Тема 2. Резервирование, как средство повышения безотказности 9 страница

o назначение: • упрощающая процедура применяется, когда исследуемые реальные объекты не позволяют выявить существенные аспекты на основе абстрагирования (отвлечения) • позволяет выйти за пределы эмпирического рассмотрения и перейти на уровень теоретического исследования явлений и процессов с применением соответствующих методов познания • позволяет объяснить, вскрыть общее и существенное, как закономерность в единичном = Анализ и синтез o понятие: • реальное или мысленное разложение (объединение) объекта на (из) компонентов • логическое следствие деления всех вещей в мире на материю и форму (элементы и структуру) o виды А. и С.: • природный. • практический • мысленный • мета А. и С. – оперирует со знаниями о мире = Классификация o понятие: • разбиение множества (класса) объектов на подмножества (подклассы) по определенным признакам • система знания, понятия которой означают упорядоченные по определенным общим признакам группы объектов o роль (задачи): • представление объектов исследуемой области в удобном для обозрения виде • содержание максимального объема существенной информации • систематизирует объекты и задает направление исследования o виды: • естественная и искусственная • дескриптивная (описывающая) и структурная (сущностная) = Систематизация o понятие: • следующий после классификации этап научного познания, • обеспечивает разработку методов и форм упорядочивания объектов в системе o функции: синтетическая, поиск общей основы и форм упорядочивания объектов в систему = Аналогия o понятие: рассуждение, в котором на основании сходства в предметах каких-либо свойств (отношений), делается вывод об их сходстве в других свойствах (отношениях) o гносеологическая природа: основана на однородности, единообразии и системности мироустройства o виды: строгая (установлена теоретическая связь, критерии) и не строгая o функции: • эвристическая, позволяет открыть новые факты • объясняющая • доказательная = Обобщение o понятие: • синтетическая форма приращения знания путем перехода от частного к общему, на более общий уровень знания за счет абстрагирования и построения понятий • ограничение разнообразия данных в опыте явлений и построение гомоморфного образа, мысленно извлекаемого из опытных данных. o виды и функции: • эмпирическое обобщение: ü производиться на основе операций упорядочивания, систематизации и классификации ü приводит к выделению и обозначению в понятии внешних одинаковых чувственно воспринимаемых и часто встречающихся свойств у объектов определенного типа • теоретическое обобщение: ü фиксация внутренних существенных свойств объектов, проявляющихся как относительно постоянные во взаимодействиях ü и характерных для него как целого 35.2. Моделирование = Понятие: метод исследования, когда вместо объекта используется модель = Модель: o искусственный объект (артефакт) или естественный объект, помещенный в искусственные условия o эти условия обладают существенным с точки зрения целей исследования сходством с изучаемым объектом = Гносеологическая основа: o наличие аналогии в проявлении исследуемого аспекта в различных объектах o модель специфически отображает (воспроизводит) некоторые стороны исследуемого объекта = Функция: получение нового знания об исследуемом объекте за счет переноса на него результатов, полученных при исследовании модели = Виды: o предметное: на модели в реальности воспроизводится исследуемый аспект (процесс, свойство) o знаковое: • мысленное • логико-математическое • численное на ЭВМ o по отражаемому аспекту объекта моделирования: • структурное • функциональное 35.3. Формализация = Понятие: совокупность познавательных операций, обеспечивающая отвлечение от значений и смыслов концептов и понятий научной теории с целью исследования её логических особенностей, дедуктивных возможностей = Формализованная система: o имеется исчерпывающее описание дедуктивных взаимосвязей между положениями теории, произведенное на основе аксиоматического метода o выявлены и четко сформулированы логические средства, используемые при дедуктивном разворачивании теоретических положений o понятия и выражения научной теории заменяются символическими обозначениями = Виды формализации: полная и не полная = Роль в познании: обеспечивает логическую систематизацию и организацию теоретического и эмпирического знания теории = Формализованный язык o алфавит, o правила построения слов, o правила преобразования (дедуктивного вывода) o правила интерпретации выражений языка, придающих им семантическое значение (смысл) Тема 36. Методы эмпирического исследования 36.1. Исходные понятия = Индуктивный метод: обеспечивает перенос знаний с известных областей практики на вновь осваиваемые и неизвестные = Индукция: o как метод рассуждения (вывода) содержит переход от эмпирически верифицируемых посылок к заключению, подтверждаемому посылками вероятно, но с истинной достоверностью из них не выводимого o содержит информацию, не содержащуюся в посылках o виды индукции (рассуждения): • перечислительные: от эмпирической истинности определенного множества событий к вероятностной истинности большего множества • временные: распространение истинности заданного множества от эмпирически данного временного диапазона за его временные рамки 36.2. Наблюдение: = Цель наблюдения. = Средства. = Результаты. 36.3. Эксперимент: = Современное понимание научного эксперимента. = Теоретическая «нагруженность» эксперимента. = Мысленный эксперимент = Численный математический эксперимент 36.3. Измерение = Единицы измерения. Инструменты измерения. = Относительность к средствам наблюдения Тема 37. Методы теоретического познания 37.1. Дедуктивная схема (метод): = Исходные понятия: o ducere – вести o deducere – дедукция - выведение, перенос истинности посылок на следствия o inducere – индукция – наведение, перенос истинности на новые объекты, новое вероятное знание по аналогии o abducere – абдукция – приведение, создание гипотез, порождение нового вероятного знания = Метод дедуктивного вывода o объяснение частных явлений общим и закономерным, явления сущностью o переносит значение истинности от посылок к заключению, = Теоретическое знание естественных наук представляется системой с несколькими иерархическими уровнями: o теоретическая схема, представляющая собой идеализированную модель исследуемого объекта, составленную из абстрактных и идеальных конструктивов; o множество предложений, в которых выделяются аксиомы, соответствующие наиболее общим научным законам или принципам; o из аксиом и теорем должны выводиться последующие теоремы; o формализм теории (математический аппарат) выражающий законы, структурные отношения в исследуемом объекте, для его осмысления связывается (интерпретируется) с конструктами теоретической схемы; o на основе теоретических схем (теоретического уровня) путем их преобразования в эмпирические схемы выражаются экспериментальные данные 37.2. Гипотетико-дедуктивная схема (метод): = Семантический аспект - интерес исследования сосредоточен на соответствии теории миру вещей = Истинность знания: o все теоретические положения в данной теории являются гипотезами в смысле неполноты их подтверждения исходными эмпирическими данными o для превращения сформированной по данной схеме системы знания в теорию необходимо выведение из неё экспериментального предсказания и проведение проверочного (критического) опыта = Задача метода – обоснование существующего знания, в том числе: o обеспечение логического анализа имеющихся гипотез o дедукция логических следствий из гипотез; o регламентирование процесса экспериментальной проверки гипотез = Ограниченность метода: o вопрос о способах порождении нового знания относится к психологии познания или научного творчества, o проблемы и методы выдвижения (порождения) гипотез здесь не рассматривается = Эффективно используется в естествознании: o для подтверждения (верификации) гипотезы и превращения в теорию; o для расширения области определения теории = Исходные положения теории o выводятся путем обобщения из имеющегося эмпирического базиса (Ньютон) o в некоторых случаях эмпирическое происхождение исходных положений может явно не обозначаться (Архимед, Ньютон) и представляются в форме аксиом = Математическая гипотеза 37.3. Аксиоматико-дедуктивная схема (метод): = понятие метода: o способ дедуктивного построения научной теории o в основание теории принимаются некоторые исходные, не доказываемые в ней положения (аксиомы) o все остальные положения (теоремы) выводятся из аксиом по принятым в данной теории логическим правилам (законам) = Синтаксический аспект - имеет дело с понятиями как таковыми, но не их отношениями к предметной области = В математике исходные положения (принципы) в данной схеме свободно конструируются в качестве прогноза возможных миров (Евклид) = Аксиома: o понятие: исходное утверждение научной теории, принимаемое в ней за истинное o требования к аксиомам: • непротиворечивость (Аристотелев закон исключения третьего) • независимость: аксиомы в данной теории не выводятся друг из друга в качестве теорем • полнота системы аксиом: все положения теории выводимы из принятых аксиом = Теоремы Гёделя: o Теорема о неполноте: в достаточно богатых формальных непротиворечивых системах, содержащих арифметику (или, например, теорию множеств) всегда находятся неразрешимые формулы, которые одновременно и недоказуемые, и неопровержимые o Теорема о непротиворечивости: если формализованная арифметика действительно непротиворечива, то это недоказуемо её средствами (необходим выход в метатеорию) 37.4. Абдукция = Задача метода: поиск и отбор наиболее вероятных научных гипотез для объяснения имеющихся фактов = Основатель метода Ч.