РАЗДЕЛ 7. КОНЦЕПЦИИ ТЕХНИКИ

13.1. Краткая история техники: основные этапы и идеи

Речь пойдет о развитии во времени систематических методов изготовления вещей. На Западе более принят термин «технология» - комбинация греческого technē, «искусство, ремесло» и «logos» «слово, речь», причем, этот термин первоначально применялся к изящным искусствам, и лишь впоследствии – и к прикладным. В Англии термин «технология» появился в 17-ом столетии для обозначения прикладных искусств. К началу 20-ого столетия термин охватил растущий диапазон средств, процессов, и идей в дополнение к инструментам и машинам (механизмам).

История техники – это также и история развития человека и общества. Используя свои рациональные способности по изменению окружающей среды, человек столкнулся и с другими проблемами, решение которых непосредственно не требовалось для выживания и производства богатства

Наше рассмотрение будет включать три стороны: социальная потребность, социальные ресурсы, и поддерживающий социальный идеал. Отсутствие любого из этих факторов ставит под сомнение техническое развитие.

Другой аспект технологии - способ передачи технологических новшеств. Это – трудно уловимая проблема, и необходимо принять явление одновременного или параллельного изобретения в случаях, в которых нет достаточных свидетельств преемственности. Механизм передачи новшеств был чрезвычайно улучшен в последние столетия с помощью прессы и других средств связи и путешествий к источнику новшеств. Традиционно, однако, главный способ передачи был связан с географическим перемещением изделий и мастеров, их изготовивших. Важно, что, будь то перемещение ремесленников ранних цивилизаций или творцов немецкой ракеты, чье опытное знание перешло как к Советскому Союзу, так и к Соединенным Штатам, - эти процессы продвинули распространение новых технологий
Техника в древнем мире

Каменный век (до 3000 до н.э.) Животные иногда используют естественные инструменты типа палок или камней, и существа, которые стали впоследствии людьми, несомненно делали то же самое в течение сотен тысячелетий перед первым гигантским шагом появления их собственных инструментов.

Неолитическая революция. Охватывает конец последнего ледникового периода, приблизительно 15 000 - 20 000 лет назад, когда некоторые из человеческих общин начали делать переход от длительного периода Палеокаменного, или Старого каменного века, где господствовала дикость, к более отлаженному образу жизни с использованием сельского хозяйства. Это время перехода к Неолитическому периоду, или Новому каменному веку, приведшему, в конечном счете, к повышению численности населения, к росту размера общин, и к началу городской жизни.

Городская революция (примерно 3000-500 до н.э). Приблизительно 5000 лет назад начался важный культурный переход в нескольких подходящих географических ситуациях. Это выявило новые потребности и ресурсы и сопровождалось существенным продвижением в технологии. Так появились города.

Технические достижения Греции и Рима (500 до н.э. – 500 н.э.) Успехи Рима в философии и религии, политических и юридических учреждениях, поэзии и драме, вопиюще контрастировали с относительно ограниченным вкладом в технологию. Даже в оснащении вооруженных сил и строительстве, в котором они показали большую изобретательность и эстетическую чувствительность, их работа представляла больше завершение более ранних линий развития, чем кардинальное новшество. Этот очевидный парадокс классического периода древнего мира требует объяснения, и история технологии может обеспечить некоторые ключи к решению проблемы.

Средневековый прогресс (500-1500).

Тысячелетие между крахом Западной римской империи в 5-ом столетии нашей эры и началом колониального расширения Западной Европы в конце 15-ого столетия было известно традиционно как Средневековье, и первая половина этого периода состоит из пяти Темных веков. Мы теперь знаем, что этот период не был таким социально застойным, как это название предполагает. Во-первых, многие из учреждений более поздней империи пережили крах и глубоко повлияли на формирование новой цивилизации, которая развивалась в Западной Европе. Христианская церковь была выдающимся учреждением этого типа, но римские концепции закона и администрации продолжали оказывать влияние намного позже ухода римских легионов из западных областей. Во-вторых, и что более важно, тевтонские (прагерманские) племена, распространившиеся на большую часть Западной Европы, не пришли с пустыми руками: в некотором отношении их техника превосходила ту, которой обладали католики. Они были людьми Железного века, и хотя многое о происхождении тяжелого плуга остается неясным, эти племена стали первыми людьми с достаточно продвинутыми железными орудиями, чтобы предпринять систематическое заселение засаженной деревьями Среднешотландской низменности северной и Западной Европы, тяжелые почвы которой разбили сельскохозяйственные методы их предшественников.

