109050 (Техника и будущее. О новой методологии прогноза развития техники)

Техника и будущее. О новой методологии прогноза развития техники

Назаров С.А. Кандидат химических наук.

Зададимся вопросом: можно ли прогнозировать развитие техники? Если да, то какими способами?

Мы полагаем, что ответ на первый вопрос должен быть положительным. Однако требуется сделать несколько существенных оговорок ...

Кто мешает тебе выдумать порох непромокаемый?

К. Прутков.

Зададимся вопросом: можно ли прогнозировать развитие техники? Если да, то какими способами?

Мы полагаем, что ответ на первый вопрос должен быть положительным. Однако требуется сделать несколько существенных оговорок.

Во- первых, любое создание нового (в науке, технике, искусстве) сопряжено с интуицией. Под интуицией мы понимаем психологические (умственные) операции, не сводимые к чисто логическим преобразованиям. Действительно, математиками (например, А.Пуанкаре, [1]) показано, что чисто логическим путем можно получить только тривиальные суждения, в которых нет ничего нового. Мы полагаем, что именно по этой причине предсказательная сила теорий типа ТРИЗ (теория решения изобретательских задач) очень мала. Приверженцы ТРИЗ утверждают, что процесс изобретения можно разложить на элементарные логические операции[2]. Они заявляют: «Долой озарение, да здравствует логика!», сводя изобретательство к ремеслу и отрицая его родство с искусством.

Во- вторых, изобретательство и ремесло, и искусство одновременно. Неверно противопоставлять логическое и интуитивное в человеческом мышлении. Любой процесс создания нового (не только процесс технического изобретательства) можно разбить на несколько стадий, большинство из которых сводятся к логическим процедурам. Классической логике не поддается по большому счету только одна операция - выбор правильного решения из неопределенно большого числа вариантов.

В- третьих, мы полагаем, что моделирование «озарения» возможно. Для этого могут оказаться полезными представления о динамическом хаосе, развиваемые синергетикой.

Методы прогнозирования

Если людоед пользуется вилкой и ножом – это прогресс?

Станислав Ежи Лец

Каков же имеющийся арсенал методов прогнозирования развития техники?

Хочется сразу назвать этот арсенал музеем, так как почти все входящие в него методы созданы около полувека назад на базе представлений индустриального общества. Успехи применения этого арсенала в наши дни весьма скромны. Этот арсенал хранит и пополняет наука, гордо называемая прогностикой ( prognostics ) или футурологией( futurology ). Интересующий нас раздел прогностики - научно-техническое прогнозирование( technological forecasting ). Все известные методы прогнозирования можно условно разделить на три группы: методы экстраполяции, методы экспертизы и методы моделирования.

Экстраполяция - это хорошо знакомое нам "планирование от достигнутого", когда предполагается, что существующая тенденция сохранится и в будущем. Нелинейная наука наглядно показывает нам всю зыбкость подобных допущений. Экспертные методы достаточно популярны и основаны на усреднении результатов анкетирования некоторого количества экспертов. Фактическая основа метода - интуиция экспертов. В Японии прогнозы развития науки, техники и технологии делаются с начала 70-х гг., в некоторых европейских странах - с начала 90-х с периодичностью 5 лет [ 3 ] . Достоверность таких прогнозов по прошествии времени прогноза оценена в 30% (это только для мелких бессистемных технологий, для крупных инноваций гораздо ниже). Методы моделирования (наиболее известны из них морфологический анализ и теория решения изобретательских задач - ТРИЗ) рассматривают техническую систему как объект и ищут законы ее развития. При этом из неопределенно большого числа возможных вариантов пытаются выбирать оптимальные. Задача осложняется тем, что (это доказано математиками) универсального метода выбора оптимального варианта и универсального критерия оптимальности не существует. Морфологический анализ пытается "объять необъятное"- проводить систематический перебор вариантов (как шахматная программа), а ТРИЗ, провозглашая логический перебор вариантов, фактически имеет дело с их хаотическим перебором.

Как видно, в прогнозировании развития техники существуют две крайности. Одна из них - это ТРИЗ, сводящая творчество к логике и выступающая, так сказать, в роли пушкинского Сальери. В роли пушкинского Моцарта выступает метод экспертных оценок. Отметим, что само предсказание отдельно взятого эксперта является чисто интуитивным, а логика применяется только к суммированию этих предсказаний.

Следует признать, что экспертные оценки дают больший эффект, чем ТРИЗ и родственные методики. Однако мы считаем, что можно существенно превзойти предсказательную силу всех имеющихся методов. если использовать синергетические подходы. Насколько нам известно, синергетический подход в технике до настоящего времени не использовался[4].

Сложность задачи

Если в задаче меньше трех переменных, это не задача; если больше восьми - она неразрешима.

