Техникологическое моделирование как спецификация

Техникология - прагматическая наука, а это значит, что она руководствуется принципом максимизации ожидаемой полезности, которая определяется исходя из концептуального состава соответствующей техникологической теории. Как правило, речь идет о некотором синтетическом показателе оценки функционирования того или иного артефакта. При оценке полезности используется специальный критерий, который обычно называют критерием эффективности. Однако на этот счет нет общепринятой терминологической нормы: в последние годы эффективность (англ. efficiency) все чаще противопоставляется результативности (англ. effectiveness).

Показатели эффективности отражают, насколько оптимизированы ресурсы и устранены потери при достижении необходимого результата. Показатели результативности характеризуют степень достижения цели процесса и запланированных результатов. Указанное различие между концептами эффективности и результативности учитывается не всегда. В философской литературе на него не обращают внимания. Здесь, как правило, эффективность понимается в качестве результативности в объясненном выше смысле, а оптимизация ресурсов и устранение потерь часто приравниваются к экономности. То же характерно и для значительного массива технической литературы1.

Таким образом, принцип ожидаемой полезности сопровождается критериями результативности. Вслед за полезностью и результативность понимается в качестве некоторой вероятностной меры. Это естественно для любой прагматической дисциплины, ибо процесс выработки цели связан с ожиданиями, а для их корректного концептуального воспроизведения, как известно, актуальны вероятностные меры.

Обзор соответствующей литературы показывает, что абсолютное большинство авторов используют критерии результативности для оценки действий лиц, принимающих решения. В этой связи вводится функция соответствия достигнутых результатов желаемым. Но такой подход представляется недостаточным, поскольку в нем на задний план отодвинута научная проблематика. Всегда необходимо помнить, что решения принимаются техником не произвольным образом, а в соответствии с содержанием техникологии. Максимизация ожидаемой полезности означает прирост прагматического знания, а критерий результативности имеет дело не просто с более или менее успешными действиями определенных лиц, а лишь с такими акциями, которые получают обоснование в соответствующих прагматических науках. Таким образом, в техникологии принцип ожидаемой полезности и критерии результативности относятся только к научно обоснованным (валидным) акциям. Причем критериев результативности, как правило, не менее десятка. Они могут относиться, например, к безопасности, надежности, производительности, экологичности, экономичности технического устройства.

Поэтому после соответствующего ранжирования критериев результативности из них избирают ключевые и находят некоторый баланс между ними. Техниколог старается оперировать сбалансированной системой показателей.

Итак, мы рассмотрели исходное звено техникологической трансдукции, представленной принципом максимизации ожидаемой полезности и критериями эффективности. От них перейдем ко второму звену трансдукции-дедуктивным законам. Они всегда имеют гипотетический характер, ибо их абсолютная истинность недоказуема. Часто предполагается, что дедуктивные законы охватывают все особенные ситуации. В действительности же они являются результатом обобщения уже изученных специфических случаев, и исследователю предстоит определиться относительно правомерности использования дедуктивных законов при осмыслении ранее не изученных устройств и процессов. В этой связи не избежать спецификации дедуктивных законов, которая в составе концептуальной трансдукции выступает как переход от таких законов к техникологическим моделям. Разумеется, предстоит выяснить смысл указанного моделирования.

Пример

Чтобы не быть голословными обратимся к конкретной техникологической теории, в качестве которой изберем теорию надежности. Между показателями надежности существуют определенные зависимости, которые в форме дедуктивных законов выглядят следующим образом:

где Рс(0 - вероятность безотказной работы системы в течение времени £; Тс - среднее время безотказной работы системы; Хс(г) - интенсивность отказа системы в момент с;/с(0 - плотность распределения времени до отказа1.

Особенность рассматриваемой ситуации состоит в том, что просто взять дедуктивные законы надежности и приложить их к конкретным ситуациям невозможно. На этом пути исследователь встречается с непреодолимыми сложностями, которые определяются случайным характером отказов в технических системах, их многокритериальностью, многовариантностью развития событий, высокой размерностью уравнений, в силу этого трудноразрешимых. В таких условиях требуется более утонченная концептуальность, чем ссылка на дедуктивные законы: ее как раз и призвана обеспечить спецификация. Это тем более очевидно, если рассматривается не общая техникологическая теория, а специальная концепция, например атомная энергетика. В таком случае возникают многочисленные дополнительные концептуальные тонкости и сложности, в частности, связанные с пониманием надежности функционирования различных узлов АЭС, реактора, турбины, паропровода, самого обыкновенного вентиля.

Таким образом, сущностью процесса техникологического моделирования является спецификация, которая, начинаясь с гипотетических принципов и законов, уводит от них вглубь научной теории. Результатом спецификации является техникологическая модель. Однако правомерно ли считать результатом спецификации именно модель?