Захватчики прибыли, таким образом, как колонизаторы. Они, возможно, были расценены как «варвары» ориентированными на Рим жителями Западной Европы. В течение 500 лет новая цивилизация росла в силе и начала экспериментировать во всех аспектах человеческой активности и возвращать знания и достижения древнего мира. История средневековой технологии, таким образом, в значительной степени история сохранения, восстановления, и модификации более ранних достижений. Но к концу периода Западная цивилизация начала производить некоторые замечательные технологические новшества, которые в дальнейшем приобрели кардинальное значение.

Появление Западной технологии (1500-1750). Технологическая история Средневековья была одним из периодов медленного, но существенного развития. В последующий период темп изменений заметно увеличился и был связан с глубокими социальными, политическими, религиозными, и интеллектуальными переворотами в Западной Европе.

Появление этнических государств, раскол христианской Церкви протестантским преобразованием, Ренессансом и сопровождающей его научной революцией, экспансия европейцев на другие континенты обнаруживает взаимодействие с развивающейся технологией. Экспансия стала возможной после того, как прогресс в военно-морской технологии открыл океанские маршруты Западным навигаторам. Преобразование одиночных рейдов открытия новых земель в империализм и колониализм стало возможным с появлением новой огневой мощи. Маневренные суда с возросшей огневой мощью, железные орудия дали европейским завоевателям решающее преимущество, увеличенное другими технологическими достижениями.

Реформация, не являясь непосредственно главным фактором для истории технологии, однако оказала на нее влияние. Так, новые способы печатного дела способствовали распространению всех точек зрения, что внесло свой вклад в религиозные перевороты. Интеллектуальное ускорение, вызванное Реформацией, закончилось усилением профессионализма и таким образом стимулировало индустриальную и коммерческую деятельность и технологические новшества. Не случайно многие из изобретателей и ученых этого периода были кальвинистами, пуританами.

Промышленная революция (1750-1900). Термин неточен, потому что Промышленная революция не имеет ясно определенного начала или конца. Этот термин должен таким образом использоваться с некоторой осторожностью, коль скоро мы имеем продолжающееся ускорение процессов индустриализации, которая переходит в наше собственное время.

20-ое столетие

Развитие техники с 1900 до 1945. Недавнюю историю трудно описать, из-за массы материала и проблемы различения существенного и второстепенного. Относительно недавней истории технологии, однако, один факт выделяется ясно: несмотря на огромные достижения технологии к 1900, следующие десятилетия засвидетельствовали ещё больший прогресс, произошедший, к тому же и по более широкому спектру, чем вся предварительно зарегистрированная история. Самолет, ракета и межпланетные исследования, электроника, ядерная энергия, антибиотики, инсектициды, и масса новых материалов были все изобретены и развиты в это время, что создало беспрецедентную социальную ситуацию, полную возможностей и опасностей, которые было трудно вообразить вплоть до нынешнего столетия.

Мир в период 1900 - 1945 был во власти двух мировых войн, в связи с чем, начиная с 1945, появилась забота, как избежать новой мировой войны. Пограничный пункт - взрыв первой атомной бомбы в Аламогордо (Нью-Мексико) в июле 1945.

В ходе этих войн технологическое лидерство перешло от Великобритании и других европейских государств к Соединенным Штатам. Хотя многие важные изобретения были сделаны в Европе, именно Соединенные Штаты дали жизнь многим из них, доведя до коммерческого успеха. Как было с Великобританией в Промышленной революции, технологическая живучесть Соединенных Штатов в 20-ом столетии проявилась не столько специфическими новшествами, сколько их способностью принять новые идеи из любого источника. Большое влияние на техническое развитие, особенно в военной области оказало противостояние Соединенных штатов Америки и Советского Союза в период холодной войны, длившейся сорок лет.

