Влияние науки на технику

В настоящее время в философской и научной литературе существуют альтернативные концепции возникновения интеллекта. Также в настоящее время можно говорить о трех видах интеллектуальных возможностях так называемых человеко-машинных систем. В их основе лежат одни и те же процессы информационные. Интеллект, имея в своей основе информационный субстрат, обладает способностью регулировать, определять развитие субъективно-объективных отношений. Возрастание формализованных объектов интеллекта благодаря информатизации различных сфер человеческой деятельности позволяет интенсифицировать развитие науки и практического освоения действительности, создает предпосылки для более оптимального целенаправленного развития общества, его взаимоотношений с природной средой. Реализовывать эти предпосылки, однако возможно лишь при сочетании, взаимном дополнении формализуемых и принципиально неформализуемых составляющих интеллекта, целостном развитии всех его сторон.
Одним из средств управления развитием интеллекта и повышения его организованности на современном этапе представляется информатизация общества, основывающаяся, прежде всего на развитии информационной технологии.
Информационная технология формирует передний край научно-технического прогресса, создает информационный фундамент развития науки и всех остальных технологий.
Главными, определяющими стимулами развития информационной технологии, являются социально-экономические потребности общества. Известно, что экономические отношения накладывают свой отпечаток на процесс развития техники и технологии, либо давая ему простор, либо сдерживая его в определенных границах.
В свою очередь, социальное воздействие техники и технологии на общество идет прежде всего через производительность труда, через специализацию средств труда и, наконец, путем исполнения техническими средствами трудовых функций человека. Опредмечивание трудовых, технологических функций человека постепенно привело к элиминизации субъективного базиса технических устройств.
Так, до механизации и автоматизации технологический процесс был подчинен мере субъективных возможностей человека. В этом плане не вызывает сомнений, что переход к автоматизированному производству является движением к высшей сфере объективации технологических функций человека.
Можно предположить, что эволюция технологии, в общем и целом, продолжает естественную эволюцию. Если освоение каменных орудий помогло сформироваться человеческому интеллекту, металлические повысили производительность физического труда (настолько, что отдельная прослойка общества освободилась для интеллектуальной деятельности) , машины механизировали физический труд, то информационная технология призвана освободить человека от рутинного умственного труда, усилить его творческие возможности.
Техника и технология в своем развитии имеют эволюционные и революционные стадии и периоды. Вначале обычно происходит медленное постепенное усовершенствование технических средств и технологии, накопление этих усовершенствований, что и является эволюцией. Эти накопленные усовершенствования в определенный период вызывают коренные качественные изменения, замену устаревших технических средств и технологий новыми, использующими иные принципы. Последнее становится возможным благодаря проникновению в технику новых научных идей и принципов из естествознания. Сущность технологической революции заключается в техническом освоении научных открытий, на их основе технических изобретений, вызывающих переворот в средствах труда, видах энергии и необходимость перехода к новым способам производства.
Известно, что до XVIII века техника развивалась в основном без научной методологии и изобретатели продолжали искать, алхимики верили в таинственное превращение металлов. Вместе с тем начиная с эпохи Возрождения все сильнее проявляются новые моменты в развитии техники, обусловленные потребностями практики и соответствующим усилением процесса освоения научных знаний.
Существенное значение имело осознание в этот период того факта, что возможности техники могут неизмеримо увеличиться при использовании научных открытий. Философское обоснование необходимости союза между наукой и техникой было дано Ф. Бэконом. идея того, что техника перестала развиваться спонтанно, основываясь лишь на интуиции отдельных изобретателей, техническое освоение природы в силу использования научной методологии приобрело совершенно новые черты.
Влияние науки на технику сначала шло по линии повышения эффективности известных технических изобретений - водяного, ветряного, парового двигателей, совершенствования способов передачи и т.д. в дальнейшем, по мере создания исследовательских лабораторий непосредственно на производстве, усилился поток научных идей в технику. Техническое освоение природы к концу XIX в. стало органически связанным с успехами естествознания.
Использование научных идей и открытий в процессе технического освоения природы представляет собой выдающийся феномен. Если человек еще мог эмпирически, методом оперировать механической и тепловой и в какой-то мере химической формами движения и изобретать на этой основе различные устройства, то без науки было бы принципиально невозможно освоить другие формы движения, использовать электричество, ядерную энергию и т.д.
В ходе развития естествознания выявляются свойства, отношения предметов реальности, находящиеся вне непосредственного взаимодействия с субъектом. Выявленные характеристики объектов первоначально имеют значение как научное открытие. Впоследствии, однако, результаты этих открытий непосредственно или косвенно используются в технике и технологии. Как это ни кажется порой странным, абстрактные, идеализированные объекты и логикоматематические средства приводят к результатам, которые так или иначе вносят определяющий вклад в техническое освоение природы. Достаточно напомнить, что теоретические исследования Фарадея, Максвелла, Герца привели к возникновению электротехники и радиотехники, исследования в области строения атома обусловили создание атомной техники, своим появлением микроэлектроника обязана работам по физике твердого тела и т.д.
