Владислав Васильевич Чешев:
Техническое знание.
Глава IV. Технические науки в системе научного знания

§ 1. Технические науки и естествознание

Рассмотренные в предшествующих главах становление и структура технического знания вскрывает генетические связи между техническими науками и естествознанием. Технические науки могут опираться не только на естественнонаучные теории. Однако в технических дисциплинах «классического типа» естественнонаучное описание процесса, опосре-дующего связь функциональных и структурных параметров, играет решающую роль для построения технической теории. Поэтому исторически возникшее взаимодействие между техническими и естественнонаучными знаниями регулярно поддерживалось и поддерживается с момента появления опытной науки. К настоящему времени оно приобрело устойчивые организационные формы, и задача заключается в том, чтобы исследовать, каким образом осуществляется эта связь в настоящее время и в каких организационных формах она себя реализует.

В эпоху становления экспериментального естествознания не было социальных институтов, опосредующих связь практики с наукой на регулярной основе, поскольку ещё не сложились ни инженерное сообщество, ни инженерные исследования, ни инженерная литература. Однако сама идея взаимодействия познания природы и практического приложения знаний оказывала влияние на формирование сообществ, усилиями которых создавалось опытное естествознание. Вначале это были «самодеятельные» кружки, в которые входили люди, заинтересованные в практическом использовании науки. Эти кружки формировались вокруг наиболее энергичных и одарённых людей, таких, например, как Ф. Брунеллески ²⁴⁷. В последующем по мере того, как экспериментальная наука стала занимать в обществе все более прочные позиции, начинается организация устойчивых сообществ (академий), которые находили поддержку и покровительство государства. Характерно, что в задачу создаваемых академий входило исследование не только естественных явлений, осуществляемых экспериментально в лабораториях учёных, но и рассмотрение действия различных машин и механизмов с тем, чтобы способствовать практическому развитию ремёсел, техники, машинного производства. В уставе Лондонского Королевского общества от 1663 года указывалось: «Занятием и назначением Королевского общества являются: совершенствование знания естественных вещей и всех полезных искусств, мануфактур, практической механики, машин и сооружений с помощью экспериментов» ²⁴⁸.

Внимание учёных к проблемам практики, в частности, особый интерес к вопросам кинематики и динамики машин, было обусловлено не только техническими задачами. Практическая механика давала обширный материал для научных исследований и для получения фундаментальных знаний в области механики как части физики, как наиболее важной части наук о природе. Опыт практиков, накопленный к XVII–XVIII столетиям, давал основания для построения целого ряда идеальных моделей механического взаимодействия на уровне абстрактных эмпирических и частных теоретических схем. Накапливаемый опыт был обращён не только к решению практических вопросов, он становился основанием для разработки фундаментальных представлений механики. Поэтому интерес учёных к проблемам практической механики далеко не всегда имел своей целью только получение расчётных соотношений для конкретных механических устройств. Теоретическая механика постоянно ассимилировала опыт практиков, и сотрудничество теории и практики было взаимным. К тому времени, когда возникла потребность в создании динамики машин, теоретические предпосылки её построения были налицо, и задача эта была решена быстро и эффективно. Несколько иначе обстояло дело в других отраслях науки и практики, история развития которых даёт примеры различных способов их взаимодействия.

Можно выделить два уровня сотрудничества естественных наук и технической практики в процесса их движения к современному состоянию можно. Один из них был представлен практическим освоением экспериментальных открытий естественной науки, и этот уровень с некоторой долей условности можно назвать эмпирическим. Другой уровень взаимодействия, на котором происходит освоение теоретических достижений естественных наук, может быть назван теоретическим. Исторически взаимодействие на эмпирическом уровне предшествовало взаимодействию на уровне теории, и сам этот эмпирический уровень взаимодействия опытной науки и технической практики представлял собой фактически интенсивную изобретательскую деятельность. Всякому новому открытию естествознания искалось практическое применение, и это обстоятельство хорошо прослеживается в тех отраслях науки и практики, которые формировались вслед за науками механического направления, в частности, в термодинамике и электротехнике.

Как уже отмечалось ранее, использованию пара в качестве источника механической силы предшествовал ряд научных открытий. Наиболее важными из них были открытие явления конденсации пара в замкнутом пространстве и открытие явления атмосферного давления. Сам по себе процесс парообразования, который можно было наблюдать при кипячении воды, также мало стимулировал изобретение парового двигателя, как падающие яблоки — открытие закона всемирного тяготения. Идея использования избыточного давления пара для получения механической силы не привлекала внимания практиков, так как не было технических средств её реализации. Кроме того, не было и осознанной практической потребности в источнике механической силы, точнее сказать, существовавшие потребности вполне покрывались использованием силы животных, а также водяными и ветряными мельницами. Замысел создания парового двигателя зародился лишь в то время, когда была открыта могучая сила атмосферного давления. На этот путь подталкивала возникшая в производстве острая потребности автономного источника механической силы для привода водяных насосов, откачивавших воду из рудников. Но чтобы использовать эту силу атмосферного давления, необходимо было создать разрежение (вакуум) в рабочем пространстве машины. Для этого был использован пар, причём использовалось не столько давление пара на стенки сосуда, в который он заключен, сколько его способность конденсироваться при понижении температуры рабочего пространства. Конденсация пара достигалась впрыскиванием холодной воды в рабочее пространство машины.

В первых пароатмосферных машинах пар выполнял, как представлялось изобретателям и учёным, вспомогательную роль. Он использовался для создания вакуума, в то время как механическую работу осуществляло атмосферное давление. Лишь последующая всесторонняя конструктивная разработка паровой машины позволила переосмыслить принципы её работы, в частности, привела к осознанию того, что процедура нагрева и охлаждения пара является основанием для получения механической энергии. При этом механическая энергия извлекается при охлаждении пара за счёт изменения его объёма, а не за счёт отдачи тепла и окружающую среду. Лишь на основе таких представлений о рабочем цикле паровой машины, которые, в частности, начали формироваться в мышлении лаборанта университета Глазго Дж. Уатта, стало понятно, что необходимо избегать потерь тепла, происходящих за счёт теплоотдачи и необходимо добиваться только одного способа охлаждения пара — за счёт его расширения.

Характерно, что в процессе более чем векового развития паровых машин изобретатели и конструкторы шли по пути эмпирических разработок и эмпирического поиска правил, определяющих оптимальные пропорции машин и наилучшие условия их эксплуатации. В том и состоит эмпирический уровень взаимосвязи науки и технической практики, что техники используют те или иные явления, открытые естествознанием, но не получившие теоретического описания и объяснения. Открытое явление кладётся в основу того или иного устройства или технологического процесса, и эмпирическая разработка технического объекта осуществляется путём проб и ошибок, основанных на использовании различных конструктивных решений. При этом не исключается использование научных знаний для решения частных вопросов, возникающих при создании технического объекта. Например, по мере развития паровых машин осуществлялось исследование свойств пара, причём в этом исследовании принимали участие и учёные и практики. Однако термодинамика как теория явлений, на которых основаны тепловые машины, сложилась только к середине XIX века, когда строительство эффективных паровых машин приняло весьма широкие масштабы, и паровые поршневые машины работали не только в производственных цехах, но и на транспорте (пароход и паровоз).

Подобное положение складывалось также в ходе развития электротехники в XIX веке. Электромагнитные явления осваивались практически по мере того, как они открывались в лабораториях учёных, что в свою очередь стимулировало естественнонаучные исследования в этой области. В результате созданию теории электромагнитных явлений предшествовало широкое освоение их на практике. Одним из первых изобретений электротехники был громоотвод, появившийся после открытия проводников, передающих заряд от одного тела к другому. По мере того, как открывались другие явления (электрический ток и связанное с ним магнитное поле, воздействие тока на магнитную стрелку, тепловое и электрическое действие тока и тому подобное), создавались соответствующие технические установки. Явления, используемые на практике, были описаны в популярной литературе и многократно демонстрировались, ибо интерес общественности к удивительным свойствам электрического тока был велик. Но нужна была инициатива изобретателей-практиков, чтобы придать этим явлениям технически целесообразные формы. Так было с генератором и двигателем постоянного тока, телеграфом Морзе, телефоном и так далее.