Общепризнанного определения модели, разумеется, не существует. Латинский термин modulus означал некоторый образец, связанный с заданием определенной меры. В науке моделью стали считать образ изучаемого явления, выработанный средствами науки, т.е. представленный посредством концептов. Если он выражен, например, языком математики, то говорят о математической модели. По аналогии с рассмотренным случаем можно ввести представление о физической и техникологической модели. Но почему моделью называют не всю теорию, а всего лишь ее составную часть? Исследователи, обращающиеся к концепту модели, делают акцент на ее специфичности: их явно не устраивают общие рассуждения, проводимые от имени гипотетических законов. Им важно выразить особенности изучаемых явлений, поэтому концепт модели устойчиво связывается со специфическими чертами не любых, а именно данных явлений. В силу этого говорят, что модель является образом оригинала.

Американский философ М. Вартофский определяет модельное отношение следующим образом: "М (S, х,у), т.е. субъект S рассматривает как модель у". Понимание модели как образа оригинала вроде бы является очевидным, но лишь на первый взгляд. Такая трактовка неоднократно приводила к поверхностным суждениям. Все дело в том, что в указанном определении не упоминается концептуальное содержание теории. Создается впечатление, что модель можно заполучить, манипулируя с оригиналом, не обращаясь к теории. Тогда манипуляции обычно интерпретируются в качестве абстракций и идеализации.

Весьма показательна в этом отношении статья испанской исследовательницы А. Куэвас-Бадалло2. Предметом ее анализа стал исключительно актуальный вопрос об устройстве технико-логической теории. С этой целью она рассмотрела содержание учебников по сопротивлению материалов, полагая, что именно в них теория изложена в наиболее адекватном виде.

Анна Куэвас-Бадалло, профессор из Университета Саламанки, пришла к следующим выводам.

  • 1. Все авторы определяют актуальность теории сопротивления материалов для практической деятельности человека.
  • 2. Определяются основные концепты (нагрузка, напряжение, деформация, прочность, усталость и т.д.).
  • 3. Вводятся идеализации (сплошность, однородность, изотропность материала, в соответствии с которыми в идеализированном виде представляются также напряжения и силы).
  • 4. Используются упрощения, например, при описании форм деформируемых объектов.
  • 5. Непосредственно со спецификой идеализации связывается существо, ядро техникологической теории.
  • 6. Разнообразие идеализации приводит к разнообразию моделей.
  • 7. Содержание техникологической теории сводится к модельным представлениям.
  • 8. Автор считает себя вправе настаивать на модельном подходе к интерпретации природы техникологической теории.

А. Куэвас-Бадалло уверена, что она адекватно передает метанаучное содержание учебников по сопротивлению материалов, ибо занимается констатациями, а к ним трудно предъявить какие-либо претензии. Но дело в том, что авторы учебников, как правило, вообще не проводят в сколько-нибудь отчетливом виде метанаучный анализ. Вопреки своему желанию исследовательнице пришлось предложить свою собственную метанаучную интерпретацию, которая свелась к утверждению, что природа техникологической теории определяется в первую очередь идеализациями. Но как раз это и является заблуждением. Исследовательница полагает, что поскольку в сопротивлении материалов используются другие идеализации, чем, например, в материаловедении, то именно они определяют специфику техникологической теории. Но действительно ли концептуальное богатство сопротивления материалов сводится к идеализациям? На этот ключевой для понимания устройства техникологической теории вопрос Куэвас-Бадалло отвечает утвердительно, мы же, напротив, отрицательно. Нам представляется, что исследовательница излишне поспешно от обсуждения природы концептов, которые всего лишь упоминаются, переходит к идеализациям. В итоге концептуальное богатство сопротивления материалов не получает своего выражения.

Пример

В подтверждение последнего аргумента обратимся к пяти теориям прочности: наибольших нормальных напряжений, наибольших деформаций, наибольших касательных напряжений, наибольшей удельной потенциальной энергии формоизменения, предельных напряженных состояний. Первые две теории подходят лишь для анализа прочности хрупких материалов. Согласно третьей теории опасное состояние материала наступает тогда, когда наибольшее из касательных напряжений достигает величины, соответствующей пределу текучести при простом растяжении. В четвертой теории опасное состояние связывается с достижением удельной потенциальной энергии формоизменения величины, соответствующей пределу текучести при простом растяжении. В наибольшей степени учесть различие в свойствах материалов при растяжении и сжатии позволяет теория предельных напряженных состояний, разработанная немецким инженером Отто Мором. Он сформулировал теорию прочности на основе широкого обобщения имевшихся экспериментальных представлений, полагая, что причиной разрушения являются касательные напряжения, критическое значение которых зависит от нормальных напряжений.

