Компьютеризация научных исследований

Лекция:

[[Значимый уровень: вычислительный, суперкомпьютерический]]

Модель-алгоритм-программа

Методы:

ВЭ – вычислительный эксперимент

ВР – виртуальная реальность

КГ- Компьютерная графика

ВД – визуализация данных

СИИ – система искусственного интеллекта

ИИ – искусственный интеллект

ЭС – экспертная система

НИ – Научный интернет

АСНИ – автоматизированные системы научных исследований

Матермал:

Развитие современной теории познания предполагает анализ и осмысление фундаментальных изменений, происходящих в науке, культуре и образовании в связи с широким внедрением компьютерных технологий и персональных компьютеров. Обращение к этой проблеме будет осуществлено лишь в той мере, в какой позволит рассмотреть новые возможности изучения знания и «знания о знании», а также выявить новые способы описания присутствия человека и социокультурной составляющей в разных формах «представления знания». Реализовать это возможно, опираясь на исследования в области когнитивной науки, где знание и информация являются главным предметом. Представление знания, как оно исследуется в когнитивной науке, не только предполагает предметное его содержание, но и определяет интерпретативнуюдеятельность субъекта, социокультурную обусловленность его знания и поведения, а также фиксирует другие связи и отношения, непосредственно не представленные в традиционных эпистемологических структурах.

Когнитивная наука (когнитология) сформировалась в 60 - 70-е годы XX века (Гарвард, США) в качестве дисциплины, исследующей методом компьютерного моделирования функционирование знаний в интеллектуальных системах. Когнитивную науку отличает междисциплинарность, использование компьютерной метафоры и исследование познания. Центральным для всей проблематики когнитивной науки является обращение к компьютеру, служащему самой наглядной и самой убедительной моделью того, как формируется, структу-рируется и «работает» знание, а также имитируются различные когнитивные процессы (например, обучения или получения экспертного знания и т. п.). Феномен знания исследуется в аспектах его получения, хранения, переработки, выясняется какими типами знания и в какой форме обладает человек, как «представлено» знание в его голове и как он его использует.

Важную роль играет лингвистика, которая выступает для когнитивной науки как один из главных источников материала об устройстве когнитивных структур. По отношению к «искусственному интеллекту» (ИИ) когнитология является своего рода «теорией интеллектуальных машин и механизмов», т.е. сконструированных человеком компьютерных устройств и лишь через них - их естественных прообразов - людей познающих. Это объясняет различную природу эксперимента в психологии и когнитивной науке и определяет существо-вание в последней компьютерной метафоры.

Традиционные проблемы гносеологии, эпистемологии, философии и методологии науки получили новое видение и интерпретацию. «Когнитивизм знаменовал появление новой парадигмы научного знания, и с ним в историю науки пришло новое понимание того, как следует изучать знание, как можно подойти к проблеме непосредственно не наблюдаемого - прежде всего к проблеме внутреннего представления мира в голове человека...» (Кубрякова Е.С., Демьянков В.З. и др. Краткий словарь когнитивных терминов. М., 1996. С. 61). Эксплицитно выраженные знания составляют лишь незначительную часть общей базы знаний человека. Согласно современным подходам, такая база есть самоорганизующаяся и саморегулируемая система. Она включает следующие компоненты:

языковые знания - грамматика (с фонетикой и фонологией), дополненная знанием композиционной и лексической семантики; знание об употреблении языка; знание принципов речевого обучения;

внеязыковые знания - о контексте описываемой ситуации, об адресате коммуникации (в том числе знание о поставленных адресатом целях и планах, его представления о говорящем, об окружающей обстановке, знание своих умений); общефоновое знание, т.е. личностная картина мира (Осуга С. Обработка знаний. М., 1989. С. 9-10). При соотнесении эпистемологии и когнитивной науки необходимо различать знание и информацию, что упрощенно можно свести к формуле: информация - это знание минус человек; информация - знаковая оболочка знания. Под компьютерным представлением знания принято понимать информацию, хранимую в машине, формализованную в соответствии с определенными структурными правилами, которые компьютер может автономно использовать при решении проблем с помощью заложенных в нем алгоритмов типа логического вывода. Информационная модель знания (как записанная в компьютере, так и вербализованная в тексте) является лишь намеком на представленное знание, по которому человек способен творчески воссоздать само знание. Следует отметить принципиальное отличие той информации, которая служит для получениязнаний человеком, от информации, изучаемой в теории информации. Когнитивное знание открывает человеку дополнительные возможности размышления и действия, увеличивает его свободу. Информация как управляющий сигнал уменьшает неопределенность допускаемых состояний управляемой системы. Знание - личное достояние знающих, перенимающих его друг у друга как образцы действия в процессах познания. Этого нельзя сказать об информации, ко-торая в противоположность знанию не является достоянием конкретной личности, она равно доступна всем, хотя возможности превратить ее в знание у каждого свои, опирающиеся на личный опыт и способности.