С. Пирс (американский логик и философ, кон. 19в.): «Дедукция доказывает, что нечто должно быть, индукция показывает, что нечто действительно существует, а абдукция просто предполагает, что нечто может быть» = Логическая схема метода: 1. Наблюдается некоторое удивительное явление Р 2. Р было бы объяснено, если гипотеза Н была истинной. 3. Следовательно имеется основание (с вероятностью, предположительно) думать, что гипотеза Н истинна. = Последовательность шагов метода абдукции: o начинается с анализа и затем объединения разнообразных наблюдаемых фактов, чтобы выявить предполагаемую связь между ними o ведется поиск и формируются схемы, с помощью которых из совокупности имеющихся эмпирических данных, могут быть найдены возможные пути к новым открытиям o представление данных фактов в виде некоторой предполагаемой схемы придаёт дополнительную степень достоверности абдуктивному заключению = Методологические требования к гипотезам: o гипотезы должны объяснять не только эмпирически наблюдаемые факты, но и факты, которые непосредственно не наблюдаются, но проверяются косвенным путем o гипотезы должны быть сформулированы как высказывания, содержащие определенный вопрос, на который следует ответить в ходе исследования o проверяемость гипотезы, которая не ограничивается подтверждением наблюдаемыми данными. При этом опровергаемость гипотезы служит лишь средством отсева ложных гипотез. = Критерии для отбора правдоподобной гипотезы: o насколько она превосходит альтернативные гипотезы по объяснительной силе; o насколько она сама хорошо обоснована; o насколько надежны данные, на которые она опирается o в какой степени заслуживают доверия полученные объяснения. Тема 38. Методы технических наук и инженерной деятельности2 час 38.1. Социальный заказ на ТН = с XVIII столетия, складывается промышленное производство и формируется потребность: o в разработке принципиально новых инженерных объектов (парового котла и прядильных машин, станков, двигателей для пароходов и паровозов и т.д.) o в создании сходных, но модифицированных изделий (машина того же класса, но с другими характеристиками – иная мощность, скорость, габариты, вес, конструкция и т.д. o в тиражировании инженерных устройств = разработка поля однородных инженерных объектов позволяла сводить одни случаи к другим, одни группы знаний к другим. o первые образцы изобретенного объекта описывались с помощью знаний определенной естественной науки o все последующие, модифицированные, сводились к первым образцам 38.2. Методология = прагматический метод: o в процессуальном плане обеспечивает • понимание • перенос ценностей из социального (гуманитарного) мира человека на знания, результаты деятельности o результат: • результатом является высказывание • оно содержит не объяснение того, что есть (т.е. истинность), а понимание того, что должно быть (ценность) • высказывание раскрывает понимание того, какие вещи, деятельность являются значимыми (т.е. ценным, вместо истинным) т.е. когда они соответствуют ценностям, потребностям человека o понимание и объяснение: • объяснение – это подведение под закон природы, а понимание – это подведение под ценности человека • в социально значимой деятельности нет истинного, есть только ценное, ценности замещают истину, становятся значимыми вместо истинного • но при этом нельзя производить дальнейшее замещение - ценного на полезное, выгодное = аксиологический подход: o предназначение науки – поиск смыслов; o смыслы, ценности науки, как социального института - в истинности, т.е. в соответствии знаний с тем, что есть в реальности, которые конкретизируются в других ценностях и нормах науки • аксиоматический метод – логические нормы построения и доказательности в системе знаний • гипотетико-дедуктивный метод – объяснение и обоснованность в опытной проверяемости o смыслы социально значимой деятельности – в соответствии с ценностями, потребностями человека: • прагматический метод – истолкование, интерпретация, понимание • на языке ценностей, предпочтений (чувств, эмоций, идеалов, мотивов, целей, интересов) 38.3. Процедура «онтологизации» = поэтапный процесс схематизации инженерных устройств o объекты разбивались на отдельные части • крупные (двигатель, передаточный механизм, орудие), • мелкие ("простые машины" – наклонная плоскость, блок, винт, рычаг). o каждая часть замещалась " идеализированным представлением " (схемой, моделью), что позволяло: • применить к инженерному объекту, с одной стороны, математические знания, с другой – естественнонаучные знания. • по отношению к инженерному объекту такие представления являлись схематическими описаниями его строения (или строения его элементов), • по отношению к естественной науке и математике они задавали определенные типы идеальных объектов (геометрические фигуры, векторы, алгебраические уравнения и т.