Исследование систем управления. Научно-популярное издание

1.1. Наука и общество

Существует множество определений науки. Например, «Наука – сфера деятельности человека, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности» (Википедия)[1]. Или: «Наука – система знаний о закономерностях в развитии природы, общества и мышления, а также отдельная отрасль таких знаний» [23]. И ещё: «То, что обычно называют наукой, представляет собой феномен, включающий различные виды знаний, социальные институты и группы людей с особой профессиональной подготовкой и положением в обществе» [31, с. 7]. Как видим, приведённые определения (как и многие другие) сводят науку к деятельности по получению знаний. Но знания не являются единственной целью научной деятельности. Любое знание ценно не только само по себе, но и возможностью его использования для практической деятельности. Ведь всё, что нас окружает, всё, чем мы пользуемся создано сначала наукой, а потом уже овеществлено на заводах и фабриках в конкретных вещах и продуктах. Поэтому можно считать, что, прежде всего, наука – это знания и научная деятельность по их приобретению и использованию.

В качестве специфических признаков науки, отличающих её от других сфер деятельности, чаще всего называют следующие:

• направленность на поиск нового достоверного знания;

• специфический способ достижения этого знания – научные исследования;

• универсальность используемых методов – возможность их использования в других областях.

Конечно, знания являются главной целью науки. «Знания представляют собой адекватное отражение действительности в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений, умозаключений, теорий» [27, с. 42]. Без знаний не может существовать ни одно живое существо. Причём в каждом существе, в том числе и в человеке, заложены самые необходимые для выживания знания в виде инстинктов. А после рождения знания постоянно пополняются из внешней среды с помощью восприятия. Сначала неосознанно, а затем с помощью целенаправленного обучения. Причём эти знания уже известны, позволяют жить в человеческом обществе, освоить профессию, работать, существовать. Но известные сегодня знания когда – то были неизвестны. Откуда же они появились? Знания появляются именно в сфере науки. Сначала они являются новыми, на момент появления известные узкому кругу лиц. Затем они распространяются среди людей, которые их используют, в том числе для практических нужд. На основе полученных знаний разрабатываются, материалы, технологии, вещи, которыми пользуются люди. И всё это происходит в сфере науки.

Но это сегодня наука является отраслью, которая в свою очередь делится на научные отрасли, состоит из множества научных учреждений с множеством работников, огромным количеством оборудования и т. д. А когда же наука, вернее её составные части, элементы, появилась? Наверное, когда человек начал думать. А может быть и раньше, когда существо, позднее ставшее человеком, ещё таковым не было, но уже думало. Сейчас многие учёные начинают осознавать, что некоторые свойства, ранее считавшиеся принадлежностью только людей, имеют животные. Например, использование орудий для добывания пищи. Это обнаружено не только у обезьян, ближайших «родственников» человека, но и у ворон и некоторых других представителей животного мира. Но не будем углубляться в эту тему. Может быть мозг, как бы мал он ни был, умеет «думать». То есть не просто фиксировать увиденное и услышанное, а анализировать и запоминать. Отличие мозга человека лишь в том, что он большой и быстро по историческим меркам эволюционировал. Первым научным методом, который использовал человек, было наблюдение. С его помощью человек начал познавать мир, в котором он существовал. И наряду с инстинктами, которые первоначально определяли его жизнь, стал всё больше и больше руководствоваться знаниями. Которые он приобретал с помощью получения информации из внешней среды (наблюдения) и её обдумывания (анализа). Эти, казалось бы, совсем простые, даже примитивные, действия, являлись элементами научного исследования, которое позволяло получить новое знание.

В первую очередь древних людей интересовали природные явления, окружающая людей среда. Сначала этот интерес носил чисто прагматический характер в постоянной борьбе за выживание. Это, например, использование, а затем и получение огня. Использование в качестве инструментов найденных камней и палок, а затем и их изготовление. Но среди людей всегда были (да и сейчас есть) те, у кого существует внутренняя потребность не только использовать вещи, но и понять их суть. Из какого материала сделаны, как устроены, для чего ещё могут использоваться, как их можно изменить, улучшить. Такие люди обладали большей наблюдательностью, чем другие, могли размышлять и анализировать лучше многих других людей. Именно они становились (да и сейчас становятся) двигателями прогресса, развития общества. Использование и получение огня, изобретение колеса, множество важных приёмов охоты, позволяющих добывать крупных или очень осторожных зверей были придуманы людьми, имена которых не сохранились в истории человечества. Но их можно считать первыми в истории человечества учёными. Однако ещё за несколько сот лет до нашей эры появились первые учёные, имена которых и их дела, благодаря письменности, сохранились до наших дней. Этих учёных довольно много, сохранились их труды, которые были признаны современниками и внесли значительный вклад в копилку знаний человечества. Со школы многие помнят таких учёных, как Пифагор, Демокрит, Аристотель, Архимед. В первом и втором тысячелетиях нашей эры свой вклад в развитие наук внесли Аль – Хорезми, Ибн Сина, Роджер Бэкон, Леонардо да Винчи, Николай Коперник, Исаак Ньютон и многие – многие другие. Ещё не было науки, как отдельной отрасли человеческой деятельности. Но были великие учёные, происходили открытия в самых разных областях знаний – в математике, физике, астрономии, химии, медицине. Именно они заложили основы научно – исследовательской деятельности, деятельности по получению новых знаний и их использованию.

