Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках

Технические и естественные науки имеют одну и ту же предметную область инструментально измеримых явлений. Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство физических экспериментов является искусственно созданными ситуациями. Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается в том, что все искусственные объекты создаются из естественного материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы - фактически видоизмененными природными процессами. Естественнонаучный эксперимент - это не столько конструирование реальной экспериментальной установки, сколько идеализированный эксперимент, оперирование с идеальными объектами и схемами. Технические науки к началу ХХ столетия приняли качество подлинной науки, признаками которой являются систематическая организация производства знаний, опора на эксперимент, математизацию теорий. В технических науках появились и особые фундаментальные исследования. В технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате возник новый тип организации теоретического знания. Технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие.

Для определения специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. На этой основе может быть пересмотрена и углублена и сама классификация наук.

Для современной инженерной деятельности требуются не только краткосрочные исследования, направленные на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований в лабораториях и институтах, специально предназначенных для развития технических наук. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности.

В научно-технических дисциплинах необходимо различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые можно называть технической теорией.

Разделение исследований в технических науках на фундаментальные и прикладные позволяет выделить и рассматривать техническую теорию в качестве предмета особого философско-методологического анализа и перейти к изучению ее внутренней структуры. Естественнонаучные и научно-технические знания являются в равной степени знаниями об артефактах и сами создают их. Между двумя видами теорий существует фундаментальное отличие - в рамках технической теории важнейшее место принадлежит проектным характеристикам и параметрам.

Исследование соотношения и взаимосвязи естественных и технических наук направлено на обоснование возможности использования методологических средств, развитых в философии науки в процессе исследования естествознания. В последние десятилетия возникло множество технических теорий, которые основываются не только на физике и могут быть названы абстрактными техническими теориями (например, системотехника, информатика или теория проектирования), для которых характерно включение в фундаментальные инженерные исследования общей методологии. Такие теоретические исследования становятся комплексными и непосредственно выходят не только в сферу "природы", но и в сферу анализа социального контекста научно-технических знаний.

Информа́тика - наука о методах и процессах сбора, хранения, обработки, анализа и оценки информации, обеспечивающих возможность её использования для принятия решений. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, например разработка языков программирования и протоколов передачи данных.

Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект); каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений); в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных); как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний) и т. п.

Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процессам становится одновременно необходимым и возможным.

Информационные ресурсы — различные формализованные знания (теории, идеи, изобретения), данные (в том числе документы), технологии и средства их сбора, обработки, анализа, интерпретации и применения, а также обмена между источниками и потребителями информации.

Информационный процесс — последовательность действий (операций) по сбору, передаче, обработке, анализу, выделению и использованию с различной целью информации (и/или её носителей) в ходе функционирования и взаимодействия материальных объектов.

Информационная эпистемология -Информационная эпистемология исследует различные способы представления и выражения знаний и возможности построения знаний с помощью технических систем. В силу этого фокус информационной эпистемологии перемещается на обыденное познание и здравый смысл, поскольку они являются изначальной формой познавательной деятельности, к тому же формой универсальной, всеохватывающей, энциклопедической, наиболее сложной, разнообразной и богатой. Процесс познания и мышления, считает А.И.Ракитов, рассматривается в информационной эпистемологии под углом зрения "инженерного фундаментализма" как процесс машинной трансформации информации. К основным проблемам информационной эпистемологии он относит следующие: "что такое информация; как она передается, трансформируется; каковы функции и соотношения сигналов и кодов; какова эпистемическая функция компьютеров, могут ли они мыслить; как из информации создаются знания; как соотносятся информация, смысл и значение; каковы способы машинного представления знаний; какова связь информации и языка; как осуществляется машинное понимание и взаимопонимание машины и человека; можно ли редуцировать мыслительные процессы к вычислительным функциям или представить через них; в чем сущность инженерного подхода к познавательной деятельности; и, наконец, каково соотношение компьютера и мозга?".