Практическое освоение электромагнитных явлений опиралось на эмпирические сведения, добываемые в лабораториях учёных. Однако использование электромагнитных явлений не было чисто эмпирическим. Оно частично опиралось на теорию электромагнитных явлений, создаваемую физиками. На этой основе формировался теоретические основания технического и естественнонаучного знания. Основная же задача, вставшая перед электротехниками, заключалась в построении теории электротехнических устройств. Однако теоретическое освоение электротехнических изобретений наталкивалось на серьёзные трудности, одна из причин которых заключалась в следующем. Для создания теоретических основ тех или иных электротехнических дисциплин требовалась естественнонаучная теория частнотеоретического уровня, так как фрагменты фундаментальной теории электричества, ещё только создававшейся в это время, не могли быть приложены непосредственно к расчёту электротехнических устройств.

Физика, исследовавшая природу электромагнитных явлений, была довольно далека от понимания потребностей практики и не могла оперативно откликнуться на её запросы. Поэтому не искажает, видимо, исторической картины высказывание одного из видных электротехников XIX века: «Десять лет тому назад, когда поулегся первый восторг, возбуждаемый чудесами электричества, техники приступили к выработке потребностей и стали пытаться проектировать целесообразные динамомашины и двигатели. Затем начала повторяться история паровых машин. Электротехникам нужна была теория, но в литературе электромагнетизма, хотя и очень обширной, ничего не оказывалось, чем можно было бы воспользоваться. Впоследствии утверждали, что при тщательном разыскивании можно было бы найти готовым всё, что требовалось, — намекали на сочинение Максвелла, Томсона, Фарадея, даже Эйлера. Как бы то ни было, техники, не видя помощи от науки, — помогли себе сами. История отдаст справедливость им в этом; наука ничего не может сделать лучше, как присоединить к себе готовую работу, может быть, в неизменном состоянии, сообразно с её потребностями, очистив её от многого, что излишне или даже неверно» ²⁴⁹.

Утверждение, что «техники помогли себе сами», оправдано вдвойне.

Во-первых, техникам пришлось заниматься изучением электромагнитных процессов в электротехнических устройствах с тем, чтобы найти естественнонаучные основы построения электротехнических теорий. В частности, при создании электрических машин постоянного тока электротехники столкнулись с проблемой коммутации, осуществляемой с помощью угольных щеток, скользящих по пластинам коллектора, и возникновения кругового огня на коллекторе. Оказалось, что проблема решается выбором правильного угла установки щеток. Потребовалось исследование этого специфического явления, возникающего в устройствах данного типа, и теоретическое обоснование выбора угла установки в зависимости от параметров машины. На этом этапе электротехники обращались к физическим исследованиям, выстраивая частные теоретические схемы электромагнитных явлений и математический аппарат их описания.

Во-вторых, электротехникам было необходимо техническое знание, которое могло бы удовлетворить потребности технической практики. Характерным признаком самостоятельной работы, связанной с построением технических теорий в электротехнике, является конструирование идеальных объектов и абстрактных схем, которыми не оперируют естественные науки (например, схемы замещения, рассматривавшиеся в гл. 3), и введение новых групп величин для их описания. Та часть исследовательской работы, которая была проделана электротехниками в области исследования электродинамических явлений в электрических устройствах, была ассимилирована естествознанием и сыграла свою роль в становлении электродинамики как естественнонаучной теории.

Таким образом, задачи построения технической теории определили гносеологические особенности взаимодействия естественных и технических наук, складывавшиеся в XIX веке. В одних случаях, как это было, например, с механикой, технические дисциплины формировались в условиях, когда сложилась всесторонне развитая родственная естественная наука. Теоретические схемы механики и аппарат их описания на уровне частной теории были достаточно зрелыми. Их использование для построения теоретических схем технической науки, хотя и представляло собой творческую задачу, не сталкивалось с принципиальными теоретическими трудностями. В других же случаях, как это было, в частности, с электротехникой, этот аппарат нужно было конструировать в ответ на потребность развивавшейся технической науки, и эту работу в значительной степени выполнили сами инженеры. Для процесса становления технических наук и формирования их связи с естествознанием не имеет существенного значения, кто именно проводил работу по созданию теоретических основ соответствующей технической науки: учёные-естествоиспытатели или сами инженеры-практики. Результатом усилий этих людей было становление технического знания как суммы теоретических научных дисциплин.

Выше шла речь о взаимодействии между естественными и техническими науками преимущественно на знаниевом уровне, то есть на уровне гносеологических связей. По мере становления инженерии и научного знания, используемого ей, формируются социальноорганизационные связи между исследовательской и проектировочной деятельностью в инженерии и исследовательской деятельность в естественных науках. Эти связи получили определённое организационное оформление и закрепились в индустриально развитых странах в тех формах, которые им наиболее удобны и которые в конечном счёте обеспечивают эффективное взаимодействие различных областей знания при решении практических задача.

Первым этапом и первым условием организационного оформления взаимодействия естествознания и инженерии как различных сфер познавательной и проектировочной деятельности было формирование научно-технического и инженерного сообществ, который обнаруживает себя различными социальными проявлениями. Важными признаками становления научно-технического сообщества явились сфера научной коммуникации в виде учебников, книг и журналов ²⁵⁰, а также сфера инженерно-технического образования. По мере роста и развития инженерной деятельности складываются социальные институты, способствующие развитию технического образования и профессиональных коммуникаций инженеров. Таковыми явились высшие учебные заведения, специализировавшиеся на подготовке инженеров. Одновременно начинают формироваться сообщества инженеров, объединяемых не только чтением книг и журналов, но и общественными структурами негосударственного характера, например, Объединение немецких инженеров (VDI).

К началу ХХ века сложилась прочная и непрерывно действующая связь между техническими и естественными науками, оформившаяся через исследовательские и проектировочные институты, соединившие в себе процессы решения инженерно-проектировочных и исследовательских задач. Организованный процесс использования достижений естествознания в инженерной практике привёл к отказу от тех форм эмпирического поиска решений, которые были характерны для деятельности изобретателей и инженеров XVIII–XIX веков. Всякое инженерно-техническое решение изначально получает по возможности теоретическое обоснование. Эмпирические уровень взаимодействия естественных наук и инженерной деятельности, представленный генерированием изобретений и различных технических идей, основанных на открытых наукой явлениях, не исчезает, но существенно изменяется его содержание и границы.

Нормой инженерной деятельности становится соединение эмпирических и теоретических данных в процессе поиска технического решения. На этой основе складывается синтез научной и проектировочной деятельности, оформившийся в виде прикладного исследования. Прикладные исследования оказались включёнными в контекст инновационного (проектировочного) процесса, и их своеобразие предопределилось задачами, на решение которых они направлены. Прямой целью прикладного исследования стал не столько сам процесс проектирования, сколько его знаниевое обслуживание. В прикладном исследовании осуществляется физическое моделирование тех процессов, которые будут реализованы в инженерных объектах, и исследование этих процессов, дающее необходимые знания для процесса проектирования и разработки новых систем, устройств и технологий. Поскольку исследуются при этом по преимуществу проявления законов природы, поставленные в специфические условия возможного инженерного решения, то исследования такого рода могли восприниматься как продолжение естественнонаучных поисков законов природы, которые принято называть фундаментальными исследованиями. Однако целевая направленность прикладных исследований отражается на их структуре и содержании, в результате чего прикладное исследование оказывается сферой соединения инженерного и естественнонаучного мышления.

Можно указать на две характерные ситуации, в которых возникает необходимость в прикладных исследованиях при решении инженерно-проектировочной задачи. В одной из них исходным пунктом технического поиска является экспериментальное открытие, то есть открытие нового явления, например, открытие усилительного эффекта на границе контакта поверхности кристалла и проводника при подаче напряжения на поверхность кристалла (эффект, ставший основанием для разработки транзистора в 1948 году). Тогда прикладное исследование направляется на всестороннее изучение нового явления как с точки зрения его возможного применения, так и для получения его теоретического описания. В других ситуациях исходным пунктом инженерного поиска оказывается теоретическое предсказание того или иного явления на основе теоретических моделей фундаментальной научной дисциплины. Примером такого движения от научной идеи к явлению и его практическому использованию явилось предсказание на основе квантовой теории когерентного излучения, ставшее отправной точкой для идеи лазерного генератора. Прикладное исследование направляется в таком случае на поиск предметного способа осуществления явления опять-таки с позиций его возможного практического применения. Но в обоих случаях функция прикладного исследования одна и та же — способствовать поиску технического решения на основе взаимодействия между естественными науками и инженернотехническим поиском.

Противопоставление прикладных и фундаментальных исследований в научной литературе часто отождествляется с разграничением фундаментальных и прикладных наук ²⁵¹. Однако критерии такого разграничения не могут одинаково применяться как для научного исследования, так и для науки как системы знаний. Они достаточно очевидно для форм научной деятельности. В частности, большинство исследователей сходятся на том, что фундаментальные исследования направлены на поиск истины, на исследование структуры изучаемой реальности и тому подобное, в то время как прикладные исследования обеспечивают решение практических проблем.