Можно считать, что эти учёные были одиночками. Они работали в своих домах, квартирах, покупали оборудование, материалы и реактивы часто за свои деньги. Изготавливали необходимые для исследований макеты собственными силами. Опыты по разложению белого света Ньютон проделал в своей квартире в Кембридже. Рихман и Ломоносов исследовали атмосферное электричество с «громовыми машинами», построенными каждым у себя на квартире. Джоуль свои эксперименты по определению механического эквивалента теплоты проводил дома в Манчестере. Сначала эти исследования лишь углубляли имеющиеся знания. Но постепенно многие результаты исследований стали во всё большей степени использоваться на практике.

Этому способствовало развитие в XIX веке в первую очередь промышленности и строительства. Потребность в металлах и строительных материалах вызвала развитие физики, химии и теплотехники. А потребность в масштабных исследованиях привело к созданию научных учреждений. Сначала это были лаборатории, а затем и институты. Они не были первыми научными учреждениями в истории. Ещё в IX веке была построена Багдадская обсерватория, а в XIII – обсерватория в Самарканде. В Европе уже в 17‑м веке проходил процесс формирования науки как общественного института: учреждались академии и научные общества, издавались научные журналы. Лондонское королевское общество, созданное в 1660 году и Французская академия наук, созданная в 1666 году стали важными организационными предпосылками превращения науки в отдельную отрасль. Но только в 19 веке начали создаваться первые научные учреждения – лаборатории, которые были необходимы для более масштабных исследований и привлечения большего числа учёных, а также для образовательных целей. Первая физическая лаборатория была создана в Геттингенском университете в начале 30‑х годов девятнадцатого века В. Вебером. Почти с самого начала к научной работе привлекались студенты. Через несколько лет лаборатория превратилась в институт. В 40‑х годах девятнадцатого века годах в Берлине университетский профессор Генрих Густав Магнус оборудовал несколько комнат в своем доме под физическую лабораторию и принимал студентов для работы в ней. Университет оплачивал расходы по содержанию лаборатории. В 1863 г. лабораторию перенесли в здание университета, и она становится не частной, а государственной лабораторией. Создание научных лабораторий в колледжах и университетах стало осуществляться и в других Европейских странах и в США. Первая лаборатория в России создается при Петербургском университете Ф. Ф. Петрушевским в 1865 г. На её основе в 1901 году был создан физический институт.

Постепенно научно – исследовательские организации стали основной формой организации коллективной научной деятельности в большинстве стран. Наряду с этим исследования и разработки осуществляются в высших учебных заведениях и на промышленных предприятиях. Можно считать, что наука, как отрасль человеческой деятельности складывалась в разных странах в период с середины XIX до середины XX века. И появилась в результате постепенного разделения труда в человеческом обществе.

Надо отметить, что ещё до того, как возникло в своём первозданном виде человеческое общество, уже существовало разделение труда. Оно было совершенно объективным, вызванным биологическими особенностями живых существ, а именно различиями между женскими и мужскими особями. То есть разделением труда по полу. Детей могли рожать только женские особи. Вследствие биологических различий в первобытнообщинном строе возникло разделение труда на тех, кто добывает животную пищу (охотников) и защищает группу, и тех, кто занимается детьми и собирает растительную еду.

По мере развития человеческого общества разделение труда постепенно росло. Появились профессиональные военные, земледельцы, пастухи, кузнецы и др. Одним из важных крупных разделений труда считается отделение ремесла от земледелия и торговли. Дальнейшее разделение труда и специализация привели к появлению и постепенному увеличению отраслей, как производства, так и сельского хозяйства, а также других отраслей человеческой деятельности. В какой – то момент возникла и отрасль науки. Но этому, как было показано выше, предшествовал длительный период изобретений и открытий, задолго до того, как наука стала отраслью человеческой деятельности и важной частью экономики любого государства. Разделение труда коснулось и самой науки. С самого начала её возникновения учёные, как правило, специализировались на узких направлениях. Таких разносторонних учёных, как например Леонардо да Винчи, было в истории науки немного. В настоящее время науки, в зависимости от предмета исследований, можно разделить на две большие группы: естественные и общественные. К естественным относятся науки, изучающие природные явления, существовавшие до появления человека на планете. Это – физика, химия, геология, астрономия и другие подобные науки. Ну а общественные науки изучают процессы в человеческом обществе: философия, экономика, социология, право и др.