Киберне́тика (от др.-греч. κυβερνητική — «искусство управления»^[1]) — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах, будь то машины, живые организмы или общество. Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. XX века этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.

Конструирование – вид инженерной работы, которая осуществляется в различных областях человеческой деятельности: в проектировании технических систем, дизайне, моделировании одежды и др. В технике конструирование является обязательной составной частью процесса проектирования и связано с разработкой конструкции технической системы, которая затем материализуется при изготовлении на производстве. Конструирование включает анализ и синтез различных вариантов конструкции, их расчёты, выполнение чертежей и др. Разработка вариантов конструкции обычно связана с постановкой и решением задач технического творчества. На уровне конструирования происходит реализация технической идеи в рамках опытно-конструкторской разработки, которая связана с постановкой и решением задач технического творчества. В процессе конструирования создается чертёж технического изделия или системы, рассчитываются конкретные технические характеристики и фиксируются специфические условия реализации (характер материала, производительность, степень экологичности, экономическая эффективность и др.). Результат конструкторской разработки – техническое изделие, готовая конструкция. Конструирование сочетается с разработкой соответствующих технологических условий, т.е. методов и технических условий реализации конкретной модели. Поэтому конструирование связано с технологией, которая выявляет механизм организации процесса по производству конкретного изделия

Проектирование — деятельность человека или организации по созданию проекта, то есть прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния; комплекта документации, предназначенной для создания определённого объекта, его эксплуатации, ремонта и ликвидации, а также для проверки или воспроизведения промежуточных и конечных решений, на основе которых был разработан данный объект.

От специфического для машиностроения, строительства и других отраслей науки и техники понятия «проект» (англ. design) в значении «проектная документация» следует отличать используемое в области деятельности управление проектами в контексте менеджмента понятие «проект» (англ. project, от лат. projectus — брошенный вперёд, выступающий) в значении «некоторая задача с определёнными исходными данными и требуемыми результатами (целями), обусловливающими способ её решения», «программа», «комплекс работ» и т. п.

Проектирование может включать несколько этапов от подготовки технического задания до испытания опытных образцов. Объектом проектирования является проект материального предмета. Понятие проектирования не включает в себя стадию реализации проекта^[1]. Проектирование обладает своей методологией, которая включает структуру деятельности, принципы и нормы деятельности, субъектов, объект и его модели, методы и др.