Мы не станем утомлять читателя приведением многочисленных формул и графиков теории Мора и всех тех модификаций, которые она претерпела в течение ста лет. И без них достаточно очевидно, что теория сопротивления материалов имеет сложнейшую концептуальную историю. Объяснить ее одними идеализациями невозможно. Содержание техникологической теории определяют не идеализации, а концептуализации. Главное положение теории Мора относительно взаимоотношения нормальных и касательных напряжений является не идеализацией, а результатом концептуальных прозрений, упорных, продолжавшихся не один год, проблемных поисков. Недопустимо историю рафинированных концептуальных достижений подменять совокупностью идеализации.

Идеализация - это всегда упрощение. Не существует абсолютно надежной технической системы или абсолютно однородных материалов, тем не менее в ряде случаев целесообразно использовать две упомянутые идеализации, равно как и множество других. Само представление об идеализации состоятельно лишь тогда, когда известно, что именно трансформируется, каким образом и почему предпринимаемое преобразование правомерно. Модернизируются же концепты, а не технические системы в их объектном бытии. Трансформировать их можно лишь в случае, если они даны. Одно это обстоятельство указывает на вторичный характер идеализации по отношению к полновесным концептам. Идеализации приемлемы в некоторых интервалах допущений, за пределами которых они несостоятельны. Например, в теории сопротивления материалов часто используется идеализация изотропного материала, но она допустима лишь тогда, когда расчеты не выходят за пределы заданных границ. Идеализации не обязательны, следовательно, специфика техникологической теории определяется другими концептами - теми, которые неизбежны. Например, элементами теории сопротивления материалов являются концепты напряжений, прочности, нагрузок, потенциальной энергии формоизменения. Без них эта теория не существует, все они не являются идеализациями.

Итак, с воззрениями А. Куэвас-Бадалло мы не можем согласиться по ряду пунктов. Во-первых, нет оснований прямолинейно связывать существо техникологии именно с моделированием, которое составляет лишь один из этапов внутритеоретической трансдукции. Во-вторых, природа моделирования состоит не в идеализациях и упрощениях, а в концептуализации, которая ведет от принципов и универсальных законов навстречу эксперименту. С сожалением приходится отметить, что освещение устройства техникологической теории в литературе вообще оставляет желать много лучшего. Эта тема затрагивается крайне редко, но если она обсуждается, то, как правило, вызываются духи идеализации и абстракций. Не избежал подобного хода размышлений и ведущий отечественный специалист в области философии техникологии В. Г. Горохов.

Виталий Георгиевич Горохов утверждает, что "различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать свое внимание на наиболее простых случаях (например, элиминировать трение, сопротивление жидкостей и т.д.), но все это является весьма существенным для технической теории и должно приниматься ею во внимание. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может устранить из сферы рассмотрения сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в техническом устройстве или процессе".

Но сравнить по сложности объекты различных отраслей науки невозможно в принципе, ибо отсутствуют основания для такого сравнения. То, с чем имеют дело физики, не входит в состав техникологии. То, что входит в состав техникологии, отсутствует в физике. Суть в том, что принципиально отличны по своей природе концепты, в том числе и идеализации, физики, с одной стороны, и техникологии - с другой. Сопоставление же концептов физики и техникологии по степени сложности вообще лишено всякого смысла.

В. Г. Горохов полагает, что "техническая теория имеет дело с идеализированными описаниями и представлениями машин, балок, тепловых двигателей и других подобных устройств..."

По поводу природы идеализации сообщается очень немногое. Технические схемы, в том числе процессуальные и структурные, признаются идеализациями, состоящими из абстракций. Явно имеется в виду, что реальные объекты преобразуются в идеализации и абстракции. Показательно, например, такое утверждение Горохова: "Как теория кинематических, так и теория электрических цепей имеют дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов технической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т.д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти элементы на теоретическом уровне".

Пример

Утверждение В. Г. Горохова проиллюстрируем следующим примером. Допустим, что рассматривается параллельный колебательный контур, содержащий катушку индуктивности (I) и конденсатор (О. Он представлен на рис. 1.2.

Структурная схема параллельного контура

Рис. 1.2. Структурная схема параллельного контура

Существует огромное разнообразие колебательных контуров с различными катушками индуктивности и конденсаторами, но это многообразие отображается всего лишь одной схемой. Многие авторы полагают, что сведение многообразия к единству произошло благодаря идеализации: все 1{. сведены к І, все С превращены в С. Все становится на свои места, если на рис. 1.2 провести замены І на Ьі и С на С.. Сразу же делается очевидным, что суть состоит не в идеализациях. На рисунке изображены не идеализации, каковых нет в действительности, а концепты соответственно индуктивности СУ и емкости (С.), которые в концептуальном виде выражают все богатство реальных катушек индуктивности и конденсаторов. Катушки индуктивности в качестве элементов колебательных контуров обладают индуктивностью. Буквально все они охвачены, причем без каких-либо идеализации и абстракций, одним и тем же концептом индуктивности. Столь популярные в техникологической литературе структурные схемы суть не идеализации, а концепты, способные представить все многообразные стороны технических устройств.

