CC BY
78
Г.А. СТАКУН
О СВЯЗИ ПРОЦЕССА МОДЕЛИРОВАНИЯ И СТИЛЯ МЫШЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ
Ключевые слова: модель, моделирование, интуиция, стиль мышления.
Рассмотрено моделирование как специфический метод исследования. Отмечена роль личности исследователя, его интуиции в процессе создания экспериментальных моделей, что связано, по мнению автора, с эффективностью процесса создания модели с логическим и интуитивным стилями мышления исследователя.
ON THE CONNECTION A MODELING PROCESS AND A THINKING STYLE OF AN INVESTIGATOR Key words: Model, modeling, intuition, thinking style.
A modeling is considered as the specific method of the investigation. The author underlines the role of the investigator and the role of intuition in a building process of experimental models. He connects the effectiveness of a modeling process with the logical and intuitive thinking styles.
Жизнь человеческого общества основана на материальном производстве, которое осуществляется с помощью непрерывного накопления, переработки разнообразной информации и целенаправленной деятельности. Человек должен правильно понимать действительность и ориентироваться в окружающей его среде. Для изучения структуры и законов материального мира человек с давних пор использует модели.
Рассмотрим эпизоды, связанные с модельными представлениями начиная с глубокой древности. Археологи находят изделия из бронзы, изготовленные с помощью литейных моделей. В Античном мире модели использовались при решении архитектурно-строительных и технических задач. Имеются взгляды древних греков об атомах. Астроном К. Птолемей создал геоцентрическую модель мира. Исследователи эпохи Возрождения создавали материальные и идеальные конструкции из материальных и воображаемых элементов реальных вещей.
Наука, начиная с Нового времени, и основанная на науке техника не могли обойтись без модели. Мощный толчок развитию моделирования дало изобретение компьютеров. С развитием эффективных компьютерных технологий связано расширение классов моделей. Широкое их распространение привело к проникновению математического аппарата и метода научных моделей в науки, ранее считавшиеся описательными. Моделирование превратилось в универсальный способ научного исследования с глубоким взаимопроникновением естественнонаучных, технических и гуманитарных наук. Междисциплинарные исследования требуют междисциплинарных подходов, междисциплинарного языка и новых моделей.
Однако предметом философского анализа моделирование стало сравнительно недавно. Философский анализ вызван к жизни тем, что моделирование сегодня занимает особое место в научном взгляде на мир. Оно оказывает влияние на научное и обыденное мышление людей, формирование мировоззренческих идей. Основополагающая статья Н. Винера и А. Розенблюта «Роль моделей в науке» [8] появилась как обобщение предшествующего опыта научных исследований. Философскому анализу моделей и моделирования посвящена работа В.А. Штоффа «Моделирование и философия» [6], а также работы ряда других авторов, в которых рассматриваются гносеологические и методологические аспекты моделирования. В них рассматриваются вопросы абстрагирования при создании модели, исследуется также вопрос истинности моделей в свете учения об абсолютной и относительной истине, подробно рассматривается проблема моделирования в связи с понятиями отражения, информации, аналогии, подобия и другими философскими понятиями.
Целью настоящей статьи является рассмотрение вопроса о том, как процесс моделирования связан со стилем мышления исследователя.
Изначально слово «модель» было связано со строительным искусством и употреблялось для обозначения образца или вещи, которая сходна в некотором отношении с другой вещью. Это послужило основанием для возникновения научного термина «модель». Понятие термина «модель» многозначно. Авторы, говоря о моделях, обычно определяют тот смысл, в котором они употребляют этот термин. Приведём наиболее общее определение понятия модели: «Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что её изучение даёт нам новую информацию об этом объекте» [6, с. 19]. Модель (аналог) заменяет сложную систему (оригинал) более простой системой.
Достоинство модели заключается в том, что она может помочь исследователю заменить явление из неизвестной области явлением из более знакомой области. Модель также помогает произвести эксперимент в более благоприятных условиях.
Существуют три главных признака модели:
1. Модель - всегда представитель оригинала. Она является своеобразным мостом между явлением и его пониманием, интерпретацией.
2. Модель охватывает не все свойства оригинала, а только те, которые существенны для целей исследования. В модели происходит отражение общего в абстрактном, упрощённом виде, т.е. строится идеализированный объект, в котором содержатся элементы и отношения, существенные для оригинала, исследуемого процесса. А всё несущественное, случайное, второстепенное отбрасывается.