Более сложной задачей оказывается разграничение фундаментальных и прикладных наук, если иметь в виду под наукой систему знания. Иногда под фундаментальными науками понимают науки теоретические, отделяя от них практические науки как науки прикладные. Такая точка зрения была высказана Б. М. Кедровым, отмечавшим, что «каждой фундаментальной науке соответствует либо внутри единой науки, либо как отпочковавшаяся от неё практическая дисциплина» ²⁵². Кроме того, Б. М. Кедров выделяет науки технические, и в результате получается следующая связь между различными научными сферами: фундаментальная естественная наука — прикладная естественная наука — техническая наука. Соотношение названных форм знания представляется названному автору следующим образом. Фундаментальные науки «преследуют цель выявить в «чистом» виде искомую закономерность природы». Практические науки «ищут способы применения на практике того, что познано теоретическими науками». Технические науки «берут на себя практическое воплощение этой идеи или этого принципа» ²⁵³. Б. М. Кедров утверждает, что в XX веке всё чаще возникают такие науки, в которых теоретическая и прикладная стороны исследования слиты воедино и не разделяются как особые дисциплины. В качестве примера называется ядерная физика, в которой, начиная с 1935 года, «теоретическая и производственно-прикладная стороны разрабатываются совместно, так что нельзя отделить то, что могло бы быть целиком отнесено к чистой теории, от того, что носит производственно-практический характер; теория непосредственно переходит в практику» ²⁵⁴.

Подобное основание для разграничения фундаментальных, прикладных и технических наук носит в общем-то внешний характер. Технические науки действительно выделяются в особый класс дисциплин по своим целям, объектам и способам их описания. Им противостоят преимущественно естественнонаучные знания, но разграничение последних на фундаментальные и прикладные науки приобретает весьма условный характер. У прикладных естественных наук, если таковые действительно имеются и если в качестве таковых не иметь в виду технические науки, окажутся те же самые изучаемые объекты, что и у фундаментальных наук, и все тоже стремление к построению теории, исчерпывающим образом описывающей исследуемую реальность. Поэтому на наш взгляд будет более правильным разграничивать фундаментальные и прикладные исследования, содержание и свойства которых определяются их целями. Если фундаментальные исследования в опытных науках направлены на «поиск истины», то есть на выявление природных закономерностей, то прикладное исследование, как уже указывалось, прямо или косвенно включено в процесс разработки новых инженерных объектов, представленных как отдельными устройствам и технологиями, так и большими техническими системами. Учёт этого обстоятельства позволяет уточнить цели и содержание прикладных исследований.

Завершающим этапом процесса решения инженерной задачи является отыскание конкретной предметной (морфологической) структуры, обеспечивающей реализацию функций, предписанных проектируемому объекту. Поиск такой структуры может осуществляться различными способами. Простой и наглядный путь может быть представлен комбинированием ранее найденных морфологических элементов. Как правило они «отшлифованы» предшествующей практикой, их функциональные и морфологические характеристики весьма устойчивы. Нужно только найти такую комбинацию элементов, которая представляла бы собой устройство с требуемой функцией. Такой поиск технического решения является по сути одним из вариантов изобретательства, которое может опираться на аналогии и разного рода эвристические программы. Один из вариантов подобной программы явился предложенный Г. С. Альтшуллером алгоритм изобретения (АРИЗ) ²⁵⁵.

В контексте нашего рассмотрения важно отметить, что изобретатель по преимуществу имеет дело с функционально-морфологическими представлениями и в ряде случаев не руководствуется, точнее, может не руководствоваться абстрактными естественнонаучными моделями, налагающими ограничения на создаваемую комбинацию элементов. Ему важнее знать физику явлений на наглядном качественном уровне. Не удивительно, что среди изобретателей длительное время жила идея вечного двигателя, так как им казалось, что для реализации этой идеи нужно только найти соответствующую комбинацию элементов. Теперь мы знаем, что такая комбинация невозможна, так как энергетический обмен между материальными элементами подчинён закону сохранения энергии. Типичным примером изобретательского способа решения технической задачи может служить создание Б. С. Егоровым станка для намотки тороидов, массовое производство которых было развёрнуто при изготовления электронных приборов с использованием транзиторов. Ценное в экономическом и техническом отношении устройство было изобретено без фундаментальных и даже без прикладных исследований ²⁵⁶. Работа, проделанная Б. С. Егоровым, носит, несомненно, творческий характер. Но она представляет собой изобретательство, дополненное конструированием и разработками.

Изобретательский поиск не универсален. Он сохраняет своё значение и в современных научно-проектировочных работах как одно из средств многоступенчатого процесса создания новой техники. В своё время исторические обстоятельства, о которых шла речь выше, заставили обратиться к другому способу решения инженерных задач, при котором отталкиваются от естественного процесса, идут от естественного явления к структуре искусственного объекта. Этот путь также осваивался изобретателями XIX века. По мере того, как этот способ поиска технических решений становился массовым, возникла потребность исследовать различные способы осуществления явлений, открытых экспериментально или предсказанных теоретически. Практическая направленность исследований такого рода выражается в том, что они ставят своей целью отыскание различных вариантов морфологических структур, реализующих исследуемый процесс. На основе таких исследований определяются предметные элементы будущей технической структуры и принципы их соединения. Кроме того, становятся известными ограничения, накладываемые на комбинации элементов естественными законами. Задача прикладных исследований состоит, таким образом, в поиске принципов организации предметных структур, осуществляющих те или иные процессы, а также в исследовании особенностей протекания процессов в найденных сконструированных исследователем структурах.

На уровне прикладных исследований задача, создания технического объекта ещё не решается. Прикладное исследование обеспечивает инженера совокупностью знаний, позволяющих ему достичь своей цели. Прикладное исследование обеспечивает также поиск «структурных заготовок», то есть различных экспериментальных форм осуществления тех или иных процессов, опираясь на которые можно найти основные структурные элементы будущего технического объекта. Тем самым прикладное исследование обеспечивает инженера знаниями о технических путях осуществления тех явлений, которые могут получить практическое применение. Они дают сведения, подобные тем, которые дала в своё время экспериментальная наука изобретателям паровых машин. Но в отличие от научно-технических поисков XVII века современные прикладные исследования а) являются систематическим организованным поиском различных практически пригодных форм осуществления явлений и б) дополняются обычно теоретическим аппаратом описания и объяснения явлений.

Поскольку прикладные исследования опираются на теории естественных наук, то возникает естественная связь между прикладными и фундаментальными исследованиями. Теоретические достижения естествознания, которые выступают в этом случае в функции фундаментальных наук, обеспечивающих практически ориентированный поиск, используются как основание экспериментальной практики, осуществляемой в прикладных исследованиях. Характерным примером прикладных исследований такого рода явились экспериментальные поиски, подготовившие изобретение и разработку оптических квантовых генераторов. Явление индукционного излучения было теоретически предсказано А. Эйнштейном ещё в 1916 году. Практическому применению этого явления препятствовало то обстоятельство, что оно никогда нигде не осуществлялось экспериментально, и не были известны предметные структуры, в которых указанный процесс мог иметь место. Лишь реализация его в экспериментальной ситуации в 1954 году в СССР усилиями Н. Г. Басова и А. М. Прохорова, а в США — Ч. Таунса позволила найти основные структурные компоненты, позволившие реализовать процесс индуцированного квантового излучения. Этим был открыт путь к практической разработке и использованию оптических квантовых генераторов ²⁵⁷.

В ситуациях такого рода естествознание, инженерная деятельность и технические науки получают прочную связь посредством прикладных исследований. Сами по себе прикладные исследования ориентированы на практику, на поиск возможных экспериментальных вариантов осуществления естественных процессов. Но они обслуживают одновременно сферу фундаментального знания. С одной стороны, прикладные исследования расширяют поле экспериментальных и теоретических поисков естественных наук, с другой — сближают естествознание и практику, способствуют реальному воздействию практики на развитие естествознания.

