А. В. Гулай, А. И. Тесля

Белорусский национальный технический университет, Минск, Беларусь
Белорусский государственный педагогический университет, Минск, Беларусь

ПРОЦЕСС ПОИСКА ЗНАНИЙ КАК ДИССИПАТИВНАЯ СТРУКТУРА

На протяжении всей истории человечества предпринимаются попытки позаимствовать в живой природе рациональное решение тех или иных проблем, которые можно рассматривать по аналогии с природными явлениями. Использование аналогий состоит в переносе знаний, полученных в результате анализа природного явления на менее изученный, сходный по существенным свойствам и качествам объект. Указанный подход применяется также при изучении природных и социальных явлений на основе аналогий с известными физическими эффектами или техническими системами. Практика развития данного метода свидетельствует о том, что чем отдаленнее области, между которыми проводятся аналогии и параллели, тем более неожиданный, оригинальный результат получается при решении проблемы [1].

В данном исследовании метод аналогий используется при анализе качественных концептуальных моделей поиска знаний с опорой на выводы нелинейной термодинамики необратимых процессов. Ее положения применимы к развитию сложных систем различной природы, что дает возможность для экспликации процесса поиска знаний использовать формализованные представления об открытых системах. Открытые системы, далекие от равновесного состояния, становятся неустойчивыми при изменении соответствующих параметров, при этом они приобретают способность к эволюционному развитию. Становясь неустойчивыми, они получают принципиальную возможность в результате флуктуационных или иных процессов переходить в новые стационарные состояния с меньшей энтропией (большей структурной сложностью).

В качестве характеристики состояний самоорганизации системы принят термин «диссипативная структура», показывающий, что отмеченные состояния существуют только в связи с внешним окружением: если оно исчезает и система приближается к равновесию, организация системы разрушается. Взаимодействие со средой создает у диссипативных структур потенциальные возможности для возникновения неустойчивости соответствующих состояний, и, следовательно, для появления новой, более упорядоченной структуры (в новом состоянии с меньшей энтропией). При этом наблюдаются сопряженные процессы: негэнтропийный, удерживающий систему от вырождения, и энтропийный, генерирующий необходимое разнообразие как потенциальный источник нового.

Известен пример построения достаточно содержательной в методологическом отношении аналогии между такими диссипативными структурами как экологическая система и научный процесс [2]. В основу указанных аналогий положены представления о том, что научное сообщество производит информацию и совершает информационный обмен аналогично тому, как экосистема производит биомассу и обменивается ею. При этом выделены три взаимосвязанных структурных уровня научного сообщества: физический, социальный и интеллектуальный, которые носят диссипативный характер. Прекращение соответствующих потоков (ассигнований, кадров, информации), поддерживающих указанные научные структуры, приводит к их разрушению.

В плане конкретного использования соответствующих представлений для моделирования науки выделены следующие основные моменты функционирования системы: зависимость от энергетических и информационных потоков; способность к гомеостазу, обеспечивающая устойчивость анализируемой системы; направленное развитие в сторону усложнения структуры; наличие лимитирующих факторов (ограничений на скорость потоков)  [2]. Можно высказать предположение, что наличие и определение таких свойств может быть характерно и для других диссипативных структур, выявляемых в объеме исследования науки, в том числе для анализируемого нами эпистемологического поискового процесса (рис. 1). Особый интерес в изучении диссипативных свойств эпистемологического процесса поиска знаний представляет анализ его как гомеостатической системы, то есть оценка устойчивости поискового процесса в условиях воздействия внешних факторов.

Рис. 1. Процесс поиска знаний как диссипативная структура: основные свойства.

При такой постановке вопроса следует четко обозначить предмет нашего анализа — поиск знаний, который выполняется индивидуальным исследователем (малой научной группой) по конкретной научной программе. При этом поиск знаний будем отграничивать от процессов развития научных направлений или науки в целом, которое является результатом функционирования всего научного сообщества. Знание представляется как внутренняя (не имеющая строгой количественной меры) характеристика науки, эффективности профессиональной деятельности и отдельного исследователя, и научного коллектива. Это некоторый промежуточный параметр, связывающий блок науки с другими когнитивными блоками, в частности, с блоком экономики.

При рассмотрении поиска знаний как диссипативной системы представляется важным проанализировать его структуру, выделить в нем основные уровни, на которых наблюдаются творческие преобразовательные процессы, имеющие диссипативный характер. Выполнение такого анализа творческого поиска, по нашему мнению, может быть достаточно продуктивным в результате комплексного трехаспектного подхода: в рамках логических, психологических и социальных реконструкций поисковых технологий. В качестве когнитивного пространства, в котором наличествуют взаимосвязанные предметно-логические, личностно-психологические и научно-социальные определенности, рассматривается, например, проблемная ситуация [3].