3. Модели подобны оригиналу. Между моделью и оригиналом должно существовать сходство их элементов и структур. Они должны быть подобны между собой. Теоретической основой модельного эксперимента является теория подобия. Сходство исследуемых объектов с моделью устанавливается правилами моделирования, вытекающими из этой теории. Это сходство между моделью и объектом устанавливается при проведении аналогии между ними. Хотя две системы, модель и оригинал, состоят из разных элементов, модель строится таким образом, чтобы элементы внутри той и другой системы были связаны одними и теми же отношениями, законами. Связь между элементами двух систем может устанавливаться с помощью изоморфизма, который представляет собой взаимно однозначное соответствие таких систем, гомоморфизма, который есть соответствие лишь в одну сторону или более сложным путём с учётом диалектического соотношения структуры и функции. Причём нужно понимать, что это соответствие устанавливается для определённых элементов на определённых промежутках времени.
Моделирование является продуктом абстракции, которая понимается предельно широко. Термин «абстракция» имеет два значения: он понимается, как процесс познания, который заключается в мысленном отвлечении от ряда свойств объекта и вычленении каких-либо определённых его свойств, и как результат этого процесса. Модель является абстракцией особого рода. Модели используют образы, специальные знаки, обозначающие отдельные элементы или блоки элементов, связи между ними. При этом в знаковой форме воспроизводятся отдельные структурные свойства оригинала. Наглядные образы в моделях образуют «некоторую систему, части или элементы которой находятся в строго определённых отношениях и зависимости, отличаются
упорядоченностью и поддаются количественному расчёту» [6, с 164]. Если в обычном явлении общее, сущность как бы скрыты разными случайными деталями, то в модели эта сущность и это общее выдвинуты на передний план, подчёркнуты выбором самой модели, способом аналогии.
Будем рассматривать модели как средства экспериментального исследования. При этом, как отмечает Н. Винер, возникают «две качественно различные операции. Одна из них заключается в движении вверх или вниз по шкале абстрактности, вторая требует перевода абстракции в экспериментальную процедуру или обратно» [8, с. 171]. То есть возникают операция экспериментальной проверки некоторых положений теории и операция, которая заключается в том, чтобы по данным экспериментов найти закономерности и построить теорию. Это порождает две различные задачи и деление исследователей на теоретиков и экспериментаторов. У теоретика имеется в наличии теория, которая опирается на уже собранную совокупность данных, для которых сформулированы вытекающие из них следствия. Здесь происходит движение от абстрактного к конкретному. Но это бывает в редких случаях. Обычно к решению новых научных проблем подходят, двигаясь в противоположном направлении, от конкретного к абстрактному. Экспериментатор движется от эксперимента к абстракции, от конкретного к абстрактному. Мысль последовательно переключается из области фактов к абстракциям и обратно.
Но не все научные вопросы поддаются прямой экспериментальной проверке. Прямыми экспериментами нельзя ответить на очень абстрактные и общие вопросы, поэтому они разлагаются на более простые, конкретные проблемы. Ещё Р. Декарт предлагал для получения нового знания сложную проблему расчленять на более простые задачи и последовательно переходить от одной задачи к другой.
В теории познания подробно анализируется процесс создания нового. Мы выделим четыре его этапа. Первый этап - это наблюдение и опыт, в результате которых у человека оказывается необходимая информация об исследуемом объекте. Второй этап - ступень абстракции, выявления существенного в исследуемом объекте, когда происходит обобщение, принимаются решения и делаются выводы. Третий этап - проверка выводов на практике. Четвёртый этап - осмысление и анализ полученного результата.
При изучении нового объекта наше знание об объекте получается неполным, относительным. Эту относительную истину можно назвать моделью объекта. Последовательность же непрерывно усложняющихся моделей приближает нас к постижению абсолютной истины.
Таким образом, для экспериментального исследования с помощью модели имеем следующую последовательность, состоящую из четырёх этапов: на первом этапе происходят сбор информации и отбор значимых экспериментов для решения некоторой задачи; на втором этапе возникает план построения формализованной модели и строится эта модель; на третьем этапе происходят опытная проверка построенной модели и оценка получающегося решения исходной задачи; на четвёртом этапе производятся уточнение и корректировка модели.
