Стили инженерного мышления

3.3.Системотехнический стиль мышления (вт. половина XX века)

Кризисная ситуация вызвала глубокие революционные преобразования в техникознании, коренную ломку устоявшихся принципов, идей, а также связей между отдельными дисциплинами, циклами внутри научно-технического знания и взаимоотношений последнего с естествознанием и обществознанием. Все это позволяет нам говорить о начале следующего — третьего периода развития инженерной мысли.

  Этот период (с середины XX века) диалектически отрицает предыдущие: в нем, хотя и в преобразованном  виде, сохраняются сложившиеся ранее  циклы и имеет место образование нового знания. Во-первых, возникают новые дисциплины в старых циклах, где идет процесс сращивания знания. В механическом цикле появились: адгезийная теория трения, теория ползучести; в физико-энергетическом — атомная энергетика, техническая голография; в химико-технологическом — технология искусственного волокна, технология жидких кристаллов, технология металлокерамики. Во-вторых, продолжается формирование новых циклов на стыках старых. На базе кристаллографии, ядерной и квантовой физики, физической химии окончательно сложился материаловедческий цикл (металловедение, конструкционные материалы, текстильное материаловедение и т. п.), связавший энергетический цикл с химико-технологическим. На основе медицины, биологии, физиологии, органической химии, радиационной химии, а также новых разделов механики твердых тел, газодинамики складывается новый цикл, который условно назовем технико-биологическим (медицинские аппараты и приборы, теория искусственных механических органов, теория роботов-манипуляторов и т. д.), связывающий химико-технологический с механическим циклом. Самый важный цикл — кибернетический (системотехника, теория управления техническими системами, теория связи, теория распознания образцов и т. д.) возник на базе общей кибернетики, теории систем, теории информации, теории программирования и т. д.

Каждый новый цикл возник не сразу, а зарождался в недрах какого-либо старого подобно тому как техническая база нового общественного строя формируется в недрах старого. Лишь достигнув определенного уровня содержательной и методологической зрелости, цикл отпочковывается и приобретает определенную самостоятельность, обгоняя в своем развитии своего «родителя». Так было с кибернетическим циклом, возникшим в основ-ном внутри энергетического и ставшим затем не только особым циклом знания наряду с энергетическим, но и более развитым, чем последний.

Особенность кибернетического цикла состоит в том, что он совершает революцию во всем научно-техническом знании: меняются принципы постановки исследовательских задач и теоретические формы выражения знания 42. Можно вполне говорить о становлении основ нового стиля мышления, охватывающего в отличие от прежних не отдельные разделы технических наук, а всю совокупность научно-технических знаний, переосмысливая их в информационном плане и интегрируя их в единую систему на основе нового методологического принципа - - принципа управления, составляющего основное содержание новой научно-технической дисциплины, являющейся сейчас совместно с системотехникой лидером техникознания, а именно — теории управления техническими системами (ТУТС).

Появление ТУТС не рядовое событие в развитии научно-технической мысли, оно коренным образом меняет не только структуру этого знания, но и инженерные способ мышления и миропредставления, да и не только инженерные, но влияет также на обыденное сознание нашего времени.

Исторически ТУТС выступает как итог развития эмпирических знаний об управлении тем или иным классом технических устройств (например, машин, двигателей, энергоустановок). Эти знания были тесно связаны с породившими их дисциплинами и не составляли единой системы. Начало формированию теории регулирования — предшественницы ТУТС положили проведенные Максвеллом и Вышнеградскнм исследования закономерностей простейшей системы управления — системы поддержания постоянных оборотов паровой машины с помощью регулятора Уатта.Так возникла теория регулирования технических систем.

Первоначально эта теория имела дело с относительно простыми объектами управления. Но именно поэтому она смогла более или менее точно указать основные задачи управления, довести их анализ до конца и развиться в самостоятельную дисциплину. В ее рамках оказалось возможным сформировать то абстрактное описание управляемых процессов, которое выявило существующую независимо от физической природы их глубокую общность. Создание теории регулирования было тем этапом на пути восхождения от простого к сложному, который привел к пониманию основных задач теории управления.

