Отличия неклассических научно-технических дисциплин от классических технических наук

За последние десятилетия в сфере научно-технических дисциплин произошли существенные изменения, позволяющие говорить о становлении качественно нового неклассического этапа их развития. Этот этап характеризуется новыми формами организации знаний, направленными на повышение эффективности и результативности научной деятельности, более жесткой ориентацией современной науки на решение самых разных практических (в том числе инженерных) задач, для чего требуется привлечение специалистов самых разнообразных отраслей науки и практики. В то же время инженерные методы, проектные установки и методические приемы работы проникают в сферу науки, преобразуя традиционные нормы и идеалы научного исследования. К такого рода новым неклассическим научно-техническим дисциплинам можно отнести, например, кибернетику, системотехнику, системный анализ и др.

Конечно, в определенных рамках традиционные сферы научного исследования и инженерной практики продолжают достаточно эффективно функционировать, решая стоящие перед ними конкретные научные проблемы и технические задачи, однако очень важно представлять себе, каковы эти рамки и налагаемые ими ограничения. Многие классические науки, используемые при разработке новых исследовательских и проектных задач, трансформируются под их решение, меняют свой облик. С этим связано осознание проектирующей, программирующей роли науки в целом по отношению к практической деятельности, и прежде всего комплексность теоретических исследований, в какой бы форме они ни проводились и каким бы способом ни формировались.

В классических технических науках теория строилась под влиянием определенной базовой естественнонаучной дисциплины и именно из нее первоначально заимствовались теоретические средства и образцы научной деятельности. Многие современные научно-технические дисциплины не имеют такой единственной базовой теории. Они ориентированы на решение комплексных научно-технических задач, требующих участия представителей самых разных научных дисциплин (математических, технических, естественных и даже общественных), группирующихся вокруг одной проблемной области. В то же время в них разрабатываются новые специфические методы и собственные средства, которых нет ни в одной из интегрируемых дисциплин и которые специально приспособлены для решения данной комплексной научно-технической проблемы.

Пример

Французская «Энциклопедия», компендиум всех существовавших тогда наук и ремесел, попытка собрать все имеющиеся в мире знания, ознакомить с ними современное и последующие поколения, являет собой классическое выражение стремления к комплексному описанию. Этот проект, по словам Дидро, должен был разрушить барьеры между ремеслами и науками. Однако такого рода попытки независимо от претензии на научное описание, по сути, были лишь рациональным обобщением на уровне здравого смысла.

Сегодня возникает качественно новая задача, связанная с тем, что речь идет о комплексности в первую очередь теоретических исследований, ставших весьма многочисленными и разнородными в XX в. Несмотря на то что на первый взгляд главным 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 комплексной научно-технической проблемы. Поэтому объектом комплексного исследования в современных научно-технических дисциплинах будет уже не традиционный, хотя и достаточно сложный, а качественно новый деятельностный объект.

Пример

Объект системотехники состоит из двух частей: во-первых, объектом исследования и организации становится деятельность, направленная на создание и обеспечение функционирования сложной технической системы; во-вторых, сама данная система, будучи создана, не только включается в человеческую деятельность как удовлетворяющая определенную потребность, но и замещает собой эту деятельность. Системный анализ также имеет своим объектом деятельность, поскольку представляет собой совокупность научных методов и практических приемов, предназначенных для решения разнообразных проблем, возникающих в целенаправленной деятельности, прежде всего управленческой и исследовательской. Иными словами, имеет место комплексный подход к организации деятельности. И даже кибернетика, которая первоначально была ориентирована на машинизированное представление технических систем, становится наукой о моделях человеко-машинных систем.

Ситуация, сложившаяся в современных научно-технических дисциплинах, во многом напоминает изменения в экспериментально-измерительной деятельности, характерные для неклассической физики и связанные с так называемым парадоксом неизмеримости. Аналогичное положение наблюдается в современной инженерной деятельности, направленной на создание сложных человеко-машинных систем и имеющей определенные особенности.

• 1. Ключевым в ней становится эволюционное системное проектирование, которое не прекращается даже тогда, когда система уже создана. Поскольку система может устареть еще до того, как будет создана, в проекте должны быть предусмотрены ее возможные будущие модификации.
• 2. В проекте сложной человеко-машинной системы невозможно заранее учесть все параметры и особенности ее функционирования (можно лишь предсказать их с определенной степенью вероятности), поэтому в современной инженерной деятельности становится необходимой особая деятельность внедрения. Эта деятельность направлена на корректировку проектных решений в процессе отладки системы и в соответствии с изменениями социальных, природных, экономических, технических условий и т. п., поскольку окружающая среда включается в проектируемую систему в качестве особого элемента.
• 3. Деятельность использования и деятельность создания и совершенствования подобных систем становятся неразрывно связанными с самими этими системами.