Системотехника - проектирование, конструирование и приведение в действие сложных групп связанных компонентов, которые должны работать совместно в заданных условиях и объединены некоторым типом взаимодействия или взаимозависимости с целью образовать самосогласованное и интегральное целое. Примерами таких систем могут служить автоматизированный производственный процесс, сеть коммуникаций и система управления процессом. Широко известным примером является календарный план-график строительства жилого дома с указанием материалов и сроков их поставки, а также общего времени и стоимости работ согласно установленным лимитам. Чтобы спроектировать сложную систему, состоящую из нескольких более простых систем, требующих знаний в различных областях науки и техники и взаимодействующих определенным образом, нужны специалисты в каждой из этих областей. Требования, предъявляемые к эффективности такой системы, определяют высокие требования к способностям и квалификации ее проектировщиков. Когда одна группа разработчиков работает над одной частью системы, другая - над другой, а третья пытается соединить эти части в единое целое, то получающаяся в результате система обнаруживает, как правило, значительные дефекты и не может работать в соответствии со своим предназначением. Такой результат указывает на то, что взаимосвязь между различными частями должна была рассматриваться на ранних стадиях проектирования. Из этой потребности и возникла в 1960-х годах концепция системотехники. Системотехника делает упор на целостную систему, отдавая ей приоритет перед ее подсистемами. При проектировании сложных систем в соответствии с этим подходом можно выделить, вообще говоря, пять стадий: предварительное исследование, создание модели системы, исследование этой модели, проектирование и конструирование прототипа. Четкая граница между разными стадиями отсутствует, и проектировщики могут повторно рассмотреть всю задачу на любой стадии разработки. Предварительное исследование посвящается изучению граничных условий задачи и желаемых характеристик различных подсистем, а также экономической стороне проекта. Точно формулируются назначение системы и основные требования к ней. Изучаются источники информации и аналогичные системы, включая влияние на них внешних условий и помех. Наконец, оценивается совместимость системы с условиями окружающей среды и экономическими требованиями. На второй и третьей стадиях создается модель системы и проводится ее компьютерное моделирование, позволяющее оценить влияние каждой подсистемы на работу остальных. Оценивается также влияние различных параметров на эффективность системы. На последних двух стадиях разработка завершается, причем используется широкий диапазон научных и технических знаний и средств. После завершения проектирования строится прототип системы. Если испытания прототипа проходят успешно, то делается вывод о завершении разработки системы. В описанном выше процессе всегда приходится идти на компромисс между требованиями к разным подсистемам и их характеристикам. Поэтому при проектировании сложной системы специалист, работающий над какой-либо подсистемой, должен быть осведомлен как о системе в целом, так и о проблемах, возникающих при разработке остальных подсистем. Такой подход, при котором тщательно исследуются и моделируются все части системы в их взаимосвязи, часто позволяет выявить способы оптимизации и упрощения системы в целом. Обычно это приводит к системе, которая оказывается эффективнее, дешевле и надежнее системы, спроектированной без применения такого подхода.
Эргоно́мика (от др.-греч. ἔργον — работа и νόμος — «закон») — в традиционном понимании — наука о приспособлении должностных обязанностей, рабочих мест, предметов и объектов труда, а также компьютерных программ для наиболее безопасного и эффективного труда работника, исходя из физических и психических особенностей человеческого организма. Это научная дисциплина, изучающая взаимодействие человека и других элементов системы, а также сфера деятельности по применению теории, принципов, данных и методов этой науки для обеспечения благополучия человека и оптимизации общей производительности системы. Эргономика изучает действия человека в процессе работы, скорость освоения им новой техники, затраты его энергии, производительность и интенсивность при конкретных видах деятельности. Современная эргономика подразделяется на микроэргономику, мидиэргономику и макроэргономику.

Вопросы текущего контроля и самоконтроля

1. Что такое теоретические объекты современной технической науки? Как они соотносятся с реальностью?

2. Как трансформируется в современной эпистемологии представление об объекте и субъекте технического знания?

3. Охарактеризуйте изменения идеалов и норм познания, характерных для неклассической и постнеклассической технической науки?

4. Охарактеризуйте особенности формализации науки. Чем обусловлены границы формализации научных знаний? В чем состоит философский смысл теорем Геделя?

5. Назовите формы и методы математизации современной технической науки.

6. Какую роль играют новейшие информационные технологии в современной технической науке?

Тесты текущего контроля и самоконтроля

1.Основоположником кибернетики является: а) Н.Винер;

б) А.Эйнштейн; в) В.Гейзенберг.

2.Кто из отечественных естествоиспытателей внес наиболее существенный вклад в становление кибернетики в нашей стране: а)С.И.Вавилов; б)А.Н.Берг; в) К.Э.Циолковский.

3. Открытые системы это системы, при изучении которых: а) не надо

учитывать их взаимодействие со средой; б) взаимодействие со средой не оказывает на них никакого влияния; в) надо учитывать их взаимодействие со средой.

4. Понятие гомеостаз в кибернетику ввел: а) У.Р.Эшби; б) Н.Винер;

в) П.Л.Капица.

5.Неотъемлемым свойством адаптивной системы является: а) обмен веществ; б) целеполагание; в) отражение.

6.Целеполагающая деятельность по природе: а) пассивна; б) нейтральна;

в) активна.

7. Телеология это учение о: а) целесообразности бытия; б) о возникновении порядка из хаоса; в) божественной природе мира.

8. В основе гомеостаза лежит принцип: а) сохранения энергии; б) отрицательной обратной связи; в) положительной обратной связи.