Практика и прикладные науки сыграли важную роль в процессе появления естественных наук, обеспечив формирование теоретических схем и осознание задач научного исследования. Механизм воздействия практики на науку, обнаруживший себя в XV–XVI столетиях, действует и в современный период. Как и прежде, практика создаёт предметные структуры с определённым целевым назначением. При этом она не всегда располагает полным знанием используемых явлений и процессов и в некоторых случаях удовлетворяется частными эмпирическими сведениями и эмпирическими зависимостями. Исследование взаимоотношений предметов, вовлечённых в предметную структуру деятельности («схематизация предметной структуры практики»), приводит к формированию новых научных дисциплин. Например, началом теории регулирования и устойчивости систем явилось описание действия простых регуляторов, применявшихся в производственной практике. Простыми примерами здесь могут служить поплавковый регулятор уровня воды в котле и центробежный регулятор оборотов паровой машины Д. Уатта. В XX веке усложнение регулируемых объектов и их исследование привели к возникновению нового научного направления, получившего название кибернетики.

Прикладные исследования оказывают воздействие на появление новых научных дисциплин. Если в период становления экспериментальной науки схематизация объектных структур практического действия была довольно длительным и трудным процессом формирования простых абстракций возникающей науки, то в настоящее время всякие вновь создаваемые технические структуры незамедлительно вовлекаются в сферу прикладных исследований. Поскольку прикладные исследования опираются на теории естественных наук, то результаты прикладных исследований легко усваиваются естествознанием и включаются в него. В тех же случаях, когда действующие технические структуры не удастся описать на основе естественнонаучных теорий, задача передаётся в сферу фундаментальных исследований.

Таким образом, в современных условиях наука и практика взаимодействуют друг с другом посредством прикладных исследований, функция которых двойственна. С одной стороны, прикладные исследования удовлетворяют потребности инженернопрактической деятельности, принявшей массовый и профессиональный характер. С другой стороны, они «втягивают» в сферу научного исследования практический опыт и практические результаты инженерно-технической и производственной деятельности, способствуя процессам схематизации предметных структур деятельности и возникновению новых научных направлений.

§ 2. Особенности развития технических наук на современном этапе

Новый этап развития науки и техники, начавшийся после Второй мировой войны, характеризуется рядом коренных преобразований, получивших название научно-технической революции. В этот период произошли значительные изменения в содержании науки, в её организации, в методах исследования и способах связи с практикой, в частности, интенсивно развивались прикладные исследования. Не менее значительные изменения произошли и в инженерной деятельности, в инженерном мышлении, в способах инженерного проектирования, в социальных институтах науки и инженерии, в содержании и организации технического знания. Некоторые наиболее существенные стороны указанных изменений необходимо принять во внимание при рассмотрении тенденций развития технического знания на современном этапе.

Качественно новый этап технического прогресса коснулся всех сторон техносферы. Изменения производственно-технологического и собственно технического характера отразились одновременно обострением экологической проблемы, вызванной не только выбросами и угрозой исчерпания не возобновляемых природных ресурсов, но и неизбежным в условиях промышленного развития преобразованием природной среды, принявшим глобальный характер. Фундаментальную роль в этом процессе сыграла микроэлектроника, открывшая принципиально новые возможности обработки и передачи информации, управления технологическими процессами и тому подобное. Что же касается инженерного мышления и методов инженерного проектирования, то здесь исключительная роль принадлежит развитию системного подхода и средств системного анализа и системного проектирования. Системотехника в её различных проявлениях стала новой ветвью технических дисциплин. Соединяясь с техническими науками «классического типа», системное мышление внесло в них новое содержание. Оно преобразовало методы инженерного проектирования, а также содержание и дисциплинарную организацию всех технических дисциплин.

Период формирования технических наук был одновременно периодом становления инженерии, находившей опору преимущественно в естественнонаучном знании. Технические объекты стали рассматриваться как формы естественных процессов, и приёмы научного описания технических объектов складывались одновременно с появлением методов проектирования технических средств на основе исследования природных процессов. В современных условиях этот тип инженерного знания и связанный с ним путь создания новых технических средств не утратил своего значения. Однако современные задачи проектирования существенно изменили стиль мышления инженера, когда заставили его подойти к техническим объектам как системам.

Системный подход начал распространяться в науке и технике со второй половины XX века ²⁵⁸. Причиной его появления стало усложнение объектов, с которыми имеет дело человеческая практика. Технические науки изначально являлись средством, обеспечивавшим оптимизацию создаваемых в инженерной деятельности объектов. Однако задача оптимизации сложных многоэлементных объектов или технологических процессов, складывающихся из большого числа технологических операций, к которым переходила инженерия XX века, не могли быть решены на основе традиционных «классических» естественнонаучных и технических знаний.

Необходимость в новых системных представлениях ранее всего обнаружила себя при решении задач управления сложными объектами, например, при управлении средствами противовоздушной обороны во Второй мировой войне. Управление сложным комплексом потребовало новых средств его описания, именно, необходимо было изобразить его как сложную систему. Подобные системные объекты вынуждали обратить на себя внимание при регулировании транспортных потоков, управлением войсками, производственными процессами и так далее. Вначале системные задачи возникали по преимуществу при эксплуатации сложных комплексов названного типа. Но очень скоро обнаружилась потребность в системных представлениях в процессе проектирования сложных производственно-технических комплексов. В послевоенный период шёл быстрый процесс выработки научного аппарата описания сложных систем, и в этом процессе ведущую роль играли задачи инженерного проектирования, хотя системные представления были экстраполированы также и на природные объекты. В этой связи возникает вопрос: что характерно для системного подхода в инженерии и технических науках, чем он отличается от инженерной деятельности XIX века и как он влияет на технические знания?

Прежде всего следует отметить, что системный подход более широк, чем тот «процессный», на который опирались технические науки XIX века и который лежит в основании большинства современных технических дисциплин «классического типа». Для системного подхода характерна всесторонняя разработка функциональных представлений, отвлекающихся от морфологических структур и естественных физических процессов, опосредующих функциональные связи. Система изображается как набор функциональных элементов и функциональных связей, с помощью которых реализуется целевое назначение объекта.

Как это случалось и ранее, практическое освоение сложных системных объектов началось раньше разработки теоретического аппарата системного мышления. В этой связи становится понятным, что развитие и усложнение производственно-технологических процессов, а также внедрение систем управления явились непосредственным толчком к теоретическому осознанию системного подхода, к созданию средств системного изображения объектов, вообще потребовали быстрого развития и внедрения системных представлений в инженерию.

Первым и достаточно простым вариантом системного подхода в технических науках явились приёмы структурно-функционального анализа, распространённые в теории автоматического регулирования. Регулируемая система расчленяется в таком случае на простые функциональные элементы и изображается с помощью схемы, «в которой каждому функциональному элементу системы соответствует определённое звено» ²⁵⁹. Система предстаёт как цепь звеньев, по которой распространяется сигнал управляющего воздействия. Другой способ изображения системы — динамические структурные схемы, в которых «каждой математической операции преобразования сигнала соответствует определённое звено» ²⁶⁰.

Системы такого рода являются, как правило, простыми динамическими системами, описываемыми дифференциальными уравнениями: «Общим для всех систем может служить описание их дифференциальными уравнениями, связывающими координаты состояний объекта и управляющего устройства с входными воздействиями на систему. Физическая природа и соответственно размерность координат этих векторов может быть самой различной» ²⁶¹. Характерной особенностью анализа систем такого рода является то, что их функциональные и структурные схемы отражают связи управления, существующие между элементами системы. С точки зрения управления системой её элементы выступают в таком случае как звенья последовательного преобразования сигнала, образующие различные по своей сложности структуры, представляющие замкнутые либо разомкнутые контуры управления. Не удивительно, что теория автоматического управления носит преимущественно математический характер, ибо описывает процессы преобразования сигналов управления в различных по своей природе системах.

Теория автоматического регулирования и управления начала складываться ещё в XIX веке на основе описания действия разнообразных регуляторов. Она развивалась преимущественно как описание динамических систем с помощью дифференциальных уравнений. Принципиально новые методы анализа систем, решающие новые задачи, стали складываться во второй половине XIX века. Эти методы направлены преимущественно на анализ статистических систем. Они известны под различными наименованиями: исследование операций, теория принятия решений, анализ решений, системный анализ и тому подобное. Такие методы системного анализа опираются исключительно на математические модели и, как правило, не имеют дело ни с функциональными, ни со структурными схемами, изображающими исследуемый объект. В большинстве случаев структурные модели изучаемых объектов либо не могут быть построены, либо вообще не нужны. Эта особенность математических методов системного анализа вытекает из характера решаемых ими задач. Описываемые объекты заданы в таких случаях взаимосвязанной совокупностью действий (решений, операций) и результатов, достигаемых при осуществлении действий.

