Системотехника и ее отличие от традиционного научно-технического знания

Тема 4. Методологические проблемы техники

Генезис технических наук.

Сущность, специфика и уровни технического знания.

Методы познания технических объектов.

Специфика технической теории. Понятие технического объекта.

Системотехника и ее отличие от традиционного научно-технического знания.

 

Ключевые понятия: технический объект, техническая теория, эмпирический и теоретический уровни технической теории, функциональная схема, поточная схема, структурная схема, системотехника.

Одной из центральных проблем методологии техники является анализ специфики технического знания. Какова природа технического знания? Какие объекты исследуются техникой? Какие особенности обнаруживает техническое знание в отличие от естественнонаучного? Что такое технический объект? Какого рода деятельность обслуживает техническое знание? Решение подобных вопросов предполагает обращение к проблеме соотношения разных форм человеческого знания, и в первую очередь — научного и технического знания.

Генезис технических наук. Технические науки как сравнительно самостоятельная система знаний оформилась позднее, чем дисциплины естественно-научного цикла. Между тем, истоки знания, которые позднее заложили основания технических наук, выявляются в эпоху зарождения наук.

Выделяются следующие этапы в развитии технических знаний:

1) донаучный — от древневосточных и античных исследований до начала ХIХ века. Этот период характеризуется накоплением эмпирического материала, на основе которого создавались предпосылки формирования технических наук. В этот период основным в техническом знании было конструктивно-функциональное описание основных технических объектов; последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические;

2) классический — между началом ХIХ в. и первой половиной ХХ в. В его рамках положение технического знания было сферой приложения фундаментальных принципов и законов естественных наук к решению конкретных задач, имеющих непосредственное практическое значение. В этот период происходит возникновение первых технических наук технологического и энергетического циклов;

3) постклассический (современный) — начинается со второй половины ХХ в. Характеризуется формированием технических наук информационно-кибернетического цикла, активизацией интегративных тенденций в рамках технических наук, а также усилением взаимосвязей между естествознанием, техническими и социальными науками.

Элементы донаучного технического знания обнаруживаются на самых ранних стадиях антропосоциогенеза. Их наличие можно констатировать, начиная с периода, когда орудийный арсенал первобытного общества стал представлять собой не набор случайных разрозненных орудий труда, а комплекс предметов, имеющих выраженную специализированную направленность. Для их воспроизводства уже было недостаточно генетически наследуемых человеком функций; необходим был механизм социального наследования, транслирующих из поколения в поколение навыки изготовления тех или иных орудий. Социальное наследование, в свою очередь, было возможно только при наличии и функционировании элементов технического знания.

Техника большую часть своей истории была мало связана с наукой; люди могли делать, и делали устройства не понимая, почему они так работают. К примеру, человек еще в древности научился выплавлять металл, не имея адекватного представления о том, что при этом происходит, какие физические и химические процессы определяют получение конечного результата; крупные архитектурные проекты были реализованы без всякой помощи науки (древние ирригационные сооружения, древнеегипетские пирамиды и пр.); телескоп и микроскоп были сделаны до возникновения экспериментального естествознания.

Практический опыт, накапливаемый обществом, был положен в основу «пранауки», первые формы которой относятся к древним восточным цивилизациям. Древневосточное знание имело преимущественно прикладную направленность и носило рецептурно-инструктивный характер. Это было продиктовано особенностями восточных древних цивилизаций. Для них была присуща деспотическая форма социально-политической системы, в рамках которой жестко регламентировались направления деятельности, в том числе и технико-производственная деятельность. Древние технологии имели магический и сакральный характер, и носителями этого знания являлись служители Бога (царь, жрец или писец).

В эпоху античности элементы научно-технического знания, с одной стороны, были восприняты с Востока, а с другой — получили эффективное развитие в рамках древнегреческой цивилизации. Древняя Греция — родина науки — теоретического, умозрительного анализа реальности. «Интеллектуальный взрыв» эпохи античности создал предпосылки и для динамики донаучных форм технического знания. Все более отчетливо устанавливается взаимосвязь между теоретическим описанием объекта и возможностью его реального создания. Древние греки четко различали теоретический и практический (ремесленный) виды знания: технэ и эпистеме — технику без науки и науку без техники — относя их к противоположным сторонам человеческой деятельности. И если занятие наукой считалось социально значимым и достойным свободного человека, то отношение к ремеслу было пренебрежительным, негативным. Однако первые в истории образцы технической теории возникли именно в условиях античной культуры. Уже Пифагор (VI в. до н.э.) известен своими работами по приложению математики к исследованиям природных закономерностей (например, установление взаимосвязи между высотой звука и длиной струны). Архимед оставил теоретические работы, обосновывающие создание технических объектов (устройства для поднятия тяжестей, метательные машины и пр.), заложив начала механики и гидростатики. Хотя в целом техническое знание античной эпохи не увязывалось непосредственно с развитием науки, а опиралось преимущественно на опыт, многовековые традиции, метод «проб и ошибок».

