Особенности теоретических исследований в современных научно-технических дисциплинах

За последние десятилетия в сфере научно-технических дисциплин произошли существенные изменения, которые позволяют говорить о становлении качественно нового, «неклассического» этапа в их развитии. Во-первых, количество технических наук, прикладных исследований, научно-технических дисциплин и их доли в общей массе исследований лавинообразно возрастает. Во-вторых, формируются новые способы организации научных знаний и исследований, направленные на повышение эффективности и результативности научной деятельности, в которые вовлекаются специалисты самых различных сфер и отраслей. Все это предопределяет более жесткую ориентацию современной науки на решение самых разнообразных практических и, прежде всего, инженерных проблем. В то же время инженерные методы, а также методические и проектные приемы работы все более глубоко проникают в сферу «чистой» науки, коренным образом преобразуя традиционные нормы научного исследования и его ценностные ориентации. Возникает целый блок новых научно-технических дисциплин, использующих системные представления, методы и понятия для решения своих специфических проблем (кибернетика, системотехника, системный анализ и т.п.) Даже традиционные естественные и технические науки испытывают на себе влияние этого нового стиля мышления и способов работы. Такие новые дисциплины не укладываются часто в существующий методологический стандарт научного исследования, но, однако же, это не означает, что они не могут претендовать на статус научных дисциплин, хотя и нетрадиционного типа. Скорее наоборот, устаревшие методологические представления должны быть модифицированы с учетом новых явлений, возникших в реальной научной деятельности. Изменился и сам способ формирования научно-технических дисциплин и организации в них теоретических исследований.

Таким образом, можно выделить некоторые общие черты и особенности технической теории, характерные для «неклассического» этапа развития современных научно-технических дисциплин.

Прежде всего это комплексность теоретических исследований в них (в какой бы форме они ни проводились и каким бы способом ни формировались). Развиваясь нестандартным путем, они отличаются от классических технических наук тем, что в последних теория строилась под влиянием определенной базовой естественнонаучной дисциплины и именно из нее заимствовались первоначально теоретические средства и образцы научной деятельности. Для многих современных научно-технических дисциплин такой единственной базовой теории нет, так как они ориентированы на решение комплексных научно-технических задач, требующих участия представителей многих научных дисциплин (математических, технических, естественнонаучных и даже социально-гуманитарных), группирующихся относительно единой проблемной области. В то же время разрабатываются новые специфические методы и собственные теоретические средства, которых нет ни в одной из синтезируемых дисциплин и которые специально приспособлены для решения данной комплексной научно-технической проблемы.

Однако, хотя на первый взгляд главной задачей здесь является синтез разнородных знаний, теоретических представлений и методов, в основе такого синтеза лежит сложная задача координации, согласования, управления и организации различных деятельностей, направленных на решение определенной комплексной научно-технической проблемы. Поэтому объектом комплексного исследования в современных научно-технических дисциплинах будет уже не традиционный инженерный объект, хотя и достаточно сложный, а качественно новый «деятельностный» объект. Например, объект системотехники состоит из двух частей: во-первых, объектом исследования и организации в ней становится деятельность, направленная на создание и обеспечение функционирования сложного инженерного объекта; во-вторых, сам данный объект, будучи создан, не только включается в человеческую деятельность как удовлетворяющий определенную потребность, он в то же время замещает собой эту деятельность. Системный анализ также имеет своим объектом деятельность, так как представляет собой совокупность научных методов и практических приемов решения разнообразных проблем, возникающих в целенаправленной (прежде всего в управленческой и исследовательской) деятельности, то есть является комплексным подходом к ее организации.

Ситуация, сложившаяся в современных научно-технических дисциплинах, во многом напоминает изменения в экспериментально-измерительной деятельности, характерные для неклассической физики, связанные с так называемым парадоксом неизмеримости. В классической физике предполагается, что измерительный прибор не влияет на состояние измеряемого объекта, с которым он взаимодействует, и всегда можно подобрать такие условия эксперимента, что этим возмущением можно пренебречь, либо учесть его и ввести соответствующие поправки в результаты измерения. Однако для микросистем достичь этого не удается. Поэтому, во-первых, результаты уже проведенного измерения не всегда с точностью воспроизводимы (их можно только предсказать с определенной степенью вероятности) и, во-вторых, возмущающим воздействием экспериментально-измерительной деятельности нельзя пренебречь. Объект измерения не может рассматриваться отдельно от этой деятельности: он не является себе тождественным до, во время и после эксперимента. Аналогичная ситуация наблюдается и в современной инженерной деятельности.

Современная инженерная деятельность, направленная на создание сложных человеко-машинных систем, имеет следующие особенности. Она становится эволюционным системным проектированием: проектирование не прекращается и тогда, когда система уже создана. Кроме того, поскольку система может устареть еще до того, как она создана, в проекте должны быть предусмотрены возможные ее будущие модификации. Далее, так как в проекте сложной человеко-машинной системы нельзя заранее учесть все параметры и особенности ее функционирования (а можно только предсказать их с определенной степенью вероятности), то становится необходимой особая деятельность внедрения. Она направлена на корректировку проектных решений в процессе отладки системы и в соответствии с изменениями социальных, экономических, природных, технических и т.п. условий. Поэтому сложный инженерный объект является не только человеко-машинной системой, но и системой «человек – машина – окружающая среда».