Две мировые войны были сами по себе важными инструментами как технологических, так и политических изменений в 20-ом столетии. Быстрое совершенствование самолета - поразительная иллюстрация этого процесса, в то время как появление танка в первой войне и атомной бомбы во второй показывает те же самые признаки реакции общества посредством развития технологии на срочный военный стимул. Говорят, что Первая мировая война была войной химиков вследствие огромной роли взрывчатых веществ и ядовитого газа. Эти две войны стимулировали развитие технологии, ускорили преобразование «малой науки» в «большую науку», с акцентом на больших исследовательских командах, спонсируемых правительствами и корпорациями.

Хотя значение произошедших преобразований нельзя преувеличивать и потребность в независимом изобретателе, как показали недавние исследования, сохраняется, не остается сомнений, что изменение в масштабе технологических предприятий имело далеко идущие последствия. Это было одно из наиболее важных преобразований 20-ого столетия, поскольку изменило качество индустриальной и социальной организации. Этот процесс утвердил технологию, впервые в ее длинной истории, как важное звено, заслужившее уважение общества.
Техника в космическую эпоху

Многие послевоенные годы были проведены под сенью ядерного оружия, даже при том, что оно не использовалось в войне с этого времени. Атомное оружие подверглось важному развитию: бомбы расщепления 1945 г. были заменены более мощными бомбами синтеза в 1950 г; и к 1960 г. ракеты были готовы к доставке этого оружия в диапазоне тысяч километров. Эта новая военная технология имела не поддающееся расчету влияние на международные отношения, поскольку внесла вклад в поляризацию мировых блоков военной мощи, определяя осторожность в ведении международных дел, которая отсутствовала ранее в 20-ом столетии.

Потенциал для адаптации и использования компьютера кажется настолько большим, что много комментаторов уподобили компьютер человеческому мозгу, и нет сомнения, что человеческие аналогии были важны в его развитии. В Японии, где компьютер и другая электронная техника сделали гигантские успехи с 1950-ых, полностью компьютеризировали и автоматизировали фабрики к середине 1970-ых, некоторые из них применяли роботов в изготовлении других роботов. В Соединенных Штатах химическая промышленность демонстрирует поразительные примеры полностью автоматизированного, управляемого компьютером производства.

В медицине и науках о жизни компьютер стал мощным инструментом исследования и наблюдения. Теперь можно контролировать сложные действия и лечение. Исследование в биологии стали проводить при помощи современных методов и инструментов, которые начали открывать тайны формирования клетки и воспроизводства через самокопирующие свойства молекул ДНК во всех живых организмах и таким образом исследовать природу жизни непосредственно.

Исследование космоса. Ракета, которая играла критическую роль в революции военной техники с конца Второй мировой войны, приобрела более конструктивное значение в американских и советских космических программах. Первый захватывающий шаг осуществил Спутник 1. Шар, начиненный аппаратурой и весящий 83 килограмма, запущенный в космос Советским Союзом 4 октября 1957, стал первым искусственным спутником. Это достижение ускорило так называемую космическую гонку, в которой достижения сторон (СССР и США) следовали друг за другом в быстрой последовательности. Они могут быть удобно сгруппированы в четыре хронологически перекрывающихся стадии. Первая стадия, увеличение тяги ракет, способных к выведению спутников на орбиту для целей связи, наблюдения погоды, для контроля военной информации, и в топографических и геологических наблюдениях. Вторая стадия начиналась с успешного вывода на орбиту спутника Земли советского космонавта Юрия Гагарина 12 апреля 1961, в космическом корабле Восток 1. Этот полет продемонстрировал мастерство преодоления проблем невесомости и безопасного возвращения в атмосферу Земли.