Закон Мерфи

Мы отдаем себе отчет, что обсуждаемая проблема крайне сложна, так как междисциплинарна и затрагивает «вотчины» многих наук – естественных, технических и гуманитарных, а также философии. Трудно выделить в данном случае базовую, ведущую дисциплину, чтобы на основе ее понятийного аппарата двигаться к осознанию проблемы.

Об истории и будущем техники пишут философы, историки, инженеры, экономисты. Они пользуются разной терминологией и разными подходами. Философов интересуют прежде всего вопросы о смысле жизни человека, окруженного техникой [5,6]. Философы задают широту подхода к проблеме, позволяя взглянуть на нее в целом. Однако философов не интересуют устройство и параметры технических объектов. Этим занимаются инженеры [7]. Однако инженерный взгляд на технику зачастую узок. Инженеры склонны рассматривать технику как объект, отделенный от ее создателя и пользователя. Например, ключевая, по нашему мнению, проблема потребностей (или целей) лежит на периферии интересов инженера. Монографии и статьи по истории техники, как правило, описывают (и увлекательно описывают!) множество фактов, за которыми не прослеживается система. Экономистами разработана теория инновационной экономики, описаны этапы внедрения инноваций и т.д.[8]. Одни экономисты все непонятное объясняют регулирующей ролью рынка, выполняющей функцию божественного провидения. Другие полагают[9], что уровень развития науки и техники полностью определяется уровнем ресурсов, выделяемых на это развитие. Однако ни те, ни другие не дают ответа на многое важные вопросы: откуда берутся инновации? Почему одни полезные изобретения внедряются сразу, другие - погодя, а третьи – никогда? Почему рынок часто «на ура» принимает бесполезные и прямо вредные для человека изобретения в ущерб безусловно полезным?

Учитывая все сказанное, мы утверждаем, что на данном этапе речь может идти лишь о постановке проблем, а не о способах их решения.

Отвечая на второй вопрос, поставленный в начале статьи, осторожно скажем, что применение синергетики может помочь предсказать, какие технические решения (изобретения) появятся в будущем.

Наши ориентиры - цель и параметры порядка

Одни хотели бы понимать то, во что верят, А другие - поверить в то, что понимают.

Станислав Ежи Лец

Первым шагом на тернистом пути к созданию моделей мы считаем определение главной цели создания технических новшеств (или, говоря языком синергетики, аттрактора). Всякое изобретение имеет цель. Обычно говорят, что изобретение удовлетворяет некую потребность общества. Удивительно, но теория потребностей, к сожалению, до сих пор не разработана ни философами, ни социологами. Экономистов же вполне удовлетворяет пирамида Маслоу. В результате мы имеем множество не только полезных, но и бесполезных, и прямо вредных изобретений (инноваций).

Одним словом «потребность» называют как глобальные, неотъемлемые потребности человека (например, потребность в общении), так и назначение конкретного технического объекта (светильник удовлетворяет потребность в освещении комнаты, грузовик - в перевозке грузов и т.п.). Логично предположить, что имеется несколько базовых потребностей человека (такие как пища, одежда, продолжение рода, общение, творчество, познание) и большой набор средств их удовлетворения. Эти средства выбираются человеком (и обществом) из набора имеющихся под влиянием идеалов и ценностей. Например, потребность в общении может быть реализована с помощью транспорта (приезд для личной встречи), телефона или Интернета. Но может быть создана и иллюзия ее реализации – путем просмотра телешоу или телесериалов. Техника дает все больше возможностей для выбора средства реализации наших потребностей. Вместе с тем все труднее и труднее для человека становится правильный выбор.

Мы утверждаем, что критерием необходимости изобретения является то, что изобретение должно принести пользу человечеству в целом. Это означает, что должны быть учтены интересы как ныне живущих, так и будущих поколений.

Со временем технические изобретения с неизбежностью будут все более и более ориентированы на общечеловеческую пользу, способствуя все более полной реализации талантов и способностей каждого человека в творческом труде. Это и есть главная цель (аттрактор).

Несложно перечислить требования к новой технике, имеющие общечеловеческий приоритет. Об этом писали еще в 1977 году английские изобретатели Тринг и Лейтуэйт в третьей главе своей книги[10, русский перевод 1980 г .], красноречиво озаглавленной «Что нужно изобрести?»:

минимальное загрязнение окружающей среды;

отказ от создания военной техники;

устранение голода и болезней;

устранение опасности аварий и несчастных случаев;

устранение разобщенности и одиночества людей;

устранение истощения запасов полезных ископаемых;

более полное использование человеческих способностей;

устранение безработицы.

Степень полезности технического объекта для общества может быть численно оценена совокупностью критериев развития или параметров качества[8]. Эти параметры можно разделить на четыре группы:

функциональные (эксплуатационные);

технологические;

эргономические;

экономические.