Наконец, деятельность по использованию и деятельность по созданию и совершенствованию таких систем являются как бы слитыми, неразрывно связанными с самими этими системами. Наиболее ярко эта тенденция проявляется в сфере социально-инженерных разработок, например, в градостроительном проектировании, использующего знания целого ряда социальных и технических дисциплин для создания специфических «деятельностных» объектов. Здесь особенно остро встает проблема включения таких объектов в окружающую социальную и природную среду. И часто заранее очень трудно предсказать те последствия, к которым может привести такого рода проектирование. Созданный градостроителями объект должен постепенно вписываться в эту среду. Речь в данном случае идет скорее не о проектировании заново, а о развитии, совершенствовании такого рода объекта, постепенном подведении его к заложенному в проекте состоянию. При этом и окружающая среда, естественно, также становится объектом проектирования. Таким образом, возмущающим воздействием исследования и проектирования здесь уже невозможно пренебречь, его необходимо специально учитывать, поскольку и объект проектирования (исследования) и проектировщик (исследователь) имеют однопорядковую деятельностную сущность.

Подобно тому, как в неклассической физике все большее значение придается методу математической гипотезы (минуя промежуточные интерпретации) и идеализированным экспериментам (без воспроизведения их на всех промежуточных стадиях в виде реальных экспериментов), в современных научно-технических дисциплинах определяющую роль начинают играть проектирование и имитационное моделирование на ЭВМ, позволяющие заранее, как бы в форме идеализированного (машинного) эксперимента, проанализировать и рассчитать различные варианты возможного будущего функционирования сложной системы.

При имитационном моделировании на ЭВМ система представляется первоначально в виде «поточной» схемы. Затем это описание трансформируется в соответствующую функциональную схему, с которой осуществляется ряд эквивалентных преобразований (движение на теоретическом уровне – дедуктивный вывод). Наконец, полученный результат (а если это необходимо, то некоторые промежуточные результаты) интерпретируются, то есть обратно переводятся в модус «поточной» схемы. Другими словами, в алгоритмических языках имитационного моделирования нормированы процедуры перехода от функциональных к «поточным» описаниям и операции эквивалентного преобразования функциональных схем. Поточная схема далее может быть реализована в виде конкретной структурной схемы проектируемого (исследуемого) объекта.

Аналогию между неклассическими естественнонаучными и научно-техническими дисциплинами можно провести и еще по одному важному пункту – по той роли, которую играет в них научная картина мира (универсальная онтологическая схема). Современные неклассические научно-технические дисциплины, включая в себя сложную совокупность различных типов знания и методов и опираясь на множество разных дисциплин, используют их для решения специфических (комплексных научно-технических) проблем, не решаемых ни в одной из этих дисциплин в отдельности. Поэтому первым условием эффективной организации теоретического исследования в них является необходимость реконструкции той единой действительности, в которой возможно соотнесение друг с другом всех «частичных» подходов в особое целостное видение объекта исследования (и проектирования). Причем поскольку эти дисциплины имеют дело с множеством теоретических представлений, выполняющих функцию частных онтологических схем по отношению к комплексному теоретическому исследованию, то формирование неклассической технической теории начинается сразу с этапа разработки обобщенной онтологической схемы. А поскольку такой базовой теории, из которой можно было бы ее заимствовать, как правило, нет, то она берется из методологической сферы. Эту функцию по отношению к современным научно-техническим дисциплинам выполняет чаще всего системный подход и общая теория систем, имеющие общенаучный статус.

Универсальная онтологическая схема, зафиксированная в различных вариантах общей теории систем и в методах, понятиях и представлениях системного подхода, специфицируется в определенной научно-технической дисциплине соответственно классу решаемых в ней научно-технических задач и начинает выполнять в ней функцию обобщенной онтологической схемы (по отношению к частным онтологическим схемам, включенных в данное комплексное исследование дисциплин). В системотехнике она несколько иная, чем в кибернетике и системном анализе, но все же это системная обобщенная онтологическая схема. (Отсюда и разные варианты общей теории систем, ориентированные на различные классы проблем.)

Одной из наиболее важных с точки зрения философии особенностей современных научно-технических дисциплин является их явно выраженная методологическая ориентация. В рамках этих дисциплин осуществляются конкретно-методологические исследования (часто с непосредственным выходом на практику через методические разработки и проектирование). Это относится и к кибернетике, и к системотехнике, и к системному анализу. Более того методологические знания вплетены в само «тело» современной технической теории. Иногда они даже замещают теорию (то есть методология в современных научно-технических дисциплинах может выступать в функции теории) в виду неразработанности общих теоретических средств (особенно на первых этапах развития этих дисциплин), поскольку нет образцов такого комплексного теоретического исследования. Трансляция же из других сфер возможна только с помощью предварительного методологического анализа. Это значительно поднимает роль и ответственность методологии науки по отношению к данным конкретно-методологическим исследованиям.