Техническое знание – это часть человеческого знания, которая служит для проектирования, конструирования, развития и функционирования искусственно созданных средств целесообразной деятельности людей.
Как духовный фактор общественного производства техническое знание играет роль своеобразного интегратора различных областей человеческого знания для использования их в создании и функционировании артефактов. Оно включает в свое содержание определенные части естествознания и обществознания, т.е. те их части, которые используются для проектирования, конструирования и функционирования техники. Так, определенные части физики как элемента естествознания превращаются в техническом знании в электротехнику, теплотехнику, гидравлику и др.; химии – в химическую технологию; эстетики как элемента обществознания – в художественное конструирование и т.д.
Специфика технического знания:
1) практическая направленность: … это знание не просто в идеальной форме воспроизводит образы не существующих в естественной природе искусственных устройств, а ориентирует человека на их материализацию;
2) преобладание эмпирического знания над теоретическим:техническое знание по преимуществу имеет эмпирический характер; понятия образуются на основе непосредственных эмпирических данных без необходимой теоретической ориентации; многие явления и свойства широко используются в технике, хотя не имеют теоретического объяснения;
3) специфичность формы функционирования: с одной стороны, техническое знание как всякое знание, функционирует в субъективной форме – в чувственных образах и в логических формах человеческого мышления; с другой стороны, формой его функционирования является техника и технология как овеществленная сила знания. Благодаря противоречию между этими сторонами технического знания оно способно развиваться и совершенствоваться;
4) терминологическая строгость технического знания и специфические методы его фиксации: понятия образуются на основе отражения предметов и их свойств в условиях непосредственной практики или эксперимента. Поскольку они предназначены для овеществления в технических объектах, каждая неточность грозит большими неприятностями. Этим объясняются тенденция к машинному описанию технических объектов, такие точные методы фиксации технического знания как графики, параметры процессов и явлений, схемы, справочные таблицы, чертежи, специальные записи в программах компьютеров, спецификация узлов и деталей, технические указания;
5) разделение техникознания на проектно-конструкторское и технологическое: проектно-конструкторское знание представляет собой знание, используемое в процессе создания технических средств, их компонентов, а также целых совокупностей технических систем; технологическое знание – это знание о функционировании технических средств и связанных с этим изменений свойств, состояния, формы и положения обрабатываемого предмета.
Структура технического знания
В основу структурирования технического знания положен признак разделения труда. Выделяют три уровня технического знания:
1) Профессионально-техническое знание рабочих: Это знания, полученные на базе производственного опыта, производственной деятельности рабочих и их профессионально-технического образования, используемые для оптимизации функционирования техники, рационализации и изобретательства (имеют преимущественно эмпирический характер). Вместе с тем производственно-технические знания рабочих включают в себя определенные элементы инженерного знания, а часто и технических наук. В этом своем содержании они являются необходимым условием развития и функционирования современной техники, требующей развитых форм труда.
2) Инженерно-техническое знание: Это знание о законах проектирования, конструирования и функционирования технических объектов и практическом использовании законов природы и общества в этом процессе, в общественном производстве в целом. Специфика инженерно-технического знания состоит в том, что оно сплавляет в единое целое научно-техническое знание и производственный опыт, а также в том, что оно синтезирует собственно технические знания с социальными. Социальное знание в инженерном знании нужно рассматривать как определенную сферу, в которой раскрываются сведения о целях применения техники, ее социальном назначении, характере инженерной деятельности.
3) Научно-техническое знание: Это знание об искусственно созданных средствах деятельности людей, отвечающее всем признакам научности. Его специфика заключается в том, что оно призвано обслуживать техническую деятельность человека, нацеленного на производство и применение технических средств. Зачатки научно-технических знаний в виде внедрения в техническую деятельность математических расчетов при возведении построек и конструирования военной техники имеют место в древности, античности, средние века. В 17-18 веках в Европе формируется ряд инженерных школ, способствующих становлению технических наук. В 18 веке бурно развивается теоретическая механика, которая заложила основы технических наук. Хотя первоначальные изобретения промышленной революции 18 века были основаны главным образом на техническом опыте, эта революция породила в конечном счете крупное машинное производство которое не могло уже развиваться и функционировать на основе сознательного использования науки. Это и предопределило формирование особого класса наук, впитавших в себя богатейший материал, добытый всем предшествующим научно-техническим знанием.
| | | следующая страница ==> | |
| Техника как объект социально-философского исследования | | | Понятие инженерии и инженерной деятельности |
Дата добавления: 2014-07-11; просмотров: 3.
Поделиться с ДРУЗЬЯМИ:refac.ru
Специфика технического знания
Одной из особенностей современного научно-технологического прогресса является коренное изменение соотношения техники и естественных наук. Это изменение выражается в том, что если в XVIII, XIX веках и в первой половине XX века в осуществлении прогресса впереди шла техника, а наука в основном “помогала” ей, решала поставленные ею проблемы (в этом отношении она двигалась “эмпирически”), то с середины XX столетия новые технические средства и технологии стали создаваться уже в основном на базе научной теории, причем степень абстрактности теоретического знания имела тенденцию к увеличению своего удельного веса в общем объеме задействованного в технике знания.
Обратимся к рассмотрению специфики технического знания.
В последние десятилетия изменилось положение технического знания в общей системе наук. Раньше оно составляло часть механики, физики и химии и называлось прикладным знанием. Оно было сферой приложения (преломления) фундаментальных принципов и законов физики и химии к решению конкретных задач, имеющих непосредственное практическое значение. В этом отношении оно напоминало медицину и агрономию как область приложения биологического знания к конкретным объектам. Нельзя сказать, что до этого не было никаких технических наук или технических теорий. Они формировались и раньше, особенно в XVIII и XIX веках, не говоря уже о первой половине XX столетия. Однако их статус как наук вызывал сомнение, и они действительно были непосредственно прикладной физикой или химией.
С середины XX века стали бурно развиваться те отрасли технического знания, в которых преобладал комбинационно-творческий элемент. Уже одно изобретение колеса в давние временаи его широкое использование свидетельствовали о том, что человек наталкивается на нечто, отсутствующее в природе в чистом виде и создает более совершенную конструкцию. Своеоб-разным прорывом в техническом знании последующих десятилетий стал выход на передний рубеж исследований в технике комбинационно-синтезирующего метода. Кстати, он применяетсяв тесной связи с другими методами (моделированием, мысленным экспериментом и т.п.).
На факте конструирования самолетов, особенно новейших их типов, можно убедитьсяв использовании в этом процессе многочисленных законов и свойств природы и создании таких законов, которых нет в природе. Показывая эту особенность технического знания, В.И. Белозерцев и Я.В. Сазонов отмечают, что различные сочетания, комбинации, цепочки взаимосвязанныхв строгой последовательности (деятельностью ученого-инженера) естественных законов природы, сущностей, свойств, сил, процессов порождают комбинационный характер технических законови закономерностей. Именно поэтому технических законов и закономерностей, в принципе, не может быть в не тронутой человеком природе. В природе нет ни телевизоров, ни компьютеров, ни космических станций. В не тронутой человеком природе нет ни законов порошковой металлургии, ни закона усиления электромагнитных колебаний в лазерных устройствах, ни многих других законов. Но главное, что и природные, и созданные инженером-техником законы применяютсяв определенном, диктуемом человеческой творческой мыслью сочетании, в синтезе, дающем принципиальное новое знание и новую, материальную конструкцию.
В непосредственной связи с бурным ростом техники на основе использования комбинационно-синтезирующего метода стали развиваться новые теории: теория автоматического регулирования, теория идеальных инженерных устройств, теория технологии, теоретическая радиолокация и многие другие.
Появился особый, теоретический уровень в техническом знании, потребовавший переориентации исследователей в сфере прикладного знания: не ослабляя своей ориентации на фундаментальные исследования в физике, химии, математике, они все больше сосредоточивали внимание на специфических теориях в области техники. Появление теоретических конструкцийв техническом знании (с широким использованием идеализированных объектов и моделирования) привело к трансформации всего этого знания: наряду с прикладным знанием в нем оформилсяи стал активно функционировать теоретический уровень технического знания; появилось фундаментальное техническое знание.
Отличие деятельности естествоиспытателя от деятельности специалиста в области инженерного дела хорошо выразил Э. Крик в положении: ученый изучает то, что существует,а инженер создает то, чего еще никогда не было. Здесь отмечена специфика инженерной деятельности и специфика технического знания в целом. Технические науки – как фундаментальные, так и прикладные – нацелены на создание того, чего нет в природе. Они творят “вторую природу” – техническую основу цивилизации. Если для естественных наук характерны открытия, то для технических – конструирование, изобретение. Если в науках о природе важно достижение истины, то в технических науках – обладание не просто истинностным знанием, но знанием эффективным в контексте инженерных разработок.
Технические науки являются комплексными в том отношении, что в них в настоящее время все явственнее проступают гуманитарный, психологический, экономический, социальныйи философский (в особенности, нравственно-этический) аспекты. Будучи самостоятельной областью науки, отвечая всем критериям научного знания, техническая наука теперь все больше становится к тому же комплексной наукой. Техническому знанию внутренне присуща потребность в интенсивном взаимодействии с общественными, гуманитарными науками и с философией.
Вкратце коснемся проблем этики, связанных с техникой. Они являются едва ли не самыми острыми в философии техники. Ряд авторов используют удачное, на наш взгляд, выражение “демонизм техники” (непредсказуемые (а часто и предсказуемые) губительные последствия использования техники для человека, общества, природы). В технике заключены не только безграничные возможности полезного, но и опасности. Это опасность превращения человекав придаток машины, оскудения его мышления, “технизации” души; опасность ожесточенной конкуренции в борьбе за рынок, подчинения человеческих интересов и стремлений наживе, выгоде, победы материального над духовным; наконец, очевидная и катастрофическая гибель природы. Компьютеризация, как известно, помимо расширения диапазона нашего знания, несет нам также погружение в мир виртуальной реальности, делает излишней необходимость самостоятельно мыслить, успешно соперничает с литературой и искусством, дает простор влиянию порнографии и насилию. Справится ли с этим человек, общество – покажет будущее.
Свое решение общего вопроса о соотношении техники и этики дал известный русский мыслитель Н.А. Бердяев. Он (как и К. Ясперс) видит в технике прежде всего разрушительную (для души человека) силу. Машина и техника, по мнению Н.А. Бердяева, наносят страшные поражения душевной жизни человека, и, прежде всего, жизни эмоциональной, человеческим чувствам. Техника, отмечает он, наносит страшные удары гуманизму, гуманистическому миросозерцанию, гуманистическому идеалу человека и культуры. Н.А. Бердяев уверен в антигуманистичной природе машины. Вот почему техника может привести также к гибели человечества, и от напряжения силы духа зависит, избежит ли человек этой участи.
<< Предыдущая - Следующая >>
geum.ru
В истории философии категория практики длительное время разрабатывалась вне рамок учения о познании.[332] В античной философии – в платонизме – практика противопоставлялась поэзии. Под практикой понималась человеческая деятельность, которая детерминирована содержанием, понимаемым как благо, красота, польза. В поэзии же детерминирующий фактор усматривался в форме. В философии Просвещения практика связывалась со здравым смыслом и рассудком. В немецкой классической философии категория практики разрабатывалась, начиная с Канта. Он, в частности, считал, что практическая сфера базируется на понятии свободы, выступающей основанием для предписаний и регулятивов деятельности, которые могут стать практическими или этическими.
По Канту, активность сознания рассматривалась как деятельность по упорядочению данных опыта, а практика – лишь как деятельность нравственно-практического сознания (средоточием практического разума он считал волю). Основываясь на установках, идущих от … античности, Кант понимал практику как нравственно-справедливые действия.
К уяснению взаимосвязей практики и познания впервые подошел Гегель. Он продолжил кантовское абстрактно-идеалистическое учение о деятельной стороне познания. Согласно Гегелю, подлинно активным началом является абсолютный дух, который устанавливает самого себя в качестве абсолютной идеи с помощью саморазвития. Абсолютная идея была понята мыслителем как тождество идеи теоретической и практической. Словом, практика, по Гегелю – это момент идеи. Она представляет собой опредмечивание абсолютного духа, воплощение его в конкретных (идеальных) предметах: по Гегелю, предметность в которой воплощается дух, есть не что иное как мир культуры, ставший предметом теоретического анализа. Подчеркивая деятельный характер практики, Гегель писал, что «практический образ действий, посредством которого дух самопроизвольно вносит в свою неопределенность какое-нибудь определение» следует отличать от «его теоретического образа действий».[333]
Причем, предметы «выступают у Гегеля как мыслительные сущности…субъект есть всегда сознание или самосознание, или, вернее, предмет выступает как абстрактное сознание, а человек только как самосознание», и, поэтому, отношение такого субъекта и объекта представляет собой «диалектику чистой мысли».[334] Рассматривая практику как отношение субъекта и объекта, Гегель считал, что она возможна только как познание.
Труд как основная форма практики понималась Гегелем в качестве духовно-абстрактной деятельности. Им признавался только один вид труда абстрактно-духовный. Словом, практика, по Гегелю, есть активность мышления.
Рассматривая материальную деятельность как воплощение духовной, идеальной деятельности, Гегель выделял в качестве наиболее совершенного вида деятельности нравственно-политическую. Он считал действительным лишь то, что действует. Именно таковы дух, идея, мысль. С этих позиций, дух – это единственная действительность. Воплощение духа в государстве – вершина его действия.
Процесс познания с точки зрения Гегеля состоит из двух фаз. Первая фаза связана с созерцанием субъектом объекта, с теоретической деятельностью идеи, а вторая – с изменением объекта субъектом, с волей, практической деятельностью идеи. Практика, таким образом, рассматривается в качестве необходимого звена в процессе познания.
Гегелевский подход связан, как видим с абсолютизацией одной из черт, присущих практической деятельности человека. Упор сделан на сознательном, волевом характере этой деятельности, который истолкован как ее решающий момент.
Наиболее обстоятельно категория практики была разработана в марксизме. Маркс, употребляя фейербаховскую терминологию, назвал в «Тезисах о Фейербахе» практику «человеческой чувственной деятельнос-тью». Маркс и Энгельс в «Немецкой идеологии» и в других произведениях применяли термины «чувственный», «предметный», «материальный» применительно к практике как синонимы. Словом, практика – это прежде всего материальная деятельность людей по изменению мира.
Согласно более развернутому определению, практика – это специфически человеческая, сознательная, целеполагающая, целесообразная, чувственно-предметная деятельность. Практика отлична от теории, которую нередко называют духовным, мысленным «слепком», воспроизведением реальной действительности и которая представляет собой систему обобщенного достоверного знания о ней (это знание описывает, объясняет и предсказывает функционирование определенной совокупности объектов, составляющих изучаемый фрагмент действительности). Выделяя специфику теории и практики, необходимо учитывать их неразрывную связь: результаты практической деятельности входят в качестве органического элемента в теорию.
Основной практической деятельностью людей является трудовая, производственная деятельность, создающая те материальные блага, без которых человеческая жизнь невозможна. Данный Марксом в «Капитале» анализ труда имеет непреложное значение для понимания практики. Труд- это одновременно материальный и духовный процесс. Прежде всего, это «процесс, совершающийся между человеком и природой», в котором «веществу природы он сам противостоит как сила природы». Однако труд и вообще человеческая деятельность отличаются от поведения животных своей целенаправленностью. Маркс о труде писал: «В конце процесса труда получается результат, который уже в начале этого процесса имелся в представлении человека, т.е. идеально. Человек не только изменяет форму того, что, что дано природой; в том, что дано природой, он осуществляет вместе тем и свою сознательную цель, которая как закон определяет способ и характер его действий и которой он должен подчинить свою волю».[335]
Итак, хотя практика- это материальная деятельность, но она является целеполагающей, в ней материальные и духовные моменты находятся в единстве. Разумеется, содержащийся в практике духовный момент не тождественен всей духовной жизни, а является лишь ее частью. Причем, этот духовный момент не равнозначен, и абстрактному мышлению вообще, сформировавшемуся и отражающему мир на основе практики. Абстрактное мышление участвует в практической деятельности лишь в той мере, в которой теория была использована для того, чтобы выделить цель для действия. Таким образом, духовный момент деятельности только обеспечивает материальную деятельность и не является ведущей стороной практики. Она материальна в силу своих предпосылок, средств и конечных результатов.
Виды практики исключительно многообразны, к ней относится не только материальное производство, но и области экономических отношений, научного эксперимента, политики, культуры, общественной жизни, быта, игровой деятельности и т.д. К примеру, научный эксперимент, будучи специфическим видом деятельности, всегда возникает как практическое воплощение какого-либо теоретического построения, которое необходимо проверить. В философской литературе особо выделяют социальную практику, как деятельность в сфере социальных отношений вне материального производства. Ее рассматривают, точнее как деятельность по установлению, воспроизводству и преобразованию общественных отношений: экономических, политических, правовых, нравственных, национальных, межгосударственных, бытовых, брачно-семейных и т.д.
Речь идет о совокупности основных способов и форм деятельности людей исторически конкретного общества. Причем, различные виды такой деятельности (социально-экономической, социально-педагогической, этической, эстетической и т.д.) истолковывают как практику лишь при условии, что они функционируют, материализуются в соответствующих видах общественных отношений и общественных организаций.
Выделение такой особой области как социальная практика основано на учете того обстоятельства, что установление общественных отношений предполагает соответствующие формы деятельности, которая отлична от производства материальных благ. Кроме того, поддержание этих отношений на более или менее стабильном уровне, их совершенствование также требует соответствующей деятельности. Исследование множества проявлений таких видов деятельности (число которых увеличивается в ходе существенных изменений, происходящих в обществе) ведет к обогащению и расширению классификации вариантов осуществления практики.
Особым видом практики является техническая деятельность. Она опирается на конструкторскую и проектную (инженерную) деятельность людей, являясь в то же время их объективной основой. Техническая деятельность, как и техника, составляют важнейший компонент производительных сил общества. Во многом благодаря им осуществляется преобразование предметной среды, в которой живет человек. Однако изначально техническая деятельность направлена на преобразование созданных людьми различных устройств, с помощью которых изменяется окружающая среда.
В свою очередь техническая деятельность, выполняемая на производстве техниками, мастерами и рабочими, является исполнительской по отношению к инженерной деятельности. Эта (инженерная) деятельность связана с регулярным применением знаний в технической практике. Инженерная деятельность имеет двойственную ориентацию[336] :с одной стороны она ориентирована на научные исследования природных явлений, а с другой – на производство, или воспроизводство, собственного замысла в целенаправленной деятельности человека-творца. Техническая деятельность направлена на решение задачи непосредственно организовать изготовление какой-либо системы. А инженерная – сначала на определение материальных условий и искусственных средств, влияющих на природу в нужном направлении, а затем на то, чтобы задать требования к этим условиям и средствам, указать способы и последовательность их обеспечения и изготовления. Словом, инженерная деятельность включает в себя практическую и является таковой в той мере, в которой она использует проведение экспериментально-исследовательской, пуско-наладочной, испытательной, производственной деятельности.
Говоря о разнообразии видов практики, исходят, таким образом, из разнообразия реализуемых в ней видов человеческой деятельности. Однако нужно иметь в виду, что практика включает в себя не всю деятельность людей: теоретическая деятельность в нее не входит.
Философы материалистической ориентации в XYII-XYIII веках исключительно упрощали понимание практики, сводили ее к нескольким отдельным своим проявлениям. Так, у Бэкона, а затем у французских материалистов практика была низведена до уровня отдельного эксперимента или лабораторного опыта. Для Бэкона именно практика, опыты – «законные истолкователи природы».
Между тем категория практики охватывает изменение природы человеком (благодаря развитию промышленности, техники, сельского хозяйства и т.д.), преобразование общественных отношений, включая те преобразования, которые происходили в ходе их исторического развития. Неуклонное усложнение и умножение видов человеческой деятельности, направленных на материальное преобразование действительности, обеспечивает постоянное расширение классификационного арсенала практики.
Характерно, что ограниченное понимание практики представителями домарксовского материализма не дало им возможности обстоятельно решить вопрос о движущей силе развития познания. Они усматривали ее в любопытстве, либо в жажде знаний, либо в стремлении к удовольствиям и наслаждениям. Практика же в расчет не бралась. Фейербах, хотя и включал практику в процесс познания, но для него материальная практика – нечто чуждое, враждебное, несовместимое с философией, и в более широком плане с теоретическим мышлением. Подлинно-человеческой Фейербах считал лишь теоретическую деятельность, а практику он низводил до утилитарной (практически выгодной), своекорыстной деятельности. Словом, по Марксу, у него речь не шла об истинной человеческой практике, и это крайне суживало трактовку источника возникающих в ходе познания идей. Широкомасштабное истолкование практики как движущей силы развития познания было осуществлено в марксизме.
Эта трактовка позволяет взглянуть на познание не как на абсолютно самостоятельный, самопроизвольно развертывающийся процесс, а как на процесс, детерминированный потребностями практики. Именно запросы практики, а не инстинктивное стремление к познанию, стимулируют познавательную деятельность. Развиваясь под воздействием практических потребностей жизни общества, познание совершенствуется вместе с развитием общественной практики.
Практика рассматривается также как основа познания. Этим положением иллюстрируется то обстоятельство, что познание возникает и вырастает на базе исторически развивающейся производственной и всей общественной деятельности людей и определяются ею. Чем на более солидный фундамент практики опирается познание, тем большие возможности проникновения в исследуемые объекты оно получает.
Являясь движущей силой и основой познания, практика выступает также в качестве его источника. Она обеспечивает познавательный процесс необходимым фактическим материалом, который систематизируется, обобщается, обрабатывается, а также – оборудованием и техническими средствами. Практика подобна неиссякаемому резервуару, благодаря которому процесс познания получает постоянную подпитку.
Полученные усилиями познания данные используются на практике. Именно практика является областью применения выработанных знаний, сферой воплощения их в конкретные замыслы. Это позволяет говорить о том, что практика выступает как цель познания.
Научным обобщением практики является теория, служащая результатом общественного духовного производства, формирующего цели деятельности и определяющего средства их достижения. Она, выступая в «чистом» виде, не изменяет действительности, но указывает пути такого изменения. Для претворения теоретических воззрений в жизнь необходима практическая деятельность. Сама по себе теоретическая деятельность не является абсолютно самостоятельной. Ее возникновение и развитие базируется на основе практики, ее запросах и потребностях.
Стабильное взаимодействие теории и практики – необходимое условие плодотворности познавательного процесса. Отрыв наук, в особенности естественных и технических, от практики в ее производственном варианте неизбежно ведет к застойным явлениям в науке, к замедлению научно-технического прогресса, к ставке на схоластическое теоретизирование, к использованию умозрительных теоретических построений. Только основываясь на достижениях практики нынешнего дня, познание в состоянии предвидеть будущее, указать перспективы развития производства, культуры, науки.
Взаимодействие теории и практики, обеспечивающее процесс познания, приобрело в нынешнем столетии новые специфические черты. Если относительно недавно осуществление научной практики (эксперимент, измерение, физическое моделирование, наблюдение) не требовало особо больших затрат, то сейчас ситуация существенно изменилась: проведение экспериментов, например, невозможно без чувствительных, тончайших приборов и без обслуживания промышленностью, специально работающей на нужды экспериментирования. Научная практика перестала быть чисто лабораторной: она синтезировала в себе возможности лаборатории и заводского цеха. Этот вид практики занимает все более важное место среди других проявлений практической деятельности. Происходит «онаучивание» материального производства, неуклонно приобретающего черты, свойственные научной практике.
Кроме того, на основе теории определяется замысел эксперимента, включая методику его проведения, выбираются технические средства его выполнения. Степень математизации теории в значительной мере определяет степень теоретизации экспериментальной деятельности. «Научная практика» занимает, словом, не только резко возрастающие по важности место среди других проявлений практической деятельности, но и значительно ускоряет осуществление производственной практической деятельности. Если еще каких-нибудь два столетия назад воздействие теории на практику, применение научных знаний в производстве было весьма незначительным, то ныне такое воздействие исключительно усилилось. Невооруженным глазом просматривается тенденция нарастания этого процесса.
Рассмотрение роли практики в познании сопряжено с ее трактовкой как критерия истинности получаемых знаний. С этих позиций практика предстает как способ выяснения истинности или ложности тех или иных воззрений, положений, выводов, взглядов. Конечно, практическая реализация идей всегда связана с их корректировкой и развитием. Подтверждая или опровергая одни идеи, практика служит основой для возникновения новых, т.е. она одновременно выступает и как критерий истины, и как основа познания. Ее роль в качестве критерия истины не изолирована, а включена в непрерывный процесс развития знания на базе взаимодействия теории и практика.
Реализация выдвигаемых идей в ходе развития материального производства служит важнейшим путем подтверждения их истинности. В конечном счете не теоретические рассуждения, а практика, и прежде всего производственная, позволяет судить верны или неверны те или иные теоретические положения. Однако такой подход к проблеме критерия истины нельзя, разумеется упрощать. Нужно, прежде всего, иметь в виду, что сама практика развивается и не представляет собой единовременный акт: она – многообразный исторический процесс, если учитывать смену уровней производства, техники, возможностей экспериментирования и т.д.
Значительное число идей невозможно воплотить в производство без длительного этапа предварительного экспериментирования. Нередко экспериментаторская деятельность не в состоянии дать окончательного ответа на те или иные вопросы, связанные с познанием конкретного объекта. К примеру, в последнее время широкое распространение получил такой вид практической проверки истинности гипотез как активный эксперимент. Он также направлен на выявление особенностей изучаемых явлений и на получение новых фактов, требующих объяснения. Активный эксперимент, однако, не везде применим в силу того, что воспроизводит исследуемый процесс в полной изоляции от привходящих компонентов, что далеко не всегда достижимо. Даже активное наблюдение как способ практической проверки выдвигаемых гипотез имеет избирательный характер и ограничения в использовании (например, в астрономии и медицине). Имеет существенные ограничения и экспериментальная проверка положений в науках об обществе, ведь оно представляет собой сложнейший комплекс социальных явлений, выделить из которых исследуемое весьма непросто.
Сложность осуществления проверки истинности выдвигаемых положений заключается ныне и в том, что все чаще проверка носит опосредованный характер. Это связано с углублением теоретического содержания наук, что предполагает использование положений высокой степени абстракции. Такие положения не поддаются непосредственной проверке, а требуют проведения серии проверочных процедур, имеющих опосредованный характер.
Многочисленные сложности, связанные с практической проверкой выдвигаемых положений, не позволяют, однако, отрицать того, что именно практика выступает в качестве критерия истинности знаний. Возникающие при этом затруднения свидетельствуют лишь о том, что проверка истины практикой представляет собой процесс, имеющий специфические проблемы, порожденные усложнением взаимодействия теории и практики. Необходимо учитывать то обстоятельство, что процесс проверки истины практической деятельностью не осуществляется автоматически, самопроизвольно: он связан с рядом усложняющих его факторов, проявляющихся в ходе сознательной деятельности, направленной на осуществление такой проверки.
В этом процессе участвует, кстати, и теория, ранее проверенная на практике. Она, получив практическое подтверждение, дает возможность делать те или иные выводы с «позволения практики».
Все более важную роль играет в научном познании формально-логический критерий истины. Он применим к аксиоматически-дедуктивным теориям и предполагает соблюдение требований внутренней непротиворечивости (это основное требование), полноты и взаимозависимости аксиом. Иногда утверждают, что этот критерий соперничает с практическим. Это однако не так: названный критерий позволяет провести проверку формально-логической правильности теорий, но он не служит свидетельством в пользу их истинности в плане соответствия связям и отношениям в объективной реальности. К тому же, его нельзя назвать самостоятельным. Известно, что логическая непротиворечивость (рассматриваемая как правильность) производна от операции выполнимости, реализуемой на практике.
Именно операция выполнимости позволяет выявить истинность аксиомативно-дедуктивных исчислений.[337] Под выполнимостью специалисты понимают наличие по крайней мере одной совокупности математических или вещественных объектов, на которой моделируются результаты данного исчисления, что и выясняется средствами практики (конкретно, путем практического построения).
Итак, действие практики как критерия истинности знаний отнюдь не стихийно и небезпроблемно; оно основано на сознательном, целенаправленном процессе проверки конкретных теоретических положений. Успешность его проведения требует зачастую немалой затраты времени и усилий. Характерной чертой проверки истины практикой служит произошедшее за последние десятилетия усложнение этой процедуры, включающей широкое использование теории, подтвержденной практически.
refac.ru
Лекция 6
Техническая теория. Специфика технического и технологического знания
ПЛАН
1. Проблема соотношения естественных и технических наук.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
1. Проблема соотношения естественных и технических наук
В современной литературе по философии техники можно выделить следующие основные подходы к решению проблемы изменения соотношения науки и техники:
(1) техника рассматривается как прикладная наука;
(2) процессы развития науки и техники рассматриваются как автономные, но скоординированные процессы;
(3) современная наук рассматривается в ее ориентации на развитие техники.
Первоначально, с момента возникновения техники, в узком значении этого термина, — техника действительно во многом действительно выполняла функцию применения знаний, открытых в науке. Однако, со временем, по мере накопления собственно технических знаний, техника и технические науки образовали собственную сферу, отличающуюся от научной. Эта сфера получила такое быстрое развитие, что иногда действительно создается впечатление, что современная наука – служит технике. Однако наиболее взвешенный подход состоит в выделении обеих областей деятельности – научной и технической – и в исследовании их взаимовлияний. Иногда считают, что главное различие между наукой и техникой — лишь в широте кругозора и в степени общности проблем: технические проблемы более узки и более специфичны. Однако в действительности наука и техника составляют различные сообщества, каждое из которых различно осознает свои цели и систему ценностей. Современная техника немыслима без глубоких теоретических исследований, которые проводятся сегодня не только в естественных, но и в особых — технических — науках.
Если вплоть до конца XIX века регулярного применения научных знаний в технической практике не было, то это характерно для технических наук сегодня.Начиная с XIX века наблюдается «сциентизация техники» сопровождающаяся «технизацией науки». В целом выделяют следующие этапы взаимодействия науки и техники, приведшие к развитию технических наук:
— В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические;
— Во втором периоде происходит зарождение технических наук (со второй половины XVIII в. до 70-х гг. XIX в.) происходит, во-первых, формирование научно-технических знаний на основе использования в инженерной практике знаний естественных наук и, во-вторых, появление первых технических наук;
— Третий период — классический (до середины XIX века) характеризуется построением ряда фундаментальных технических теорий;
— Для четвертого этапа (настоящее время) характерно осуществление комплексных исследований, интеграция технических наук не только с естественными, но и с общественными науками.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках
Выявление специфики технических наук обычно осуществляется на основе их сопоставления с другими науками. К настоящему времени чаще всего выделяются естественные, гуманитарные, математические и технические науки, рассматриваемые как равноправные партнеры. Наиболее тесная связь наблюдается между техническими и естественными науками. Каждая техническая наука — это отдельная и относительно автономная дисциплина, обладающая рядом особенностей. Технические науки — часть науки и, хотя они не должны далеко отрываться от технической практики, не совпадают с ней. Техническая наука обслуживает технику, но является прежде всего наукой, т.е. направлена на получение объективного, поддающегося социальной трансляции знания.