Смысловая связь - основной конструктивный элемент знаний

Обращение к компьютерной науке и опыту изучения представления знаний в системе компьютера дает возможность увидеть новые аспекты смысловой связи в познавательной деятельности и знании. Например, при обучении человека крайне важно путем смысловой интерпретации условий задачи установить связь с существующими знаниям. Человек как обучающаяся система может адаптироваться в сложной среде благодаря восприимчивости по отношению к смыслу. Понимание новой ситуации или задачи сводится к попытке найти в па-мяти ситуацию, наиболее сходную с данной. Человек может обрабатывать новые данные, лишь обратившись к памяти о накопленном опыте. Вероятно, структуры, применяемые для обработки новых данных, - это те же структуры, которые используются для организации памяти. Значит, новая задача, встречаемая человеком как в обыденной жизни, так, пожалуй, и в научном исследовании, требуют переформулировки в терминах уже сложившейся системы знаний.

Рассмотрение исследований в области искусственного интеллекта в контексте эпистемологии и философии науки позволяет выявить познавательные функции таких нетрадиционных форм, как, например, метафора, шутки и юмор. Подтверждаются основания считать, что метафора - одно из распространенных средств порождения нового знания, научного поиска в целом либо способ по- новому упорядочить, организовать знание, сделать его доступным для понимания. Она играет моделирующую роль, предопределяя способ и стиль мышления об объекте. Ключевые метафоры переносят образ одного фрагмента действи-тельности на другой ее фрагмент, обеспечивают его концептуализацию в уже сложившейся системе понятий. Смена научной парадигмы всегда сопровождается сменой ключевой метафоры, вводящей новую область уподоблений, новую аналогию. Существенная роль метафор закреплена, вероятно, и в лингвистических механизмах. Так, одна из наиболее интересных, хотя и гипотетических следствий обработки языковых сообщений состоит в том, что процесс понимания буквальных выражений оказывается весьма похожим на процесс понимания метафорических выражений. Можно с уверенностью сказать, что задача моделирования процессов понимания текста не может быть успешно решена без моделирования процесса метафоризации, в свою очередь, опыт такого моделирования позволяет более точно оценить роль метафоры в эпистемологии и философии науки.

Компьютер и формирование нового типа мышленияи познавательной деятельности

Очевидно, что использование очень мощной компьютерной техники и ее идей открывает новые возможности в учении, мышлении, в эмоциональном и когнитивном развитии. Однако следует иметь в виду и определенные издержки компьютеризации общества. Исследователи выявили ряд неоднозначных проблем формирования «компьютерного сознания» и познания, одна из которых - «потребительское» отношение к компьютеру и появление в связи с этим неко-торых отрицательных черт мышления. В частности, это снижение способности к критике, игнорирование чувственного аспекта познания и творческого начала как иррациональных моментов, не поддающихся формализации, утрата исторического подхода к явлениям (в силу синхронизации информации о них в банке данных), обеднение используемого языка, его оттенков и метафоричности, замена формализованными языками. Подобные вполне реальные издержки преодолеваются принципиально новым пониманием роли и возможностей взаимо-действия человека и компьютера как инструмента, активно проявляющего и формирующего интеллектуальные способности человека, особенно в связи с обращением к Интернету. Многие задачи познания переосмыслены теперь как задачи вычисления, подключения к банкам данных, что придало мышлению объемность и масштабность, резко увеличило познавательный потенциал. Потребовалось постоянно анализировать свою деятельность, соотносить ее с дру-гими дисциплинами, выявлять скрытые предпосылки, что сделало мышление принципиально методологическим, критико-рефлексивным.

Одним из интересных и плодотворных исследований этой группы проблем является программа, выполненная лабораторией Массачусетского технологического института под руководством профессора С. Пейперта. Ставилась задача найти пути формирования нового типа мышления - мышления XXI века, привлекая для этого возможности компьютера. Одна из фундаментальных проблем обучения состояла в том, чтобы соотнести абстрактное идеализированное представление, например, о движении, с реальными, житейскими представле-ниями учащихся, с их коренной, исходной интуицией. Принималось во внимание, что аристотелевы представления о движении хорошо согласуются с большинством ситуаций из нашего обыденного опыта, тогда как механические, или ньютоновы положения о движении сложны и явно противоречат множеству наших интуитивных представлений относительно того, каким является мир. Учащиеся практически никогда не имеют дела с движением, о котором рассуждал Ньютон, т.е. с движением без сопротивления, вечным, «пока не остановят».