Типичные задачи такого рода получили необходимую математическую обработку. А. Кофман и Р. Фор рассматривают 18 задач, характерных для математической дисциплины, называемой исследованием операций. Одна из них — история продавца газет. В этой истории продавец газет с помощью статистических методов решает вопрос о количестве газет, закупаемых им у издателя, с тем, чтобы обеспечить себе максимальный доход. Прибыль продавца газетами зависит от разных обстоятельств: от спроса на газеты, который распределён статистически во времени; от цены продаваемых свежих газет и цены вчерашних; от выручки продавца при различных распределениях спроса и предложения. Для этого процесса может быть найдена математическая модель, позволяющая выявить оптимальную среднесуточную закупку газет, обеспечивающую наибольший ожидаемый доход ²⁶². В более общей форме эта задача формулируется как задача об оптимальных запасах сырья. Для её решения нельзя придумать ничего другого, кроме математической модели. Аналогичным образом обстоит дело при решении вопроса о размещении капитала (комбинаторная задача распределения) или при составлении меню французского обеда ²⁶³.

Такие математические дисциплины, как исследование операций, анализ решений и тому подобные М. Бунге называет оперативными технологическими теориями ²⁶⁴. Они действительно выглядят как теории, относящиеся к действиям субъекта, а не к объектам его деятельности. Однако эти действия не являются чем-то произвольным и в самой теории они должны быть представлены как состояния особого объекта, то есть системы, элементами которой являются действия (операции). В этом отношении исследование операций предстаёт одновременно как анализ совокупности возможных состояний некоторого объекта, причём каждому из следующих друг за другом состояний соответствует некоторое действие или совокупность действий (решений). Задача теоретического анализа системы действий состоит, как правило, в отыскании оптимального пути к достижению состояния, соответствующего максимуму (минимуму) целевой функции, аргументами которой являются возможные варианты решений. Критерии оптимальности могут быть различными: минимальное число шагов при осуществлении действий; простота каждого шага; расходы, связанные с реализацией того или иного действия, и тому подобное.

Математическими методами можно анализировать решения в любой сфере деятельности, в том числе выбор оптимальной технологии из заданного набора операций, лишь бы существовала возможность оценки решений на основе той или иной математической модели. Характерно, что анализ технологических решений в подобных случаях не затрагивает вопроса, за счёт какого физического процесса может быть достигнуто требуемое изменение состояния преобразуемого объекта, хотя технологические знания о способах достижения тех или иных результатов включаются в анализ решений через параметры технологических процессов. Эти параметры участвуют в выработке критериев оценки принимаемых решений, таких как величина затрат, продолжительность осуществления технологического процесса, воздействие на рынок сбыта, среду обитания и тому подобное. Все известные технологические способы образуют в таких случаях как бы «поле возможных решений», на котором осуществляется поиск оптимального варианта.

В целом системный подход проникает в инженерную деятельность, как нам представляется, двумя путями. С одной стороны, это анализ строения и функционирования сложных технических объектов, представляющих собой системы. Такой подход требует специальных средств изображения систем, представленных соответствующими элементами (узлами, подсистемами и так далее), и их связей. На этом пути вырабатывался ряд ключевых понятий системного подхода, в частности, представления о целостности системы, её устойчивости и функционировании во взаимодействии с окружающей средой, а также представления о самоорганизации и развитии сложных систем. Эта ветвь системного подхода охватила не только инженерные, но и органические и неорганические природные объекты. На системных представлениях базируется технетика, разрабатываемая Б. И. Кудриным и претендующая на универсальную системную теорию, охватывающая как инженерные, так и природные системы. Другой путь развития системных представлений, о котором шла речь выше анализ решений, исследование операций и другие математические дисциплины, используемые для решения вопросов планирования деятельности в тех или иных условиях.

Эти два пути отличаются друг от друга. Анализ технических систем, применяемый в теории автоматического регулирования, опирается на те или иные онтологические модели используемых систем, в то время как теория и практика принятия решений основываются на математическом моделировании проблемных ситуаций. Впрочем, оба подхода к исследованию сложных объектов имеют точки соприкосновения, поскольку анализ функционирования сложных систем (например, систем регулирования и управления) в условиях неопределённых стохастических воздействий может опираться на те же самые математические модели, что и исследование операций, и тому подобное.

Системный анализ, о котором шла речь выше, является одним из инструментов системного подхода. Г. Райфа указывает, что формальными аналитическими приёмами такого рода стали широко пользоваться для решения военных задач в годы Второй мировой войны. Развитие этих методов привело к формированию большого числа наименований, «призванных отражать тончайшие нюансы каждого раздела этой области» ²⁶⁵. Г. Райфа указывает среди них на «исследование операций», «науку об управлении», «теорию принятия решений», «анализ затратприбылей», «оптимальное распределение ресурсов» и тому подобное. Сам Г. Райфа придаёт термину «системный анализ» широкое собирательное значение, ссылаясь, в частности, на слова Е. С. Квейда: «В широком смысле слова любое аналитическое исследование, призванное помочь принимающему решение выбрать предпочтительное действие среди множества альтернатив, могло бы называться системным анализом» ²⁶⁶.

В известной степени Г. Райфа прав в своём разграничении исследования операций и системного анализа. В исследование операций он включает такие разделы, как управление запасами, выбор числа приборов для обслуживания очереди, организация обследования качества, инвентаризация выпущенной продукции, распределение ограниченных ресурсов для максимизации прибыли или минимизации издержек. В системный анализ, по мнению Г. Райфы, входят определение стратегической системы устрашения, распределение средств на изучение космоса, развитие программы помощи бедным, улучшение образования неимущих классов, уменьшение загрязнения городов ²⁶⁷. При этом Г. Райфа подчёркивает, что «работы по системному анализу обычно в меньшей степени имеют дело с математикой, обычно в них просто объясняется, как систематические рассуждения на уровне здравого смысла помогли выявить структуру в сложной мешанине фактов» ²⁶⁸.

Соотношение системного мышления и методов расчёта и проектирования, основанных на технических науках «классического типа» отражает динамику инженерной деятельности. Инженер XIX века имел по преимуществу дело с объектами, функции которых были чётко очерчены. Его задача заключалась чаще всего в поиске оптимального варианта конструкции, причём проектировщик имел дело с ограниченным числом альтернатив. Проблемы, решаемые современным инженером-проектировщиком, носят иной характер. Поскольку проектировочная деятельность сегодняшнего дня имеет дело с системными объектами и базируется на системных представлениях, то первый этап проектировочной деятельности связан с оптимизацией функций проектируемого сложного объекта. Именно эта стадия проектирования в большей степени, чем какая-либо другая, требует применения математических методов системного анализа. Проектируемый объект оказывает разностороннее воздействие на среду и задача определения функций и свойств будущего технического объекта трансформируется в задачу поиска оптимального решения, характерную для системного анализа. Поиск оптимального варианта распределения функций часто приводит к решительному пересмотру принципов решения задачи.

На эти особенности современной проектировочной деятельности обращает внимание Дж. Джонс: «Традиционные методы были нацелены на изменения частного, локального характера; новые же методы, по-видимому, направлены на улучшение всей ситуации в целом: с одной стороны, выходя за пределы, которые были доступны традиционным методам, а с другой — проникая в область личного опыта, «внутреннего мира «человека» ²⁶⁹. В соответствии с этим «проектировщик вынужден прослеживать события в обратном порядке, от следствий к причинам, от ожидаемого влияния данной разработки на мир к началу той цепочки событий, в результате которых и возникнет это влияние. Часто случается, что в ходе такого прослеживания на одной из промежуточных ступеней обнаруживаются непредвиденные трудности или открываются новые, более благоприятные возможности. При этом характер исходной проблемы может существенно измениться, и разработчик будет отброшен на исходную клетку игрового поля. Это как если бы посреди партии в шахматы вдруг появилась возможность или необходимость перейти к игре в домино. Именно эта нестабильность самой задачи и придаёт процессу проектирования гораздо более сложный и интересный характер, чем обычно думают те, кто никогда им не занимался» ²⁷⁰.

Развитие системных представлений не отменяет роли и значения технического знания, построенного как описание объекта со стороны его морфологического строения, функционирования и естественного процесса, на котором основывается действие объекта. Использование представлений о естественном процессе привело в своё время к построению технических теорий, позволяющих найти оптимальные соотношения для структурно-морфологических элементов объекта и их количественных характеристик. Но оно не даёт средств для оптимизации функций и функциональной структуры системного объекта. Этот недостаток традиционного проектирования устраняет системный подход. Универсальность системного подхода обусловлена тем, что он отвлекается от физических процессов и отображает объект как функциональное целое безотносительно к его физическому содержанию. В результате появляется возможность представить как целостный организм не только отдельное устройство или технологическую операцию, но и производственный цикл в целом со всем многообразием происходящих в нём процессов.