Действительно, сегодня никого не удивит тот факт, что «целевые исследования, которые проводятся в промышленных лабораториях исследователями, получившими инженерное образование, приводят к важным научным прорывам или что ученые, работающие в университетах или академических центрах, приходят к важным технологическим открытиям». Поэтому технические науки должны в полной мере рассматриваться как самостоятельные научные дисциплины, наряду с общественными, естественными и математическими науками. Вместе с тем они существенно отличаются от последних по специфике своей связи с техникой.
Технические и естественные науки имеют одну и ту же предметную область инструментально измеримых явлений. Хотя они могут исследовать одни и те же объекты, но проводят исследование этих объектов различным образом.
Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство физических экспериментов является искусственно созданными ситуациями. Объекты технических наук также представляют собой своеобразный синтез «естественного» и «искусственного». Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается прежде всего в том, что все искусственные объекты в конечном итоге создаются из естественного (природного) материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы — фактически видоизмененными природными процессами. Осуществление эксперимента — это деятельность по производству технических эффектов и может быть отчасти квалифицирована как инженерная, т.е. как конструирование машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знаний о природе или подтверждения научных законов, а не исследования закономерностей функционирования и создания самих технических устройств.
Технические науки к началу ХХ столетия составили сложную иерархическую систему знаний — от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. К началу ХХ столетия технические науки, выросшие из практики, приняли качество подлинной науки, признаками которой являются систематическая организация знаний, опора на эксперимент и построение математизированных теорий. В технических науках появились также особые фундаментальные исследования.
Таким образом, естественные и технические науки — равноправные партнеры. Они тесно связаны как в генетическом аспекте, так и в процессах своего функционирования. Именно из естественных наук в технические были транслированы первые исходные теоретические положения, способы представления объектов исследования и проектирования, основные понятия, а также был заимствован самый идеал научности, установка на теоретическую организацию научно-технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время нельзя не видеть, что в технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате чего и возник новый тип организации теоретического знания. Кроме того, технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие.
Однако сегодня такой констатации уже недостаточно. Для определения специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. В настоящее время научно-технические дисциплины представляют собой широкий спектр различных дисциплин — от самых абстрактных до весьма специализированных, которые ориентируются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии и т.д.), но и общественных (например, экономики, социологии, психологии и т.п.). Относительно некоторых научно-технических дисциплин вообще трудно сказать, принадлежат ли они к чисто техническим наукам или представляют какое-то новое, более сложное единство науки и техники. Кроме того, некоторые части технических наук могут иметь характер фундаментального, а другие — прикладного исследования.
Прикладное исследование — это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами или желаниями этих клиентов, фундаментальное — адресовано другим членам научного сообщества. Современная техника является не только применением существующего научного знания, но имеет творческую компоненту. Поэтому в методологическом плане исследование в технической науке не очень сильно отличается от общенаучного. 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. В то же время современные фундаментальные исследования в технических науках более тесно связаны с приложениями.
Для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. Тот факт, что исследование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты неутилитарны. Работа же, направленная на прикладные цели, может быть весьма фундаментальной. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Вполне правомерно сегодня говорить и о фундаментальном промышленном исследовании.
В научно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые мы будем далее называть технической теорией .
Наибольшее различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать свое внимание на наиболее простых случаях (например, исключить трение, сопротивление жидкости и т.д.), но все это для технической теории должно приниматься ею во внимание. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может исключить сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.
Техническую теорию создает особый слой посредников — «ученые-инженеры» или «инженеры-ученые». Ибо для того, чтобы информация перешла от одного сообщества (ученых) к другому (инженеров), необходима ее серьезная переформулировка и развитие. Так, Максвелл был одним из тех ученых, которые сознательно пытались сделать вклад в технику (и он действительно оказал на нее большое влияние). Но потребовались почти столь же мощные творческие усилия британского инженера Хэвисайда, чтобы преобразовать электромагнитные уравнения Максвелла в такую форму, которая могла быть использована инженерами. Таким посредником был, например, шотландский ученый-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 знания — между физикой и техникой. Действия машины должны основываться на теоретических понятиях, а свойства материалов выбираться на основе твердо установленных экспериментальных данных.
Технические теории в свою очередь оказывают большое обратное влияние на физическую науку и даже в определенном смысле на всю физическую картину мира. Например, (по сути, — техническая) теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика — вихревых теорий материи. 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.
За 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. Для трактовки отдельных сложных явлений в технических разработках могут быть привлечены часто совершенно различные, логически не связанные теории. Такие теоретические исследования становятся по самой своей сути комплексными и непосредственно выходят не только в сферу «природы», но и в сферу «культуры». «Необходимо брать в расчет не только взаимодействие технических разработок с экономическими факторами, но также связь техники с культурными традициями, а также психологическими, историческими и политическими факторами». Таким образом, мы попадаем в сферу анализа социального контекста научно-технических знаний.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
Первые технические теории строились по образцу физических, в которых, наряду с концептуальным и математическим аппаратом, важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный «внутренний скелет» теории.
Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных, с одной стороны, на применение соответствующего математического аппарата, а с другой, — на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. Они представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М.Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса «отшнуровывания» силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение «наглядной картиной распределения силовых линий». Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.
Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, — являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве теоретической схемы подобным образом технически изготовленный объект представлял собой наклонную плоскость, т.е. абстрактный объект, соответствующий некоторому классу реальных объектов, для которых можно пренебречь трением и упругой деформацией. Одновременно он представлял собой объект оперирования, замещающий в определенном отношении реальный объект, с которым осуществлялись различные математические действия и преобразования.
Таким образом, абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов или более широко — любых объектов предметно-орудийной (в том числе инженерной) деятельности. Понятие диполя, вибратора, резонатора и соответствующие им схематические изображения, введенные Герцем, были необходимы для представления в теории реальных экспериментов. В настоящее время для получения электромагнитных волн и измерения их параметров используются соответствующие радиотехнические устройства, и следовательно, понятия и схемы, их описывающие, служат той же цели, поскольку по отношению к электродинамике эти устройства выполняют функцию экспериментальной техники. Однако, помимо всего прочего, эти устройства являются объектом конкретной инженерной деятельности, а их абстрактные схематические описания по отношению к теоретическим исследованиям в радиотехнике выполняют функцию теоретических моделей.
Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал.
Абстрактные объекты технической теории обладают целым рядом особенностей. Прежде всего они являются «однородными» в том смысле, что собраны из некоторого фиксированного набора блоков по определенным правилам «сборки». Например, в электротехнике таковыми являются емкости, индуктивности, сопротивления; в теоретический радиотехнике — генераторы, фильтры, усилители и т.д.; в теории механизмов и машин — различные типы звеньев, передач, цепей, механизмов. 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 их сборки. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. Это обеспечивает, с одной стороны, соответствие абстрактных объектов конструктивным элементам реальных технических систем, а с другой создает возможность их дедуктивного преобразования на теоретическом уровне. Поскольку все механизмы оказываются собранными из одного и того же набора типовых элементов, то остается задать лишь определенные процедуры их сборки и разборки из идеальных цепей, звеньев и пар элементов. Эти идеализированные блоки соответствуют стандартизованным конструктивным элементам реальных технических систем. В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.
Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной «доводки» для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.
Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Выполнению этой задачи служат в технической теории правила соответствия, перехода от одних модельных уровней к другим, а проблема интерпретации и эмпирического обоснования в технической науке формулируется как задача реализации. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики.
Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивно-технические, технологические и практико-методические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладке и т.д. технических систем. Это — эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.
Конструктивно-технические знания преимущественно ориентированы на описание строения (или конструкции) технических систем, представляющих собой совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения. Они включают также знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем.
Технологические знания фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.
Практико-методические знания, представляют собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории, в практике инженерного проектирования. Это — фактически те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформулированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.
Теоретический уровень научно-технического знания включает в себя три основные уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные .
Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели. Каждый элемент в системе выполняет определенную функцию. Совокупность такого рода свойств, рассмотренных обособлено от тех нежелательных свойств, которые привносит с собой элемент в систему, и определяют блоки (или функциональные элементы) таких схем. Как правило, они выражают обобщенные математические операции, а функциональные связи, или отношения, между ними — определенные математические зависимости.
Функциональные схемы, например, в теории электрических цепей представляют собой графическую форму математического описания состояния электрической цепи. Каждому функциональному элементу такой схемы соответствует определенное математическое соотношение, — скажем, между силой тока и напряжением на некотором участке цепи или вполне определенная математическая операция (дифференцирование, интегрирование и т.п.). Порядок расположения и характеристики функциональных элементов адекватны электрической схеме.
Однако функциональные схемы могут быть и не замкнуты на конкретный математический аппарат. В этом случае они выражаются в виде простой декомпозиции взаимосвязанных функций, направленных на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе. С помощью такой функциональной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация (внутренняя структура).
Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.
Теория электрических цепей, к примеру, имеет дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов электротехнической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т.д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти идеальные элементы на теоретическом уровне. К таким элементам относятся прежде всего емкость, индуктивность, сопротивление, источники тока и напряжения. Для применения математического аппарата требуется дальнейшая идеализация: каждый из перечисленных выше элементов может быть рассмотрен как активный (идеальные источники тока или напряжения) или пассивный (комплексное — линейное омическое и нелинейные индуктивное и емкостное — сопротивления) двухполюсник, т.е. участок цепи с двумя полюсами, к которым приложена разность потенциалов и через которую течет электрический ток. Все элементы электрической цепи должны быть приведены к указанному виду. Причем в зависимости от режима функционирования технической системы одна и та же схема может принять различный вид. Режим функционирования технической системы определяется прежде всего тем, какой естественный (в данном случае физический) процесс через нее протекает, т.е. какой электрический ток (постоянный или переменный, периодический или непериодический и т.д.) течет через цепь. В зависимости от этого и элементы цепи на схеме функционирования меняют вид: например, индуктивность представляется идеальным омическим сопротивлением при постоянном токе, при переменном токе низкой частоты — последовательно соединенными идеальными омическим сопротивлением и индуктивностью (индуктивным сопротивлением), а при переменном токе высокой частоты ее поточная схема дополняется параллельно присоединяемым идеальным элементом емкости (емкостным сопротивлением). Для каждого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования. Заметим, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции (вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.