В связи с приверженностью к пониманию техникологических концептов в качестве идеализации часто вспоминают идеальную машину французского исследователя С. Карно. Он разработал особый цикл. Тепловая машина, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД. Можно сказать, что Карно разрешил определенную задачу на максимизацию, найдя ответ на следующий вопрос: при каком цикле КПД тепловой машины при заданной максимальной и минимальной температуре рабочего вещества будет наибольшим? Как интерпретировать достижение Карно? Многие авторы буквально заворожены выводом Ф. Энгельса, который утверждал, что идеальная паровая машина Карно "представляет рассматриваемый процесс в чистом, независимом, неискаженном виде". Эти авторы искренне полагают, что именно цикл Карно выражает существо работы тепловой машины, так сказать, в чистом виде. Но существует огромное разнообразие термодинамических циклов (циклы Аткинсона, Брайтона, Дизеля, Отто, Ленуара, Хамфри и т.д.). Все они обладают теми или иными достоинствами, которые принадлежат именно им, а не циклу Карно. В теории тепловых двигателей рассматриваются процессы превращения тепла в механическую энергию. Делается это, как всегда в науке, посредством определенных концептов, призванных выразить все богатство парка тепловых двигателей, причем не только тех, которые были и есть, но и будущих конструкций. Суть научного дела выражается при этом концептами, а не идеализациями и абстракциями.

Анализируя моделирование, его часто связывают с упрощением. Многие исследователи полагают, что целесообразно предпочитать простое сложному. В этом состоит содержание принципа простоты, с которым часто сопоставляют так называемую бритву Оккама - правило средневекового философа У. Оккама: "Не преумножай сущности сверх необходимости". Сравнение двух рассматриваемых познавательных максим свидетельствует в пользу правила Оккама. Приведем простой пример на этот счет. Механика Ньютона зиждется на трех законах. Согласно принципу простоты достаточно одного закона, но в действительности необходимы все три. Правило Оккама как раз и состоит в надлежащем выборе исходных концептов: их должно быть столько, сколько необходимо, но не сверх этого числа. Ненужное должно отсекаться. Но как выяснить действительно необходимое и избыточное? Ответ на этот вопрос предполагает сравнение соперничающих теорий. В отсутствие такого сравнения невозможно содержательно интерпретировать соотношение простого и сложного.

Механика Ньютона проще специальной теории относительности Эйнштейна, но в области релятивистских скоростей она малоэффективна. Хорошо известно, что в теории сопротивления материалов исключительная роль отводится закону Гука, а в электротехнике столь же актуален закон Ома. Эти законы фигурируют в качестве дедуктивных соотношений. Если бы они не проходили конкретизацию в модельных построениях, то теории были бы максимально простыми. Увы, без спецификации невозможно обойтись. Эти три примера, равно как и все другие, показывают, что концепты простоты и сложности должны рассматриваться не автономно, а в контексте истинности теории.

Применительно к техникологии это означает, что наибольшую важность имеет эффективность теории. Сначала избирается наиболее эффективная теория, а затем уже устанавливаются пределы применимости простых вариантов. С учетом данного обстоятельства правило Оккама целесообразно переформулировать следующим образом: не преумножай концепты сверх необходимости, задаваемой самой эффективной теорией. В эпистемологии первичны не простота или сложность теории, а ее эффективность.

Стремление интерпретировать принцип простоты в качестве исходного основания познавательного процесса приводит к нежелательным последствиям. Адепты принципа простоты чаще всего используют аргументацию двоякого рода. Во-первых, утверждается, что мир сложен, поэтому его необходимо в рассуждениях упростить. Мир становится познаваемым постольку, поскольку он предварительно упрощается. Во-вторых, ссылаются на закономерности познавательного процесса, который якобы должен начинаться с простого: предпосылкой понимания сложного является освоение простого.

Обе линии аргументации не выдерживают критики. Мир таков, каков он есть. Мы судим о нем на основании нашего знания: оно позволяет назвать как простое, так и сложное своими именами. Познание не состоит в процессе превращения сложного в простое, а затем в восхождении от простого к сложному. Оно реализуется в поступи теорий, которые становятся все более содержательными. Недопустимо считать природу теории воплощением простого в противовес сложному.

Выводы

  • 1. Техникологическое моделирование осуществляется на этапе дедукции.
  • 2. Сущность техникологического моделирования определяется не идеализациями, абстракциями и упрощениями, а концептуальными спецификациями.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >