Методология научных исследований от А до Я: Полный цикл от сырой идеи до защиты и патента

Дмитрий Менделеев

Химия

Открыл Периодический закон химических элементов, который лег в основу всей современной химии.

Лев Ландау

Физика

Создал теорию конденсированных сред (особенно жидкого гелия), за что был удостоен Нобелевской премии в 1962 году.

Нильс Бор

Физика

Сделал фундаментальный вклад в развитие квантовой теории и теории строения атома.

Вклад российских ученых

Российская академия наук также внесла значительный вклад в мировую фундаментальную науку. Помимо Д.И. Менделеева и Л.Д. Ландау, мировое признание получили:

Математики: И.М. Виноградов (теория чисел), Н.Н. Лузин (теория функций), А.Н. Колмогоров (теория вероятностей), Л.С. Понтрягин (математическая теория оптимального управления).

Физики: П.А. Черенков, И.Е. Тамм, И.М. Франк (открытие и теоретическое объяснение эффекта Вавилова-Черенкова, Нобелевская премия 1958 г.), В.Л. Гинзбург (феноменологическая теория сверхпроводимости, Нобелевская премия 2003 г.), А.Д. Сахаров (внес вклад в космологию, предложив объяснение барионной асимметрии Вселенной).

Ученые-универсалы: М.В. Ломоносов – первый русский естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, сформулировал основы молекулярно-кинетической теории тепла и заложил основы науки о стекле.

Фундаментальные исследования направлены на познание основных законов природы, общества и мышления без непосредственной практической цели. Именно эти, казалось бы, "чистые" изыскания впоследствии становятся основой для технологических революций. Например, теория относительности Эйнштейна необходима для работы системы GPS.

Прикладные исследования

Прикладные исследования направлены на нахождение способов использования законов природы для создания новых и совершенствования существующих средств и способов человеческой деятельности.

Цель прикладных исследований - установление того, как можно использовать научные знания, полученные в результате фундаментальных исследований, в практической деятельности человека.

Особенности прикладных исследований:

В результате прикладных исследований на основе научных понятий создаются технические понятия

Имеют конкретную практическую направленность

Служат связующим звеном между фундаментальной наукой и производством

Современный пример: Разработка технологии CRISPR-Cas9 для редактирования генома, основанная на фундаментальных исследованиях бактериальных иммунных систем.

Классификация прикладных исследований

Прикладные исследования, в свою очередь, подразделяются на:

Поисковые исследования

Поисковые исследования направлены на установление факторов, влияющих на объект, отыскание путей создания новых технологий и техники на основе способов, предложенных в результате фундаментальных исследований.

Пример: Поиск новых полупроводниковых материалов для создания более эффективных солнечных батарей.

Научно-исследовательские работы (НИР)

В результате научно-исследовательских работ создаются новые технологии, опытные установки, приборы и т.п.

Пример: Создание первого опытного образца квантового компьютера на основе теоретических разработок.

Опытно-конструкторские работы (ОКР)

Целью опытно-конструкторских работ является подбор конструктивных характеристик, определяющих логическую основу конструкции.

Пример: Разработка оптимальной конструкции лопастей ветрогенератора для максимизации КПД.

Разработки как завершающий этап

В результате фундаментальных и прикладных исследований формируется новая научная и научно-техническая информация.

Разработка - целенаправленный процесс преобразования такой информации в форму, пригодную для освоения в промышленности. Она направлена на создание новой техники, материалов, технологии или совершенствование существующих.

Конечная цель разработки - подготовка материалов прикладных исследований к внедрению.

Современный пример: Разработка промышленной технологии производства mRNA-вакцин на основе фундаментальных исследований механизмов транскрипции РНК.

Научные направления и их специфика

Каждую научно-исследовательскую работу можно отнести к определенному направлению.

Под научным направлением понимается наука или комплекс наук, в области которых ведутся исследования. В связи с этим различают: техническое, биологическое, социальное, физико-техническое, историческое и т.п. направления с возможной последующей детализацией.

Таким образом, основа научного направления - специальная наука или ряд специальных наук, входящих в ту или иную научную отрасль.

Таблица: Сравнительная таблица видов научных исследований

Критерий

Фундаментальные исследования

Прикладные исследования

Разработки

Основная цель

Получение новых знаний

Решение практических задач

Создание готовых решений

Результат

Теории, законы, принципы

Методы, технологии, прототипы

Конструкции, техника, материалы

Сроки

Длительные

Средние

Короткие

Практическая ориентация

Косвенная

Прямая

Непосредственная

Взаимосвязь различных видов исследований

Классический пример трансформации исследований: Открытие пенициллина Александром Флемингом (фундаментальное исследование) → Изучение механизмов действия антибиотиков (прикладное исследование) → Разработка технологий промышленного производства пенициллина (разработка).

Современный пример из области IT: Исследования в области теории информации (фундаментальные) → Разработка алгоритмов сжатия данных (прикладные) → Создание форматов JPEG и MP3 (разработки).

Понимание различий между фундаментальными, прикладными исследованиями и разработками позволяет магистрантам КНИТУ-КАИ более осознанно подходить к выбору направления своей научной работы, правильно формулировать цели и задачи исследования, а также адекватно оценивать потенциальную практическую значимость получаемых результатов.

8. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Структурными единицами научного направления являются комплексные проблемы, темы и научные вопросы

Комплексная проблема представляет собой совокупность проблем, объединенных единой целью.

Проблема – это совокупность сложных теоретических и практических задач, решения которых назрели в обществе. Специфические проблемы характерны для определенных производств той или иной промышленности. Так, в автомобильной промышленности такими проблемами являются экономия топлива, снижение материалоемкости машин и др.

Исторический пример: В конце XIX века физика столкнулась с комплексной проблемой, связанной с несоответствием классической механики и электродинамики. Эта проблема объединила множество частных проблем, что в конечном итоге привело к созданию теории относительности.

Тема научного исследования - составная часть проблемы. В результате исследований по теме получают ответы на определенный круг научных вопросов, охватывающих часть проблемы. Обобщение результатов ответов по комплексу тем может дать решение научной проблемы.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.