Рассматривая вопрос о сущности моделирования как инструмента получения новой информации и нового знания, нельзя не задаться вопросом, как разрешаются узловые моменты в процессе моделирования, о том, каким образом можно из бесчисленного множества в принципе возможных экспериментов выбрать те, которые определяют течение процесса, какова природа этого отбора. Это важно, так как отобранные эксперименты ведут к более точным обобщениям, которые дают новую основу для дальнейшей экспериментальной
работы. Н. Винер пишет: «Интуиция учёного позволяет предвидеть то, что в своё время может стать важным общим вопросом, даёт ему основу для отбора значимых экспериментов, в принципе осуществимых на данной стадии исследования, из бесчисленного множества тривиальных. Таким образом, на отбор данных в начальной стадии работы влияют очень неопределённые, неэксплицитно сформулированные обобщения. Эти данные затем ведут к более точным обобщениям, которые в свою очередь подсказывают направления дальнейшей экспериментальной работы» [8, с. 172].
На разных исторических этапах в понятие интуиции вкладывался разный смысл. Например, Платон считал, что видение идей даёт особое знание, которое приходит как внезапное озарение и предполагает соответствующую подготовку ума. Декарт под интуицией разумел «понятие ясного и внимательного ума, настолько простое и отчётливое, что оно не оставляет никакого сомнения в том, что мы мыслим, или, что одно и то же, прочное понятие ясного и внимательного ума, порождаемое лишь естественным светом разума и благодаря своей простоте более достоверное, чем сама дедукция» [2, с. 292]. Гегель трактовал интуицию как познание в виде чувственного созерцания. В философии Спинозы интуиция - это третий род познания, высший вид интеллектуального знания. Бергсон понимал интуицию как инстинкт, которым определяется поведение организма. Интуиция рассматривается также как мистическая способность знания, не опирающаяся на логику и практику. По З. Фрейду, интуиция - это бессознательный принцип творчества. К. Юнг считал, что интуиция - это психологическая функция, которая передаёт субъекту восприятие бессознательным путем. Он пишет: «Так как интуиция есть, по существу, бессознательный процесс, то сущность ее очень трудно постигается сознанием. В сознании интуитивная функция представлена в виде известной выжидательной установки, известного созерцания и всматривания, причем всегда только последующий результат может установить, сколько было «всмотрено» в объект и сколько действительно было в нем «заложено»». К. Юнг также отмечает: «Первичная функция интуиции заключается, однако, в простой передаче образов или наглядных представлений об отношениях и обстоятельствах, которые с помощью других функций или совсем недостижимы, или могут быть достигнуты лишь на далеких окольных путях. Эти образы имеют ценность определенных познаний, которые решающим образом влияют на деятельность, поскольку главный вес принадлежит интуиции. В этом случае психическое приспособление основывается почти исключительно на интуиции. Мышление, чувство и ощущение оказываются сравнительно вытесненными, причем больше всего этому подвергается ощущение, потому что оно, в качестве сознательной чувственной функции, более всего мешает интуиции» [7, с. 196].
Мы рассматриваем интуицию как своеобразный тип мышления, когда отдельные этапы процесса мышления совершаются бессознательно и истина появляется как бы внезапно, ясно и отчётливо, и считаем основой интуиции диалектическое единство чувственного и рационального. Интуиция - это способность извлекать информацию, казалось бы, из ничего, способность непосредственного постижения истины без предварительного логического рассуждения. Интуиция связана с психическими процессами, подсознанием. Развитое, тренированное подсознание улавливает смысл там, где логическое сознание его не видит. Это естественная функция организма, только развита она у разных людей в разной степени.
Анализируя процесс математического открытия, Ж. Адамар пишет, что нужно «различать следующие три этапа изобретательского творчества: подготовка, инкубация и озарение» [1, с. 55]. Этап подготовки подразумевает иссле-
дование задачи. На этапе инкубации происходит вытеснение проблемы в подсознание исследователя. На этапе озарения происходит непосредственное постижение истины, которая проявляется внезапно. И, наконец, на четвёртом этапе производится проверка и вербализация результата.
Интуитивная догадка является высшим результатом напряжения интеллекта учёного. Чем напряжённее исследователь работает над проблемой, тем больше разрабатываются механизмы проявления внезапной истины. Такова особенность психических свойств мозга. Но сама по себе «интуиция не может дать нам ни строгости, ни даже достоверности» [4, с. 207]. Интуиция не поддаётся расшифровке и алгоритмизации, так как скрыта, истоки её находятся в подсознании, а мы видим лишь результат. То есть после этапа озарения наступает ответственный этап проверки и логического оформления результата.
