств технической системы, представленных в виде определенных математических зависимостей, составляет содержание данного уровня теоретической схемы;
  • 0 поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое;

О структурная схема фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются процессы функционирования технической системы. Это могут быть детали или технические комплексы разного уровня, различающиеся по принципу действия, техническому исполнению и т.п. Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей данной технической системы.

Все отмеченные уровни теоретической схемы являются результатом идеализации будущей технической системы, теоретическим ее наброском. При этом следует учитывать пространственные параметры. В противном случае может оказаться, что построенный механизм не будет выполнять свои функции. К примеру, кривошип — ведущее звено многих механизмов должен иметь возможность сделать полный пространственный оборот вокруг базисного шарнира. Поэтому размеры звеньев механизма должны находиться в определенных пределах и пропорциях. Соответствующие математические уравнения, описывающие параметры звеньев механизма, называются условиями существования механизма.

Таким образом, техническая теория по своим основаниям обладает рядом отличительных особенностей. Главная из них — более «жесткий» характер по отношению к предметной области, чем в научной теории, по отношению к которой вполне допустимы идеализации самого высокого порядка.

Методы технического исследования. На предварительном этапе решения технических задач по разработке того или иного технического объекта проводится анализ явлений или процессов, лежащих в основе конструируемого объекта. Методы проведения анализа технического объекта основываются на принципах системного подхода. Под технической системой в данном случае понимается взаимосвязь основных ее элементов. Структура технической системы определяется составом ее элементов и способами их связей. Множество всех возможных состояний системы зависит от числа элементов, степеней их свободы, определяется уровнями связей между ними, а также функциями технической системы.

Метод декомпозиции применяется для решения сложной технической задачи и сводится к расчленению системы на подсистемы или даже на элементы с целью их детального исследования с последующим их синтезом. Например, ракета-носитель как сложная техническая система расчленяется на блоки, которые в свою очередь делятся на отсеки, имеющие законченное конструктивное и функциональное назначение. Каждый отсек (топливный, переходный, отсек двигательной установки) подвергается аналитической проработке, а для каждого его элемента проводятся тепловые, прочностные и другие расчеты [4. С. 41].

В техническом, как и в научном исследовании, используются анализ и синтез, индукция и дедукция и ряд других общих методов.

Метод моделирования имеет наибольшее значение в силу специфики конструирования технического объекта.

Под моделированием понимается исследование объектов познания посредством построения их моделей, когда реальный объект заменяется его моделью, а знания, полученные на основе исследования модели, переносятся на реальный объект.

В техническом познании, как уже отмечалось, зачастую отсутствует реальный объект. В этом случае моделирование можно рассматривать не только как процесс познания объекта, но и как процесс его создания.

В целом цикл моделирования включает в себя ряд этапов: процедуру создания модели технического объекта, исследование модели, преобразование модели, переход от модели к техническому объекту.

Для моделирования структуры технического объекта необходимо предварительно описать его состав и выявить характер взаимосвязей между его элементами, представив их в виде математических выражений. На этом этапе моделирования должны быть установлены правила соответствия, которые выражают соотношения между свойствами реального технического объекта и свойствами математических объектов. Для описания структуры и свойств технического объекта используется логико-математический аппарат, включающий теорию множеств, математические операции с матрицами и теорию графов.

Задача моделирования заключается не в том, чтобы буквально воспроизвести в тех или иных моделях технический объект. Проблемное поле исследования составляют не сами по себе элементы технического объекта, а их взаимоотношения друг с другом. Используя аппарат теории множеств (логические отношения принадлежности, подчинения, эквивалентности и т.д., логические операции умножения, сложения, пересечения, вычитания и дополнения), получают некоторую математическую модель реального технического объекта. Анализ этой модели, «эксперименты» над ней выявляют те возможности структурирования технического объекта, которые не обнаружены при его непосредственном описании.

Теория графов является одним из эффективных методов математического моделирования структуры технического объекта; она позволяет осуществить изоморфное преобразование графического образа объекта — графа, удобного для проведения логического анализа, к представлению его в виде булевых матриц, удобных для проведения вычислительных операций.

В моделировании технических объектов, как правило, предпочтение отдается функциональным моделям. Функциональные модели описывают функционирование каждого элемента технического объекта, а также связи между элементами. Для этого используются компонентные и топологические уравнения, выражающие связи разнородных фазовых переменных элементов, отражая объективно существующие законы и закономерности, и топологические функциональные уравнения, которые описывают связь между однородными фазовыми переменными, относящимися к разным элементам подсистем структуры технического объекта.

В техническом познании критерий объективности должен быть дополнен этическим «Не навреди». Уже на этапе разработки новых технических идей должна проводиться экологическая, эргономическая и этическая экспертиза. Возможны разные варианты создания технических систем, но жизнеспособными должны признаваться лишь те, которые этически обоснованы, экологически безвредны, имеют эргономические преимущества [5].

Такой подход имеет огромные преимущества перед традиционным вариантом внедрения новой техники, когда что-то изменить бывает почти невозможно. Ясно, что более выгодно дать всестороннюю оценку технических проектов, моделей будущей техники, чем потом предпринимать те или иные шаги по снижению негативных последствий. Тем более на уровне моделирования технического объекта можно предусмотреть все параметры, влияние которых следует просчитать, оценить.

Итак, методология научно-технического познания включает проблемы: соотношения технического эмпирического опыта и технической научной теории, в том числе ее специфики; моделирования технических объектов как процесса их познания и создания; методов технических исследований; критериев оценки технических объектов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  • 1. Боголюбов А. Н. Творения рук человеческих: Естественная история машин. М„ 1988.
  • 2. Воронин Л.Л. К проблеме генезиса технического знания // Вопросы философии. 2003. № 10.
  • 3. Горохов В. Г. Основы философии техники и технических наук. М.,2007.
  • 4. Кулик Ю.П., Панасенков В.П., Ревенков Л. В. Введение в анализ технических объектов. М., 1992.
  • 5. Некрасова Н.Л., Некрасов С.И. Философия техники. М., 2010.
  • 6. Степин В. С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. М., 1999.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>