д.; движение тела по наклонной плоскости, сложение сил и плоскостей, вращение тела и т.д.). = формирование базовых компонентов технической теории (знания 1) o идеальные объекты (понятия: механизм, его онтологические представления, классификация простых механизмов) o задание процедур преобразования, отнесение к этим объектам определенных знаний (знания технической науки) o выделение области изучения таких объектов в самостоятельную (техническая наука в отличие от естественной) 38.4. Процедура «сведения» = сведение всех новых случаев (т.е. однородных объектов инженерной деятельности) к уже изученным в технической науке = сведение предполагает преобразование изучаемых в технической науке объектов и формирование новых знаний (знания отношений) – знания 2. o знания отношений понимались как законы или теоремы, o процедуры сведения – как доказательства. o процедуры сведения предполагают упрощение, разделение знаний на компактные, более простые (четкие), обозримые части - промежуточные знания, знания отношений = знания, позволившие заменить громоздкие способы и процедуры получения отношений между параметрами инженерного объекта процедурами простыми и изящными - знания 3. o например, последовательное замещение объекта технической науки в двух или более разных языках: • структурные представления: колебательный контур состоит из источников тока, проводников, сопротивлений, емкостей и индуктивностей и все эти элементы соединены определенным образом • характеристики, перенесенные из фундаментальной науки (знания о токах, напряжениях, электрических и магнитных полях, а также законах, их связывающих) • характеристики, взятые из математического языка первого, второго..., n-го слоя (например, в теории электротехники говорят о самой общей трактовке уравнений Кирхгофа, данной в языке теории графов) = в результате сведения возникает идеальный объект технической науки: o характеристики в технической теории так видоизменяются и переосмысляются (одни, несовместимые, опускаются, другие изменяются, третьи приписываются, добавляются со стороны) o новый объект в своем строении воссоздаёт в сжатом виде все типы характеристик 38.5. Процедура «математизации» = причина математизации: o необходимость осуществлять в ходе изобретения и конструирования анализ и синтез отдельных процессов и обеспечивающих их конструктивных элементов o исследовать все поле инженерных возможностей получить характеристики и отношения инженерного объекта, какие в принципе можно построить расчеты = условия и следствия математизации: o необходимо вводить идеальные объекты технических наук в онтологию соответствующего математического языка, т.е. представлять их как состоящие из элементов, отношений и операций, характерных для объектов интересующей инженера математики o для этого ведется длительный процесс дальнейшей схематизации инженерных объектов и их онтологизации = математизация позволяет: o успешно решать задачи синтеза-анализа o исследовать всю изучаемую область инженерных объектов на предмет теоретически возможных случаев o выйти к теории идеальных инженерных устройств (например, теории идеальной паровой машины, теории механизмов, теории радиотехнического устройства и т.д.) 38.6. Идеальное устройство o = это конструкция из элементов и отношений идеальных объектов технической науки: o имитирует основные процессы и конструктивные образования этих инженерных устройств o является именно моделью инженерных объектов определенного класса, = конструкции-модели o существенно облегчают инженерную деятельность, o позволяет анализировать и изучать основные процессы и условия, определяющие работу инженерного объекта (в частности, и собственно идеальные случаи). 38.7. Математизированная теория механизмов = создана В.Л. Ассуром, В.B. Добровольским, И.