Структурная схема технической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению и ряду других характеристик. Такие элементы обладают кроме функциональных свойств свойствами второго порядка, т.е. теми, которые привносят с собой в систему определенным образом реализованные элементы, в том числе и нежелательными (например, усилитель — искажения усиливаемого сигнала). Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т.е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, сами уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее скрупулезным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая система. Это — пока еще теоретический набросок структуры будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект.
Структурные схемы в классических технических науках отображают в технической теории именно конструкцию технической системы и ее технические характеристики. В этом случае они позволяют перейти от естественного модуса рассмотрения технической системы, который фиксируется в его поточной схеме (в частности физического процесса), к искусственному модусу. Поэтому в частном случае структурная схема в идеализированной форме отображает техническую реализацию физического процесса. В классической технической науке такая реализация, во-первых, является всегда технической и, во-вторых, осуществляется всегда в контексте определенного типа инженерной деятельности и вида производства. В современных человеко-машинных системах такая реализация может быть самой различной, в том числе и нетехнической. В этом случае термины «технические параметры», «конструкция» и т.п. не годятся. Речь идет о конфигурации системы, их обобщенной структуре.
Таким образом, в технической теории на материале одной и той же технической системы строится несколько оперативных пространств, которым соответствуют различные теоретические схемы. В каждом таком «пространстве» используются разные абстрактные объекты и средства оперирования с ними, решаются особые задачи. Механизмы взаимодействия этих оперативных пространств могут быть раскрыты в результате анализа функционирования технической теории.
www.ronl.ru
Лекция 6
Техническая теория. Специфика технического и технологического знания
ПЛАН
1. Проблема соотношения естественных и технических наук.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
1. Проблема соотношения естественных и технических наук
В современной литературе по философии техники можно выделить следующие основные подходы к решению проблемы изменения соотношения науки и техники:
(1) техника рассматривается как прикладная наука;
(2) процессы развития науки и техники рассматриваются как автономные, но скоординированные процессы;
(3) современная наук рассматривается в ее ориентации на развитие техники.
Первоначально, с момента возникновения техники, в узком значении этого термина, - техника действительно во многом действительно выполняла функцию применения знаний, открытых в науке. Однако, со временем, по мере накопления собственно технических знаний, техника и технические науки образовали собственную сферу, отличающуюся от научной. Эта сфера получила такое быстрое развитие, что иногда действительно создается впечатление, что современная наука – служит технике. Однако наиболее взвешенный подход состоит в выделении обеих областей деятельности – научной и технической – и в исследовании их взаимовлияний. Иногда считают, что главное различие между наукой и техникой - лишь в широте кругозора и в степени общности проблем: технические проблемы более узки и более специфичны. Однако в действительности наука и техника составляют различные сообщества, каждое из которых различно осознает свои цели и систему ценностей. Современная техника немыслима без глубоких теоретических исследований, которые проводятся сегодня не только в естественных, но и в особых - технических - науках.
Если вплоть до конца XIX века регулярного применения научных знаний в технической практике не было, то это характерно для технических наук сегодня. Начиная с XIX века наблюдается "сциентизация техники" сопровождающаяся "технизацией науки". В целом выделяют следующие этапы взаимодействия науки и техники, приведшие к развитию технических наук:
- В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические;
- Во втором периоде происходит зарождение технических наук (со второй половины XVIII в. до 70-х гг. XIX в.) происходит, во-первых, формирование научно-технических знаний на основе использования в инженерной практике знаний естественных наук и, во-вторых, появление первых технических наук;
- Третий период - классический (до середины XIX века) характеризуется построением ряда фундаментальных технических теорий;
- Для четвертого этапа (настоящее время) характерно осуществление комплексных исследований, интеграция технических наук не только с естественными, но и с общественными науками.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках
Выявление специфики технических наук обычно осуществляется на основе их сопоставления с другими науками. К настоящему времени чаще всего выделяются естественные, гуманитарные, математические и технические науки, рассматриваемые как равноправные партнеры. Наиболее тесная связь наблюдается между техническими и естественными науками. Каждая техническая наука - это отдельная и относительно автономная дисциплина, обладающая рядом особенностей. Технические науки - часть науки и, хотя они не должны далеко отрываться от технической практики, не совпадают с ней. Техническая наука обслуживает технику, но является прежде всего наукой, т.е. направлена на получение объективного, поддающегося социальной трансляции знания.
Действительно, сегодня никого не удивит тот факт, что "целевые исследования, которые проводятся в промышленных лабораториях исследователями, получившими инженерное образование, приводят к важным научным прорывам или что ученые, работающие в университетах или академических центрах, приходят к важным технологическим открытиям". Поэтому технические науки должны в полной мере рассматриваться как самостоятельные научные дисциплины, наряду с общественными, естественными и математическими науками. Вместе с тем они существенно отличаются от последних по специфике своей связи с техникой.
Технические и естественные науки имеют одну и ту же предметную область инструментально измеримых явлений. Хотя они могут исследовать одни и те же объекты, но проводят исследование этих объектов различным образом.
Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство физических экспериментов является искусственно созданными ситуациями. Объекты технических наук также представляют собой своеобразный синтез "естественного" и "искусственного". Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается прежде всего в том, что все искусственные объекты в конечном итоге создаются из естественного (природного) материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы - фактически видоизмененными природными процессами. Осуществление эксперимента - это деятельность по производству технических эффектов и может быть отчасти квалифицирована как инженерная, т.е. как конструирование машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знаний о природе или подтверждения научных законов, а не исследования закономерностей функционирования и создания самих технических устройств.
Технические науки к началу ХХ столетия составили сложную иерархическую систему знаний - от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. К началу ХХ столетия технические науки, выросшие из практики, приняли качество подлинной науки, признаками которой являются систематическая организация знаний, опора на эксперимент и построение математизированных теорий. В технических науках появились также особые фундаментальные исследования.
Таким образом, естественные и технические науки - равноправные партнеры. Они тесно связаны как в генетическом аспекте, так и в процессах своего функционирования. Именно из естественных наук в технические были транслированы первые исходные теоретические положения, способы представления объектов исследования и проектирования, основные понятия, а также был заимствован самый идеал научности, установка на теоретическую организацию научно-технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время нельзя не видеть, что в технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате чего и возник новый тип организации теоретического знания. Кроме того, технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие.
Однако сегодня такой констатации уже недостаточно. Для определения специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. В настоящее время научно-технические дисциплины представляют собой широкий спектр различных дисциплин - от самых абстрактных до весьма специализированных, которые ориентируются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии и т.д.), но и общественных (например, экономики, социологии, психологии и т.п.). Относительно некоторых научно-технических дисциплин вообще трудно сказать, принадлежат ли они к чисто техническим наукам или представляют какое-то новое, более сложное единство науки и техники. Кроме того, некоторые части технических наук могут иметь характер фундаментального, а другие - прикладного исследования.
Прикладное исследование - это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами или желаниями этих клиентов, фундаментальное - адресовано другим членам научного сообщества. Современная техника является не только применением существующего научного знания, но имеет творческую компоненту. Поэтому в методологическом плане исследование в технической науке не очень сильно отличается от общенаучного. 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. В то же время современные фундаментальные исследования в технических науках более тесно связаны с приложениями.
Для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. Тот факт, что исследование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты неутилитарны. Работа же, направленная на прикладные цели, может быть весьма фундаментальной. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Вполне правомерно сегодня говорить и о фундаментальном промышленном исследовании.
В научно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые мы будем далее называть технической теорией.
Наибольшее различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать свое внимание на наиболее простых случаях (например, исключить трение, сопротивление жидкости и т.д.), но все это для технической теории должно приниматься ею во внимание. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может исключить сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.
Техническую теорию создает особый слой посредников - "ученые-инженеры" или "инженеры-ученые". Ибо для того, чтобы информация перешла от одного сообщества (ученых) к другому (инженеров), необходима ее серьезная переформулировка и развитие. Так, Максвелл был одним из тех ученых, которые сознательно пытались сделать вклад в технику (и он действительно оказал на нее большое влияние). Но потребовались почти столь же мощные творческие усилия британского инженера Хэвисайда, чтобы преобразовать электромагнитные уравнения Максвелла в такую форму, которая могла быть использована инженерами. Таким посредником был, например, шотландский ученый-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 знания - между физикой и техникой. Действия машины должны основываться на теоретических понятиях, а свойства материалов выбираться на основе твердо установленных экспериментальных данных.
Технические теории в свою очередь оказывают большое обратное влияние на физическую науку и даже в определенном смысле на всю физическую картину мира. Например, (по сути, - техническая) теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика - вихревых теорий материи. 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.
За 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. Для трактовки отдельных сложных явлений в технических разработках могут быть привлечены часто совершенно различные, логически не связанные теории. Такие теоретические исследования становятся по самой своей сути комплексными и непосредственно выходят не только в сферу "природы", но и в сферу "культуры". "Необходимо брать в расчет не только взаимодействие технических разработок с экономическими факторами, но также связь техники с культурными традициями, а также психологическими, историческими и политическими факторами". Таким образом, мы попадаем в сферу анализа социального контекста научно-технических знаний.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
Первые технические теории строились по образцу физических, в которых, наряду с концептуальным и математическим аппаратом, важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный "внутренний скелет" теории.
Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных, с одной стороны, на применение соответствующего математического аппарата, а с другой, - на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. Они представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М.Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса "отшнуровывания" силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение "наглядной картиной распределения силовых линий". Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.
Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, - являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве теоретической схемы подобным образом технически изготовленный объект представлял собой наклонную плоскость, т.е. абстрактный объект, соответствующий некоторому классу реальных объектов, для которых можно пренебречь трением и упругой деформацией. Одновременно он представлял собой объект оперирования, замещающий в определенном отношении реальный объект, с которым осуществлялись различные математические действия и преобразования.
Таким образом, абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов или более широко - любых объектов предметно-орудийной (в том числе инженерной) деятельности. Понятие диполя, вибратора, резонатора и соответствующие им схематические изображения, введенные Герцем, были необходимы для представления в теории реальных экспериментов. В настоящее время для получения электромагнитных волн и измерения их параметров используются соответствующие радиотехнические устройства, и следовательно, понятия и схемы, их описывающие, служат той же цели, поскольку по отношению к электродинамике эти устройства выполняют функцию экспериментальной техники. Однако, помимо всего прочего, эти устройства являются объектом конкретной инженерной деятельности, а их абстрактные схематические описания по отношению к теоретическим исследованиям в радиотехнике выполняют функцию теоретических моделей.
Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал.