Возникает вопрос о природе интуиции, важный для теории познания. Современные философские исследования процесса познания особое внимание уделяют анализу основы, на которую опирается интуиция. Считают, что внезапное появление истины, возникающее в результате неосознанных, свёрнутых умозаключений, опирается на неявное знание. Термин «неявное знание» был введён М. Полани. Он считает, например, «что в каждом акте познания присутствует страстный вклад познающей личности и что эта добавка - не свидетельство несовершенства, но насущно необходимый элемент знания» [3, с. 19]. Он различает два типа знания: одно знание центральное, явное, эксплицируемое, другое неявное, скрытое, имплицитное, и считает, что человек знает больше, чем может сказать. Касаясь процесса формирования неявного знания, М. Полани пишет: «Искусство, процедуры которого остаются скрытыми, нельзя передать с помощью предписаний, ибо таковых не существует. Оно может передаваться только посредством личного примера, от учителя к ученику» [3, с. 86].
В настоящее время этот термин используется для обозначения вида знаний, на который человек опирается в своей работе, но который невозможно вербализовать. Неявное знание является индивидуальным для каждого человека. Один слой неявного, невербализуемого знания является врождённым. Это - инстинкты, безусловные рефлексы и др. Другой слой неявного знания формируется в раннем детстве в процессе общения. Третий слой накапливается человеком в процессе обучения и определяется социокультурной средой. М.А. Розов понимает неявное знание как социальную эстафету «от человека к человеку, от поколения к поколению путём воспроизведения непосредственных образцов поведения или деятельности» [5, с. 91]. В течение жизни у человека границы неявного знания расширяются. Оно находится в постоянном диалектическом взаимодействии со знанием явным. Такого рода знания, его объём также сильно зависят от индивидуальных, врождённых качеств человека, внутренней организации его мышления. От врождённых качеств человека зависит и способность «извлекать» информацию из подсознания, хранящего неявное знание в невербализованном виде.
Способность к интуитивному прозрению и способность к логическому мышлению у людей развиты неодинаково. Это отмечает А. Пуанкаре: «Изучая труды великих и даже рядовых математиков, невозможно не заметить и не различить две противоположные тенденции - или скорее два рода совершенно различных умов. Одни прежде всего заняты логикой; читая их работы, хочется думать, что они шли вперед лишь шаг за шагом, по методу какого-нибудь Вобана, который предпринимает свою атаку против крепости, ничего не вверяя случаю. Другие вверяют себя интуиции и подобно смелым кавалеристам авангарда сразу делают быстрые завоевания, впрочем, иногда не совсем надёжные.
Не предмет, о котором они трактуют, внушает им тот или другой метод. Если часто говорят о первых, что они аналитики, и если других называют геометрами, то это не мешает одним оставаться аналитиками даже тогда, когда они работают в геометрии, точно так же как другим быть геометрами, если даже они занимаются чистым анализом. Самая природа их ума делает из них сторонников логики или интуиции и они не в силах отрешиться от нее, когда приступают к новому предмету» [4, с. 204].
Существуют два стиля научного мышления, определяющие противоположность логическое - интуитивное, или, другими словами, аналитическое -«геометрическое». «Оба рода умов одинаково необходимы для прогресса науки; как логики, так и интуитивисты создали великие вещи, которых не могли бы создать другие» [4, с. 206]. «Таким образом, логика и интуиция играют каждая свою необходимую роль. Обе они неизбежны. Логика, которая одна может дать достоверность, есть орудие доказательства; интуиция есть орудие изобретательства» [4, с. 214]. Однако различие аналитики - «геометры» не является абсолютным. Это деление условно и, конечно же, каждый человек обладает и тем, и другим стилем мышления, но в разной степени.
Разделение аналитики - «геометры» физиологи объясняют функциональной асимметрией человеческого мозга, способом обработки информации. В работе правого полушария мозга доминирует холистский способ обработки получаемой информации. Он основан на целостном восприятии и предполагает поэтому иконический характер кодирования. Левое полушарие мозга производит аналитическую работу и требует известного абстрагирования от непосредственного восприятия, а значит, символического способа кодирования. Таким образом, функцией правого полушария является оперирование образами, ориентация в пространстве, распознавание сложных объектов, а функцией левого полушария - оперирование словесно-знаковой информацией. При этом различия между полушариями человеческого мозга определяется не тем, какой материал они получают от органов чувств, а тем, как они его используют, перерабатывают. Правое полушарие при исследовании объекта перерабатывает информацию одновременно, синтетически, мгновенно схватывая многочисленные свойства объектов в их целостности. Левое полушарие работает дискретно и последовательно. Аналитические процессы основаны на последовательном выделении дискретных свойств и характеристик объекта.