Одна из характерных особенностей управляемой системы — способность изменять свое движение, переходить в разные состояния под влиянием различных управляющих воздействий.  Всегда  существует некоторое множество движений, из которых производится выбор предпочтительного. Где нет выбора, там нет и не может быть управления.

     На каждую систему оказывает влияние бесчисленное множество различных внешних воздействий, но далеко не все они существенны. Из множества воздействий отбирают лишь те, которые в условиях решаемой задачи существенно влияют на состояние системы. Эти внешние воздействия называют входными величинами (входными воздействиями, входными переменными системы), а элементы системы, к которым приложены входные воздействия,— входами системы.

Так, на движение самолета существенно влияют следующие факторы: сила и направление ветра, плотность атмосферы, положение рулей, тяговые силы двигателей. Все они рассматриваются как входные воздействия на самолет.

Воздействие системы на окружающую среду характеризуется значениями ее выходных величин. Совокупность выходных величин и их изменения определяют поведение системы, позволяют руководителю оценивать соответствие движения системы целям управления. При управлении движением самолета выходными величинами служат курс и скорость движения, поскольку значения этих величин характеризуют цель управления, которая состоит в том, чтобы обеспечить прибытие самолета в заданное место и время.

Идея управления основывается, таким образом, на представлениях о направленности, избирательности и стохастичности функционирования управляемой системы и возможном определении оптимальных способов и путей ее функционирования. Тем самым в теорию автоматического управления включаются понятия целесообразности и тех средств и эффективных действий, которые направлены на ее обеспечение.

Целесообразность управления есть специфическая характеристика функционирования управляемых больших технических систем, предполагающая наличие некоторого предопределения, зафиксированного в кодовой программе последующих действий и влияющего на направленность этих действий.

Создание технических систем управления показало, что информационным процессам, образующим основу управления/ свойственна иная форма последействия — целесообразность, не связанная с инерционностью.

Познание целесообразности «поведения» больших технических систем способствует формированию концепции последействия как новой научной парадигмы, составляющей одну нз основ системотехнического стиля инженерного мышления.

Становление ТУТС и системотехники методологическим лидером техникознання обусловлено двумя причинами — внешней и внутренней.

Внешняя причина заключается в наращивании сложности технологических процессов, производств, систем и т. д. В этих условиях управлять по-старому (вручную и на глазок) оказалось невозможным. Отсюда — появление электронно-вычислительной техники, ее доминирующее значение в системе технических устройств. Вместе с тем значительно усилилась роль проблем управления с использованием автоматических средств, что в свою очередь обусловило быстрое развитие науки кибернетического цикла. Методы и аппарат последнего в силу их общности влияют на многие прочие технические науки, на стиль инженерного мышления, представления о научной картине мира.

Внутренняя причина состоит в смене основного источника теоретических идей технических наук. Прежде это было эмпирическое техническое знание как непосредственное обобщение производственного опыта, результатом которого было использование наиболее очевидной, наглядно-чувственно воспринимаемой формы движения — механической. Все технические теории и содержательно и методологически были связаны больше всего с механикой машин и механизмов.

      Сейчас основной источник новых теоретических идей — теоретическое естествознание, освоившее различные формы движения материи (физическое, химическое и особенно биологическое), не обладающие такой наглядностью, как механическое движение, а во многих случаях (на молекулярно-атомном уровне) совсем недоступные непосредственному чувственному восприятию.

Как обобщенная теория ТУТС изучает общие для всех управляющих технических устройств принципы построения, методы исследования статических и динамических свойств устройства в целом, методы выбора параметров элементов на основе предъявляемых требований качества.

В гносеологическом плане можно ТУТС рассматривать как обобщенную теорию уровней управления техническими системами, т. е. как теоретический коррелят реальных принципов организации управления самых различных типов технических систем.

Значение ТУТС и системотехники важно еще и тем, что немало технических теорий синтезируют не одну, а многие естественно-научные идеи разных областей знания, т. е. комплексно используют их для создания новой техники. Комплексное использование различных природных процессов еще более усиливает потребность в оптимальном управлении ими, что возможно только на основе глубокого и прочного знания принципов автоматического управления большими системами. Вот почему эти новые науки становятся сейчас лидером техникознания и основным элементом базисного образования современного инженера.