Третья стадия была лунной программой. Снова, первое достижение было советское: спутник Луна-1, запущенный 2 января 1959, стал первым искусственным телом, которое вышло из гравитационного притяжения Земли, пролетело мимо Луны, и вышло на орбиту вокруг Солнца как искусственная планета. Первая мягкая посадка на Луне была сделана Луной-9 3 февраля 1966; это устройство несло камеры, которые передали первые фотографии поверхности Луны. К этому времени фотографии с близкого расстояния были сделаны аппаратами Рейнджер 7, 8, и 9. А в 1966 - 1967 серия из пяти американских лунных орбитальных аппаратов сфотографировали почти полную поверхность Луны с низкой орбиты в поиске подходящих мест для посадки. Американский Сурвейер 1 совершил мягкую посадку на Луне 2 июня 1966; это дало много дополнительной полезной информации о лунной поверхности. Тем временем нарастала мощность ракетных двигателей, и к концу 1960-ых в США появилась огромная 108-метровая ракета Сатурн V, весившая 2 725 тонн. Программа Аполлон достигла кульминации 20 июля 1969, когда Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин выбрались из лунного модуля Аполлона 11 на поверхность Луны. Программа исследования Луны была прекращена в 1972.

Четвертая стадия исследования космоса была направлена на исследование планет Солнечной системы. Так, исследования Венеры производились как американскими, так и советскими ракетами в период 1962 по 1978 гг. Исследование Марса проводилось прежде всего американскими ракетами Маринер и Викинг. В начале 1980-ых США обследуют атмосферу и спутники Юпитера и Сатурна, в результате чего была обнаружена предварительно не известная конфигурация колец вокруг Юпитера, аналогичных таковым на Сатурне.

В начале и середине 1980-ых внимание американской космической программы было сосредоточено, прежде всего, на разработке транспортного средства многократного использования Шаттл (букв.: челнок) для обширного орбитального исследования.

Космическая программа США перенесла огромный удар в 1986, когда космический челнок взорвался спустя 73 секунды после старта, унеся жизни семи космонавтов. Были и другие разочарования, связанные в частности с выводом на орбиту космического телескопа Хаббл стоимостью 1,5 млрд. долларов. Межпланетные исследования, к восхищению и профессиональных и любительских астрономов, передали красивые, информативные изображения других планет.


Рис. 7.1. Переполировка орбитального телескопа Шаттл, декабрь 1993. Видны фигуры двух астронавтов, работающих в космосе, и на заднем фоне – западное побережье Австралии.
В начале космической эры можно только смутно почувствовать ее возможности.

Восприятие техники
Наука и техника. Результатом этого обзора истории техники является прояснение различия между наукой и техникой. История техники более длинна, чем история науки и отличается от нее. Технология - систематическое изучение способов делать вещи; наука - систематическая попытка понять и интерпретировать мир. В то время как технология обеспокоена изготовлением и использованием орудий, наука посвящена более концептуальному пониманию окружающей среды. Навыки счета развились только с появлением больших мировых цивилизаций.

Можно сказать, что наука начиналась приблизительно за 3 000 лет до н.э., тогда как технология, как мы видели, является столь же старой, как и само человечество. Вначале они развивались независимо. Конечно, были точки пересечения, типа использования математических знаний в строительстве зданий и ирригационной работе, но в основном функции ученого и технолога, используя эти современные термины ретроспективно, в древних культурах отличались

Ситуация начала изменяться в течение средневекового периода развития на Западе (500-1500 н.э.), когда и техническое новшество, и научное понимание взаимодействовали со стимулами коммерческого использования в городской культуре. В начале 17-ого столетия, философ естествознания Фрэнсис Бэкон перечислил три больших технологических новшества - магнитный компас, книгопечатание и порох - как заметные достижения современного человека, квалифицировав экспериментальную науку в качестве средства увеличения господства человека над природой. Подчеркивая практическую роль науки, Бэкон призывал к гармонизации науки и техники, убеждая ученых изучать методы ремесленников, а последних – к изучению наук. Бэкон, наряду с Декартом и другими современниками, впервые увидел, что человек становится хозяином природы.

Союз науки и техники, предложенный Бэконом, был осуществлен не скоро. За последующие 200 лет, в строительстве даже крупных сооружений, например железных мостов, паровых двигателей и текстильных машин, обходились почти без ссылки на научные принципы. Но организации людей, вдохновленных принципами философии Бэкона, который сформировал Королевское общество в Лондоне в 1660, проявляли усилия, чтобы направить научное исследование к полезным результатам, сначала, улучшая навигацию и картографию, и, в конечном счете, стимулируя индустриальное новшество и поиск минеральных ресурсов. Подобные организации ученых развивались в других европейских странах, и ученые 19-ого столетия двигались к профессионализму техников. Таковы были Либих из Германии, один из отцов органической химии и первый сторонник применения минеральных удобрений, и Майкл Фарадей, блестящий британский ученый-экспериментатор в области электромагнетизма, подготовившие основание, на которое ступил изобретатель Томас А. Эдисон и многие другие.

После его достижений применение научных принципов к технологии быстро росло. Последнее привело к техническому рационализму Фредерика В. Тэйлора в организации рабочих при массовом производстве. Это обеспечило модель, которая была применена Генри Фордом на его автомобильном сборочном заводе и указало путь к развитию математического моделирования. Стало проявляться не только одностороннее влияние науки на технику, но и обратное влияние, поскольку технология создавала новые инструменты и механизмы, с которыми ученые были способны достигнуть постоянно увеличивающегося понимания естественного мира. Подобные события привели технологию к ее современному эффективному уровню работы на основе использования достижений науки.

Критика техники. К середине 19-ого столетия, нетехнологи были почти единодушно очарованы чудесами новой искусственной окружающей среды, растущей вокруг них. Большая промышленная выставка в Лондоне в 1851, с ее множеством машин, казалось, была кульминацией пророческого прогноза Фрэнсиса Бэкона о растущем господстве человека над природой. Маркс и Энгельс, придерживаясь радикально отличной политической ориентации, приветствовали технологический прогресс, потому что в их глазах это должно было привести к обязательной потребности в социалистической собственности и управлении промышленностью. Точно так же ранние образцы научной фантастики типа Жюля Верна и Уэллса с интересом исследовали возможности, открываемые современной техникой и признавали обаяние техники в некоторых из своих произведений.

Другой писатель романист Олдос Хаксли изобразил общество ближайшего будущего, в котором техника была твердо возведена на престол, держа людей в физическом комфорте не только без знания, но также и без свободы, красоты, или творческого потенциала, ограбленными на каждом витке личного существования. Эхо того же самого представления нашло острое артистическое выражение в фильме Теперешние времена (1936), в котором Чарли Чаплин изобразил эффект обезличивания на сборочной линии массового производства. Таким настроениям давали пищу международные политические и экономические условия 1930-ых, когда Западный мир был погружен в Большую депрессию.

Как это ни парадоксально, спасение от длившейся десятилетие экономической депрессии и успешной защиты Западной демократии во Второй Мировой Войне не принесло веры в технику. Ужасающие потенциальные возможности ядерной войны были показаны в 1945, и разделение мира на враждебные блоки предотвратило любую такую эйфорию. Роберт Оппенгеймер после испытания атомной бомбы в Лос-Аламосе выступил против решения создавать термоядерную бомбу. Тема технологической тирании по отношению к индивидуальности человека и его традиционному образу жизни была выражена Жаком Эллюлем из университета Бордо, в его книге Технологическое общество (1964). Эллюль утверждал, что техника настолько распространилась, что человек теперь жил в обстановке технического окружения, а не природы.

Технологическая дилемма. Это - дилемма между, с одной стороны, сверхзависимостью жизни в развитых странах от техники, и, с другой стороны, угроза того, что техника понизит качество жизни в современном обществе и даже подвергнет опасности общество непосредственно.

Экологический баланс. Третья главная проблема современного технологического общества - это сохранение экологического равновесия. Человек повреждал окружающую среду в течение многих столетий, уничтожая леса и занимаясь сельским хозяйством слишком интенсивно. И хотя были предприняты некоторые защитные меры, типа учреждения национальных парков, большой прирост населения и интенсивность индустриализации ускоряют всемирный экологический кризис. Этот кризис включает опасности, связанные с разрушением экваториальных лесов дождями, небрежной эксплуатацией полезных ископаемых, добываемых открытым способом, загрязнением океанов радиоактивными отходами и атмосферы продуктами сгорания. Оно включает избыток окислов серы и азота, производящих кислотный дождь, и углекислый газ, который может повлиять на всемирный климат через так называемый парниковый эффект. Существует опасность неразборчивого использования пестицидов.

Взаимодействие между обществом и техникой. Во-первых, нельзя не признать, что отношения между технологией и обществом являются сложными. Любой технологический стимул может вызвать разнообразие социальных ответов, в зависимости от таких непредсказуемых переменных, как различия между человеческими характерами; точно так же как трудно заранее выбрать какую либо определенную социальную ситуацию, чтобы произвести желаемый технологический ответ. Любая «теория изобретения», поэтому, должна оставаться чрезвычайно предварительной, и любое понятие «философии» применительно к истории технологии должно учесть широкий диапазон возможных интерпретаций. Главный урок истории технологии состоит в том, что она не имеет никакой точной прогнозирующей ценности.

Во-вторых, определение технологии как систематического изучения методов делать вещи, определяет технологию как социальное явление.

Получалось, что традиционно образованный западный человек отказывается признавать, что то или иное произведение искусства находится вне его понимания, но бодро признает, что он не понимает, как работают его радиоприемник или система нагрева. Английский писатель Артур Кёстлер характеризовал такого современного человека, изолированного от технологической окружающей среды и владеющего ее благами без понимания, как «городского варвара». Все же растущая распространенность технологии «черного ящика», в которой только утонченный эксперт способен понять чрезвычайно сложные процессы в электронном оборудовании, делает все более трудным избежать положения такого «варвара». Равно как трудно переоценить важность тех дисциплин, которые обеспечивают мосты между этими двумя культурами, и здесь можно увидеть, сколь важна роль истории техники.

Однако желательный уровень материального благополучия и возможности досуга для развлекательных целей как критерий полноты жизни в любом человеческом обществе имеет другие, еще более важные, предпосылки, типа обладания свободой в законопослушном сообществе и равенства перед законом. Свобода и равенство - традиционные качества демократических обществ, и возникает вопрос, способствует ли технология их приобретению. Конечно, очень отсталые режимы использовали технологические устройства для подавления индивидуальной свободы и обеспечения повиновения государству: видение кошмара Джорджа Оруэлла «Тысяча девятьсот восемьдесят четвертый» (написано в 1949), с его экранами телевизора и искусными пытками, обеспечило литературную демонстрацию этой действительности. Но тот факт, что высокая техническая компетентность требует высокого уровня образования, вселяет надежду, что общество, которое является образованным, не будет долго выносить ограничения на индивидуальную свободу и инициативу, не имеющие внутреннего оправдания.

Даже в то время как угроза технического самоуничтожения остается и проблемы управления народонаселением и экологической неустойчивостью требуют решения, человек нашел ключ от его собственного будущего в виде поиска путей в глубины бесконечно привлекательной Вселенной. Пока еще только несколько провидцев оценили богатство этой возможности, и их проекты слишком легко признаны не чем иным как научной фантастикой. В этом контексте стоит вспомнить слова Артура Кларка, одного из наиболее проницательных современных провидцев, в его Профилях будущего (1962): он предполагал, что всезнающие существа, которые могут развиться из наших скромных начал, «могут завидовать нам, греясь в ярком послесвечении Создания; поскольку мы знали Вселенную, когда она была молодой».

13.2. Осмысление феномена техники

Философия техники возникла в XIX столетии. Первым ввел в оборот это словосочетание немецкий философ Эрнст Капп в своей книге, изданной в 1877 г., «Основные направления философии техники. К истории возникновения культуры с новой точки зрения». В конце того же века русский инженер П.К. Энгельмейер формулирует задачи философии техники в своей брошюре «Технический итог XIX века» (1898 г.). Его работы были опубликованы и на немецком языке. Однако только в XX в. техника, ее развитие и значение для будущего общества становятся предметом систематического изучения.

Правда техника в целом не является предметом изучения технических дисциплин. Конечно, многие естественные науки вынуждены принимать во внимание технику, но делают это со своей, естественнонаучной точки зрения. Зато ряд общественных наук и, прежде всего, социология и психология, обращаются к анализу технического развития.

Техника относится к сфере материальной культуры. Тем не менее, как хорошо известно, материальная культура связана с духовной самыми неразрывными узами.

Итак, техника предполагает:

совокупность технических устройств и систем;

деятельность по созданию этих устройств;

технические знания и их производство.

Возникла необходимость массового обучения ремеслу (а не от отца к сыну, как раньше). Фундаментальный труд немецкого инженера Георгия Агриколы «О горном деле и металлургии в 12 книгах» (1556) был по сути дела первой производственно-технической энциклопедией и выполнял роль первого учебника. В России одним из первых учебных заведений для подготовки инженеров было Горное училище, учрежденное в 1773 г. в Петербурге. Влияние преобразований Петра I и здесь сказалось. Научная ориентация только начинала пробивать себе дорогу.

Первыми полунаучными учебниками были учебники по механике. Потребовалось почти столетие, чтобы полутеоретическое описание всех существующих машин с точки зрения начертательной геометрии, заложенное Гаспаром Монжем (основавшим в 1794 г. Политехническую школу в Париже и являющимся автором начертательной геометрии) в программу обучения инженеров в Парижской политехнической школе, превратилось в подлинную теорию механизмов и машин.

Вторая ступень рационального обобщения техники заключалась в обзоре и обобщении всех существовавших областей ремесленной техники. «Общая технология» Иоганна Бекмана и французская «Энциклопедия» - образцы таких учебников-обзоров.

Технические науки, которые формировались прежде всего как приложение областей естествознания к различным классам инженерных задач, в середине XX в. образовали особый класс научных дисциплин, не только отличающихся от естественных наук по объекту и по внутренней структуре, но также обладающих дисциплинарной организацией.

Наконец, высшую на сегодня ступень рационального обобщения в технике представляет собой системотехника как попытка комплексного теоретического обобщения всех отраслей современной техники и технических наук при ориентации не только на естественные науки, но и на гуманитарные, базирующаяся на системной картине мира.

Вот перечень дисциплин изучаемых будущим системотехником в США:

Общая теория систем, линейная алгебра и матрицы, топология, теория комплексного переменного, интегральные преобразования, векторное исчисление, дифференциальные уравнения, математическая логика, теория графов, теория цепей, теория надежности, математическая статистика, теория вероятностей, линейное, нелинейное и динамическое программирование, теория регулирования, теория информации, кибернетика, методы моделирования и оптимизации, методология проектирования систем, применение инженерных моделей, проектирование, анализ и синтез цепей, вычислительная техника, биологические и социально-экономические, экологические и информационно-вычислительные системы, прогнозирование, исследование операций и т.д.

Из перечня видно, насколько широка подготовка современного инженера-системотехника. Однако главное для него - научиться применять полученные знания для решения двух основных системотехнических задач: обеспечение интеграции частей сложной системы в единое целое и управления процессом создания такой системы.

13.2. Автоматизация

Первоначально это интеграция станков в полностью автоматическую, а в некоторых случаях саморегулирующуюся систему. Передовые страны приступили к автоматизации промышленности в начале 1950-х годов. Зародившись как концепция производства, сегодня автоматизация означает много больше, чем координация функционирования ряда станков. В настоящее время она осуществляется на всех уровнях предпринимательства и производства. Вряд ли найдется вид деятельности – социальной или экономической, не подверженный в той или иной степени внедрению автоматически управляемых устройств или систем. Перечень направлений автоматизации включает, например, запуск и автоматическое пилотирование летательных аппаратов, производство автомобилей, управление движением транспорта и его маршрутизацию, медицинскую диагностику, игру в шахматы и автоматическое обновление банковского баланса в соответствии с указаниями, поступающими от компьютера, который может находиться на расстоянии во много километров.