Пример

Наиболее ярко эта тенденция проявляется в сфере социально-инженерных разработок. Например, в градостроительном проектировании используются знания целого ряда социальных и технических дисциплин для создания специфических деятельностных систем. Здесь особо острой становится проблема включения подобных систем в окружающую социальную среду, кроме того, заранее бывает трудно предсказать те последствия, к которым может привести такого рода проектирование. Создаваемая градостроительная система должна постепенно вписываться в окружающую среду. Однако в данном случае речь идет не о проектировании заново, а о развитии, совершенствовании такой системы, постепенном подведении ее к заложенному в проекте состоянию, при этом и сама окружающая среда постепенно становится объектом проектирования. Таким образом, здесь уже невозможно пренебречь возмущающим воздействием исследования и проектирования, его необходимо специально учитывать, поскольку и объект проектирования (исследования), и проектировщик (исследователь) имеют однопорядковую деятельностную сущность.

Одна из характерных черт современных научно-технических дисциплин — переход к вероятностным представлениям и статистическим обоснованиям.

Пример

Развитие статистической радиолокации представляло собой разработку такой обобщенной теоретической схемы, которая устанавливала бы основные закономерности и критерии качества любых радиолокационных систем. Она должна была привести к развитию вероятностного подхода к решению задач радиолокации и к разработке на этой основе новых методов обработки и синтеза сигналов. Задача выделения сигнала в шумах является статистической и может быть решена только методами теории вероятностей. Прием сигналов стал рассматриваться как статистическая задача сначала в радиолокации, а затем и в радиотехнике. Таким образом, в теоретической радиолокации сформировались два слоя взаимно коррелированных теоретических схем, отражающих соответственно электродинамические процессы и их статистические модели.

Подобно тому как в неклассической физике все большее значение придается методу математической гипотезы и идеализированным экспериментам, в современных научно-технических дисциплинах определяющую роль начинают играть компьютерное проектирование и имитационное моделирование, позволяющие заранее, в форме идеализированного (машинного) эксперимента, проанализировать и рассчитать различные варианты возможного будущего функционирования сложной системы. В алгоритмических языках имитационного моделирования, наиболее часто применяемых для этой цели, концептуальный каркас и системный образ объекта детерминированы соответствующей математической теорией (теорией множеств, теорией массового обслуживания, математической статистикой и т. п.). Словесное описание моделируемой системы на этом языке (проблемно ориентированном на определенную предметную область) автоматически переводится в машинную кодовую модель. Далее осуществляются экспериментирование с моделью на ЭВМ (как с особым идеальным объектом), предсказание поведения объекта для различных условий (генерация вариантов модели и выбор наиболее пригодных из них для данных условий). При этом промежуточные интерпретации, как правило, опускаются.

Таким образом, при имитационном моделировании на ЭВМ система первоначально представляется 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 необходимо, то и некоторые промежуточные результаты) интерпретируется, т. е. обратно переводится в модус поточной схемы. Другими словами, в алгоритмических языках имитационного моделирования заданы процедуры перехода от функциональных к поточным описаниям и операции эквивалентного преобразования функциональных схем. Поточная схема может быть реализована далее в виде конкретной структурной схемы проектируемой (исследуемой) системы.

Пример

Современный имитационный эксперимент коренным образом отличается от эксперимента в классической естественной науке, где его основной целью выступает воспроизведение в материализованном виде идеализированных экспериментальных ситуаций, направленное на подтверждение отдельных следствий из общих теоретических положений. В современном эксперименте ни объект исследования или проектирования (сложная система, которая нередко является целостной лишь в представлении исследователя или проектировщика), ни сама деятельность, выполняемая разными участвующими специалистами, ни какая-либо одна научная теория, как в классической науке, не позволяют собрать воедино все отдельные части, аспекты и позиции. Это можно сделать только на метатеоретическом или методологическом уровне, а без такого целостного системного представления невозможна и реальная практическая кооперация тех, кто принимает участие в исследовании или проектировании данной сложной системы. Такую сложную систему нельзя в целом «пощупать», как объект исследования классической естественной науки или штучное изделие — продукт традиционной инженерной деятельности. Она в этом смысле является лишь умопостигаемой. В сложных человеко-машинных системах зримыми оказываются составляющие их отдельные элементы (люди, работающие с техникой, сама техника, каналы связи и т. п.). Целостный же образ системы ускользает от наблюдателя со стороны и даже от того, кто занимается ее эксплуатацией, если он не знаком с проектом, т. е. идеализированным представлением информационных потоков, их перераспределением и обогащением в результате внедрения данного проекта.