Оптимизация функций, достигаемая на основе системного подхода или методов системного анализа, сама по себе недостаточна для создания технических систем, так как на определённой стадии проектирования неизбежен переход к морфологическим элементам и способам их соединения, составляющим реально функционирующую техническую систему. Поэтому описание объектов на основе физических («процессных») представлений не теряет своего значения. Более того, в условиях широкого использования научных знаний оно становится основным инструментом перехода от функционального описания к структурно-морфологическому.

Знание, построенное по принципам технической науки XIX века, сохраняет свою роль. Но включение его в круг системных представлений и системного проектирования изменяет характер технических наук. Среди этих изменений важное значение имеют следующие. Возрастает роль не только теоретических построений, выстраиваемых с использованием естественнонаучных теорий, но всё большее значение приобретает использование математических моделей на стадии проектирования. Возрастание роли технического знания такого типа обусловлено тем, что переход от природного процесса к морфологическим элементам является наиболее эффективным способом поиска предметных структур, усилившим своё значение в условиях научно-технической революции. Постепенное совершенствование объекта, сопровождающееся поиском методов его описания, как это было, например, с паровой машиной, не может удовлетворить современную инженерию, не может привести к эффективному решению её проблем.

Развитие абстрактно-теоретического аппарата технического знания сопровождается универсализацией способов технического описания и методов перехода от процесса к структуре, к предметным элементам. При этом структура трёхмерного технического описания, сложившаяся исторически в ходе решения инженерных задач, остаётся ядром теоретических построений в технических науках. Но научиться прослеживать её в различных технических дисциплинах и овладеть универсальными методами построения теории, позволяющими легко переходить от описания объектов одного типа к объектам другого, — задача, выдвинутая развитием инженерного образования в послевоенный период научно-технической революций.

На первом её этапе возрастание теоретической подготовки инженера выражалось в усилении его естественнонаучного и математического образования. В дальнейшем в инженерном образовании всё большую роль стала играть методологическая подготовка инженера, выражающаяся в обучении его специфическим методам инженерного мышления, точнее сказать, обучению его современным методам инженерного проектирования. Этим обстоятельством обусловлено становление, развитие и распространение системотехники как инженерно-технической дисциплины, развитие методов системного проектирования и тому подобное. Техническое знание классического типа осталось в этих условиях повседневным и привычным инструментом, опирающимся на широкий естественнонаучный и математический аппарат. Но и в этом знании важное значение приобретает не только содержание той или иной инженерной дисциплины, но и её метод. Более того, классические дисциплины испытывают воздействие новых обстоятельств и новых форм системного проектирования, что ведёт к становлению технических наук, которые принято характеризовать как неклассические научно-технические дисциплины. Это отчасти преобразованные классические науки инженерного цикла, отчасти вновь возникшие научно-технические дисциплины, анализ которых проделан В. Г. Гороховым ²⁷¹.

В. Г. Горохов называет десять признаков неклассических научных дисциплин. Мы остановимся лишь на тех, которые на наш взгляд наиболее существенны. К таким признакам относится в частности комплексность современного научно-технического знания и появления комплексных дисциплин. Ранее уже указывалось, что любой инженерный объект требует разностороннего описания. Например, электрические машины предстают как объект электродинамики, механики и теплотехники, поскольку в них совершаются все названные процессы и проектируемая машина должна удовлетворять требованиям механической прочности и соответствующим требованиями по теплообмену. Тем не менее, каждое из этих возникает как сфера приложения соответствующей технической дисциплины, то есть теоретической механики и теплотехники. В условиях же доминирования системных представлений и системного проектирования происходит объединение различных дисциплинарных подходов с целью получить изначальное многомерное видение соответствующего системного объекта, что и порождает организацию технического знания в виде комплексных дисциплин, получающих собственную системную организацию.

Одним из важных признаков современного технического знания является его методологическая ориентация ²⁷². Комплексные технические дисциплины включают в себя не только описание соответствующих системных объектов, но и методологическую рефлексию по поводу их создания. Иначе говоря, они включают в себя обоснование тех или иных методов системного проектирования, тех или иных методов решения системных задач. Тем самым к описанию объектов присоединяется описание деятельности по их проектирования и использованию в социальной среде. Стремление к такому синтезу можно найти ещё в трактате М. П. Витрувия, представлявший собой синкретический свод не дифференцированного технического знания. На современном же этапе методологическая рефлексия предстаёт в качестве своеобразного верхнего этажа комплексной технической дисциплины.

Можно отметить ещё два характерных свойства современного технического знания. Одно из них связано с возрастанием роли научной картины мира для его системной организации. Речь идёт о не только о естественнонаучно картине мира, но в ещё большей мере о целостном представлении о мире техники, формирующимся в инженерном сознании в виде тех или иных представлений о природе техники и её месте в социальном целом. Такие представления могут принимать характер целостной концепции в рамках тех или иных воззрений на природу техносферы, её эволюцию и роль в социогенезе. Наконец, важно отметить, что комплексность современного технического знания включает в себя размывание дисциплинарных границ между техническим и социально-гуманитарным знанием. В. Г. Горохов особо отмечает, что современное проектирование обращено к системам человеческой деятельности, в которую органически включены проектируемые технические системы. Поэтому, как указывает названный автор, «объектом комплексного исследования и системного проектирования будет «деятельностный объект», имеющий следующие особенности: во-первых, объектом исследования и организации становится сама деятельность, направленная на создание и обеспечение функционирования сложной системы («проектирование проектирования»), и, во-вторых, данный «объект», будучи созданным, не только включается в человеческую деятельность как удовлетворяющий определённую потребность, но и замещает собой эту деятельность» ²⁷³.

Изменения в характере технического знания и инженерной деятельности не могли не затронуть вопросы инженерного образования. Вопросы подготовки инженеров энергично обсуждались в США в конце 1960-х годов. В ходе их рассмотрения обнаружилась, по крайней мере, одна важная проблема. Она сформулирована Д. Уолкером и состоит в следующем: «Чему следует отдать предпочтение при подготовке инженеров: преподаванию естественнонаучных дисциплин или инженерной практике? В какой пропорции учебные планы должны включать вопросы конструирования, с одной стороны, и вопросы теории и анализа — с другой» ²⁷⁴.

Задачу переоценки и перестройки системы технического образования специалисты США ставили в связь с современными тенденциями развития инженерной деятельности. Например, Р. Спенс подчёркивал, что он выступает за согласование технического образования и инженерной деятельности ²⁷⁵. Он также обращал внимание на необходимость перестройки преподавания традиционных инженерных дисциплин. Р. Спепс отмечает, что профессорско-преподавательский состав в течение десятилетий придерживался ошибочных взглядов на инженерное образование. Наиболее характерной ошибкой была вера в «респектабельность» чистых наук: «Это мнение неизменно находит отражение во многих учебниках по электронике, которые начинают с таких мнимо «фундаментальных» тем, как физика приборов, а прикладные вопросы авторы намеренно включают в последние главы, чтобы «не отвлекать внимание читателей». Отрицание этой традиционной мудрости и является главной темой настоящей статьи» ²⁷⁶. Поэтому Р. Спенс настаивает на большем внимании к технической стороне дела, к техническим аспектам систем и к вопросам их проектирования.

В конечном счёте можно выделить три основные особенности в развитии технических наук и инженерной деятельности на современном этапе. Одна из них состоит в проникновении системного подхода в инженерию, сопровождающемся перестройкой методов проектирования технических объектов и внедрением математических приёмов системного анализа. Вторая особенность состоит в возрастании роли технической теории в образовании и практической деятельности инженера. Наконец, третья особенность современного периода развития технических наук — возрастание интереса к методологическим проблемам технического знания и инженерной деятельности, сопровождающееся появлением исследований по методологическим проблемам технического знания, инженерного проектирования и инженерного образования.

§ 3. Технические, гуманитарные и общественные науки

Технические знания как и инженерная деятельность в целом включены в общественную среду, чем порождается взаимодействие технических наук с другими сферами знания. Взаимодействия такого рода возникают на определённых уровнях осмысления технической практики и в контексте определённых практических проблем. В частности, техническая практика, направленная на развитие техносферы, получает мировоззренческую оценку в рамках философии техники. На этом уровне философско-мировоззренческое значение приобретают представления о развитии техносферы и её влиянии на все стороны жизни человека как на индивидуальном уровне, так и на жизнь социального организма. Названная сторона дела освещена отчасти в первой главе, где рассматривались актуальные задачи философии техники. Здесь же речь пойдёт преимущественно о конкретных прецедентах взаимодействия технических наук как системы теоретического знания с науками гуманитарного и общественного профиля.

