Лозовский В.Н. - Нанотехнология в электронике, страница 6

Мысленный образ объекта — это его модель. СубъЧасть 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ35ективная реальность «заселена», в частности, моделями материальных объектов. Каждому объекту можетбыть сопоставлено несколько моделей. Например, при раз/витии наших представлений об атоме использовались мо/дели Демокрита, Томсона, Резерфорда, Бора и квантово/механическая модель. Поэтому субъективный мир болееплотно «заселен», чем известный естественный мир (т. е.m > n; рис. 2.6).Модели объектов естественного мира возникают впроцессе познания природы фундаментальными науками, искусством, религиями, бытовым мышлением. Пра/вая верхняя часть схемы на рис.

2.6 содержит наши пред/ставления о том, что существует в естественном объектив/ном мире в настоящее время и что существовало в прошлом.Прошлое моделирует история, теория эволюции Вселен/ной и т. д. Для практической деятельности (в частности,для инженерной) важно, что мы способны домысливатьнечто дополнительное к существующему и создавать мо/дели желаемого будущего. Например, в экономике этобизнес/план, в военном деле — тактическая разработкабоевой операции, в инженерии — проект нового изделия.Инженерные проекты, т. е.

мысленные образы новыхустройств, изделий, механизмов, технологических процессов, занимают свою часть субъективной реальности.Проекты могут материализоваться в схемах, чертежах,вещественных копиях будущих изделий и т. д. Однако вовсех случаях суть проекта заключена в инженерной мыс/ли. На рис.

2.6 проекты, как модели будущего, «заселя/ют» ту часть субъективной реальности, которая представ/лена справа снизу. Проекты порождаются инженернымтворчеством на основе критики недостатков существую/щего и разработки путей их преодоления, к чему сводитсяпроектирование.Субъективная и объективная реальности соприкасаются, вопервых, в процессе познания человеком природы (вертикальный прямоугольник в верхней части схе/мы) и, вовторых, в процессе производственной деятельности инженера (прямоугольник в нижней части схемына рис.

2.6). Производственная деятельность инженера36НАНОТЕХНОЛОГИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ. Введение в специальностьпорождает искусственную объективную реальность (искусственную природу) при воплощении проектов в изделия (левая нижняя часть схемы). В настоящее время искусственная природа «заселена» громадным количествомизделий, и их число постоянно возрастает в результатеинженерной деятельности. Они постепенно вытесняютобъекты естественной природы из непосредственного жизнеобеспечивающего окружения человека.Истоки инженерной деятельности находятся в недрахестественной объективной реальности, в фундаментальных законах природы. Ни один проект не может быть осуществлен, если он противоречит этим законам.

Созданиемоделей в процессе познания естественной объективнойреальности позволяет осознать человеку, каким образомможно лучше адаптироваться к окружающему миру и видоизменить его с целью повышения качества своей жизни. Такое осознание возникает в той части субъективнойреальности, которая является продуктом фундаментальных наук. На следующей стадии творческой деятельности человека (при создании моделей желаемого будущего) абстрактная познавательная деятельность превращается в конкретную созидательную и зарождается новыйэтап эволюции природы — этап создания искусственнойобъективной реальности.

Этот этап существенно отличается от предшествующего. Ниже приведено сопоставление основных особенностей эволюции естественной и искусственной природы (табл. 1).Сравнение особенностей развития естественной и искусственной природы показывает, что эти два процессаимеют как существенно различающиеся, так и схожиепризнаки.И инженер, и природа могут создавать только то, что непротиворечит законам естествознания (см. п. 3 в табл. 1).И в первом, и во втором случае сохраняется лишь то, чтовыдерживает некий конкурентный отбор (п. 4). Общее направление развития — «от простого к более сложному»(п. 5). Ограничений в создании интеллектуальных материальных структур у человека, как и у природы, нет (п. 6).Разница в том, что природа в этом уже преуспела, а человекЧасть 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ37Таблица 1Основные особенности развития естественнойи искусственной природыЕстественная природа1Искусственная природа1.

Отсутствие творца, заказчика,цели, плана и примера для под*ражания1. Наличие творца (инженер),заказа (социального), цели, пла*на и примера для подражания(естественная природа)2. Механизм возникновения но*вых структур — самоорганиза*ция и процесс «проб и ошибок»2. Процессы самоорганизации иметод проб и ошибок реализуют*ся через планируемое и осознан*ное творчество инженера3. Возможность возникновениятолько того, что не противоречитзаконам природы3. Возможность создания толькотого, что не противоречит зако*нам природы4. Сохранение из возникшеголишь устойчивых, стабильныхпри данных условиях структур4.