Проектная установка оказывает влияние и на изменение приоритетов комплексного исследования, способствует формированию отношения к научному знанию не только как к знанию о чем-то, но и как к средству деятельности. Сам объект комплексного исследования первоначально дан лишь в виде компьютерной имитационной модели, в той или иной форме воспроизводящей функционирование будущей системы, т. е. замысел проектировщика. Система еще не создана, она только проектируется, но в начале всякого проектирования необходимо исследовать ее путем анализа на имитационной модели, а не только обследовать то место, куда она будет встроена после изготовления.

Условием решения комплексных исследовательских и проектных задач является целостное представление исследуемой и проектируемой сложной системы. Именно этой цели и служит в первую очередь имитационное компьютерное моделирование, получившее в последнее время широкое распространение в различных областях науки и техники. Имитация функционирования системы позволяет уже на ранних этапах проектирования представить ее как целостный объект. Анализируя такую модель можно принимать научно обоснованные решения по выбору наиболее подходящей реализации ее отдельных компонентов с точки зрения их взаимосвязи и взаимодействия, учесть заранее различные факторы, влияющие на систему в целом и условия ее функционирования, выбрать наиболее оптимальную структуру и наиболее эффективный режим ее работы. Без использования современной вычислительной техники просто невозможно учесть все многочисленные данные о сложной системе, особенно если иметь в виду их разнородность. Автоматизация имитационного моделирования направлена на расширение возможностей исследователя и проектировщика при решении стоящих перед ними задач в плане прогнозирования поведения системы в различных меняющихся условиях и выбора адекватных этим условиям проектных решений.

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 выходом в практику через методические разработки и проектирование). Более того, методологические знания вплетены в само тело технической теории.

Пример

Специалист в области дизайна систем, во-первых, выступает как исследователь и тогда действует в соответствии с нормами научно-теоретической деятельности. Во-вторых, ему приходится выполнять функции проектировщика и методиста и рассматривать продукт своей деятельности как особого рода проект. В-третьих, он является художником, наследующим и эстетически преобразующим все достижения предшествующей художественной культуры в целях создания нового произведения искусства. Однако он вынужден также, не отождествляя себя полностью со всеми перечисленными выше ролями, осознавать себя как дизайнера в рамках вполне определенного профессионального сообщества. Он должен схватывать объект и процесс собственной деятельности как единое целое — единую систему и целостную деятельность — дизайн систем. Эта многоликость и в то же время единство профессиональных ролей приучает его мышление к внутренней диалогичности и рефлексии, необходимости постоянно вставать в «заимствованные позиции» участников кооперации, разрушает традиционные для классического естествознания и технической науки монологичность и монотеоретичность, стирает грани между исследованием и проектированием, собственно получением знаний и их использованием.

Иногда методологические знания даже замещают теорию, т. е. в современных научно-технических дисциплинах методология может выступать в функции теории ввиду неразработанности общих теоретических средств, особенно на первых этапах развития этих дисциплин, поскольку не существует образцов или прецедентов такого комплексного исследования. Трансляция же их из других сфер возможна только с помощью предварительного анализа, что значительно поднимает роль и ответственность методологии науки по отношению к конкретным методологическим исследованиям. Стандартные теоретические средства, заимствованные из других наук, трансформируются и развиваются, дорабатываются в соответствии с характером решаемых конкретных научно-технических задач. В результате формируются качественно новые области исследования, где неразрывно сплавлены научно-теоретические и инженерно-практические аспекты. То, что получается в процессе и в результате такого применения, уже не является прикладным разделом какой-либо математической, физической, экономической или иной теории, а творчески переработано и органически включено в структуру новой комплексной дисциплины.

Пример

В исследовании операций такой областью стала теория управления запасами, которая возникла в результате соединения абстрактного моделирования процесса формирования запасов с прагматическими разработками способа их определения. Скажем, в градостроительном проектировании жизненное пространство жилого района, людские потоки и размещение элементов бытового обслуживания остаются вне поля зрения до того, как эта сложная система начнет функционировать. Видны лишь строения, дороги и зеленые насаждения. Но это не значит, что вторые существуют реально, а первые — нет; они просто принадлежат к иным, социальным и психологическим реалиям, не регистрируемым с точки зрения традиционной инженерной позиции, основывающейся на знаниях и представлениях лишь классической естественной науки.