Функциональные параметры включают в себя производительность, надежность, ресурс, технологические определяют трудоемкость изготовления, эргономические определяют удобство и безопасность эксплуатации, а также дизайн, экономические – расход материалов и энергии на изготовление. Вообще говоря, все группы параметров равноправны и выбор оптимального технического решения требует многокритериальной оптимизации всех параметров. Условия оптимальности задаются как бы извне и определяются уровнем развития общества. Так, в индустриальном обществе в условиях массового производства основными являются производительность техники и простота ее изготовления. В современном обществе возрастает (и будет расти дальше) роль эргономических факторов, а также «экологичность» - уменьшение нагрузки на окружающую среду при изготовлении, работе и утилизации техники.

Интересным примером в данном случае будет создание сверхзвуковых пассажирских самолетов в 70-х годах прошлого века - «Конкорд» и ТУ-144. Они обеспечивали увеличение вдвое скорости полета (главный функциональный критерий для транспорта), однако имели огромный расход топлива, были очень дороги в изготовлении и уровень их шума значительно превосходил дозвуковые самолеты. В результате до сих пор для пассажирских перевозок используются более оптимальные по совокупности всех параметров самолеты, разработанные в основном в 50-е – 60-е годы.

Важно отметить несколько стадий развития техники на пути к более полному использованию человеческих способностей при эксплуатации техники, т.е. при движении к аттрактору[8].

Итак, человек изначально выполняет четыре функции по отношению к техническому объекту:

изготовление, обработка (технологическая функция);

энергетическая функция;

функция управления;

функция проектирования.

Иначе говоря, первобытный человек сам изготавливал орудия, сам был для них двигателем, сам управлял ими и сам проектировал. В каменном веке с появлением орудий труда (инструмента) технологическая функция начинает переходить к технике. В XVIII веке (срок несколько условный) человек передал энергетическую функцию сначала водяным колесам, затем паровому двигателю. С середины XX века с появлением автоматики человек передает ей функцию управления. Сейчас у человека осталась функция проектирования новой техники, т.е. деятельность с большой творческой составляющей. Все нетворческие, рутинные операции переданы или передаются технике. Следующим шагом на этом пути будет создание искусственного интеллекта и постепенная передача ему функций проектирования новой техники.

Траектория движения к главной цели испытывает и будет испытывать мощные отклоняющие воздействия, прежде всего, со стороны развитых стран, пресловутого «золотого миллиарда». Например, Тринг и Лейтуэйт констатируют, что «…за последние двести лет изобретатели в нашем обществе увеличили «производительность труда» солдата (которую можно измерить количеством производимых за час разрушений) в десятки тысяч раз, в то время как фактор роста производительности труда фермера или рабочего гораздо ближе к 10, чем к 100». Примеров можно привести еще много. Один из характерных - мнимое удобство одноразовых товаров. Необходимость колоссальных затрат на развитие индустрии утилизации сводит на нет все их преимущества.

Вторым шагом на заявленном пути будет выявление всех факторов (параметров порядка), которые влияют на появление и дальнейшую судьбу изобретений.

Какие же параметры оказывают влияние на развитие техники? Точнее, какие факторы влияют на появление новой техники, смену одного поколения техники другим, торможение или ускорение технического прогресса? При этом желательно выявить полный набор этих параметров и их взаимное влияние. Ранее такая задача не ставилась. Накоплен богатый опыт по анализу влияния некоторых факторов на развитие техники (например, состояния науки). При этом одновременное воздействие нескольких факторов (например, научных и идеологических) остается почти без внимания.

В данном контексте очень важно разграничить понятия «наука» и «техника». Существуют разные определения техники разной степени общности. Мы будем понимать технику в широком смысле – как искусственное, вторую природу, орудия, вещи и информацию об их создании и функционировании (технологию). Чтобы прийти к пониманию законов развития техники, пора прежде всего освободиться от представлений о ней как о чем-то объективно противостоящем человеку и живущем по своим собственным правилам. Нет, техника - не бездушный монстр, а овеществленная мысль и душа человека, часть человеческой культуры.

Науку (в данном случае, прежде всего - естественные науки) мы понимаем как средство получения научного знания - информации о законах природы. Наука не нацелена на создание новых объектов, она исследует имеющиеся. При том, что технические системы, естественно, подчиняются законам природы, техническое знание отличается от научного. Оно включает в себя, помимо общенаучных, и свои собственные элементы – информацию о структуре (морфологии) технических (искусственных) объектов (и процессов) и целях, с которыми эти объекты создаются [11]. Тривиально, что технические объекты и зачатки технического знания существовали до того, как в Древней Греции возникла логика и первые научные представления. Более того, вплоть до изобретения паровой машины Уаттом технические новшества обходились без серьезной научной базы. Иными словами, наука и техника до середины XVIII века развивались в основном «параллельно». Но уже электротехника не смогла бы появиться без научных исследований (от Гальвани и Вольта до Максвелла).

Назвать факторы, влияющие на развитие техники, не трудно. Гораздо труднее понять, как же они взаимодействуют, давая наблюдаемый результат. Важно определить прежде всего те факторы, которые действительно влияют на развитие техники на протяжении всей истории человечества и понять, что все они учтены.