Этот пример весьма показателен. Исторически техника сложилась раньше экспериментальной науки и лишь затем, когда наука в соответствующих областях достигала достаточно высокого уровня развития, подвергалась ее стимулирующему влиянию. Сегодня же мы, находясь на относительно позднем историческом этапе взаимодействия фундаментальной науки и практики, подвергаемся ретроспективной иллюзии, поскольку в логическом смысле фундаментальные исследования предшествуют инженерным изобретениям. В настоящее время действительно многие инженерные области вытекают из достижений фундаментальной науки, как, например, создание ядерного оружия стало возможным только в результате развития физики атомного ядра. Эта логика доминирует и при учебном изложении, в результате чего у современных людей легко создается впечатление, что теоретико-экспериментальная наука всегда предшествует инженерии.
На основании сказанного можно выделить три основных этапа на пути исторического движения инженерной практики навстречу теоретико-экспериментальной науке.
На первом этапе практика имеет общечеловеческий характер и осуществляется всеми людьми или большинством из них независимо от профессии. Так, строительство жилища на определенном этапе является всеобщим занятием, и в русских деревнях еще сравнительно недавно каждый взрослый мужчина обязательно имел определенные строительные навыки.
На втором этапе появляется профессиональное сообщество, специально обученное технологиям для осуществления соответствующей практики. В случае строительства такое сообщество выделилось весьма давно. В профессиональном сообществе этого этапа передаются технологии, основанные на эмпирически установленных правилах.
Наконец, на третьем этапе начинается взаимодействие с развившейся до необходимого уровня теоретико-эмпирической наукой. Например, в строительство внедряются экспериментально подтвержденные модели сопротивления материалов. На этом этапе инженерия становится больше, чем сводом правил, и получает опору в науке и толчок к быстрому совершенствованию.
Представляется, что эта схема, описывающая, например, историческое взаимодействие физики с инженерией, хорошо применима и к взаимодействию теоретико-экспериментальной психологии с практикой. В этом контексте следует задержать внимание на процессах, разворачивающихся на третьем этапе, включающем, в свою очередь, ряд стадий. Представляется, что те отрасли психологической практики, об оторванности которых от теоретико-эмпирических исследований идет речь, находятся на переходе от второго этапа к третьему. Можно выделить два типа взаимодействия теоретико-экспериментальной науки и практики, которые мы в одной из предшествующих публикаций назвали взаимодействиями типа А и типа В (Журавлев, Ушаков, 2011б).
Взаимодействие типа А заключается в том, что модели явлений или процессов, проверенные в экспериментальных ситуациях, используются при проектировании и создании практически важных технологий или технических объектов. При этом экспериментальные ситуации, как правило, мало похожи на ситуации практического внедрения. Бросание камней с Пизанской башни, удар током по лапе павловской собаки или разгон частиц в коллайдере – примеры таких экспериментальных ситуаций, которые, вопреки У. Найссеру, отнюдь не обязаны быть «экологически валидными». Таким образом, при взаимодействии типа А модели естественных явлений, пройдя через процессы инженерного конструирования, приводят к созданию практически полезных устройств и технологий.
Взаимодействие типа В состоит в систематическом сборе и обработке сведений о результатах практического применения устройств или технологий. Эти сведения позволяют оценить эффективность искусственных разработок, однако, как правило, добавляют мало информации о протекании естественных процессов. Если ракета-носитель разваливается, не выведя спутник на орбиту, то под вопрос ставятся не законы Ньютона, а конструкция ракеты или ее отдельных узлов и, возможно, компетентность конструкторов.
Далее мы рассмотрим особенности протекания А- и В-взаимодействия.
А-взаимодействие
Собственно А-взаимодействие выявляет основные возможности теоретико-экспериментальной науки для практики. Наука поставляет инженерии модели процессов и структур. Инженерия, в свою очередь, отбирает те процессы или структуры, которые по своим результатам или свойствам соответствуют целям, стоящим перед инженерными устройствами, и пытается создать условия, чтобы запустить на практике нужный процесс или сконструировать нужную структуру.
Например, теоретико-экспериментальная наука разрабатывает модель организации атома, из которой следует существование огромных энергий, в нем заключенных. Но создание технологий высвобождения этих энергий вызвало необходимость гигантских проектов, которые включали не только научную, но и собственно инженерную составляющую. Таким образом, новые представления о мире, создаваемые фундаментальной наукой, часто должны пройти достаточно длительный период в развитии, чтобы оказать существенное влияние на инженерию.
В то же время возможно и существенное развитие конструкций в рамках одних и тех же моделей естественных процессов без получения дополнительной подпитки из теоретико-экспериментальной науки. У инженерии есть свои внутренние возможности развития без поддержки науки. Вспомним, например, такое знаменитое изобретение, как игла Зингера. Какие разработки теоретико-экспериментальной науки легли в его основу? Очевидно, это изобретение было чисто инженерным, без подпитки со стороны научных знаний.
Инженерная конструкция основывается на естественных законах, но не выводится из них, поэтому инженерия – всегда искусство, а также отдельная область, накапливающая конструкции, изобретенные предшественниками.
Теоретико-экспериментальная наука создает поле, внутри которого возможно новое развитие конструкций. Но развитие конструкций внутри поля уже не требует обращения к науке. Наука открывает для техники потенциальные возможности, которые превращаются в реальность только усилиями инженеров. Впервые возможности для инженерии привносятся обыденными знаниями о мире: изобретение колеса не требует специальных научных знаний. Однако затем приход науки создает для инженерии новые горизонты. В то же время открыть горизонт – не значит до него дойти.
Таким образом, не следует считать, что теоретико-экспериментальная наука непрерывно поставляет идеи практике и что практика развивается только в результате поступления идей от науки. А. В. Юревич приводит систему аргументов, обосновывающих, что в естественных науках технологии и экспериментальные исследования развиваются относительно независимо, по своей внутренней логике каждая, а их взаимодействие осуществляется в виде время от времени происходящего вброса разработок из фундаментальной науки в технологию. Он пишет: «Очень поучителен имеющийся опыт анализа взаимодействия фундаментальной науки и разработки прикладных технологий. Так, в начале 1960-х годов под эгидой Консультативного совета по материалам Национальной академии наук США был проведен ряд исследований последних инноваций в области материалов. Эти исследования показали, что во всех рассмотренных случаях инновации не были следствием достижения фундаментальной науки, а непосредственно „вытекали“ из предшествующей технологической деятельности. Аналогичные выводы были сделаны инициаторами исследования 84 технологических инноваций, удостоенных в Великобритании Королевской премии» (Юревич, в печати).
К сходным выводам приводит и анализ научного цитирования: наука цитирует предшествующие публикации ученых, а технология обращается к предшествующей технологии, перекрестных ссылок мало.
Достижения теоретико-экспериментальной науки относительно необратимы – они закреплены в научных текстах, к которым можно обратиться. Даже то, что в свое время не встретило интереса, может со временем быть востребованным, подобно генетическим идеям Г. Менделя. Технологии относительно легко исчезают, так что их восстановление предполагает прохождение пути почти заново.
Таким образом, и после вступления в А-взаимодействие практическая инженерная область продолжает оставаться относительно самостоятельной и независимой от экспериментальной науки дисциплиной со своими возможностями развития внутри установленных закономерностей и своим профессиональным сообществом. Тем не менее А-взаимодействие путем периодического вброса моделей существенно расширяет границы инженерных возможностей, позволяя использовать вновь открытые процессы и структуры для достижения целей инженерных устройств и технологий.
В-взаимодействие
В-взаимодействие развивается из задачи контроля результатов применения разработанных устройств и технологий по мере усложнения этого контроля и возникновения в связи с этим потребности в точных и воспроизводимых методах.
Во многих случаях результат инженерной деятельности очевиден. Образ инженера, стоящего под мостом в момент его испытания, символизирует как несомненность результата инженерной практики (мост выдерживает или разрушается – результат налицо), так и реальную ответственность лица, осуществляющего практическую деятельность. Оценка результата в этом случае не представляет собой научной проблемы ввиду тривиальности.
Однако дело не всегда обстоит столь бесспорно. Например, в области фортификации и взятия крепостей в течение чуть ли не двух столетий доминировали идеи маркиза де Вобана и разработанная им тактика постепенной осады. Однако объективная оценка его практических успехов не так проста: некоторые воздвигнутые им крепости достаточно быстро пали перед неприятелем в период войн Людовика XIV. В итоге возникает вопрос: подтверждает ли практическая деятельность С. Вобана эффективность предложенной им системы?
Для того чтобы в этом случае дать точную оценку, необходимо привлечение изощренных научных методов. Можно, например, собрать статистику осад крепостей в конце XVII – начале XVIII вв. (которая, кстати, для того бурного времени обещает быть достаточно обширной) с учетом численности войск и артиллерии, руководителей осады и обороны, строителя крепости и т. д. и проанализировать множественную регрессионную модель, где в качестве зависимой переменной выступит продолжительность осады и ее исход. В результате такого анализа можно оценить роль С. Вобана как строителя крепостей и военачальника. Этот анализ был бы подобен тому, что проведен Д. Саймонтоном с целью определения личной роли Наполеона Бонапарта в победах его войск.
В контексте статьи важно, что в приведенном примере оценка результатов практической деятельности в том случае, когда они не очень очевидны, превращается в научную задачу, для решения которой требуется опора на массивы данных и моделирование с помощью относительно сложных статистических методов. По мере уменьшения очевидности результатов практики проверка результатов преобразуется из довеска инженерии в самостоятельную научную проблему и намечается взаимодействие по типу В между теоретико-экспериментальной наукой и практикой.
Возьмем более современный пример – испытание автомобилей на безопасность по системе EuroNCAP. Задача оценки такого инженерного устройства, как современный автомобиль, с точки зрения безопасности весьма непроста, поскольку возможно множество различных ситуаций дорожно-транспортных происшествий, в которых автомобиль должен обеспечивать безопасность пассажиров, а также пешеходов. Подходы к решению этой проблемы были разработаны в начале 1990-х годов в Европейском комитете экспериментальных транспортных средств (EEVC), что само по себе показывает сложность и «наукоемкость» проблемы оценки инженерных устройств. Однако внедрение этого метода произошло весьма постепенно, начавшись в 1994 г. в Великобритании и в дальнейшем охватив другие страны. При этом шел достаточно острый дискуссионный процесс, в ходе которого ставилась под сомнение состоятельность методики. Так, в феврале 1997 г. автопроизводители жестко раскритиковали методики и оценки EuroNCAP, в частности апеллируя к тому, что требования завышены. К настоящему времени, правда, критиков заметно поубавилось, а казавшиеся когда-то завышенными требования существенно превзойдены.
На примере EuroNCAP можно сделать несколько существенных заключений.
Во-первых, потребность в специальных методах испытаний возникает там, где результат сам по себе недостаточно ясен, но ответственность за него высока. Безопасность транспортного средства – сложное понятие, включающее свойства, которые проявляются в разных ситуациях. Многовариантность ситуаций функционирования устройств и технологий – ключевой вопрос, определяющий сложность их оценки.
Во-вторых, необходимым условием оценки является контролируемость и воспроизводимость ситуации тестирования. Каждый желающий по каким-либо причинам проверить результаты испытаний может полностью воспроизвести их и сопоставить результат. Функции разработки конструкции и ее проверки выполняются разными людьми, что увеличивает объективность оценок.
В-третьих, однозначность контроля в ситуации испытания достигается с помощью сложных и детализированных методик. Сложные ситуации оценки требуют участия науки, хотя и в виде ее прикладных областей. Участие науки выражается в создании понятийной системы, установлении совокупности реперных точек для оценки устройства, т. е. перечня ситуаций, поведение в которых рассматривается как критически важное, и разработке методов.
В-четвертых, А-взаимодействие, которое весьма интенсивно в сфере обеспечения безопасности дорожного движения и выражается в разработке материалов кузова, моделей расчета деформации при ударе (на основе все того же сопромата), электронных помощников водителя и во многом другом, оказывается недостаточным для того, чтобы без участия В-взаимодействия заранее оценивать характеристики разрабатываемого продукта. Хотя деформация кузовов автомобилей в случае аварии может быть смоделирована на компьютере, рейтинги пассивной безопасности Euro NCAP присваиваются по результатам краш-тестов.
В-пятых, характерно, что методики контроля очень часто подвергаются критике, причем в основном это происходит со стороны людей и организаций, деятельность которых оценивается (в данном случае – автопроизводителей). При этом критика направляется, как правило, на то, чтобы доказать неправомерность выдвигаемых критериев оценки.
В-шестых, в приведенном примере участие В-взаимодействия в прогрессе инженерных конструкций является косвенным – через организацию обратной связи. В дальнейшем будет рассмотрен вопрос о возможности прямого участия В-взаимодействия в развитии технологий, а именно о создании на его основе новых моделей.
Наиболее яркие образцы В-взаимодействия дает современная медицина, в которой разработка новых лекарств и методов лечения на основании самых современных знаний о работе человеческого организма (А-взаимодействие) не освобождает от необходимости проведения тщательных клинических испытаний (В-взаимодействие).
В медицине на основе моделей биологических процессов, происходящих в человеческом организме, гораздо сложнее предсказать эффективность лекарств, чем в инженерии на основе проекта устройства предсказать его работу. В организме существует множество взаимосвязанных процессов, трудно поддающихся учету на современном этапе развития науки. Создав модель процесса и применив эту модель при лечении некоторого заболевания (А-взаимодействие), медикам трудно a priori исключить возможность того, что какие-либо компоненты этого процесса окажутся включенными в другой процесс, вызвав нежелательные последствия или, наоборот, устранив необходимые условия нормального функционирования. Тогда в связи с необходимостью отследить, в какой степени модель соответствует реально разворачивающимся при лечении процессам, на помощь приходит В-взаимодействие.
Представим, что мы установили, что некий нежелательный процесс А в организме человека (например, повышение артериального давления) происходит вследствие процесса В, запускаемого агентом С. Тогда можно представить, что методом избавления от процесса А может быть введение агента Д, способного подавлять действие агента С. Это общее рассуждение может действительно привести к разработке эффективного метода лечения, однако возможны побочные результаты такого лечения, например, если агент С оказывает не только негативное, но и весьма полезное для организма действие в отношении процесса Е.