При отсутствии непосредственного восприятия ньютонова движения школа вынуждена представлять учащимся это движение в форме опосредствованногоматематизированного описания, через преобразование уравнений, но не через манипулирование с объектами. Отсюда задачи, которые поставила перед собой эта исследовательская группа: помочь интуитивному овладению механическим движением до усвоения уравнений и формальных предпосылок; задать в юном возрасте интуитивный контекст дальнейшего использования уравнений; найти способы, которые облегчили бы личностное овладение не только механическим движением и его законами, но и общими понятиями об этих законах.

Все это предполагало принципиальное изменение исходной, коренной интуиции.

Именно с помощью компьютера оказывается возможным найти варианты решения этих задач, но в том случае, если он используется не просто как вычислительное устройство или для обогащения мышления, но как устройство, позволяющее изменить стереотипы в усвоении знаний и в самом мышлении. С помощью компьютера учащиеся получили возможность имитировать механическое мышление, анализировать его, выяснять, чем оно отличается от других стилей мышления, получить своего рода «прививку» от абсолютизации механи-стического мышления. Благодаря такому опыту человек уже в годы ученичества учится думать о знании, мышлении, анализировать его стиль и приемы, т.е. выступать в роли эпистемолога, умеющего распознавать и выбирать различные способы мышления.