В технических дисциплинах «классического типа» практически отсутствуют прямые связи между техническими науками и наукам о человеке и обществе. Однако опосредованные связи возникают и на этом уровне знания, причём они проявляют себя не столько через описание технических объектов, сколько через процессы конструирования и проектирования. Показательным историческим примером на эту тему могут быть процессы, происходившие в ходе развития методов проектирования и строительства тепловых машин. В частности, одним из наиболее важных параметров парового двигателя является коэффициент полезного действия, то есть относительная величина тепловой энергии, превращённой в полезную работу. Численное значение этого показателя не имеет сколько-нибудь существенного значения для построения технической теории и для самого процесса конструктивного расчёта. Но как эксплуатационный показатель КПД имеет важное социально-экономическое значение, поскольку определяет экономическую эффективность эксплуатации устройства. С точки зрения экономической эффективности инженер-проектировщик должен обеспечить максимально высокое значение КПД, что вынуждает его искать компромисс между теми ограничениями, которые обусловлены законами термодинамики, и задачей повышения эффективности эксплуатации устройства. В ряде случаев оказывается возможных повысить КПД за счёт тех или иных конструктивных усовершенствований, но и здесь опять-таки вторгается их экономическая оценка. Дополнительные затраты на повышение термодинамической эффективности или другие эксплуатационные издержки, обусловленные «человеческим фактором», могут оказаться выше, чем экономия от повышения КПД.

Рассмотренный пример лишь один из немногих прецедентов, когда технические характеристики устройства или технологического процесса получают экономическую или какую-либо другую оценку, обусловленную его практическим использованием. В настоящих условиях экономическая оценка не является единственной, либо же она оказывается результирующим показателем после ряд других экспертиз объекта, например, экологической, эргономической, психологической, эстетической и так далее. Важно принять во внимание, что объекты техносферы получают комплексную социальногуманитарную оценку в процессе их использования и эта оценка включена в процессе проектирования и описания технических объектов. Иначе говоря, задачи социальной практики требует соответствующего описания объектов техносферы, которое может быть названого социотехническим описанием. На этом уровне возникают конкретные формы связи сугубо технических и социальногуманитарных знаний, необходимых для проектирования и расчёта соответствующих объектов. В инженерное образование в этой связи начинают вторгаться дисциплины социально-гуманитарного характера, приобретающие в этом контексте не столько мировоззренческую, сколько научно-техническую функцию. Дисциплины такого рода становятся средствами принятия проектировочных решений вплоть до расчёта конкретных характеристик проектируемых объектов.

Связь технических и общественных наук была предметом исследования ленинградской группы, сложившейся в начале 70-х годов XX века ²⁷⁷. В большинстве работ этого периода преобладает тенденция к поиску непосредственных связей между техническими и общественно-научными знаниями. Между тем «всякое взаимодействие между техническими и общественными науками так или иначе имеет объективное основание» ²⁷⁸. Поэтому исследование взаимосвязи общественных и технических наук должно опираться на анализ такого рода оснований. Одно из них состоит в том, что «взаимоотношение технических и общественных наук есть процесс отражения в познании объективных связен между техникой и человеком, техникой и обществом» ²⁷⁹. Взаимодействие человека и техники, общества и техники означает, что человек не может быть безразличен к социальным функциям техники, её воздействию на личность и общество. Поэтому «технические науки основываются на данных естественных наук, но одновременно через экономические и социальные задачи, которые возникают перед ними, оказываются связанными с общественными пауками» ²⁸⁰.

Так как в основе взаимодействия общественных и технических наук лежат социальные функции техносферы, связь техники и человека, техники и общества, то конкретные механизмы взаимного влияния технических и общественных наук могут быть прослежены в том случае, если принять во внимание рассмотренные ранее особенности взаимодействия науки и производства. Связующим звеном, соединяющим науку и производство, является инженерная деятельность, опирающаяся на прикладные исследования. На это обстоятельство указывают также В. Г. Горохов и В. М. Розин, называющие инженерную деятельность промежуточным звеном между наукой и производством и понимающие под инженерией сложный деятельностный комплекс (изобретательство, проектирование, конструирование, отладка). Как указывают названные авторы наука включает в себя как «фундаментальные», так и «прикладные» дисциплины ²⁸¹. В таком случае истоки взаимодействия технических и общественных наук необходимо искать в задачах инженерной деятельности, в частности, в стремлении инженера явным образом учесть социальные функции проектируемых объектов и социальные последствия осуществляемых проектов.

Тесную связь инженерной деятельности с общественным знанием и знанием социально-биологической сущности человека можно проследить как в истории инженерии, так и в её современном состоянии. Необходимость использования социально-гуманитарных знаний в инженерном проектировании обусловлена тем, что проектировщик должен найти не только морфологическую структуру с заданными свойствами, но и оценить её будущее функционирование в социальной среде, предсказать те воздействия, которые он окажет на социальную и природную среду. Задача эта в той или иной мере решалась во все времена, но всесторонняя и тщательная оценка социальных последствий функционирования создаваемых объектов стала особенно актуальной в XX веке. Причина этого скрывается в том, что связи между изменениями в искусственной технической среде и изменениями в социальной и природной среде стали очень тесными по мере ускорения темпов общественного развития. Раскрытие и сознательное использование этих связей в процессе создания техносферы стало возможным на основе системного мышления и системных методов проектирования.

Инженер-проектировщик XVII–XVIII столетий решал обычно чисто техническую задачу поиска структуры по заданной функции и имел дело с небольшим числом переменных. Многие социальные факторы он мог не принимать во внимание по той причине, что технический базис производства был достаточно стабилен, и оценка социального воздействия внедряемых усовершенствований не требовалась. Однако в современных условиях само понимание задач проектирования трансформировалось узкотехнические рамки. Дж. Джонс указывает, что «цель проектирования — положить начало изменениям в окружающей человека искусственной среде. Эту простую, но универсальную формулировку можно принять хотя бы в качестве рабочего определения того расширяющегося процесса, который когда-то протекал за чертежной доской, а сегодня включает в себя «научные исследования и опытно-конструкторские разработки», снабжение, разработку технологии, подготовку производства, сбыт, системное проектирование и многое другое. Уже при беглом взгляде на это всеобъемлющее определение видно, что оно охватывает не только конструкторов, архитекторов и других «профессиональных» проектировщиков, но также плановиков и экономистов, законодателей, администраторов, публицистов, учёных-специалистов прикладных наук, участников движений протеста, политиков, членов «групп давления» — всех тех, кто стремится осуществить изменения в форме и содержании изделий, рынков сбыта, городов, систем бытового обслуживания, общественного мнения, законов и так далее» ²⁸².

Взаимодействие и синтез различных знаний в процессе современного проектирования и, в особенности, взаимодействие собственно технических познаний с социально-гуманитарными знаниями обусловлено также тем, что современные сложные технических объекты приобрели характер социотехнических систем. Мир техносферы не изолирован от социальной и природной среды. Этим не исключается исследование одних и тех же объектов в разных контекстах. Поэтому и сама техносфера может быть представлена как проявление природных закономерностей, как искусственные структуры, выстроенные человеком для достижения своих целей, как социальнотехническая реальность, органически включённая в социально-культурный контекст жизни и тому подобное. Например, для современного потребителя не столь важно знание устройства компьютера, тем более знание о способах построения его элементной базы, технических условий его быстродействия и так далее. Отсутствие подобных знаний у пользователя не мешает названному прибору вторгаться в общественные коммуникации, в общественную и частную жизнь людей. Персональный компьютер встроенный в глобальную сеть стал типичным социально-техническим объектом. Исследование его социальных функций и социально-культурных следствий его использования предстаёт как задача столь же важная, как и научно-технические процессы его конструирования и производства.

Как уже отмечалось, общественные науки по-разному включаются в деятельность инженера и различными способами взаимодействуют с техническими науками. Связь общественных и технических наук не является непосредственной, так как технические и общественные науки различны по своему предмету и объектам исследования, по характеру изучаемых закономерностей. У технических наук своя специфическая задача — вскрывать системные связи своих объектов, исследовать взаимообусловленность строения и функционирования технических структур, связывая их технические функции с естественными процессами и морфологическими характеристиками. Другая задача у социально-гуманитарного знания, и Е. В. Попов особо указывал, что «ни технический объект, ни технические науки не содержат общественного критерия целесообразности осуществления того или иного проекта. Какие технические замыслы должны быть реализованы, а какие технические проекты необходимо запретить, — эти проблемы могут быть решены лишь общественными теориями» ²⁸³. Точнее сказать, не столько сами теории обществознания определяют критерии, о которых писал указанный автор, сколько ценностная мотивация, которой руководствуется общество, его культурноисторическая среда, характер ценностей того или иного общества.