Абстрактные объекты технической теории обладают целым рядом особенностей. Прежде всего они являются "однородными" в том смысле, что собраны из некоторого фиксированного набора блоков по определенным правилам "сборки". Например, в электротехнике таковыми являются емкости, индуктивности, сопротивления; в теоретический радиотехнике - генераторы, фильтры, усилители и т.д.; в теории механизмов и машин - различные типы звеньев, передач, цепей, механизмов. 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 их сборки. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. Это обеспечивает, с одной стороны, соответствие абстрактных объектов конструктивным элементам реальных технических систем, а с другой создает возможность их дедуктивного преобразования на теоретическом уровне. Поскольку все механизмы оказываются собранными из одного и того же набора типовых элементов, то остается задать лишь определенные процедуры их сборки и разборки из идеальных цепей, звеньев и пар элементов. Эти идеализированные блоки соответствуют стандартизованным конструктивным элементам реальных технических систем. В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.
Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной "доводки" для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.
Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Выполнению этой задачи служат в технической теории правила соответствия, перехода от одних модельных уровней к другим, а проблема интерпретации и эмпирического обоснования в технической науке формулируется как задача реализации. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики.
Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивно-технические, технологические и практико-методические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладке и т.д. технических систем. Это - эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.
Конструктивно-технические знания преимущественно ориентированы на описание строения (или конструкции) технических систем, представляющих собой совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения. Они включают также знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем.
Технологические знания фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.
Практико-методические знания, представляют собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории, в практике инженерного проектирования. Это - фактически те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформулированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.
Теоретический уровень научно-технического знания включает в себя три основные уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.
Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели. Каждый элемент в системе выполняет определенную функцию. Совокупность такого рода свойств, рассмотренных обособлено от тех нежелательных свойств, которые привносит с собой элемент в систему, и определяют блоки (или функциональные элементы) таких схем. Как правило, они выражают обобщенные математические операции, а функциональные связи, или отношения, между ними - определенные математические зависимости.
Функциональные схемы, например, в теории электрических цепей представляют собой графическую форму математического описания состояния электрической цепи. Каждому функциональному элементу такой схемы соответствует определенное математическое соотношение, - скажем, между силой тока и напряжением на некотором участке цепи или вполне определенная математическая операция (дифференцирование, интегрирование и т.п.). Порядок расположения и характеристики функциональных элементов адекватны электрической схеме.
Однако функциональные схемы могут быть и не замкнуты на конкретный математический аппарат. В этом случае они выражаются в виде простой декомпозиции взаимосвязанных функций, направленных на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе. С помощью такой функциональной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация (внутренняя структура).
Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.
Теория электрических цепей, к примеру, имеет дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов электротехнической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т.д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти идеальные элементы на теоретическом уровне. К таким элементам относятся прежде всего емкость, индуктивность, сопротивление, источники тока и напряжения. Для применения математического аппарата требуется дальнейшая идеализация: каждый из перечисленных выше элементов может быть рассмотрен как активный (идеальные источники тока или напряжения) или пассивный (комплексное - линейное омическое и нелинейные индуктивное и емкостное - сопротивления) двухполюсник, т.е. участок цепи с двумя полюсами, к которым приложена разность потенциалов и через которую течет электрический ток. Все элементы электрической цепи должны быть приведены к указанному виду. Причем в зависимости от режима функционирования технической системы одна и та же схема может принять различный вид. Режим функционирования технической системы определяется прежде всего тем, какой естественный (в данном случае физический) процесс через нее протекает, т.е. какой электрический ток (постоянный или переменный, периодический или непериодический и т.д.) течет через цепь. В зависимости от этого и элементы цепи на схеме функционирования меняют вид: например, индуктивность представляется идеальным омическим сопротивлением при постоянном токе, при переменном токе низкой частоты - последовательно соединенными идеальными омическим сопротивлением и индуктивностью (индуктивным сопротивлением), а при переменном токе высокой частоты ее поточная схема дополняется параллельно присоединяемым идеальным элементом емкости (емкостным сопротивлением). Для каждого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования. Заметим, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции (вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.
Структурная схема технической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению и ряду других характеристик. Такие элементы обладают кроме функциональных свойств свойствами второго порядка, т.е. теми, которые привносят с собой в систему определенным образом реализованные элементы, в том числе и нежелательными (например, усилитель - искажения усиливаемого сигнала). Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т.е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, сами уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее скрупулезным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая система. Это - пока еще теоретический набросок структуры будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект.
Структурные схемы в классических технических науках отображают в технической теории именно конструкцию технической системы и ее технические характеристики. В этом случае они позволяют перейти от естественного модуса рассмотрения технической системы, который фиксируется в его поточной схеме (в частности физического процесса), к искусственному модусу. Поэтому в частном случае структурная схема в идеализированной форме отображает техническую реализацию физического процесса. В классической технической науке такая реализация, во-первых, является всегда технической и, во-вторых, осуществляется всегда в контексте определенного типа инженерной деятельности и вида производства. В современных человеко-машинных системах такая реализация может быть самой различной, в том числе и нетехнической. В этом случае термины "технические параметры", "конструкция" и т.п. не годятся. Речь идет о конфигурации системы, их обобщенной структуре.
Таким образом, в технической теории на материале одной и той же технической системы строится несколько оперативных пространств, которым соответствуют различные теоретические схемы. В каждом таком "пространстве" используются разные абстрактные объекты и средства оперирования с ними, решаются особые задачи. Механизмы взаимодействия этих оперативных пространств могут быть раскрыты в результате анализа функционирования технической теории.
www.referatmix.ru
1. Специфика инженерной деятельности
Беспрецедентный характер нынешней мировой ситуации заключается в том, что до сих пор человечество было господином творения на земле в том смысле, что ни силы природы, ни кто-либо из людей не мог уничтожить или даже прервать человеческий прогресс. Человечество издавна знало кризисы, вызывавшиеся стихийными силами природы, как-то: землетрясения, наводнения, засухи, эпидемии и т.д. Однако кризисы эти порождались внешними для человека причинами, и он сам был лишь их жертвой. Кризисы же, с которыми пришлось столкнуться современному человеку, являются уже результатом деятельности самого человека, имеют «антропогенный», социальный характер. Человечество ныне находится на таком рубеже своей истории, когда от него самого зависит решение поистине «гамлетовского» вопроса: «Быть или не быть?»
Все это требует углубления самосознания как всего общества, так и каждой личности, и в особенности самосознания людей, непосредственно связанных с развитием науки и техники, в том числе инженеров. Развитие профессионального сознания инженеров предполагает осознание возможностей, границ и сущности своей специальности не только в узком смыслеэтого слова, но и в смысле этого слова, но и в смысле осознания инженерной деятельности вообще, ее целей и задач, а также изменений ее ориентации в культуре XX века.
Инженерная деятельность предполагает регулярное применение научных знаний (то есть знаний, полученных в научной деятельности) для создания искусственных, технических систем - сооружений, устройств, механизмов, машин и т.п. В этом заключается ее отличие от технической деятельности, основывающейся преимущественно на опыте, практических навыках, догадке.
Современный этап развития инженерной деятельности характеризуется системным подходом к решению сложных научно-технических задач, обращением ко всему комплексу социальных, гуманитарных, естественных и технических дисциплин. Однако в развитии инженерной деятельности был этап, который можно назвать классическим, когда инженерная деятельность существовала еще в «чистом» виде: сначала лишь как изобретательство, затем в ней выделились проектно-конструкторская деятельность и организация производства. Обособление проектирования и проникновение его в смежные области, связанные с решением сложных социотехнических проблем, привело к кризису традиционного инженерного мышления и развитию новых системных и методологических ориентации, к выходу на гуманитарные методы познания и освоения действительности.
Целесообразно рассмотреть три основные этапа развития инженерной деятельности и проектирования:
1) классическая инженерная деятельность;
2) системотехническая деятельность;
3) социотехническое проектирование.
Возникновение инженерной деятельности как одного из важнейших видов трудовой деятельности связано с появлением мануфактурного и машинного производства. В средние века существовала, скорее, техническая (а не инженерная) деятельность, органически связанная с ремесленной организацией производства.
Инженерная деятельность как профессия, связанная с регулярным применением научных знаний в технической практике, формируется, начиная с эпохи Возрождения. На первых порах ценностные ориентации этой деятельности еще тесно связаны с ценностями ремесленной технической практики (например, непосредственный контакт с потребителем, ученичество и т.п.). В эту эпоху ориентация на применение науки хотя и выдвигается на первый план в явном виде, но выступает пока лишь как предельная установка. Первые импровизированные инженеры появляются в среде ученых, обратившихся к технике, или ремесленников-самоучек, приобщившихся к науке. Решая технические задачи, они обратились за помощью к математике и механике, из которых заимствовали знания и методы для проведения инженерных расчетов. Первые инженеры - это одновременно художники-архитекторы, консультанты-инженеры по фортификационным сооружениям, артиллерии и гражданскому строительству, алхимики и врачи, математики, естествоиспытатели и изобретатели. Таковы Леон Батиста Альберти, Леонардо да Винчи, Никколо Тарталья, Джироламо Кардано, Джон Непер.
Знание в это время рассматривалось как вполне реальная сила, а инженер - как обладатель этого знания. Известный историк науки М.А. Гуковский писал в книге «Механика Леонардо да Винчи» (М., Л., 1947 г.): «...Быстрое и принципиально новое развитие техники требует и коренного изменения ее структуры. Техника доходит до состояния, в котором дальнейшее продвижение ее оказывается невозможным без насыщения ее наукой. Повсеместно начинает ощущаться потребность в создании новой технической теории, в кодификации технических знаний и в подведении под них некоего общего теоретического базиса. Техника требует привлечения науки».
Именно двойственная ориентация инженера, с одной стороны, на научные исследования естественных явлений, а с другой, на производство своего замысла целенаправленной деятельностью - заставляет его взглянуть на свое изделие иначе, чем ремесленник и ученый-естествоиспытатель. Если цель технической деятельности - непосредственно задать и организовать изготовление системы, то цель инженерной деятельности - сначала определить материальные условия и искусственные средства, влияющие на природу в нужном направлении, и лишь потом на основе полученных знаний задать требования к этим условиям и средствам, а также указать способы и последовательность их обеспечения и изготовления. Инженер, как и ученый-экспериментатор, оперирует идеализированными представлениями о природных объектах, но первый использует эти знания для создания технических систем, а второй создает экспериментальные устройства для обоснования и подтверждения данных представлений.