Проследим теперь, как связаны два стиля мышления с процессом создания модели. Как было отмечено выше, построение модели имеет четыре основных этапа. На первом этапе происходит сбор информации для решения задачи. Аналитики собирают информацию и приводят её в систему, а «геометры» определяют направление сбора информации. Затем на втором этапе возникает план модели и строится эта модель, происходят абстрагирование и выделение существенного в собранном материале. Здесь ведущую роль играют «геометры». На втором этапе появляется сообщество, члены которого понимают решаемую задачу, смысл и устройство модели. На следующем третьем этапе происходит опытная проверка построенной модели и оценка получающегося решения. Эта работа выполняется «геометрами» и аналитиками. Последний четвёртый этап - это осмысление и анализ полученного результата.
Заметим, что приведённую выше схему нельзя абсолютизировать, она является условной. В схеме внутри этапов исследования выделены основные закономерности. На практике же аналитики и «геометры» могут меняться ролями. Вернёмся к третьему этапу. Здесь возможны три варианта: модель может признаться адекватной; может быть принято решение по усовершенствованию мо-
дели; может быть принято решение по созданию новой модели. Если построенная модель достаточно полно в пределах исследуемого явления выполняет свою отражательную функцию, является удовлетворительной аналогией исследуемого явления и признаётся адекватной, то процесс исследования считается законченным. В этом случае сообщество, принимавшее участие в создании модели, распадается. Если выдвигаются идеи по усовершенствованию модели, то построение модели - это не однократное действие. Усовершенствование заключается в последовательном приближении модели к такому её состоянию, когда она будет удовлетворительно интерпретировать исследуемое явление. Это последовательное приближение связано с введением ряда гипотез, часть из которых подтверждаются, а часть не подтверждается. Тогда исследователь возвращается к пунктам, в которых неподтверждённые гипотезы были введены, и выдвигает новые гипотезы. Возникает своеобразный цикл. На блок-схеме процесса создания модели возникают обратные связи. И каждый раз мы получаем новые относительные истины, приближающие нас к абсолютной. В случае, когда принимается решение по созданию новой модели, выдвигается новая идея по её созданию, и всё повторяется с начала. Вновь сообщество проходит перечисленные выше этапы, на которых попеременно главенствует то аналитический, то интуитивный способы мышления. Из вышесказанного можно сделать вывод, что в группу учёных, разрабатывающих новые модели, целесообразно включать и тех, у кого преобладает интуитивный стиль мышления, и тех, кого называют аналитиками, в определённом соотношении, т.е. в процессе построения модели полезно следить за соответствующим распределением интеллектуальных типов внутри группы, которое обеспечит наиболее эффективную работу группы. Полезно также учитывать, что для оптимального функционирования системы наиболее выгодно, когда преобладают разные интеллектуальные типы.
Мы видим, что моделирование - это сложное социокультурное явление, зависящее от уровня развития науки, развития общества. Оно охватывает явления от происходящих в безбрежных просторах Вселенной до явлений микромира. Оно сыграло свою определяющую роль в возникновении и развитии земной цивилизации. Но моделирование невозможно без человека, без учёта его личных качеств, его личного опыта, его мастерства познания. В этом заключается глубокое единство природы и сознания человека.
Литература
1. Адамар Ж. Исследование психологии процесса изобретения в области математики / Ж. Адамар. М.: Советское радио, 1970. 152 с.
2. Декарт Р. Избранные философские произведения / Р. Декарт. М.: Госполитиздат, 1950. 710 с.
3. Полани М. Личностное знание. На пути к посткритической философии / М. Полани. М., 1995. 344 с.
4. Пуанкаре А. О науке / А. Пуанкаре. М.: Наука, 1990. 736 с.
5. Розов М.А. Философия науки и техники / М.А. Розов, В.С. Степин, ВГ. Горохов. М.: Гардарики, 1999. 400 с.
6. Штофф В.А. Моделирование и философия / В.А. Штофф. М.: Наука, 1966. 302 c.
7. Юнг К.Г. Психологические типы / К.Г. Юнг. М.: Прогресс-Универс, 1995. 736 с.
8. Rosenblueth A. The role of models in science / A. Rosenblueth, N. Wiener// Philosophy of Science. 1945. № 4. Р. 316-321.
СТАКУН ГЕРМАН АЛЬФРЕДОВИЧ - инженер кафедры деталей машин и прикладной механики, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (sheaavln@mail.ru).
STAKUN HERMAN ALFREDOVICH - engineer, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