Итак, первоначально техническое знание развивалось на эмпирической базе; оно формировалось в процессе ответа на вопросы, возникшие при создании и эксплуатации конкретных технических объектов. Долгое время наука и техника развивались, мало соприкасаясь друг с другом, каждая — в своей достаточно замкнутой области. После многих веков такой “автономии” наука и техника соединились в ХVII в. — в эпоху научной революции. Она положила начало целенаправленному применению научных знаний, которое впоследствии и составило основу технической науки и инженерного мышления. На основе динамики Г. Галилея (1564-1642) и математической физики И. Ньютона (1643-1772) формируются предпосылки создания сравнительно целостной системы естественнонаучного и технического знания. Становление и развитие экспериментального естествознания оказало существенное влияние на развитие технических наук. Технический объект получил возможность быть представленным в виде естественнонаучного процесса, что служило базой для теоретического конструирования. Х.Гюйгенс фактически реализовал путь приложения научных знаний, намеченный Галилеем: от математической, геометрической схемы к физическим представлениям и процессам (качание маятника) и от них к структурной схеме.

В рамках промышленной революции ХVIII в. произошло реальное формирование первых наук технического цикла. Если до сих пор технические изобретения были уделом практиков-самоучек, их технологическое творчество стимулировало развитие науки. Техническая инновация давала повод для научного исследования. Так, сначала появилось многообразие водяных колес, а затем Л. Карно (1753-1823) заложил основы термодинамики. Сначала практики изобрели и совершенствовали паровые машины, а затем Н. Карно (1796-1832), достойный продолжатель дела своего отца, сформулировал основы теплотехники и термодинамики. И если в ХVIII в. технические изобретения были связаны с реализацией преимущественно технического опыта (например, паровая машина Дж. Уатта), то в ХIХ в. ситуация кардинально меняется: целые отрасли промышленности создаются на основе научных открытий и разработок. Так, теория термодинамики С.Карно была положена в основу создания конкретных конструкций паровых машин; открытие явления электромагнитной индукции М. Фарадеем в 1831 году легло в основу изобретение электрического двигателя т т.д. В результате возникли первые технические дисциплины, созданные в середине ХIХ века: теория механизмов и машин, техническая термодинамика, сопротивление материалов, гидростатика и др. «Взрыв» развития технических наук в этот период был вызван предшествующим динамизмом естествознания и обусловлен расширением технических потребностей цивилизации, что, в свою очередь инициировало целенаправленную научную подготовку инженеров. Поэтому возникновение первых технических наук связано также с необходимостью систематизации научного материала для высших технических школ.

К концу ХIХ — началу ХХ вв. были созданы реальные предпосылки формирования технических наук современного типа. Технические науки с этого времени органично связаны с естественно-научным знанием; причем как с прикладным, так и фундаментальными его уровнями. В результате реализуется процесс, с одной стороны, «технизации» естествознания (когда все большая часть фундаментальных исследований находит технико-прикладное использование); а, с другой стороны, имеет место процесс «сциентизации» техникознания (когда необходимость совершенствования объектов технического знания ставит новые ориентиры перед естественными науками). Кроме того, технические науки современного типа характеризуются также «человеческим измерением» — интеграцией не только с естественными, но и с социально-гуманитарными науками.

 

Сущность, специфика и уровни технического знания.

Техническое знание, как уже было отмечено, является самостоятельной подсистемой науки. Техническое знание — система закономерностей, обусловливающих создание, функционирование и развитие техники. Самостоятельность технических наук обусловлена тем, что они продуцируют имманентное знание, соответствующее внутренним закономерностям, не связанное непосредственно ни с природными закономерностями (естествознание), ни с потребностями социума (обществознание).

В процессе формирования и развития технического знания отчетливо проявляется его специфичность. Специфика технических наук обусловлена их «обслуживающей» функцией; обеспечение этой функции включает приложение и детализацию знаний естественных наук, однако не сводится к этому и предполагает формирование специального предмета исследования. Технические науки обладают всеми характеристиками теоретического знания: высоким уровнем абстрактности, наличием понятийного аппарата, системы законов, принципов, правил. И естествознание, и техникознание стремятся постичь истину, проникнуть в сущность явлений, овладеть тайнами природы. Отличия же технического и естественнонаучного знания заключаются в следующем:

1. они различаются объектом исследования. В отличие от объекта естественных наук технический объект имеет искусственное происхождение. Объект технического познания должен быть сконструирован, создан. Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются результатом целенаправленной, проективной деятельности человека. Вместе с тем, технические артефакты создаются на основе природного материала. Поэтому, строго говоря, технический объект имеет «естественно-искусственный» характер. Объект же исследования естественных наук представляет собой “естественное” — природа, ее свойства, связи, отношения.