Эта внутренняя логическая перестройка технических наук есть длительный и сложный исторический процесс, совершаемый не в одинаковой степени во всех технических науках. В первую очередь машинизации подвергается теория управления техническими системами — одна из методологических основ технических наук.

При переносе принципов системотехники (излагаемых ниже) на другие системы необходимо, однако, учитывать не только тождество систем, но и их качественное различие, наличие у каждой системы своих особенных и индивидуальных черт, признаков, свойств. Лишь при учете этого возможно плодотворное использование принципов системотехники.

Хотя эти науки отличаются как по своему историческому происхождению (ТУТС возникла индуктивно, из обобщения производственного опыта по созданию регуляторов для паровых машин и лишь затем оформилась как наука кибернетического цикла; системотехника же возникла дедуктивно, как приложение общей теории систем к сложным технологическим объектам), так и по подходу к своему предмету (в ТУТС преобладает ноумено-логический, в системотехнике — феноменологический подход) и по аспекту рассмотрения объекта (ТУТС акцентирует функции, системотехника — структуры), тем не менее у них есть гораздо больше общего, что позволяет нам говорить о двух взаимообусловливающих и взаимопроникающих научно-технических дисциплинах.

     В самом общем виде системотехническая ориентация (системотехнический стиль мышления) выражается в стремлении построить целостную картину исследуемого технического объекта. Более конкретно этот стиль обнаруживается в следующих принципах:

Системотехнический подход характеризует стремление к наибольшей общности и универсальности выдвигаемых методологических принципов, и поэтому не случайно мы ставим системотехнику в единую методологическую связку с ТУТС.

Таким образом, развитие познания есть лишь ближайшая, но не главная причина развития стиля инженерного мышления. Поскольку сам инженер как мыслящий субъект имеет объектом своего мышления производственную практику, то стиль мышления есть также проявление содержания мышления, определяется им и носит объективный характер. Это значит, что история стилей инженерного мышления является в конечном счете объективным отражением истории самого объекта мышления — производственной практики. Именно в этом смысле конечные логические выводы обобщения истории научно-технического знания представляют собой опосредованные обобщенные образы технических устройств и технологических процессов и их объективной закономерности. Тем самым логика инженерного мышления приобретает содержательный характер.

4.Характеристики стилей мышления

4.1.Синтетический стиль.

Основная стратегия синтеза — диалектика.

По существу, синтезировать — значит создавать что-то качественно новое и оригинальное из вещей или идей, которые сами по себе подобными качествами не обладают и выглядят резко отличающимися друг от друга, а иногда и совершенно несовместимыми.

Комбинирование несходных, часто противоположных идей, взглядов, позиций и т. д. — именно то, что более всего нравится делать Синтезаторам. Их излюбленной формой мышления является спекулятивное (то есть теоретизирующее) мышление, мысленный эксперимент. Девиз Синтезатора — «Что если?..».

Синтезаторы — всегда интеграторы. Они ищут способ «совместить несовместимое» в новой комбинации. В отличие от обладателей других стилей мышления, сами они твердо признают лишь один «факт»: всегда существовали, существуют и будут существовать среди людей расхождения во мнениях по фактам.

Обладатели синтетического стиля чрезвычайно чувствительны к противоречиям в рассуждениях других, питают повышенный интерес к парадоксам и конфликтам идей. Более того, они нередко заинтересованы в возникновении таких конфликтов и могут даже провоцировать их, задавая неожиданные, острые «сократовские» вопросы с целью выяснения исходных позиций другой стороны.

Наконец, еще одна страсть Синтезаторов — любовь к переменам. Они склонны видеть мир постоянно меняющимся и одобряют такое видение мира другими людьми. Синтезаторов не страшит неопределенность, а нехоженые пути и неизвестность непреодолимо манят их к себе: а вдруг за очередным поворотом покажется что-то новое? Вероятно, они тем самым нередко усложняют собственную жизнь, однако Синтезаторы гордятся своей креативностью (т. е. способностью и склонностью к творчеству в широком смысле слова), чувством нового, остротой взгляда и языка и, часто тайно, одаренностью (увы, не всегда признаваемой другими).