И. Артоболевским Каждый механизм стал рассматриваться как кинематическая цепь, состоящая из одного или нескольких замкнутых контуров и нескольких незамкнутых цепей, служащих для присоединения звеньев контура к основным звеньям механизма. В теории механизмов появилась возможность получать новые конструктивные схемы механизмов дедуктивным способом. Анализ механизма начинается с разработки определенной кинематической схемы на основе его структурной схемы, фиксирующей конструктивные элементы. Кинематическая схема позволяет исследовать естественный процесс – движение элементов, пар, цепей и отдельных точек. Для решения этой задачи используются так называемые "планы" механизма, т.е. схематические его изображения в каком-либо положении. На их основе составляются системы уравнений, устанавливающие математические зависимости между перемещениями, скоростями и ускорениями звеньев механизма. С помощью графических и аналитических методов расчета определяется положение каждого звена, перемещение точек звеньев, углы поворота, мгновенные скорости и ускорения точек и звеньев по заданному закону движения начального звена. Для расчета сложных механизмов осуществляются их эквивалентные преобразования в более простые схемы. = выводы ТММ: o законы структурного образования становятся общими для всех механизмов; o анализ общих законов структуры механизмов позволяет установить все возможные семейства и роды механизмов, а также создать их единую общую классификацию; o структурный и кинематический анализ механизмов одного и того же семейства и класса может быть проведен аналогичными методами; o метод структурного анализа дает возможность обнаружить громадное число новых механизмов, до сих пор не применяющихся в технике. = в отличие от естественной науки в техническую науку включаются также расчеты, описания технических устройств, методические предписания 38.8. Техническая и инженерная деятельность = Инженеры-производственники o призваны выполнять функции технолога, организатора производства и инженера по эксплуатации. o такого рода инженеров необходимо готовить с учётом их преимущественной практической ориентации. = Инженеры конструктора и проектировщики o разработчики, которые должны сочетать в себе функции изобретателя и проектировщика, тесно связанные с применением технической науки. o они становятся основным звеном в процессе соединения науки с производством = Инженеры – исследователи o непосредственно занимаются научно - исследовательской работой в области технической науки o они также обеспечивают соединение науки с производством. Им требуется основательная научно-техническая подготовка = Инженеры - системотехники o "системщики широкого профиля", задача которых - организация и управление сложной инженерной деятельностью, комплексное исследование и системное проектирование. 38.9. Техника и государство = Проблема гуманитарного контроля в науке и высоких технологиях. o наука и экономика • Э. Лейтон на примере проекта «Хивд-сайт» («Прицел») изучал. ü насколько оправдывают себя финансовые затраты на фундаментальные исследования в области разработки новейших вооружений ü Перед участниками — тринадцать групп ученых и инженеров — на протяжении восьми лет ставилась задача — изучить около семисот технологических инноваций. ü Выводы таковы: только 9% из них имели в качестве своего источника новейшие научные достижения, а 91 % имели в качестве своего источника предшествующие технологии. ü Из выявленных 9% инноваций только 0,3% имели источник в области фундаментальных исследований. ü Все это убедительно показывает, сколь незначительна сиюминутная отдача науки и насколько затруднен процесс движения новейших научных разработок в сферу технологии и производства. • практический выход фундаментальных исследований непредсказуем и не может быть напрямую связан с его успешным технологическим применением. ü до XIX в. разрыв между исследованием, проектом и его фактической реализацией составлял период в 150 лет, ü сейчас, по мнению прикладников, этот интервал сократился до 20 — 30 лет. • развитие техники, оторванное от гуманистических целей и ценностей, порождает разрушающие человеческое бытие последствия • негативные последствия технократического развития ü примеры: угроза ядерной и экологической катастроф, генная инженерия и клонирование, сциентизированное мировоззрение, последствия зомбирования и мн. др. ü природогенные - возникают в природных процессах, но являются отрицательными результатами технократического давления, нарушающего природное равновесие, например, землетрясения, наводнения, снегопады, сход лавин и пр. ü техногенные - генерируемые человеко-машинными, техническими системами и имеющие тесную связь с ошибками в расчетах, планировании, проектировании. • прогнозирование — одна из наиболее ответственных сфер, сопряженных с действием эффектов сложных систем, не поддающихся полному контролю ни со стороны ученых, ни со стороны властных, государственных структур.