В связи с этим представители современных неклассических научно-технических дисциплин ищут опору в методологии, и прежде всего в системном подходе, из которого они черпают основные понятия и представления. Однако чаще всего они не находят их там в достаточно разработанном для решения стоящих перед ними конкретных научно-технических задач виде и сами вынуждены становиться методологами, достраивать недостающие теоретические схемы и картины мира.

Еще одна важная черта, общая для всех комплексных научно-технических дисциплин, — проблема совмещения системных и деятельностных представлений, поскольку они имеют дело с деятельностным объектом исследования и проектирования. Например, в системотехнике это выражается в необходимости совмещения структурной и алгоритмической схем одной и той же системы в едином описании. Однозначно фиксировать разграничение субъекта и объекта, как это предполагалось в классической науке, в комплексном исследовании зачастую просто невозможно. Субъект, исследующий и проектирующий объект, одновременно вынужден постоянно анализировать и организовывать свою собственную деятельность, т. е. и самого себя сделать объектом собственного исследования. В то же время объектом исследования оказывается уже не традиционный объект, а особый субъект, точнее его деятельность, в которую могут быть включены и машинные средства, и природные объекты. В этом выражается гуманистическая направленность данных дисциплин, невозможность рассмотрения человеческой деятельности в качестве идеального объекта классической естественной науки, т. е. без учета субъективного фактора.

Системное проектирование — это проектирование не просто технических систем, а систем человеческой деятельности (систем управления, обслуживания и т. д.). Для него теряет смысл изготовление на производстве, место которого занимает внедрение, а само оно тесно связывается с реорганизацией деятельности. Речь идет уже не о создании отдельных технических систем, а о проектировании всей системы деятельности, в которую они включаются (обслуживания, управления, эксплуатации и т. д.), а также об организации самой деятельности по созданию сложной системы.

В центре комплексного исследования и системного проектирования находится деятельностный объект, который имеет следующие особенности. Во-первых, объектом исследования и организации становится сама деятельность, направленная на создание и обеспечение функционирования сложной системы («проектирование проектирования»). Во-вторых, такой объект, будучи создан, не только включается в человеческую деятельность как удовлетворяющий определенную потребность, но и замещает собой данную деятельность. Это обусловливает и специфику идеальных объектов второго уровня (идеальные объекты первого уровня относятся к комплексируемым в данной дисциплине отдельным исследованиям); в них неразрывно переплетены объектные и деятельностные представления: объект как бы сплавлен с деятельностью его проектирования, совершенствования и использования.

В отличие от классических технических наук, которые предметно ориентированы на определенный класс технических систем (механизмов, машин, радиотехнических устройств, радиолокационных станций и т. д.), комплексные научно-технические дисциплины проблемно ориентированы на решение комплексных научно-технических задач определенного типа: системотехнических, эргономических, градостроительных, дизайнерских и т. п. Хотя объект исследования в них может частично совпадать, как, например, человеко-машинные системы для эргономики и системотехники. Это разграничение на классические и неклассические научно-технические дисциплины коренится в развитии самой инженерной деятельности и проектирования.

Аналогию между неклассическими естественнонаучными и научно-техническими дисциплинами можно провести и по той роли, которую в них играет научная картина мира. Современные неклассические научно-технические дисциплины, включая в себя сложную совокупность различных типов знания и методов и опираясь на множество различных 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 всех частных подходов и особое целостное видение объекта исследования (и проектирования). Причем поскольку указанные дисциплины имеют дело с множеством теоретических представлений, выполняющих функцию частных теоретических схем по отношению к комплексному теоретическому исследованию, то и формирование неклассической технической теории начинается сразу с этапа разработки обобщенной теоретической схемы. Однако из-за отсутствия такой базовой теории, из которой можно было бы осуществить транспортировку подобного рода схемы, она транслируется из методологической сферы (конечно, с последующей модификацией и конкретизацией). Эту функцию по отношению к современным научно-техническим дисциплинам чаще всего выполняют системный подход и общая теория систем, имеющие общенаучный статус. Иногда в данном качестве используются кибернетические представления и понятия.

Пример

Радиолокационная системотехника, где электродинамическая картина мира замещается системно-кибернетической, может быть использована в качестве примера такого изменения парадигмы научного и инженерного мышления. Радиолокация попадает в новое семейство научно-технических дисциплин, имеющих системную ориентацию. Применение в радиолокации концептуального и математического аппарата теории информации и кибернетики позволило перейти к анализу так называемой тонкой структуры сложного сигнала независимо от его конкретного вида.