Сохранение из созданноголишь того, что выдерживаетконкурентный отбор (по техниче*ским, экономическим, экологи*ческим и др. признакам)5. Общее направление эволю*ции — от простого к сложному; еерезультат — увеличение разнооб*разия и сложности материальныхсистем в природе5. Общее направление разви*тия — от примитивного к болеесовершенному; увеличение раз*нообразия и сложности объектовтехносферы6. Возможность создания систем,посредством которых материяпроявляет свою способность ксамопознанию6. Возможность создания мыс*лящих устройств (искусственныйинтеллект)7.

Необходимость адаптации че*ловека к естественной природе7. Изначальная адаптирован*ность искусственной природы кпотребностям человека8. Отсутствие морального и фи*зического износа того, что созда*но природой, и отходов ее эволю*ции8. Наличие морального и физиче*ского износа того, что создаетчеловек, и накопление отходовего деятельности9. Отсутствие возможности ис*черпания имеющейся во Вселен*ной энергии — происходит кру*говорот энергии и взаимное пре*вращение ее видов9.

Наличие безвозвратных потерьэнергоресурсов планеты, кото*рыми может пользоваться чело*век; неизбежность их исчерпания10. Отсутствие критических гра*ниц эволюции Вселенной, выходза пределы которых грозит ката*строфой всей системе10. Наличие критических границразвития в масштабах Земли,выход за пределы которых при*ведет к неизбежной катастрофечеловечества как глобальнойсистемы38НАНОТЕХНОЛОГИЯ В ЭЛЕКТРОНИКЕ. Введение в специальностьнаходится лишь в начале пути. Перечисленное — основадля оптимизма человека как творца своего будущего, ис*точник созидательного порыва для новых поколений ин*женеров. Фундаментальные науки демонстрируют буду*щему специалисту неисчерпаемое обилие примеров дляподражания в недрах естественной природы (п.

1). Создан*ное природой (особенно на этапе биологической эволюции)по многим показателям опережает созданное человеком.Достаточно вспомнить сложнейшие биологические инфор*мационные системы (нервная, гормональная, генетиче*ская), возникшие на Земле более 3 млрд лет назад. Инст*рументальная информатика пока не может создавать по*добные системы.Осмыслить различия в особенностях эволюции есте*ственной и искусственной природы также важно для бу*дущего инженера. В природе отсутствует феномен мо*рального и физического износа (п. 8).

Переход от простыхматериальных структур ко все более сложным не превра*щает простое в ненужные отходы эволюции. Все возник*шее на различных этапах эволюции входит в состав Все*ленной как неотъемлемые части единой целостной систе*мы (см. рис. 2.2). Напротив, созданное человеком устаревает,перестает использоваться, превращается в постоянно на*капливающиеся отходы искусственной эволюции. К этимотходам добавляются изделия разового использования, атакже неизбежные побочные продукты технологическихпроцессов.

Важнейшим отходом становится и выделяемаяв процессе деятельности человечества энергия.В итоге возникает техногенная перегрузка сферыжизнедеятельности человека бесполезными или дажевредными отходами искусственной эволюции. На плане!те Земля допустимый уровень указанной перегрузки име!ет определенный критический предел, и этот пределфактически достигнут. Поэтому инженер XXI века,создавая новое, должен способствовать снижению коли!чества техногенных отходов.Во Вселенной нет процессов, приводящих к общим по*терям энергии; происходят лишь процессы ее перераспре*деления и взаимного превращения из одного вида в дру*Часть 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ39гой. На Земле человек, осуществляя развитие искусствен+ной природы, вынужден пока использовать в основномограниченные невозобновляемые энергетические ресурсы(п.

9). Поэтому современный инженер в любой сфере дея+тельности должен максимально снижать энергопотребле+ние и по возможности переходить на возобновляемые ис+точники энергии.Наконец, при естественной эволюции не обнаружива+ются какие+либо пределы, за которыми просматривалсябы сценарий саморазрушения и гибели всей системы в це+лом. Развитие же искусственной природы на Земле имееткритические пределы (п.

10). Некоторые ученые убежде+ны, что пределы возможного для эволюции человечествауже преодолены. Если не перейти на оптимальное, науч+но обоснованное регулирование развития техники и эко+номики, то в XXI в. нас ожидают глобальные катастрофы(необратимые изменения климата, существенное сокра+щение видового разнообразия в биосфере, недопустимыепотери минеральных ресурсов и т. д.), а вслед за этим —социальные катаклизмы. Современный инженер, будучипрофессионалом в области некоторого конкретного производства, должен учитывать сложную цепь взаимосвязей практической деятельности человека и глобальнойстабильности существования человеческого обществана Земле. Важно и другое: инженерная прослойка в обще+стве является достаточно активной и многочисленной. Откультуры и мировоззренческих установок, преобладаю+щих в сообществе инженеров, во многом зависит форми+рование рационального типа поведения общества в целом.Очевидно, что узкоспециальное инженерное образованиесовершенно не отвечает этой социальной роли инженера.Инженер в своей деятельности часто копирует приро+ду.