Возникновение проблемной ситуации определяется, прежде всего, невозможностью описания наблюдаемых фактов с помощью существующего теоретического знания, имеющего обоснованный характер. В этом смысле проблемная ситуация в большей степени навязывается объективно существующими явлениями, которые не вписываются в систему господствующих научных представлений. Разрешение проблемной ситуации начинается с попытки пересмотра тех интерпретаций, с которыми исследователь традиционно подходит к анализируемым фактам. Вопросы внутреннего противоречия между предполагаемым знанием и фактами, между событиями и их интерпретацией являются предметом пристального внимания исследователей науки. Этот вопрос признается одним из центральных в концепции эволюционной эпистемологии известного философа К. Поппера. Тезисы о формулировании этого противоречия он считал сердцевиной своей работы «Логика социальных наук»: «…познание не начинается с восприятий или наблюдений, или с собирания данных или фактов; оно начинается с проблем» [4].

Разрешение проблемной ситуации — это сложный, диалектически противоречивый процесс, в котором постоянно сталкиваются необходимость и случайность. Необходимостью в поиске знания выступают основополагающие методологические принципы (возможно, неустоявшиеся) и мировоззренческие установки исследователя (необязательно им осознанные). Их влияние на эффективность поискового процесса определяется как объемом профессиональных знаний исследователя, так и общекультурным контекстом развития творческого поиска. Существенную роль играет так называемый «образ науки», «идеал науки», связанный с проявляющимися мотивами научного творчества и установленными целями научного исследования, с воплощением идеала научного знания и абсолютизацией авторитета и значения науки. В анализе формирования и разрешения проблемной ситуации происходит также учет случайных элементов, обусловленных непредсказуемым и непредвидимым разнообразием свойств объекта, открывающихся в процессе его изучения. Это, в свою очередь, определяет выбор и модификацию специфических, концептуальных методов и процедур исследования.

Личностно-психологический аспект в анализе проблемной ситуации выявляется постольку, поскольку эта ситуация переживается исследователем, именно в ней проявляется его творческая интуиция. Процессы развития и свертывания проблемной ситуации включают в себя сознательные интеллектуальные операции и деятельность по созданию нового знания, носящую неосознанный характер [5]. Интуиция оказывается важнейшим компонентом бессознательного, в ее проявлении раскрываются внутренние потенциальные возможности исследователя. Творческая интуиция определяется генетическими способностями личности исследователя, накопленным объемом профессиональных знаний, местом и ролью исследователя в конкретной системе научных связей и отношений.

Вместе с тем интуиция навязывается объективно-реальными отношениями в научном коллективе и научном сообществе, ее проявление подготовлено конкретно-исторической социально-обусловленной деятельностью исследователя в научной среде. Механизм творческой интуиции зависит от способов организации работы исследователя, его научного общения, особенности интуиции определяются связью его научных интересов с интересами общества, целевыми установками и ценностными ориентирами. Социальность процесса поиска знаний предполагает наличие научных связей и взаимодействий исследователей, отношения которых могут рассматриваться в разных планах: формальном (например, посредством публикации результатов) и неформальном (в частности, через образование «незримых колледжей»).

Своеобразие природы научного творчества заключается в том, что исследователь ведет поиск, непрерывно находясь в ситуации диалога, полемики, дискуссии с другими членами научного сообщества. Этот тип взаимодействия может иметь характер открытого вызова (зафиксированного в истории науки) или может быть неявным, скрытым (в виде межличностного конфликта). Научно-социальный круг, в столкновении с членами которого ученый реализует свою исследовательскую программу, и который является для него значимым, референтным, получил название «оппонентного круга». Важность рассмотренного социального аспекта в творческом поиске подчеркивал К. Поппер: «…научная объективность — это не дело отдельных ученых, а социальный результат взаимной критики, дружески-вражеского разделения труда между учеными, их сотрудничества и их соперничества» [4].

Система, в том числе процесс поиска знаний, является гомеостатической, если она обладает достаточно выраженными сохранительными свойствами. Гомеостатические свойства системы заключаются в том, что она может успешно противостоять возмущающему действию среды, сохраняя свой внутренний режим. Способность к гомеостазу, обеспечивающая устойчивость диссипативной структуры, реализуется, как правило, за счет наличия отрицательной обратной связи. Систему можно определить как гомеостатическую, если в ней постоянство некоторой существенной части переменных при изменении внешних условий и ее параметров поддерживается за счет варьирования других переменных.

Таким образом, основной особенностью процесса поиска знаний как гомеостатической системы является наличие специальных обратных связей, предназначенных для уменьшения зависимости некоторых переменных системы от внешних условий. Гомеостатические свойства системы можно оценить по тому, как сохраняется установившийся режим ее функционирования при вариациях внешних воздействий. Проявление гомеостатических свойств эпистемологической структуры поиска знаний проанализируем на основе простейшей кибернетической модели (рис. 2). Использованная в данном случае аналогия может быть интерпретирована как построение физической системы, электронной схемы, функционирование которой с определенной долей условности эквивалентно развитию процесса поиска знаний. Смысл предложенной «электрофизической метафоры» состоит в отношении к эпистемологическому поисковому процессу как к электронному устройству и в рассмотрении различных свойств этого процесса по аналогии с оценкой параметров и режимов электронной системы.