С развитием экспериментального естествознания, превращением инженерной профессии в массовую в ХVIII-ХIХ веках возникает необходимость несистематического научного образования инженеров. Именно появление высших технических школ знаменует следующий важный этап в развитии инженерной деятельности. Одной из первых таких школ была Парижская политехническая школа, основанная в 1794 году. Эти школы выполняли и исследовательские функции, что способствовало развитию технических наук. Инженерное образование стало играть существенную роль в развитии техники.
К началу XX века инженерная деятельность представляет собой сложный комплекс различных видов деятельности (изобретательская, конструкторская, проектировочная, технологическая), она обслуживает разнообразные сферы техники (машиностроение, электротехнику, химическую технологию).
Для современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация по различным отраслям и функциям, повлекшая за собой разделение на ряд взаимосвязанных видов деятельности. На первых этапах инженерная деятельность была ориентирована на применение знаний естественных наук (преимущественно физики), а также математики, и включала в себя: 1) изобретательство; 2) конструирование опытного образца и 3) разработку технологии изготовления новой технической системы. Инженерная деятельность, первоначально выполняемая изобретателями, конструкторами и технологами, тесно связана с технической деятельностью (выполняемой на производстве техниками, мастерами и рабочими), которая становится исполнительской по отношению к инженерной деятельности. Связь между этими двумя видами деятельности осуществляется с помощью чертежей. (Для подготовки чертежников, к примеру, в России предназначалось основанное в 1825 году Строгановское училище технического рисования).
Итак, классическая инженерная деятельность включала в себя изобретательство, конструирование и организацию изготовления (производства) технических систем, а также инженерные исследования и проектирование.
Путем изобретательской деятельности на основании научных знаний и технических изобретений заново создаются новые принципы действия, способы реализации этих принципов, конструкции технических систем или отдельных их компонентов. Она «производит особый продукт, объективированный в виде патентов, авторских свидетельств, изобретений и т.д.; используемых в качестве исходного материала при конструировании и изготовлении технических систем. Образцы такой деятельности демонстрировали многие ученые-естествоиспытатели при проведении экспериментов (Гук изобрел микроскоп; Герц - аппаратуру для регистрации и получения электромагнитных волн; Гюйгенс - конструкцию часов, осуществлявшей движение центра тяжести маятника по циклоиде; Ньютон - телескоп новой конструкции; Эйнштейн - один из изобретателей магниодинамического насоса для перекачки жидких металлов, холодильных машин, гигроскопических компасов, автоматической фотокамеры, электромеров, слухового аппарата и т.п.). Однако для многих инженеров изобретательство было не побочной, а основной или даже единственной деятельностью.
В условиях развитой технической науки изобретение основывается на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими, возникает и необходимость его специальной проектно-конструкторской подготовки.
Конструирование представляет собой разработку конструкции технической системы, которая затем материализуется в процессе ее изготовления на производстве. Конструкция - это связанные стандартные элементы, выпускаемые промышленностью или изобретенные заново, она является общей для класса изделий производства.
Исходным материалом деятельности изготовления являются материальные ресурсы, из которых создается изделие. Эта деятельность связана с монтажом уже готовых элементов конструкции и с параллельным изготовлением новых элементов. Функции инженера заключаются в организации производства класса изделий (например, организация электротехнической промышленности) и разработке технологии изготовления определенной конструкции технической системе. Нередко крупные инженеры сочетают эти три функции в своей деятельности, но в целом эти функции в современном производстве разделены.
Инженерные исследования, в отличие от теоретических исследований в технических науках, непосредственно вплетены в инженерную деятельность, осуществляются в сравнительно короткие сроки и включают в себя предпроектное обследование, научное обоснование разработки, анализ возможности использования уже полученных научных данных для конкретных инженерных расчетов, характеристику эффективности разработки, анализ необходимости проведения недостающих научных исследований и т.д. Инженерные исследования проводятся в сфере инженерной практики и направлены на конкретизацию имеющихся научных знаний применительно к определенной инженерной задаче. Результаты этих исследований находят свое применение прежде всего в сфере инженерного проектирования.
В процессе функционирования и развития инженерной деятельности в ней происходит накопление конструктивно-технических и технологических знаний, которые представляют собой эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике. В процессе дальнейшего прогрессивного развития инженерной деятельности эти знания становятся предметом обобщения в науке. Постепенно в естественных науках формируются особые разделы, специально ориентированные на обслуживание инженерной практики, появляются специалисты в области прикладных исследований и технических наук, задача которых - обслуживание инженерной деятельности. Технические науки и соответствующие им сферы инженерной деятельности не тождественны.
В технических науках развиты особые теоретические принципы, построены специфические идеальные объекты, введены новые научные законы, разработан оригинальный математический и понятийный аппарат. В них, наряду с доказательством теорем и построением теоретических систем, важное место занимают описания расчетов и приборов и различные методические рекомендации. Специфика технической науки - в использовании ее результатов для конструирования технических систем, эти результаты, как правило, опосредствованы инженерными исследованиями.
Проектирование как особый вид инженерной деятельности формируется в начале XX века и связано первоначально с деятельностью чертежников, необходимостью особого (точного) графического изображения замысла инженера для его передачи исполнителям на производстве. Однако постепенно эта деятельность связывается с научно-техническими расчетами на чертеже основных параметров будущей технической системы, ее предварительным исследованием. «Внутреннее» проектирование связано с созданием рабочих чертежей (технического и рабочего проектов), служащих основными документами для изготовления технического изделия на производстве; «внешнее» - на проработку общей идеи технической системы, ее исследование.
Для проектировочной деятельности исходным является социальный заказ (потребность в создании определенных объектов), ее продукт выражается в особой знаковой форме: в виде текстов, чертежей, графиков, расчетов, моделей в памяти ЭВМ. Результат конструкторской деятельности должен быть обязательно материализован в виде опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты, приводимые в проекте, и конструктивно-технические характеристики проектируемой технической системы.
Специализация в инженерной деятельности привела к необходимости ее теоретического описания в целях обучения и для осуществления автоматизации процесса проектирования и конструирования. Обособление проектирования во второй половине XX века привело к кризису традиционного инженерного мышления, ориентированного на приложение знаний лишь естественных и технических наук и создание относительно простых технических систем. Изменился не только объект инженерной деятельности (им становится человеко-машинная система, вместо машины, устройства), но и сама она превратилась в сложную, требующую организации и управления (то есть нарастал процесс интеграции инженерной деятельности). Для осуществления интеграции потребовались особые специалисты - инженеры-системотехники.
turboreferat.ru
Лекция 6
Техническая теория. Специфика технического и технологического знания
ПЛАН
1. Проблема соотношения естественных и технических наук.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
1. Проблема соотношения естественных и технических наук
В современной литературе по философии техники можно выделить следующие основные подходы к решению проблемы изменения соотношения науки и техники:
(1) техника рассматривается как прикладная наука;
(2) процессы развития науки и техники рассматриваются как автономные, но скоординированные процессы;
(3) современная наук рассматривается в ее ориентации на развитие техники.
Первоначально, с момента возникновения техники, в узком значении этого термина, — техника действительно во многом действительно выполняла функцию применения знаний, открытых в науке. Однако, со временем, по мере накопления собственно технических знаний, техника и технические науки образовали собственную сферу, отличающуюся от научной. Эта сфера получила такое быстрое развитие, что иногда действительно создается впечатление, что современная наука – служит технике. Однако наиболее взвешенный подход состоит в выделении обеих областей деятельности – научной и технической – и в исследовании их взаимовлияний. Иногда считают, что главное различие между наукой и техникой — лишь в широте кругозора и в степени общности проблем: технические проблемы более узки и более специфичны. Однако в действительности наука и техника составляют различные сообщества, каждое из которых различно осознает свои цели и систему ценностей. Современная техника немыслима без глубоких теоретических исследований, которые проводятся сегодня не только в естественных, но и в особых — технических — науках.
Если вплоть до конца XIX века регулярного применения научных знаний в технической практике не было, то это характерно для технических наук сегодня.Начиная с XIX века наблюдается «сциентизация техники» сопровождающаяся «технизацией науки». В целом выделяют следующие этапы взаимодействия науки и техники, приведшие к развитию технических наук:
— В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические;
— Во втором периоде происходит зарождение технических наук (со второй половины XVIII в. до 70-х гг. XIX в.) происходит, во-первых, формирование научно-технических знаний на основе использования в инженерной практике знаний естественных наук и, во-вторых, появление первых технических наук;
— Третий период — классический (до середины XIX века) характеризуется построением ряда фундаментальных технических теорий;
— Для четвертого этапа (настоящее время) характерно осуществление комплексных исследований, интеграция технических наук не только с естественными, но и с общественными науками.
2. Технические науки и их специфика. Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках
Выявление специфики технических наук обычно осуществляется на основе их сопоставления с другими науками. К настоящему времени чаще всего выделяются естественные, гуманитарные, математические и технические науки, рассматриваемые как равноправные партнеры. Наиболее тесная связь наблюдается между техническими и естественными науками. Каждая техническая наука — это отдельная и относительно автономная дисциплина, обладающая рядом особенностей. Технические науки — часть науки и, хотя они не должны далеко отрываться от технической практики, не совпадают с ней. Техническая наука обслуживает технику, но является прежде всего наукой, т.е. направлена на получение объективного, поддающегося социальной трансляции знания.
Действительно, сегодня никого не удивит тот факт, что «целевые исследования, которые проводятся в промышленных лабораториях исследователями, получившими инженерное образование, приводят к важным научным прорывам или что ученые, работающие в университетах или академических центрах, приходят к важным технологическим открытиям». Поэтому технические науки должны в полной мере рассматриваться как самостоятельные научные дисциплины, наряду с общественными, естественными и математическими науками. Вместе с тем они существенно отличаются от последних по специфике своей связи с техникой.
Технические и естественные науки имеют одну и ту же предметную область инструментально измеримых явлений. Хотя они могут исследовать одни и те же объекты, но проводят исследование этих объектов различным образом.
Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство физических экспериментов является искусственно созданными ситуациями. Объекты технических наук также представляют собой своеобразный синтез «естественного» и «искусственного». Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается прежде всего в том, что все искусственные объекты в конечном итоге создаются из естественного (природного) материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы — фактически видоизмененными природными процессами. Осуществление эксперимента — это деятельность по производству технических эффектов и может быть отчасти квалифицирована как инженерная, т.е. как конструирование машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знаний о природе или подтверждения научных законов, а не исследования закономерностей функционирования и создания самих технических устройств.
Технические науки к началу ХХ столетия составили сложную иерархическую систему знаний — от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. К началу ХХ столетия технические науки, выросшие из практики, приняли качество подлинной науки, признаками которой являются систематическая организация знаний, опора на эксперимент и построение математизированных теорий. В технических науках появились также особые фундаментальные исследования.
Таким образом, естественные и технические науки — равноправные партнеры. Они тесно связаны как в генетическом аспекте, так и в процессах своего функционирования. Именно из естественных наук в технические были транслированы первые исходные теоретические положения, способы представления объектов исследования и проектирования, основные понятия, а также был заимствован самый идеал научности, установка на теоретическую организацию научно-технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время нельзя не видеть, что в технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате чего и возник новый тип организации теоретического знания. Кроме того, технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие.
Однако сегодня такой констатации уже недостаточно. Для определения специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. В настоящее время научно-технические дисциплины представляют собой широкий спектр различных дисциплин — от самых абстрактных до весьма специализированных, которые ориентируются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии и т.д.), но и общественных (например, экономики, социологии, психологии и т.п.). Относительно некоторых научно-технических дисциплин вообще трудно сказать, принадлежат ли они к чисто техническим наукам или представляют какое-то новое, более сложное единство науки и техники. Кроме того, некоторые части технических наук могут иметь характер фундаментального, а другие — прикладного исследования.
Прикладное исследование — это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами или желаниями этих клиентов, фундаментальное — адресовано другим членам научного сообщества. Современная техника является не только применением существующего научного знания, но имеет творческую компоненту. Поэтому в методологическом плане исследование в технической науке не очень сильно отличается от общенаучного. 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. В то же время современные фундаментальные исследования в технических науках более тесно связаны с приложениями.
Для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. Тот факт, что исследование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты неутилитарны. Работа же, направленная на прикладные цели, может быть весьма фундаментальной. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Вполне правомерно сегодня говорить и о фундаментальном промышленном исследовании.
В научно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые мы будем далее называть технической теорией .
Наибольшее различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать свое внимание на наиболее простых случаях (например, исключить трение, сопротивление жидкости и т.д.), но все это для технической теории должно приниматься ею во внимание. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может исключить сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.
Техническую теорию создает особый слой посредников — «ученые-инженеры» или «инженеры-ученые». Ибо для того, чтобы информация перешла от одного сообщества (ученых) к другому (инженеров), необходима ее серьезная переформулировка и развитие. Так, Максвелл был одним из тех ученых, которые сознательно пытались сделать вклад в технику (и он действительно оказал на нее большое влияние). Но потребовались почти столь же мощные творческие усилия британского инженера Хэвисайда, чтобы преобразовать электромагнитные уравнения Максвелла в такую форму, которая могла быть использована инженерами. Таким посредником был, например, шотландский ученый-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 знания — между физикой и техникой. Действия машины должны основываться на теоретических понятиях, а свойства материалов выбираться на основе твердо установленных экспериментальных данных.
Технические теории в свою очередь оказывают большое обратное влияние на физическую науку и даже в определенном смысле на всю физическую картину мира. Например, (по сути, — техническая) теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика — вихревых теорий материи. 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.
За 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. Для трактовки отдельных сложных явлений в технических разработках могут быть привлечены часто совершенно различные, логически не связанные теории. Такие теоретические исследования становятся по самой своей сути комплексными и непосредственно выходят не только в сферу «природы», но и в сферу «культуры». «Необходимо брать в расчет не только взаимодействие технических разработок с экономическими факторами, но также связь техники с культурными традициями, а также психологическими, историческими и политическими факторами». Таким образом, мы попадаем в сферу анализа социального контекста научно-технических знаний.
3. Структура технической теории и специфика технического знания
Первые технические теории строились по образцу физических, в которых, наряду с концептуальным и математическим аппаратом, важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный «внутренний скелет» теории.
Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных, с одной стороны, на применение соответствующего математического аппарата, а с другой, — на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. Они представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М.Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса «отшнуровывания» силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение «наглядной картиной распределения силовых линий». Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.
Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, — являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве теоретической схемы подобным образом технически изготовленный объект представлял собой наклонную плоскость, т.е. абстрактный объект, соответствующий некоторому классу реальных объектов, для которых можно пренебречь трением и упругой деформацией. Одновременно он представлял собой объект оперирования, замещающий в определенном отношении реальный объект, с которым осуществлялись различные математические действия и преобразования.
Таким образом, абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов или более широко — любых объектов предметно-орудийной (в том числе инженерной) деятельности. Понятие диполя, вибратора, резонатора и соответствующие им схематические изображения, введенные Герцем, были необходимы для представления в теории реальных экспериментов. В настоящее время для получения электромагнитных волн и измерения их параметров используются соответствующие радиотехнические устройства, и следовательно, понятия и схемы, их описывающие, служат той же цели, поскольку по отношению к электродинамике эти устройства выполняют функцию экспериментальной техники. Однако, помимо всего прочего, эти устройства являются объектом конкретной инженерной деятельности, а их абстрактные схематические описания по отношению к теоретическим исследованиям в радиотехнике выполняют функцию теоретических моделей.
Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал.
Абстрактные объекты технической теории обладают целым рядом особенностей. Прежде всего они являются «однородными» в том смысле, что собраны из некоторого фиксированного набора блоков по определенным правилам «сборки». Например, в электротехнике таковыми являются емкости, индуктивности, сопротивления; в теоретический радиотехнике — генераторы, фильтры, усилители и т.д.; в теории механизмов и машин — различные типы звеньев, передач, цепей, механизмов. 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 их сборки. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. Это обеспечивает, с одной стороны, соответствие абстрактных объектов конструктивным элементам реальных технических систем, а с другой создает возможность их дедуктивного преобразования на теоретическом уровне. Поскольку все механизмы оказываются собранными из одного и того же набора типовых элементов, то остается задать лишь определенные процедуры их сборки и разборки из идеальных цепей, звеньев и пар элементов. Эти идеализированные блоки соответствуют стандартизованным конструктивным элементам реальных технических систем. В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.
Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной «доводки» для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.
Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Выполнению этой задачи служат в технической теории правила соответствия, перехода от одних модельных уровней к другим, а проблема интерпретации и эмпирического обоснования в технической науке формулируется как задача реализации. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики.
Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивно-технические, технологические и практико-методические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладке и т.д. технических систем. Это — эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.
Конструктивно-технические знания преимущественно ориентированы на описание строения (или конструкции) технических систем, представляющих собой совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения. Они включают также знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем.
Технологические знания фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.
Практико-методические знания, представляют собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории, в практике инженерного проектирования. Это — фактически те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформулированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.
Теоретический уровень научно-технического знания включает в себя три основные уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные .
Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели. Каждый элемент в системе выполняет определенную функцию. Совокупность такого рода свойств, рассмотренных обособлено от тех нежелательных свойств, которые привносит с собой элемент в систему, и определяют блоки (или функциональные элементы) таких схем. Как правило, они выражают обобщенные математические операции, а функциональные связи, или отношения, между ними — определенные математические зависимости.
Функциональные схемы, например, в теории электрических цепей представляют собой графическую форму математического описания состояния электрической цепи. Каждому функциональному элементу такой схемы соответствует определенное математическое соотношение, — скажем, между силой тока и напряжением на некотором участке цепи или вполне определенная математическая операция (дифференцирование, интегрирование и т.п.). Порядок расположения и характеристики функциональных элементов адекватны электрической схеме.
Однако функциональные схемы могут быть и не замкнуты на конкретный математический аппарат. В этом случае они выражаются в виде простой декомпозиции взаимосвязанных функций, направленных на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе. С помощью такой функциональной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация (внутренняя структура).
Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.
Теория электрических цепей, к примеру, имеет дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов электротехнической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т.д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти идеальные элементы на теоретическом уровне. К таким элементам относятся прежде всего емкость, индуктивность, сопротивление, источники тока и напряжения. Для применения математического аппарата требуется дальнейшая идеализация: каждый из перечисленных выше элементов может быть рассмотрен как активный (идеальные источники тока или напряжения) или пассивный (комплексное — линейное омическое и нелинейные индуктивное и емкостное — сопротивления) двухполюсник, т.е. участок цепи с двумя полюсами, к которым приложена разность потенциалов и через которую течет электрический ток. Все элементы электрической цепи должны быть приведены к указанному виду. Причем в зависимости от режима функционирования технической системы одна и та же схема может принять различный вид. Режим функционирования технической системы определяется прежде всего тем, какой естественный (в данном случае физический) процесс через нее протекает, т.е. какой электрический ток (постоянный или переменный, периодический или непериодический и т.д.) течет через цепь. В зависимости от этого и элементы цепи на схеме функционирования меняют вид: например, индуктивность представляется идеальным омическим сопротивлением при постоянном токе, при переменном токе низкой частоты — последовательно соединенными идеальными омическим сопротивлением и индуктивностью (индуктивным сопротивлением), а при переменном токе высокой частоты ее поточная схема дополняется параллельно присоединяемым идеальным элементом емкости (емкостным сопротивлением). Для каждого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования. Заметим, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции (вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.
Структурная схема технической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению и ряду других характеристик. Такие элементы обладают кроме функциональных свойств свойствами второго порядка, т.е. теми, которые привносят с собой в систему определенным образом реализованные элементы, в том числе и нежелательными (например, усилитель — искажения усиливаемого сигнала). Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т.е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, сами уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее скрупулезным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая система. Это — пока еще теоретический набросок структуры будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект.
Структурные схемы в классических технических науках отображают в технической теории именно конструкцию технической системы и ее технические характеристики. В этом случае они позволяют перейти от естественного модуса рассмотрения технической системы, который фиксируется в его поточной схеме (в частности физического процесса), к искусственному модусу. Поэтому в частном случае структурная схема в идеализированной форме отображает техническую реализацию физического процесса. В классической технической науке такая реализация, во-первых, является всегда технической и, во-вторых, осуществляется всегда в контексте определенного типа инженерной деятельности и вида производства. В современных человеко-машинных системах такая реализация может быть самой различной, в том числе и нетехнической. В этом случае термины «технические параметры», «конструкция» и т.п. не годятся. Речь идет о конфигурации системы, их обобщенной структуре.
Таким образом, в технической теории на материале одной и той же технической системы строится несколько оперативных пространств, которым соответствуют различные теоретические схемы. В каждом таком «пространстве» используются разные абстрактные объекты и средства оперирования с ними, решаются особые задачи. Механизмы взаимодействия этих оперативных пространств могут быть раскрыты в результате анализа функционирования технической теории.
www.ronl.ru