Научное познание действительности, расширяя возможные пути технического развития, все более становится его необходимым условием и основанием. Техника в значительной степени определяется характерной для науки данного времени, распространенными методами и подходами исследования. В этой связи примечателен следующий факт. Технические системы вплоть до наших дней рассматривались изолированно, как замкнутые системы (без учета последствий их влияния на внешнюю среду) . Это позволяло значительно упростить их проектирование и сосредоточить внимание на главном повышении технико-экономических показателей. Такое рассмотрение технической системы не требует разработки особых методов, средств учета последствий ее воздействия на природную среду. Практическое осознание древней философской концепции - - началось в данной области преимущественно из-за обнаружения отрицательных экологических результатов технической деятельности.
Влияние науки существенно отразилось и в организации технологии производства. Практически до сих пор производство различных вещей основывается на выделении из исходного сырья элементов и синтезировании (соединении) их определенным способом. Неиспользованная часть сырья считается ненужной и выбрасывается в окружающую природную среду. В указанном плане различные производства можно рассматривать как реализацию техническими устройствами способов деления исходного сырья на и и синтезирования в соответствии с поставленными целями. Этот ведущий в современном производстве технологический способ имеет моменты сходства со спецификой подхода к объекту в научном познании.
Появление ряда новых технологий произошло в ХХ в., особенно со второй его половины: биотехнология органического синтеза искусственных веществ с заданными свойствами, технология искусственных конструкционных материалов, мембранная технология искусственных кристаллов и сверхчистого вещества, лазерная, ядерная, космическая технологии и, наконец, информационная технология.
Прежде чем перейти к более подробному рассмотрению информационной технологии, приведем определение понятия, которое на наш взгляд, является весьма универсальным. Естественными процессами, направленными на создание искусственных объектов: она эффективна постольку, поскольку ей удается создать необходимые условия для того, чтобы нужные процессы протекали в нужном русле и направлении. Здесь управляются не только с целью преобразования состава, структуры и формы вещества, но и для фиксации, обработки и получения новой информации.
Вся история технического прогресса от овладения огнем до открытия ядерной энергии - это история последовательного подчинения человеку все более могущественных сил природы. Задачи, решаемые на протяжении тысячелетий, можно свести к умножению различными инструментами и машинами энергетической мощи человечества. По сравнению с этим тотальным процессом еле заметны попытки создания инструментов, усиливающих природные возможности человека по обработке информации, начиная от камешков абака до машины Беббиджа.
На ранних этапах истории человечества для синхронизации выполняемых действий человеку потребовались кодированные сигналы общения. Эту задачу человеческий мозг решил без каких-либо искусственно созданных инструментов: развилась человеческая речь. Речь оказалась и первым существенным носителем человеческих знаний. Знания накапливались в виде устных рассказов и в такой форме передавались от поколения к поколению. Природные возможности человека по накоплению и передаче знаний получили первую технологическую поддержку с созданием письменности.
Начатый процесс совершенствования носителя информации и инструментов для ее регистрации продолжается до сих пор: камень, кость, дерево, глина, папирус, шелк, бумага, магнитные и оптические носители, кремний...
Можно согласиться с т ем, что письменность стала первым историческим этапом информационной технологии.
Вторым этапом считается возникновение книгопечатания. Стимулируемое книгопечатанием развитие наук ускоряло темпы накопления профессиональных знаний. Знания, овеществленные через трудовой процесс в станки, машины, технологии и т.п., становились источником новых идей и плодотворных научных направлений. Цикл: знания - наука - общественное производство - знания замкнулся, и спираль технологической цивилизации начала раскручиваться с нарастающей скоростью.
Таким образом, книгопечатание впервые создало информационные предпосылки ускоренного роста производительных сил. Но подлинная информационная революция связывается прежде всего с созданием электронно-вычислительных машин в конце 40-х годов, и с этого же времени исчисляется эра развития информационной технологии, материальное ядро которой образует микроэлектроника.
Микроэлектроника формирует элементную базу всех современных средств приема, передачи и обработки информации, систем управления и связи.
Сама микроэлектроника возникла первоначально именно как технология: в едином кристаллическом устройстве оказалось возможным сформировать все основные элементы электронных схем. Далее всеохватывающий процесс миниатюризации: уменьшение геометрических размеров элементов, что обеспечивало и совершенствование их характеристик, и рост их числа в интегральной схеме.