Техническое функционирование инженерных объектов тесно связано с социальными потребностями и социальными целями общества, так как техника является инструментом их достижения. Поэтому технические функции инженерных объектов не могут быть независимыми от социальных условий общественного бытия. Включаясь в социальную среду, технические объекты производят в ней определённые изменения, которые можно связать с техническими характеристиками объектов. Если, например, проектируется теплоэлектростанция, то повышение мощности единичного агрегата и все технические усовершенствования, повышающие его коэффициент полезного действия, отразятся на себестоимости энергии. Снижение себестоимости энергии может привести, в свою очередь, к ряду других экономических следствий, например, использованию электроэнергии в такой отрасли экономики, где ранее применение электроэнергии было невыгодным.

Социальные следствия внедрения тех или иных технических новшеств не всегда могут быть оценены количественными экономическими показателями. Довольно часто они ведут к качественному преобразованию экономики и общественной жизни. К. Маркс и Ф. Энгельс указывали в своё время на великую преобразующую силу электричества, видя в ней фундамент для глубоких качественных перемен в экономической и общественной жизни ²⁸⁴.

Исследование изменений, производимых в социальной среде техническими объектами, является задачей общественных наук. Они исследуют социальное функционирование технических объектов. Но поскольку технический объект воздействует на социальную среду опосредованно через осуществление технической функции, то исследование социальных характеристик техники и технологии опирается на связь технических и общественных наук. Оценка социального функционирования технических объектов не может абстрагироваться от их технических особенностей.

В последние годы в исследованиях, ориентированных на социальные последствия научно-технического прогресса сложилось особое научное направление, получившее название «оценка техники» ²⁸⁵. Как отмечает Д. В. Ефременко «в институциональной форме оценка техники существует с 1972 года, когда было создано Бюро по оценке техники при Конгрессе США; начало же систематического обсуждения вопросов, связанных с многообразными последствиями технического развития, относятся к середине 60-х годов ХХ века. Исследования и организационные процедуры в рамках оценки техники имеют дело с рефлексивными и практическими проблемами, многие из которых впервые возникли вне и помимо проблематики оценки техники. Однако оценка техники выявляет новую проблемную связь, возникающую вокруг стержневой проблемы — возможности рационального прогнозирования, контроля и коррекции научно-технического развития и его последствий» ²⁸⁶. Сегодня в задачу оценки техники входит по преимуществу составление баланса положительных и отрицательных последствий технических решений, выраженного в конкретных показателях социально-экономического характера. Однако решение задач такого рода неизбежно ведёт к новому осмыслению вопросов соотношения техники и культуры, технического прогресса и человеческой истории.

Общие формы связи между узкотехническим и социальным функционированием технических объектов могли бы выявляться особой научной дисциплиной, подобно тому как экология изучает воздействие хозяйственной деятельности человека на среду обитания. Такой специальной дисциплины, если не считать формирующуюся оценку техники, исследующей социальные функции техники и закономерности её воздействия на социальную среду, в настоящее время нет. Этот проблем восполняют разнообразные исследования в сфере философии. Во всех конкретных случаях, когда обнаруживается необходимость учитывать связи подобного рода, складываются конкретные методы их описания и учёта в процессах проектирования. Наиболее показательны в этом отношении инженерно-экономические дисциплины, позволяющие определить экономический эффект от использования той или иной технологии, того или иного устройства. При стабильных внешних экономических условиях экономический эффект будет непосредственно зависеть от технико-технологических показателей используемой техники.

Технико-экономический анализ опирается на знания о технических функциях соответствующих объектов. Однако экономический расчёт, устанавливающий связь между определёнными (но не всеми) техническими и экономическими показателями, не превращается тем не менее в техническую дисциплину. Объектом анализа является здесь, строго говоря, функционирование экономической системы (или подсистемы), в которую техника включается как носитель экономических свойств и отношений. Аналогичным образом можно оценивать экономическую эффективность живого труда. Но определение его эффективности в заданных условиях и анализ его конкретного содержания — не одно и то же, как не одно и то же представляют собой техническое и экономическое описание технологии, хотя они, несомненно, связаны друг с другом. Точно так же при оценке роли географических условий в развитии экономики территориального комплекса мы будем оставаться в пределах экономической науки, в то время как география занимается исследованием всего комплекса географических условий, их возникновения и взаимообусловленности.

Рассмотрение технических объектов ведётся с разных позиций в технических и общественных науках. Общественные науки исследуют состояние социальной среды, изменяющейся под воздействием техники, производя оценку социального воздействия технического объекта. Классическим примером такого исследования является анализ развития машин, сделанный К. Марксом. Маркс указал, что промышленная революция начинается с изменений в рабочей части машины, обнаружив тем самым те технические особенности машины, которые привели к изменениям в общественной структуре производства ²⁸⁷.

В конечном счёте, как уже указывалось, соединение различного видения объектов происходит в процессах проектирования. Здесь осуществляется реальный синтез знаний и системотехническая и социотехническая оценка объекта. Различные стадии и уровни проектирования предполагают также различные уровни взаимодействия технических и социогуманитарных представлений.

Например, Дж. Джонс выделяет в современном проектировании четыре уровня, которые располагаются следующим образом по степени конкретизации стадий социально-технического проектирования: 1) уровень общественных групп (или уровень рассмотрения социального функционирования проектируемого объекта. — Прим. авт.) 2) уровень систем; 3) уровень изделий; 4) уровень комплексов ²⁸⁸. При этом отмечается, что «выбор технических решений будет всё в большей мере определяться общественными воззрениями и идеологией» ²⁸⁹.

Таким образом, оценивая различные стороны проекта, рассчитывая те или иные его характеристики, инженер использует различные виды знаний, сохраняя разделение труда между различными научными дисциплинами. Техническая сторона проекта оценивается с помощью технических знаний, социальная — общественными науками. При этом складывается взаимодействие технических и общественных наук, позволяющее вскрыть различные аспекты функционирования искусственных объектов и выявить их взаимообусловленность. В результате в процессе проектирования принимаются во внимание социальные функции техники, исследуемые общественными дисциплинами, дополняющими техническое образование проектировщика.

Основой теоретических построений в технических науках чаще всего являются естественные науки, так как действие технического объекта представляет собой, как правило, реализацию природного процесса. В отличие от естественных наук общественные дисциплины позволяют вскрывать связь социальных и технических аспектов функционирования объекта, открывая один из возможных путей проникновения общественных наук в сферу технического проектирования. Однако есть и другой путь проникновения общественных наук в область технического знания. В ряде случаев оказывается возможным непосредственно связать закономерности человеческой деятельности, восприятия, поведения, а в некоторых случаях и общественные закономерности с принципами построения технических структур. Связь функциональных и структурных характеристик инженерного объекта оказывается опосредованной теми или иными общественными закономерностями.

Примером ситуаций подобного типа служит проблема градостроительства, когда вопросы проектирования транспортных путей, расположения основных жизненных центров города и тому подобное приходится решать на основе социальных закономерностей функционирования такой территориально-производственной единицы, какой является город. Примером непосредственного проникновения общественных (гуманитарных) дисциплин в решение задач расчёта структурных особенностей технических объектов могут служить эргономика, инженерная психология, техническая эстетика. На основе общественных, психологических, социально-психологических закономерностей эти дисциплины позволяют: находить оптимальные формы организации рабочего пространства, удовлетворяющие физиологическим особенностям человека и выполняемым им действиям; организовать предметную среду, окружающую человека, в соответствии с нормами эстетического восприятия; учесть психологические особенности восприятия и процесса принятия решений при проектировании органов управления сложными объектами и тому подобное.

Таким образом, взаимодействие технических и общественных наук обусловлено практическими задачами проектирования и организации искусственной среды. В этом взаимодействии общественных и технических наук можно видеть два пути. Один из них осуществляется как исследование связи социального и технического функционирования технических объектов. Наиболее характерные примеры такого рода — конкретные экономики различных отраслей производства. В других же случаях возникают социально-технические дисциплины, позволяющие непосредственно определять структурные и функциональные характеристики технических объектов на основе тех или иных общественных закономерностей, закономерностей человеческого восприятия и поведения.