WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |

Глазунов В.А.

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОСТЬ РОБОТОТЕХНИКИ.

Самоорганизация, бифуркации, многокритериальность.

Москва 200_ г.

АННОТАЦИЯ В работе рассмотрены вопросы методологии теоретической робототехники с точки зрения ее междисциплинарности в контексте постнеклассического характера современной науки. Сформированы наглядные модели для постановки мысленных экспериментов, выявляющих свойства процессов бифуркации и научных революций человекоразмерных самоорганизующихся систем, которыми являются научные сообщества. На основании многокритериального подхода и паретовских множеств рассмотрены вопросы выбора научной теории в робототехники. Проанализирована взаимосвязь между виртуалистикой и робототехникой.

Работа выполнеа при финансовой поддержке Благотворительного Фонда содействия отечественной науке.

Рецензенты:

Доктор философских наук, профессор В.И. Аршинов Доктор технических наук, профессор А.Ф. Крайнев ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКИМ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫМ ХАРАКТЕРОМ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ 1.1. Робототехника и постнеклассическая наука 1.2. Междисциплинарность научной робототехники Глава 2. НАУЧНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ И РОБОТОТЕХНИКА 2.1. Использование механических аналогий при рассмотрении бифуркаций человекоразмерных систем Моделирование научных революций средствами робототехники Глава 3. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОСТЬ И ВИРТУАЛИСТИКА В РОБОТОТЕХНИКЕ 3.1. Критерии выбора научной теории в робототехнике Виртуальная реальность и научная робототехника ЗАКЛЮЧЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Робототехника является одной из самых молодых и перспективнейших наук последних десятилетий. В этой отрасли знаний объединились достижения столетий развития механики, в частности, теории механизмов, а также новейшие результаты теории информации, теории управления, электроники, относимых к сфере кибернетики. Теоретическая робототехника представляет собой яркий пример впечатляющих итогов междисциплинарного взаимодействия.

Современное состояние науки характеризуется как этап постнеклассического развития, предметом которого выступают процессы эволюции и самоорганизации человекоразмерных систем. В этом смысле робототехника также представляет особый интерес, так как изучаемые ею объекты – роботы подвержены необходимости преодолевать состояния бифуркации, они должны уметь самоорганизовываться адаптироваться к окружающей среде, к изменению собственных параметров, к перемене выполняемых заданий. Небезынтересно было бы рассмотреть и само занимающееся этой проблематикой научное сообщество как сложную человекоразмерную систему, для которой возможны революционные изменения парадигмы, представляемые как точки бифуркации.

Нельзя не отметить, что робототехнические системы представляют собой устройства, наиболее приближенные по своим механическим параметрам и принципам управления к свойствам человеческого тела. В известном смысле создание и исследование этих объектов позволяет преодолеть пропасть между гуманитарным, естественным и техническим знанием. Роботы способны исследовать не только поверхности удаленных планет и глубины океана, но и внутреннее строение человеческих органов, а также молекулярную структуру органических и неорганических веществ на наноуровне.

Весьма своевременным представляется вопрос о взаимосвязи достижений робототехники и виртуальной реальностью. С одной стороны, виртуальный подход может существенно расширить возможности эффективного синтеза любых технических устройств, в том числе и роботов. Проектировщик еще на стадии предварительного просмотра вариантов может воочию убедить в преимуществах или недостатках того или иного решения, посмотреть, как будет двигаться предполагаемый механизм. С другой стороны, робототехника, в частности, различные тренажеры или имитаторы способны в значительной степени усилить уровень восприятия виртуальной реальности, так как тело человека будет претерпевать некоторые воздействия сообразно с развитием сюжета в виртуальном мире.

Научное сообщество, занимающееся проблемами робототехники, подвержено общим закономерностям развития эволюционирующих систем, и одной из этих закономерностей является многокритериальность при становлении научных теорий. Действительно, рассматривая критерии выбора теории, можно выделить, по крайней мере два из них – это простота (внутренне совершенство) и соответствие опытным данным. В процессе эволюции теории претерпевают своего рода естественный отбор сообразно изменяющимся условиям, одно из которых – это наличие новых результатов, обусловленных функционированием существующих парадигм. Целесообразно было бы рассмотреть упомянутый процесс в научной робототехнике.



Таким образом, в данной работе подвергаются исследованию различные аспекты междисциплинарности робототехники. Исходным пунктом данного рассмотрения должно явиться определения места теоретической робототехники в системе постнеклассической науки. Далее следует исследовать процесс междисциплинарного взаимодействия между теорией механизмов и кибернетикой, произошедшего при становлении робототехники. Затем уместно было бы представить некоторые робототехнические модели, предназначенные для уяснения черт, присущих процессам бифуркации, происходящим в период научных революций. Наконец, памятуя о человекоразмерности научной робототехники как самоорганизующейся системы, хотелось бы исследовать аспекты многокритериальности при разработке научной теории, а также взаимосвязь робототехники и виртуалистики.

Исходя из изложенного, тема данного исследования, посвященного научной робототехнике как самоорганизующейся эволюционирующей системе, представляется своевременной и актуальной.

Изложение построено таким образом, что сначала исследуются вопросы развития научной робототехники во взаимосвязи с постнеклассическим характером современной науки, а также с ее междисциплинарностью. Рассматриваются методологические аспекты и результаты процесса объединения теории механизмов и кибернетики. Далее разрабатываются наглядные модели, призванные облегчить постановку мысленных экспериментов, описывающих бифуркации человекоразмерных систем и научные революции. Рассматривается взаимосвязь указанных моделей с социальными, а также психологическими объектами. Затем в работе исследуются проблемы выбора научной теории в робототехнике. При этом применяется многокритериальный подход, основанный на паретовских множествах. В качестве критериев выступают простота теории и ее соответствие опытным данным. Рассматривается также процесс изменения методологии робототехники во взаимосвязи с возможностями виртуалистики.