Этапы развития философии

ФИЛОСОФИЯ НАУКИ — филос. направление, исследующее характеристики научно-познавательной деятельности, а также раздел философии, разрабатываемый в рамках разл. филос. направлений, поскольку они так или иначе обращаются к феномену науки. В качестве раздела философии, разрабатываемого наряду с такими ее областями, как философия истории, философия культуры, философия техники и проч., Ф. н. сложилась ко 2-й пол. 20 в.; определяющую роль в ее возникновении сыграла потребность осмыслить социокультурные функции науки в контексте научно-технического прогресса. Ф. н. как особое филос. направление сложилась столетием раньше и была ориентирована на анализ прежде всего когнитивных (гносеологических) характеристик научно-познавательной деятельности. Ксер. 20 в. это направление также эволюционировало в сторону учета социокультурных аспектов научно-познавательной деятельности. Тем не менее следует четко различать, с одной стороны, филос. течения, представляющие Ф. н. как особое филос. напраление и являющиеся ее разл. версиями, или этапами, — неопозитивизм, неорационализм, критический рационализм, историческая школа в Ф. н., и, с др. стороны, Ф. н. в рамках таких филос. учений, как феноменология, неотомизм, социально-критические концепции Франкфуртской школы и т. п. В первом случае проблематика Ф. н. практически исчерпывает содержание филос. концепций, во втором — Ф. н. рассматривается как дисциплина, проблематика к-рой испытывает на себе существенное влияние филос.-мировоззренческих оснований, складывающихся без специального учета данной проблематики оригинальные представления о тех или иных аспектах научно-познавательной деятельности. Однако в целом и сегодня тематика Ф. н., ее концептуальный аппарат и стержневые проблемы определяются прежде всего в рамках Ф. н. как особого направления и лишь т. обр. становятся объектом филос. интереса со стороны самых разл. школ и течений. Как особое направление Ф. н. впервые была представлена в трудах У. Уэвелла и Дж. С. Милля, с одной стороны, и Конта, Спенсера, Дж. Гершеля — с др. В их работах достаточно отчетливо была выражена норматив- но-критическая задача — привести научно-познавательную деятельность в соответствие с нек-рым методологическим идеалом. Выдвижение такой задачи на передний план было связано с институциональной профессионализацией научной деятельности, становлением ее дисцип-линарной структуры и др. процессами, требовавшими поднять уровень стандартизации научного познания, что, в свою очередь, повлекло резкий рост самосознания науки к сер. 19 в. Настоятельной стала и задача критической оценки предпосылок и процедур научной деятельности, протекающей в разных когнитивных и социокультурных условиях. Появляются первые системы математической логики, позволившие прояснить ряд структурных особенностей научного знания. Определились два осн. вектора развития Ф. н. На первом этапе ее эволюции (2-я пол. 19 в.) в центре внимания оказалась по преимуществу проблематика, связанная гл. обр. с исследованием психологических и индуктивно-логических процедур опытного познания. Содержание второго этапа в развитии Ф. н. (1-я треть 20 в.) определялось в осн. осмыслением революционных процессов, происходивших в основаниях науки на рубеже веков (Мах, М. Планк, Пуанкаре, Дюгем, Эйнштейн, Н. Бор). Здесь гл. сферой анализа стали содержательные основоположения науки. На третьем этапе эволюции Ф. н. (2-я треть 20 в.), к-рый можно определить как аналитический, доминировала программа анализа языка науки, заложенная классическим неопозитивизмом (.Венский кружок и Берлинская группа — Шпик, Карнап, Рейхенбах, К. Гемпель). К этому же этапу Ф. н. может быть отнесена и концепция логики научного исследования Поппера. Свою задачу неопозитивистская Ф. н. видела в том, чтобы устранить из языка науки «псевдонаучные» утверждения и способствовать созданию унифицированной науки на базе языка физики. Совр., постпозитивистский этап в развитии Ф. н. связан с обращением к исторической динамике знания и резко возросшим интересом к социокультурным детерминантам познания. Особенно отчетливо эта переориентация Ф. н. проявилась к 60-м гг. на фоне краха нормативистских логико-методологических программ неопозитивизма. В результате возникло разочарование в возможностях не только логического, но и какого бы то ни было нормирования познавательного процесса вообще. В 70-е гг. в Ф. н. возобладала идея релятивности норм научно-познавательной деятельности (Полони, Тулмин, Н. Хэнсон, Кун, Лакатос, Дж. Агасси, Фей-ерабенд и др. исследователи, взгляды к-рых могут быть соотнесены с методологическими концепциями критического рационализма или исторической школы в Ф. .). Многообразие подходов и т. зр. в рамках совр. Ф. н. делает возможной их типологизацию, учитывающую различия в предмете, методологии, мировоззренческих ориентациях исследования, а также в оценке ее связи с философией в целом. Чаще же всего при характеристике тех или иных концепций совр. Ф. н. приходится прибегать к комплексным оценкам. Так, непосредственно нормативистская ориентация в Ф. н. может быть представлена в двух вариантах. Первый, логицистский вариант предполагает перестройку научного мышления в соответствии с теми или иными логическими стандартами и критериями (логический эмпиризм). Второй, историцистский вариант строится на анализе истории науки как системы нормативно значимых выводов из нее (Дж. Холтон). Однако предпринимаются и попытки логико-методологической экспликации исторического материала (семантическая модель теории П. Суппеса, Ф. Саппе, М. Бунге; сетевая модель У. Куайна, М. Хессе; работы финской школы логиков и методологов науки Хинтикки, И. Ниинилуото, Р. Хилпи-нен, Р. Хуомела; структуралистская концепция научных теорий Дж. Снида и В. Штеггмюллера). Дескриптивист-ские тенденции получили развитие в варианте Ф. н., претендующем лишь на то, чтобы акцентировать сложный и противоречивый характер научного исследования и научить т. наз. ситуативной методологии (Кун). Можно различить также онтологически ориентированную Ф. н. (Уайтхед) и методологически ориентированную (критический рационализм); в первой осн. являются анализ и обобщение важных научных теорий, построение целостной картины мира, во второй — исследование процедур обоснования и оценки знания, способов его трансформации. Вместе с тем в большинстве методологических концепций исторической школы анализ научных процедур сочетается с анализом содержательных предпосылок знания и их применений. Важную роль в формировании разл. программ Ф. н. играют их общефилос. ориентации. В основе наиболее известных нормативных программ лежала эмпиристская филос.-гносеологическая трактовка знания. Однако в принципе теоретико-познавательные основания Ф. н. всегда были значительно шире: можно говорить о неокантианской Ф. н., о Ф. н. неорационализма. Все это делает уместным вопрос о расширении филос.- гносеологических оснований совр. Ф. н. как области филос. исследований и как раздела философии вообще. Здесь также возможны разл., зачастую взаимоисключающие версии Ф. н. Сциентистская и антисциентистская Ф. н. противоположным образом оценивают статус науки в культурной и интеллектуальной жизни. Исходя из позитивной в целом оценки науки, первая стремится избавить Ф. н. от свойственных ей отдельных недостатков, чему служит демаркация науки и метафизики, редукция качественно разл. теоретических структур к единому эмпирическому основанию, очищение науки от несвойственных ей установок и ориентиров и т. д. Вторая критикует науку за то, что она подавляет иные формы сознания, инициирует негативные социальные и природные процессы, представляет науку как отчужденное мышление, как источник догматизма, тоталитарных претензий и требует равноправия науки и ненаучных способов видения мира (К. Хюбнер, Т. Роззак). Однако и в данном случае реальное положение дел в Ф. н. определяется скорее сочетанием ее разл. обще- филос. и общегносеологических интерпретаций, чем крайними позициями. Ф. н. рассматривают как тип философии, основывающей свои выводы на результатах и методах науки (Карнап, Бунге), как посредствующее звено между наукой и гуманитарным знанием (Ф. Франк, М. Вартовский), как методологический анализ науки (Г. Харре, Хессе, Лакатос, Л. Лаудан), как идеологическую спекуляцию на науке, вредную и для науки, и для об-ва (Фейерабенд). Своеобразную типологию представлений о природе Ф. н. предложил Дж. Лоузи: а) Ф. н. является формулировкой мировоззрения, к-рое совместимо с важнейшими научными теориями или даже основано на них (Уайтхед); б) Ф. н. есть выявление предпосылок научного мышления и деятельности (подход, близкий социологии науки); в) Ф. н. есть анализ и прояснение понятий и теорий науки (неопозитивизм); г) Ф. н. есть метанаучная методология, определяющая, чем научное мышление отличается от иных способов познания, какими методами должны пользоваться ученые в исследовании природы, каковы необходимые условия корректности научного объяснения и каков когнитивный статус научных законов и принципов. Иногда Ф. н. истолковывается как синоним науковедения или как дисциплина, включающая в себя историю и социологию науки, а также методологию науки. В последние десятилетия получил распространение дескриптивный подход к Ф. н.: она понимается как описание разнообразных познавательных ситуаций, форм деятельности и способов мышления в той сфере человеческой активности, к-рую те или иные сообщества принимают за науку (Фейерабенд, Д. Блур). Однако такой подход фактически ведет к самоотрицанию Ф. н., к растворению ее либо в специально-научном описании познавательной деятельности, либо в общефилос. оценках науки. Стержневая проблематика Ф. н. также существенно менялась в процессе ее эволюции. К нач. 20 в. и в его первой трети в центре внимания Ф. н. находились: а) идея единства научного знания и связанная с ней задача построения целостной научной картины мира, анализ понятий детерминизма, причинности, соотношения динамических и статистических закономерностей, проблемы пространства и времени и т. п.; б) структурные характеристики научного исследования — соотношение анализа и синтеза, индукции и дедукции, логики и интуиции, открытия и обоснования, теории и фактов; в) проблема демаркации — раз- Деление науки и метафизики, математики и естествознания* социогуманитарного и естественно-научного знания.

На третьем этапе развития Ф. н. большую значимость приобретают проблемы эмпирического обоснования Науки, т. е. можно ли построить всю науку на фундаменте Чисто ЭМпирического знания; теоретических терминов — сводимости к эмпирическим, их инструментального и онтологического смысла, теоретической нагруженности опыта; обоснования знания — анализ процедур верификации, дедуктивно-номологического объяснения, подтверждения, фальсификации. Начиная с 60-х гг. на передний план выходят новые проблемы. В рамках критики фундаментализма, предполагающего принципиальную возможность редукции всей совокупности разл. видов знания к нек-рой самоочевидной, непосредственно данной основе, к неким элементам знания, начинается анализ понятий парадигмы, научно-исследовательской программы, идеалов естественного порядка, неявного знания, тематического контекста, предназначенных для принципиально иного типа решения проблемы оснований научного знания. От проблем структуры научного знания методологический анализ смещается к проблемам его роста, возникают и оспариваются кумулятивистские, эволюционистские модели развития науки. Для объяснения природы научных революций вводится понятие несоизмеримости. Приобретает новое содержание понятие научной рациональности, на базе к-рого в Ф. н. формулируются критерии научности, методологические нормы научного исследования, критерии выбора и приемлемости теорий, осуществляются рациональные реконструкции развития знания. Возникает тенденция к историзации Ф. н., в связи с чем соотношение Ф. н. и истории науки выдвигается в число центральных проблем, позволяющих понять, пользуется ли историк методами и нормами, вырабатываемыми в Ф. н., и что дает методологу история науки, как соотносятся историческая и методологическая реконструкция развития науки и т. п. Расширение предметного поля Ф. н. приводит к анализу мировоззренческих и социальных проблем науки: встает вопрос о соотношении науки и иных форм рациональности, о социальной детерминации научного знания, о науке как факторе общественного развития и т. п. Особую актуальность приобретают проблемы, связанные с процессами гуманитаризации и гуманизации науки, что проявляется в распространении филос.-методологического анализа на сферу социогуманитарных наук, а также ненаучных, донаучных, вненаучных и прочих типов познавательной деятельности и, в свою очередь, в проникновении в Ф. н. результатов и методов социоуманитарного знания (социологии, психологии, лингвистики, социальной антропологии, культурологии).