Рис. 2. Процесс поиска знаний как гомеостатическая система: кибернетическая модель.

Здесь введены следующие обозначения: x, v — векторы установившихся значений, соответственно, выходных переменных системы и внешних воздействий на нее (имеющие размерности, соответственно, n и m). При этом влияние внешней среды на систему описывается (n ´ m)-матрицей безразмерных коэффициентов передачи T = [T_ij] = [|(v_j*/x_i*) ´ (¶x_i/¶v_j)|], где v_j*, x_i* — константы. Целью гомеостатического регулирования является снижение зависимости выходных переменных объекта от величины внешних воздействий, то есть уменьшение элементов приведенной матрицы. В простейшем случае гомеостатическая система представляется в виде линейного объекта, установившийся режим которого определяется уравнением Ax = Bu, и который охвачен обратной связью y = h(Cx + d), так что u = v – y [6]. Здесь y, d — векторы; A, B, C — (n ´ n)-матрицы; h — скаляр; d = const. При h = 0 и некотором исходном состоянии среды v⁰ стационарный режим объекта описывается уравнением x⁰ = Bv⁰/A. Степень сохранения стационарного режима x⁰ при изменении внешних воздействий v определяется матрицей T.

Задачей введения гомеостатической обратной связи в рассматриваемой модели является приближение распределения коэффициента передачи объекта P_T к нулю при сохранении стационарного режима x⁰. Чтобы введение обратной связи не приводило к изменению режима x⁰ при v = v⁰ и при любом h, значение d выбирается равным d = –CBv⁰/A. При достаточно больших h распределение P_T(h) монотонно по h стягивается к нулевому значению и при h → ¥ превращается в δ-функцию в точке «ноль». За счет формирования в системе сигнала y = h(Cx – d), сильно меняющегося при отклонении внешнего воздействия v от исходного значения v⁰, обеспечиваются гомеостатические свойства объекта. Это демонстрирует процесс автоматической компенсации внешнего воздействия на гомеостатическую систему за счет функционирования обратной связи.

В реальной ситуации поиска знаний выявляется некоторое множество параллельных обратных связей, обеспечивающих гомеостатические свойства поискового процесса. Например, цепь обратной связи формируется за счет интуитивного представления исследователем истинности результатов научного поиска. Осмысление им результатов практической проверки полученных знаний и осознание успешности реализованного замысла определяет следующий контур обратной связи в поисковом процессе. Соотнесение научных представлений и решений исследователя с оценками его референтного окружения также представляет собой цепь обратной связи в процессе поиска знаний. Возможно также формирование обратных связей в процессе поиска знаний за счет проявления других механизмов поискового процесса.

В случае, когда обратные связи с конечными значениями h включаются параллельно, наблюдается следующая картина распределений коэффициента передачи. Введение каждой последующей цепи обратной связи приводит к смещению P_T к меньшим значениям для всех предварительно задействованных (предшествующих) обратных связей. С увеличением количества обратных связей снижается и общее распределение P_Σ, представляющее собой сумму коэффициентов передачи, обусловленных всеми цепями обратной связи. Сужение общего распределения коэффициента передачи говорит об улучшении гомеостатических свойств анализируемой физической модели и, следовательно, системы поиска знаний. Таким образом, формирование обратных связей в поисковом процессе позволяет уменьшить зависимость переменных данной системы от внешних условий, придает ей гомеостатические свойства.

Литература

1. Гулай А. В., Тесля А. И. Логика развития знания в исследовательском движении / Вестник Полоцкого государственного университета. Серия Е «Педагогические науки». — 2012. — Вып. 7. — С. 177-185.

2. Яблонский А. И. Математические модели в исследовании науки / М.: Наука, 1986. — 352 с.

3. Котина С. В. Проблемная ситуация как аспект научного творчества / В кн.: Природа научного открытия. — М.: Наука, 1986. — С. 183-191.

4. Поппер, К. Логика социальных наук / В кн.: Эволюционная эпистемология и логика социальных наук. Карл Поппер и его критики. — М.: Эдиториал УРСС, 2000. — С. 298–313.

5. Гулай А. В., Тесля А. И. Интуиция в многомерном процессе поиска знаний / Материалы IX Международной научно-практической конференции «Ключевые проблемы современной науки – 2013». — Т. 17. Философия. — 17-25 апр. 2013. — София. — С. 36-43.

6. Новосельцев В. Н. Оценка гомеостатических свойств системы / Автоматика и телемеханика. — 1972. — № 7. — С. 139-143.