Фундаментальные и прикладные исследования

3. Фундаментальные и прикладные исследования

В технических науках выделяют два вида исследований: прикладные и фундаментальные.

Прикладное исследование - это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами или желаниями этих клиентов,фундаментальное- адресовано другим членам научного сообщества. В современной технике велика роль как теоретической, так и прикладной компоненты, в союзе с творчеством. Для современной инженерной деятельности требуются не только краткосрочные исследования, направленные на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований в лабораториях и институтах, специально предназначенных для развития технических наук. Вполне правомерно сегодня говорить и о фундаментальном промышленном исследовании.

Поэтому наряду с естественнонаучными теориями ныне существует и техническая теория, которая не только объясняет реальность, но и способствует ее созданию, расширению бытия за счет нового технического мира.В сферу технической теории входит: прогнозирование развития техники и связанных с ней наук; научные законы, технические правила и нормы.Но техническая теория отличается от физической тем, что не может использовать идеализацию, в той степени, как это делается в физике. Таким образом, техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может не учитывать сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.

Технические теории в свою очередь оказывают большое обратное влияние на физическую науку и даже в определенном смысле на всю физическую картину мира. Например, (по сути, - техническая) теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика - вихревых теорий материи.

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной "доводки" для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.

Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики, установление четкого соответствия между сферой абстрактных объектов технической теории и конструктивными элементами реальных технических систем, что соответствует фактически теоретическому и эмпирическому уровням знания.

В технической теории выделяют эмпирический и теоретический уровни:

Эмпирический уровеньтехнической теории образуют знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении, отладке и т.д. технических систем. Это - эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.

Конструктивно-технические знанияпреимущественно ориентированы на описание строения (или конструкции) технических систем, представляющих собой совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения. Они включают также знания о технических процессах и параметрах функционирования этих систем.

Технологические знанияфиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.

Теоретический уровеньнаучно-технического знания включает в себя три основные уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели.

Поточная схема,или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.

Структурная схематехнической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению и ряду других характеристик.

Таким образом современное техническое знание представляет собой сложную систему взаимодействующих элементов теоретического, эмпирического и прикладного уровней, тесно связанную с системами знаний других наук, а также с широкой сферой социального, гуманитарного, обыденного знания.

Поскольку современные технические науки представляют собой широкий спектр различных дисциплин — от самых абстрактных до весьма специализированных, поскольку эти научно-технические дисциплины ориентируются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии, etc.), но и общественных (экономики, социологии, психологии, etc.), то для определения специфики необходим также анализ их строения, т.е. надо проследить взаимосвязь фундаментальных и прикладных исследований в технических науках.

Прикладное исследование — это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами и желаниями этих клиентов.

Фундаментальное исследование — адресовано другим членам научного сообщества, здесь нет прямой ориентации на практику.

Сегодня техника является не просто применением существующего научного знания. Для современной инженерной деятельности требуются не только краткосрочные исследования, направленные на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований в лабораториях и институтах, специально предназначенных для развития технических наук. В то же время современные фундаментальные исследования более тесно связаны с приложениями, чем это было раньше.

Для настоящего этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. Тот факт, что исследование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты неутилитарны. Работа же, направленная на прикладные цели, может быть весьма фундаментальной. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Однако взаимосвязь прикладной и фундаментальной наук не означает их тождества.

В научно-технических дисциплинах можно четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность, и теоретические исследования или техническую теорию.

Чем отличается техническая теория от естественнонаучной?

• 1. «...Техническая теория создает реальность, в то время как научная теория только исследует и объясняет ее» 110, с. 3111. Техническая теория стремится к оптимизации технических структур (пневматика — теория насоса и барометра, термодинамика — теория паровой машины и двигателя).
• 2. Техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, чем естественнонаучная, она не может отбросить даже мелкие факторы, влияющие на функционирование механизма. Например, физик может в определенных случаях не учитывать трение, сопротивление жидкости и т.п. В технической теории все это должно приниматься во внимание.
• 3. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной. Физик может изучать модель молекулы, астроном — модель Галактики, инженер — модель, проект конкретного технического инструмента или сооружения.
• 4. Технические науки имеют дело с искусственными устройствами или артефактами, естественнонаучные теории относятся к естественным объектам.
• 5. Научные законы отличаются от технических правил. Первые описывают реальность, вторые описывают ход действия (являются инструкцией к выполнению действия). В отличие от закона природы, который говорит, какова форма возможных событий, технические правила являются нормами. Законы могут быть более или менее истинными, правила могут быть более или менее эффективными.
• 6. Научное предсказание указывает, что может случиться при определенных обстоятельствах. Технический прогноз объясняет, как нужно повлиять на обстоятельства, чтобы могли произойти определенные последствия.
• 7. По мнению Э. Лейтона, техническую теорию создает особый слой посредников — «ученые инженеры» или «инженеры- ученые». Ибо для того, чтобы информация перешла от одного сообщества (ученых) к другому (инженеров), необходима ее серьезная переформулировка и развитие. Например, потребовались мощные творческие усилия британского инженера Хэ- висайда, чтобы преобразовать электромагнитное уравнение Максвелла в такую форму, которая могла быть использована инженерами.

Технические науки направлены на разработку так называемых эргатических систем, т.е. систем, которые благодаря присущему им свойству активности стремятся к достижению некоторой цели (целей). Поэтому при оценке технических наук можно использовать следующие критерии: эффективность, качество функционирования, надежность функционирования.

Эффективность технических наук — свойство достигать конечной цели, т.е. получать продукт труда с заданным качеством в заданных условиях. В зависимости от задач исследования могут использоваться различные градации эффективности:

• а) прагматическая эффективность (результативность) оценка по достигаемому результату;
• б) специфическая эффективность (военная, технологическая, техническая) — в качестве оценки принимается эффект, получаемый благодаря достижению цели;
• в) специфически-экономическая эффективность — оценка по уровню материального дохода и материальных затрат, которые необходимы для достижения этого эффекта;
• г) социально-экономическая эффективность — оценка по социальным результатам и социальному ущербу, полученным в результате достижения цели.

 

Качество функционирования технических наук — совокупность свойств, ведущих к достижению конечных целей, таких, например, как целеопределенность, технологичность, организованность, обеспеченность, своевременность, надежность функционирования.