2. результатами исследования. Техническое знание продуцирует различные артефакты, способствует осуществлению новых технологий (относящихся к сфере материального). Результатом естественнонаучных исследований является получение объективной истины, фиксируемой в фундаментальных законах, принципах, гипотезах (относящихся к сфере идеального).

3. критериями оценки научной и технической деятельности. Критерии оценки технических объектов следующие: эффективность, надежность, экономичность, контролируемость, удобность, простота в обслуживании и т.д. От научных теорий требуется, чтобы они были истинными, плодотворными, эмпирически подтверждаемыми, универсальными.

4. степенью влияния на развитие общества. Достижения технических наук имеют более прямое, непосредственное влияние на социальные события, чем научные открытия. Техническое знание всегда имело большую практическую направленность, чем естественнонаучный корпус знания.

Но перечисленные выше различия технического и естественнонаучного знания не абсолютны. Границы между ними прозрачны и на современном этапе, как мы уже отмечали, развития науки и техники происходит углубление их взаимовлияния и взаимообусловленности. Технические науки переводят естественнонаучные закономерности в сферу производства, а также в их рамках получают теоретическое осмысление экспериментальные данные и целевые установки, требующие фундаментального естественнонаучного анализа.

В техникознании, как и в естествознании, выделяются два уровня анализа: эмпирический и теоретический. Эти уровни познания находятся в диалектической взаимосвязи.

Эмпирический уровень — это система технического знания, полученного преимущественно из опыта (от наблюдения и эксперимента к непосредственно производству), на основе которого выявляются определенные обобщающие характеристики технического объекта или процесса.

Теоретический уровень технического знания предполагает использование не столько эмпирического материала, сколько закономерностей, выявленных на основе логического познания. Теоретический уровень в техническом знании возникает на основе переориентации исследователей в сфере прикладного знания: не ослабляя своей ориентации на фундаментальные исследования в физике, химии, математике, они все больше сосредоточивали свое внимание на специфических теориях в области техники. Появление теоретических конструкций в техническом знании привело к трансформации всего этого знания: наряду с прикладным знанием в нем оформился и стал активно функционировать теоретический уровень — появилось фундаментальное техническое знание.

В технических науках эмпирический уровень познания имеет большую степень функциональности. Технические науки — как фундаментальные, так и прикладные — нацелены на создание того, чего нет в природе. Они творят «вторую природу» — техническую основу цивилизации. Однако это не означает, что для ученого, работающего в области технических наук, теоретические исследования отступают на второй план. Напротив, усложнение задач, требующих технического решения, повышает тенденцию его теоретизации. И, тем не менее, в технических науках соотношение эмпирического и теоретического знания сохраняет иное значение, чем в естествознании, где степень теоретизации выше.

Специфической чертой современного технического знания становится комплексность. Технические науки, выступая неким «мостом», транслятором результатов естественных наук — научных идей и открытий — в социальную практику, являются комплексными в том отношении, что в них наиболее явственно проступают гуманитарный, психологический, экономический, социальный и философский аспекты. Техническому знанию внутренне присуща потребность в интенсивном взаимодействии с обществознанием. Тенденция интеграция технических наук с общественным корпусом знания стала особенно заметной на современном этапе общественного развития. Этот процесс носит объективный характер и связан:

во - первых, с масштабным проникновением технических и технологических инноваций во все механизмы массовых коммуникаций, образование, воспитание, обучение, оказывая влияние на формирование личности и межличностных отношений;

во - вторых, с колоссальными достижениями современной техники в области генной инженерии, биотехнологий. Медицинская техника способна не только воспроизводить и заменять отдельные органы человека, но и усиливать его физические возможности (протезы, слуховые аппараты, линзы кардиостимуляторы и т.д.). Генная инженерия получила возможность с помощью биотехнологического вмешательства влиять на наследственность человека и даже генетически изменять его. Это делает необходимым единство целевых и ценностных установок в данной области научных исследований;

в - третьих, с тем, что НТП создал такие гигантские технические системы, которые требуют учета самых различных последствий функционирования этих систем, в т.ч. экологических, социальных, психологических, здравоохранительных и т.д., что, в свою очередь, актуализирует осуществление комплексных исследований, взаимосвязь инженерного и социального аспектов современной техники. Проектирование технических систем есть одновременное решение социальной задачи, обусловленное социально-биологическим воздействием техники на человека. Так, например, в архитектуре решение технических задач при проектировании жилищ, коммуникаций, планировке города и т.д. не могло быть достигнуто без социальных, психологических, биологических знаний о человеке и о городе как социальной единицы;

в - четвертых, научные успехи самого гуманитарного знания немыслимы сегодня без технического инструментария и средств;

в - пятых, прогресс в области техники и науки способствует формированию нового цивилизационного уклада (техногенной цивилизации). Техника становится важнейшей составляющей материальной культуры общества, значительно изменяющей содержание этой культуры. Без нее невозможна не только производственная деятельность, но и социальная, управленческая, бытовая и т.д., что также инициирует интеграцию гуманитарного и технического знания.