Таким образом, в настоящее время сформировался целый блок научно-технических дисциплин с общей системной ориентацией, посредством которой относительно них задается особая плоскость объективации искусственно создаваемых сложных систем. В подобной фундаментальной теоретической схеме определяется специфическое видение объекта исследования и проектирования. Кроме того, системная картина мира (или системная онтология) выполняют функцию методологического ориентира (по отношению к различным современным научно-техническим дисциплинам) в выборе теоретических средств и методов решения комплексных научно-технических задач, дает возможность транслировать их из смежных дисциплин или методологической сферы. Она является также методологическим ориентиром для конструирования сложных идеальных объектов современных научно-технических дисциплин, их последующего имитационного моделирования и интерпретации, т. е. позволяет экстраполировать накопленный в данной дисциплине опыт на будущие проектные ситуации. Так, в системотехнике она несколько иная, чем в кибернетике, системном анализе или эргономике, но все же это системная фундаментальная теоретическая схема.

Для современных научно-технических дисциплин характерна гуманитаризация, проникновение в их сферу гуманитарных методов познания. Важная особенность современных научно-технических дисциплин — уникальность объекта их исследования и проектирования. Сложные системы уникальны, и не существует типовых способов их создания. Они создаются в одном экземпляре и в процессе их разработки используются самые разнообразные методы, средства и представления, сочетание которых также уникально. Данный принцип, который можно назвать принципом индивидуализации, является важной отличительной чертой гуманитарного мышления и исследования, в котором каждое (например, историческое) явление рассматривается как уникальное, неповторимое и лишь затем вычленяются его типичные черты.

Особенностью гуманитарного мышления является его диалогичность, одновременная разработка взаимодополнительных и даже конкурирующих концепций на одном и том же материале. В системном исследовании и проектировании также подчеркивается необходимость сравнительного анализа альтернативных вариантов программ, проектов, моделей и планов. Для одной и той же уникальной сложной системы строится несколько возможных теоретических представлений.

Еще один важный принцип гуманитарного мышления — принцип историзма, которому присущи постоянное обращение к истории дисциплины, рассмотрение исторической эволюции не только объекта исследования, но и идей о нем. Для значительного количества современных научно-технических дисциплин характерно появление новых проблем, требующих исторического подхода к их исследованию. Это предполагает, помимо вслушивания в историю многих смежных научных дисциплин, также и поиск образцов, образов, концептуальных схем в культурном наследии человечества в целом — философских, психологических и даже мифологических концепциях прошлого. Такое отношение к истории является следствием рефлексивности современных неклассических комплексных дисциплин, их направленности на осознание собственной деятельности, их методологичности, постоянного обсуждения в них правомерности постановки различных проблем и способов их решения.

Трансформация современного научного и инженерного мышления, выход его в сферу социальной практики неизбежно приводят к ломке барьеров в сложившейся профессиональной организации науки (между гуманитарными, инженерными и естественнонаучными методами познания) и действия (между общественными, естественными и техническими науками). Новые тенденции, о которых идет речь, характерны для современной науки в целом, в том числе и для многих дисциплин, которые никак не могут быть причислены к научно-техническим (скажем, науковедения или медицины), они проявляются в естествознании, где говорят даже о формировании особого «социального естествознания». Однако наиболее ярко и рельефно эти тенденции проявляются в выделенном нами семействе системно ориентированных дисциплин.

Таким образом, отраслевая организация науки дополняется комплексными неклассическими научно-техническими дисциплинами, которые не могут быть отнесены ни к естественным, ни к техническим, ни к общественным наукам. Несмотря на свою комплексность и междисциплинарность они не являются чисто междисциплинарными исследованиями хотя бы потому, что сами организованы дисциплинарно. Комплексные научно-технические дисциплины имеют четкую отраслевую организацию, устойчивый публикационный массив и ограниченное профессиональное сообщество. Их дисциплинарная организация формируется примерно одинаково. Вначале происходит развитие практической сферы научно-технической деятельности: появляются первые дизайнерские, системотехнические, эргономические и т. п. проекты и особые группы, их осуществляющие и разрабатывающие. На втором этапе происходит становление соответствующей области научно-технического знания, характеризующееся формированием публикационного массива данной дисциплины. Эти работы, как правило, носят междисциплинарный характер. Для данного этапа характерны особенно активная разработка и обсуждение конкретно-методологических проблем, формирование системных представлений и понятий, специально приспособленных под решение конкретного типа комплексных научно-технических задач, развитие собственных специфических методов.