В ранний период развития новой технологии (1960-е годы) принципы конструирования машин и приборов оставались еще неизменными. В 70-х годах, когда технология начала превращаться действительно в микротехнологию, стало возможным размещать крупные функциональные блоки ЭВМ, включая ее центральное ядро процессор - в пределах одного кристалла. Возникло микропроцессорное направление развития вычислительной техники. Микропроцессор это и машина и элемент. К началу 80-х годов производительность персональных ЭВМ достигла сотен тысяч операций в секунду, супер-ЭВМ - сотен миллионов операций в секунду, мировой парк машин превысил 100 млн. машин.
На этом рубеже для реализации потенциала развития микроэлектроники и микротехнологии требовались уже принципиально новые решения во всех областях информационной технологии. Технологически все труднее уменьшать размеры деталей транзисторов; быстродействие приборов приближается к верхнему, а энергопотребление к нижнему пределу; проектирование ЭВМ требует принципиально нового понимания основных функций и архитектуры машин. Как одно из решений проблем был разработан (Л. Конвей и М. Мид) принципиально новый подход к проектированию интегральных схем - структурное проектирование, которое ведется не от элементов к устройству, а от общей схемы последнего к элементам. Основную роль здесь играют системы автоматизации проектирования (САПР) .
Весьма важным свойством информационной технологии является то, что для нее информация является не только продуктом, но и исходным сырьем. Более того, электронное моделирование реального мира, осуществляемое в компьютерах, требует обработки неизмеримо большего объема информации, чем содержит конечный результат. Чем совершеннее компьютер, тем адекватнее электронные модели и тем точнее наше предвидение естественного хода событий и последствий наших действий. Таким образом, электронное моделирование становится неотъемлемой частью интеллектуальной деятельности человечества.
Сопоставление с человеческим привело к идее создания нейрокомпьютеров ЭВМ, которые могут обучаться. Нейрокомпьютер поступает так же, как человек, т.е. многократно просматривает информацию, делает множество ошибок, учится на них, исправляет их и, наконец, успешно справляется с задачей. Вместо использования алгоритма нейросеть создает свои собственные правила посредством анализа различных результатов и примеров, т.е. нейрокомпьютеры основаны не на принципе фон Неймана (где обязателен четкий алгоритм) . Нейрокомпьютеры (в настоящее время в эксплуатации находится 13) применяются для распознавания образов, восприятия человеческой речи, рукописного текста и т.д. Так, нейросеть позволяет распознавать рисунок пальца человека с 95% точностью при различных позициях, масштабе и даже небольших повреждениях.
Моделирование нейронных сетей - одно из самых волнующих направлений современных научных исследований.
Каждый успешный шаг на этом пути помогает людям понять механизм процессов, лежащих в основе нашей психики и интеллекта. Этот путь и может привести от микротехнологий к нанотехнологии и наносистемам, что пока относится к области научной фантастики. Рождение новых технологий всегда носило революционный характер, но, с другой стороны, технологические революции не уничтожали классических традиций. Каждая предшествующая технология создавала определенную материальную и культурную базу, необходимую для появления последующей.
Говоря о развитии информационной технологии, можно выделить ряд этапов, каждый из которых характеризуется определенными параметрами.
Начальный этап эволюции информационной технологии (1950-1960 гг.) характерен тем, что в основе средств взаимодействия человека и ЭВМ лежали языки, в которых программирование велось в терминах того, как необходимо достичь цели обработки(т.е. как правило, машинные языки) .
ЭВМ доступна только профессионалам программистам.
Следующий этап (1960-1970 гг.) характеризуется созданием операционных систем, позволяющих вести обработку нескольких заданий, формируемых различными пользователями. Основная цель при этом состояла в обеспечении наибольшей загрузки машинных ресурсов.
Третий этап (1970-1980 гг.) характеризуется изменением критерия эффективности автоматизированной обработки данных - основным ресурсом стали человеческие ресурсы по разработке и сопровождению программного обеспечения.
Распространение мини-ЭВМ. Интерактивный режим взаимодействия нескольких пользователей ЭВМ.
Четвертый этап (1980-1990 гг) знаменует новый качественный скачок в технологии разработки программного обеспечения. Его суть сводится к тому, что центр тяжести технологических решений переносится на создание средств, Обеспечивающих взаимодействие пользователей с ЭВМ на этапах создания программного продукта. Ключевым звеном новой информационной технологии становится представление и обработка знаний. Создаются базы знаний, экспертные системы. Широкое распространение персональных ЭВМ.
Можно предположит и несколько иную этапизацию развития современных средств обработки информации (укрупняя известное деление машин на поколения) : 1) домикроэлектронный, когда каждая ЭВМ была уникальна; 2) промежуточный, когда наметилось множество путей развития вычислительной техники, от многопроцессорной супер-ЭВМ до широко доступных мини-ЭВМ; 3) современный, когда наряду со структурным и аппаратным совершенствованием ЭВМ всех ранее возникших классов сформировался мощный класс персональных ЭВМ, ориентированных на удовлетворение повседневных нужд человека в информации, и класс встраиваемых микропроцессорных устройств, преобразующих самые различные технические устройства - от механических инструментов до роботов и телевизионных камер.