9. Оптимальное управление это управление: а) экономящее денежные средства; б) обеспечивающее мир и согласие в коллективе; в) ведущее к достижению поставленной цели.

10.Упорядочивание в системах управления достигается с помощью:

а) алгоритмов; б) сигналов; в) обратной связи.

2.2.3. Семинар 3.Взаимоотношение науки и техники на различных этапах эволюции техники

1.Основные подходы к пониманию взаимоотношения науки и техники

2. Периодизация техники как истории смены отношений человека к миру, отношения «человек - техника», «техника - природа».

3 Специфика типов технической рациональности в природно-преобразующей, социальной и ценностно-ориентационной деятельности.

Основная литература:

1. Блюменберг Х., Сэйр К.М.,Эллюль Ж., Байер И., Ранп Ф., Яних Н. Философия техники ХХ века. М.,1998.

2. Горохов В.Г. Концепции современного естествознания и техники. –

М., 2000.

3. Горохов В.Г. Введение в философию техники. – М., 1998.

4.Митчем К. Что такое философия техники? – М..1995.

5.Разин В.М. Философия техники. - М.,2001.

6.Современные проблемы информатики и вычислительной техники: учебное пособие [Электронный ресурс] / Л.Г. Гагарина, А.А. Петров. - М.: ИД ФОРУМ: ИНФРА-М, 2011. - 368 с. (Высшее образование). ISBN 978-5-8199-0442-8. Режим доступа: http://znanium. com/bookread. php?book=203313, свободный (ИНФРА-М).

7.Степин В.С., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники.- М., 1995.

8.Философия техники: История и современность.- М.,1997.

Дополнительная литература:

9. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. М., 1994.

10.Агацци Э. Моральное измерение науки и техники.- М., 1998.

11. Бердяев Н.А. Человек и машина. Соч., т.1.- М., «Искусство»,1994.

12.Бранский В.П. Теоретические основания социальной синергетики.// Вопросы философии.- 2000., № 4.

13.Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление.- М.,1991.

14. Винер Н. Кибернетика. М., 1968.

15.Воронин А.А. Периодизация истории и проблема определения техники.// Вопросы философии.- 2001, № 8.

16.Гэлбрейт Дж. Новое индустриальное общество. М., 1969.

17. Глазунов В.А. Робототехника и постнеклассическая наука.// Вопросы философии.- 2002, №11.

18.Горохов В.Г. Знать, чтобы делать. История инженерной профессии и ее роль в современной культуре. - М., 1987.

19. Горохов В.Г. Русский инженер и философ техники П.К.Энгельмейер.- М.,1997.

20. Зинченко В.П. Гуманизация инженерной подготовки // Вестник высшей школы, 1986, № 10.

21. Ланге Х. Виноваты ли машины // Мир науки, 1985, № 1.

22. Маркс К. Капитал// Маркс К.и Энгельс Ф. Соч. т. 23

23. Мэмфорд Л. Миф машины // Вестник МГУ, сер. 12, 1992, № 1.

24. Микроэлектронная технология и ее влияние на общество. М., 1987.

25. Новая технократическая волна на Западе. М., 1986.

26. Ортега-и – Гассет Х. Размышления о технике // Вопр. философии, 1993, № 10.

27. Ракитов А.И. Философия компьютерной революции. М., 1991.

28. Симоненко О.Д. Сотворение техносферы: проблемное осмысление истории техники. М., 1994.

29. Смолян Г.Л. Человек и компьютер. М., 1981.

30. Тавризян Г.М. Техника, культура, человек. М., 1969.

31. Тацуно Ш. Стратегия - технополисы. М., 1989.

32. Философия техники в ФРГ. М., 1989.

33. Хайдеггер М. Вопрос о технике.//Новая технократическая волна на Западе.- М.,1986.

34.Чернавский Д.С. Синергетика и информация. - М., 2004.

35. Шухардин С.В. История науки и техники, часть 1. М., 1974.

36.Ясперс К. Современная техника. //Новая технократическая волна на Западе.- М.,1986.