Наука в России начала развиваться с появлением Российской академии наук, которая была основана в Санкт – Петербурге Петром 1 в 1724 году. Сначала в её работе основное участие принимали приглашённые из – за рубежа учёные. С 1742 года в Академии наук начал работать Михаил Васильевич Ломоносов, ставший учёным – энциклопедистом и внесшим огромный вклад в развитие науки в России. Дальнейшее развитие науки в России происходило примерно так же, как и на Западе. Наряду с учёными, отечественными и зарубежными, которые работали в Академии, были и другие учёные изобретатели. Одним из них был И. Ползунов, изобретатель паровой машины. Свыше 30 изобретений было сделано И. Кулибиным. Во второй половине 19 и начале 20 века учёными России были сделаны открытия мирового значения. Их имена и сегодня являются гордостью отечественной науки. Это Нобелевские лауреаты И. Павлов и И. Мечников, Д. Менделеев, К. Тимирязев, И. Сеченов, К. Циолковский и многие другие. В последующие годы успехи отечественной науки связаны главным образом с физикой и космосом. Первая в мире атомная электростанция была построена в СССР. Советские физики внесли значительный вклад в создание лазеров. Первый искусственный спутник Земли, первый полёт человека в космос и многие другие космические достижения были осуществлены также в нашей стране.

Научная деятельность осуществляется в форме научных исследований и разработок (research and development, R & D). В отечественной практике принято также использовать аббревиатуру НИОКР: научно – исследовательские и опытно конструкторские работы. Научные исследования в зависимости от поставленной цели делятся на фундаментальные и прикладные.

Фундаментальные исследования направлены на получение новых знаний, которые являются часто единственным результатом исследований. Это знания, расширяющие представление о законах природы, физических и химических свойств веществ. Знания о новых частицах и явлениях в микромире, знания об устройстве солнечной системы и вселенной, знание о животном и растительном мире на Земле. Углубление знаний о человеке с медицинской и социальной точки зрения и т. п. Это не значит, что полученные знания не используются практикой. Их практическое значение иногда становится ясным сразу по получению. А иногда возможность практического применения появляется через многие годы.

Прикладные исследования ставят перед собой конкретные задачи по применению полученных знаний для практического использования. Иногда источником для их проведения являются фундаментальные исследования. Чаще – потребности по разработке новых приборов, новых продуктов, новых технологий, новых методик и т. п. Эти исследования ещё называют лабораторными. Потому что проводятся часто в лабораториях, самостоятельных или в научно – исследовательских учреждениях. При этом модели будущих изделий собираются на столах или в специальных помещениях (если они громоздкие). И глядя на эти схемы, модели, конструкции, трудно представить, а что же это такое, что из этого получится в дальнейшем. А вот по окончании исследований, получивших положительные результаты, в дело вступают разработчики конструкций и технологий, чтобы разработать и испытать прототип изделия, которое затем будут производиться на заводах или фабриках и поступит потребителям для практического использования.

Таким образом, разработки представляют собой работы по созданию как конструкции будущего изделия, так и технологии его изготовления. То есть того, что потом назовут нововведением.

Все вышерассмотренные стадии НИОКР образуют некую последовательность естественного создания нововведения от фундаментального исследования к прикладному, затем к разработке и использованию на практике. Есть учреждения, которые занимаются преимущественно одной из стадий НИОКР. Например, институты и лаборатории Российской Академии наук занимаются главным образом фундаментальными исследованиями. Специализированные конструкторские, технологические и проектные учреждения, а также научные учреждения на промышленных предприятиях, естественно заняты прикладными исследованиями и разработками. Свой вклад в науку вносят высшие учебные заведения, проводящие как исследования, так и разработки, часто по заказам предприятий.

Крупные организации имеют возможность осуществлять весь цикл НИОКР. Так Bell Laboratories (Bell Labs) тратит на НИОКР около 10 % от оборота, причём один процент из десяти выделяется на фундаментальные исследования. В результате разработки компании опираются на новейшие открытия и изобретения, что подтверждается двенадцатью (!) нобелевских премий, полученных учёными в Bell Labs.

Одним из важных результатов научных исследований, открытий и изобретений является их практическое использование в интересах всех людей. Двадцатый век был, пожалуй, самым насыщенным по количеству изобретений, оказавших огромное влияние на человечество. В конце ХХ века проводилось множество опросов на самые разные темы, в том числе и о том, какие изобретения оказали на жизнь людей наибольшее влияние. Обобщенные результаты таких опросов представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Важнейшие изобретения ХХ века (результаты опросов)

Некоторые исследования, ставшие основой изобретений и последующих разработок в двадцатом веке, проводились ещё в конце девятнадцатого. А за сто лет двадцатого века изобретения, сделанные в его начале, были так усовершенствованы, что их иногда можно узнать с большим трудом. Достаточно сравнить первые «самоходные повозки» и летательные аппараты с современными автомобилями и самолётами. То же относится и к компьютерам, прообразом которых являются электронные вычислительные машины, работавшие поначалу на лампах. А как можно сравнить современные мобильные телефоны с проводными телефонами начала двадцатого века. Следует заметить, что в число важных изобретений попала стиральная машина, которая существенно повысила производительность домашнего труда и высвободила значительное время для более продуктивного отдыха людей, особенно женщин. Вообще, это очень интересно, узнать, когда появились принадлежности кухни и современного быта, которыми сегодня пользуются миллионы людей (см. таблицу 1.2).