Эволюция всех поколений ЭВМ происходит с постоянным темпом - 10 лет на поколение. Прогнозы предполагают сохранение этих темпов до начала XXI. Помимо близости физических пределов миниатюризации и интеграции, насыщение темпов объясняется фундаментальными причинами социального характера. Каждая смена поколений средств информационной техники и технологии требует переобучения и радикальной перестройки инженерного мышления специалистов, смены чрезвычайно дорогостоящего технологического оборудования и создания все более массовой вычислительной техники.
Это установление постоянных эволюционных темпов носит весьма общий характер, тем более что передовая область техники и технологии определяет характерный ритм времени технического развития в целом.
Информационная технология обладает интегрирующим свойством по отношению как к научному знанию в целом, так и ко всем остальным технологиям. Она является важнейшим средством реализации, так называемого формального синтеза знаний. В информационных системах на компьютерной базе происходит своеобразный формальный синтез разнородных знаний. Память компьютера в таких системах представляет собой как бы энциклопедию, вобравшую в себя знания из различных областей. Эти знания здесь хранятся и обмениваются в силу их формализованности. Наметившееся расширение возможностей программирования качественно отличных знаний позволяет ожидать в ближайшей перспективе существенную рационализацию и автоматизацию научной деятельности. Вместе с тем внедрение науки в качестве фундаментальной основы в современные технологии требуют такого объема и качества расчетно-вычислительной деятельности, которая не может быть осуществлена никакими традиционными средствами, кроме средств, предлагаемых современными компьютерам.
Особая роль отводится всему комплексу информационной технологии и техники в структурной перестройке экономики в сторону наукоемкости. Объясняется это двумя причинами. Во-первых, все входящие в этот комплекс отрасли сами по себе наукоемки (фактор научно-теоретического знания приобретает все более решающее значение) . Во-вторых, информационная технология является своего рода преобразователем всех других отраслей хозяйства, как производственных, так и непроизводственных, основным средством их автоматизации, качественного изменения продукции и, как следствие, перевода частично или полностью в категорию наукоемких.
Связан с этим и трудосберегающий характер информационной технологии, реализующийся, в частности, в управлении многих видов работ и технологических операций.
Информационная технология сама создает средства для своей эволюции. Формирование саморазвивающейся системы - важнейший итог, достигнутый в сфере информационной технологии к середине 80-х годов.
Технология, как уже говорилось выше, это средство создания искусственного мира. Следовательно, Она оказывает определенное экологическое давление на естественную среду. Опасным это давление становится тогда, когда его интенсивность превышает регенеративный потенциал природы. Главная опасность технологического давления на естественную среду - сужение многообразия форм жизни, Что в эволюционной перспективе снижает выживаемость биосферы в целом. Корни этой проблемы носят информационногенетический характер, и ее решение должно быть достигнуто на основе слияния информационной и генетической ветвей технологии. Один из путей решения данной проблемы - это формирование информационной инфраструктуры техносферы, которая позволит повысить эффективность технологических производств и их развития почти до теоретических пределов и снизить степень эволюционного риска технологии. Можно сказать, что в целом информатизация общества повышает степень биосферосовместимости. Таким образом, важнейшее значение информационной технологии состоит в том, что она открывает пути научно-технического прогресса без дальнейшей массово-энергетической экспансии, что должно способствовать поддержанию экологического равновесия биосферы. Для определения перспективы человечества необходимо разработать общую концептуальную платформу анализа мирового развития. Основу данной концепции может составить учение В. И. Вернадского о ноосфере. Разработка теории ноосферы требует изучения современных процессов, происходящих в природе и обществе в и х единстве.
Ноосфера представляется здесь в качестве естественного этапа развития биосферы, важнейшим элементом которой является человек с его интеллектом, вооруженный новейшими технологиями, среди которых фундаментальное значение приобретает информационная технология.
Подробнее об этом см.:
Мамедов Н. М. Экологическая проблема и технические науки. Баку. 1982
Дорфман В. Ф. Микроэлектроника: технологический прогресс// Вычислительная техника и ее применение. 1989, №2. Стр. 32,
Подробнее см.: Громов Г. Р. Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации. М., 1984. С, 10-12
Там же. С. 13.
См.: Дорфман В. Ф. Указ. Соч. С. 13-15,
См. ; Вычислительная техника и ее применение. 1989, ь№, С, 7.
См.: Барсуков В. С., Тарасов О. В. Новая информационная технология//Вычислительная техника и ее применение. 1989, №2, С, 41-42,
См.: Мамедов Н. М. Моделирование и синтез знаний. Баку, 1979.