Автор выражает признательность Благотворительному Фонду содействия отечественной науке за материальную поддержку.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РОБОТОТЕХНИКА ВО ВЗАИМОСВЯЗИ С ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКИМ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫМ ХАРАКТЕРОМ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ В данной главе ставится задача рассмотреть теоретическую робототехнику с точки зрения возможного соотнесения ее с методологией классической, неклассической или постнеклассической науки. Научная робототехника является продуктом объединения теории механизмов и кибернетики. Обе эти дисциплины можно считать подпадающими под эгиду классической науки, однако в результате объединения должно возникнуть нечто большее, чем их формальная «сумма». Необходимо рассмотреть, какие задачи пришлось решать двум упомянутым отраслям знания для обеспечения их эффективного взаимодействия.

Далее целесообразно проанализировать, как сказывается наличие возможных парадигмальных прививок на изменении характера теоретической робототехники – дело в том, что физика в ХХ веке приобрела черты неклассической науки, и это не могло не отразиться на робототехнике.

С развитием данной научной дисциплины она может приобрести также черты постнеклассической науки. Данное предположение обусловлено тем, что робот как техническое устройство наиболее полно отвечает принципам антропоморфности. Указанный аспект также следует подвергнуть исследованию.

В главе также ставится задача рассмотрения процесса междисциплинарного взаимодействия между теорией механизмов и кибернетикой. Следует проанализировать, как должна измениться методология этих дисциплин для обеспечения возможности их совместного функционирования. Кроме того, целесообразно выяснить, какие онтологические и методологические последствия повлекло за собой рождение научной робототехники.

1.1. РОБОТОТЕХНИКА И ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКАЯ НАУКА В данном параграфе рассматривается взаимосвязь между научной робототехникой и общим контекстом современной науки, которая в настоящее время переживает период постнеклассического развития. Делается вывод, что робототехника несет черты всех трех этапов развития науки: классического, неклассического и постнеклассического – это обусловлено наличием междисциплинарности и парадигмальных прививок.





Робототехника является одной из новейших отраслей науки ХХ века. Она возникла в результате междисциплинарного взаимодействия между механикой, теорией приводов (электрических, гидравлических или пневматических), электроникой и кибернетикой. Успехи робототехники неоспоримы, однако возникает вопрос, как эта отрасль технической науки связана с магистральным развитием современной физики, поскольку в ней (робототехнике) используются подходы, выработанные еще классической наукой. На первый взгляд, здесь нет места принципам теории относительности или эффектам квантованного электромагнитного поля.

Но, памятуя о принципе междисциплинарности и наличии парадигмальных прививок [i], мы не можем не предположить, что задачи и подходы, возникающие в робототехнике, не были бы какимто образом увязаны с проблемами неклассической и постнеклассической науки. Именно эту взаимосвязь мы попытаемся осветить в данной работе, имея в виду не только технический, но в какойто мере и гуманитарный аспекты. Будем предполагать, что, как в любой фундаментальной естественной науке, здесь должны присутствовать элементы всех трех этапов ее развития: классического, неклассического и постнеклассического. Не претендуя на полноту, рассмотрим характерные черты указанных трех этапов развития науки.

Наука зародилась в древней Греции, что было обусловлено наличием демократического духа, необходимого для научных дискуссий, и провозглашением истины как единственной ценности научных изысканий. Это связано с эпохальным изменением, произошедшим (согласно А. Тойнби) при переходе от традиционного общества к техногенной цивилизации – возникновение новой системы ценностей. Наука изучает все в человеческом мире с особого ракурса предметности, выходя в то же время за рамки предметных структур производства и обыденного опыта [ii].

Наука начинается с момента появления теоретического знания, которое, наряду с эмпирическими правилами, позволяет получать эмпирические зависимости из теоретических постулатов. Евклидова геометрия – первый образец научной теории, но в тот момент еще не появилось теоретическое естествознание, поскольку древние греки не воспринимали эксперимент как путь познания природы. Лишь в эпоху Возрождения возникает мысль, что природе можно ставить теоретические вопросы и получать на них ответы путем эксперимента [iii].

Галилей впервые обратил внимание на важность эксперимента, а Ф. Бэкон и Декарт заложили основы исследовательской программы, опирающейся на опытные данные. Ньютон и Лейбниц создали новую математику – дифференциальное и интегральное исчисления, без которых не могли бы быть сформулированы постулаты классической механики – законы Ньютона. Затем усилиями Даламбера, Лагранжа, Гамильтона, Якоби была разработана аналитическая механика, принявшая наиболее строгий (с математической точки зрения) вид. Механика в XVIII, XIX веках была доминирующей наукой, так Р. Бойль пытался применить принципы механики в химии, а «...идея мира как упорядоченной механической системы явно довлела над умами творцов американской конституции...» [iv].

Чертами классической науки являются четкое разделение между дисциплинами, между субъектом и объектом; подчеркнутая беспристрастность, провозглашаемая научной этикой; объективность, обусловленная правилами индукции; практическая направленность, опирающаяся на опыт. Одним из самых видных математиков XVIII в. был Эйлер, который, занимаясь многими проблемами техники, в частности, вывел кинематические и динамические уравнения вращательного движения твердого тела – эти уравнения впоследствии приобрели особое значения для описания динамики манипуляторов. Однако классической науке не удалось свести все взаимодействия к осевым воздействиям материальных точек друг на друга – исследования Фарадея и Максвелла привели к возникновению понятия поля, однако это не поколебало устои классической механики.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 19 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.