С технической точки зрения, автоматизация может рассматриваться как последний этап промышленной революции. Первый этап этой революции можно было бы охарактеризовать словом «механизация»; ключевым фактором на этом этапе было использование механизмов и машин вместо мускулов. На протяжении одного столетия доля физического труда человека и животных в промышленности и сельском хозяйстве снизилась с 90 до примерно 10%. Маловероятно, что автоматизация изменит это соотношение, потому что большинство людей больше не служат в качестве вьючных животных или простых источников энергии. Все чаще люди управляют механической силой и энергией и действуют как связующее звено между механизированными операциями, в которых автоматизация осуществила и еще будет осуществлять разительные перемены.

Обратная связь. Важнейшей характеристикой автоматизации является способность машин к саморегулированию, что стало возможным благодаря технике обратной связи. Обратная связь, соединенная с быстрой и автоматической обработкой информации, – вот в чем секрет широкого распространения и успехов автоматизации.

Применение принципа обратной связи до наступления 20 в. носило случайный характер. Положение сильно изменилось во время Второй мировой войны. Системы управления настолько улучшили маневренность и повысили скорость самолетов, что обычные способы борьбы с ними оказались устаревшими. Научные и инженерные силы передовых стран сосредоточились на разработке автоматизированных систем.

Обратную связь в больших масштабах первой начала использовать перерабатывающая промышленность и энергетика. К середине 1950-х годов в США были почти полностью автоматизированы некоторые нефтеперерабатывающие заводы и несколько атомных электростанций. Такое лидерство объясняется природой этих отраслей промышленности; нефтепродукты и газы, например, могут легко транспортироваться по трубам, а атомные электростанции требуют дистанционного управления реактором.

Промышленность настойчиво изыскивает подходы, которые позволили бы производить высококачественные продукты при низкой стоимости. Значительные успехи были достигнуты 1) в разработке аналитических приборов, позволяющих контролировать технологический режим и анализировать химический состав газов и жидкостей в сотнях точек внутри технологической установки, 2) в разработке и конструировании разнообразного автоматически управляемого оборудования, 3) в использовании больших компьютеров для управления технологическими процессами, 4) в оптимизации производительности промышленного оборудования.

Наиболее яркие достижения в управлении процессами были результатом использования цифровых компьютеров. Цифровые компьютеры могут быть запрограммированы так, что будут справляться и с непредвиденными ситуациями, которые могут возникнуть в технологическом процессе. При этом автоматически управляемое оборудование может функционировать с исключительно малыми допусками и немедленно реагировать на отклонения от правильного течения процесса. Современные телеметрические средства позволяют интегрировать эти компьютеры в единую информационную систему управления ресурсами

Дискретное производство. Этот тип производства включает, как правило, три широкие категории: 1) поточное (массовое) производство – процесс, который подходит для изготовления в больших количествах одной и той же детали или продукта, как, например, при производстве пуговиц или автомобилей, 2) мелкосерийное производство – изготовление деталей или продуктов партиями от нескольких сотен до нескольких тысяч ежегодно (скажем, микроскоп или охотничье ружье) и 3) заказное или штучное производство – изготовление деталей или продуктов от одного или двух до нескольких сотен (например, реактор или крупная гидравлическая турбина). Поточное производство характеризуется предопределенной последовательностью операций, тщательно разработанных с целью обеспечить минимальную себестоимость при приемлемом качестве; эти операции требуют более специализированного оборудования и легче автоматизируются. Мелкосерийное и штучное производства имеют прерывистый характер, не придерживаются жестко какой-либо неизменной последовательности операций, используют универсальное оборудование, занимают значительно более длительное время, имеют более высокую себестоимость и меньше поддаются автоматизации.

Усилия по автоматизации некоторых операций поточного и мелкосерийного производств начались с разработки станков с числовым программным управлением. Числовое управление с помощью предварительно запрограммированных перфолент заменило настраиваемые вручную кулачки и храповики, которые до той поры управляли работой станков. С появлением миникомпьютеров стало возможным прямое цифровое управление (ПЦУ). ПЦУ представляет собой централизованное управление с помощью компьютера группой станков и обеспечивает работу небольших автоматизированных систем механической обработки. Когда в середине 1970-х годов стали доступны микропроцессоры, появилось компьютерное числовое управление, что позволило создать станки, которые управлялись отдельным микропроцессором, допускавшим перепрограммирование, и оказались экономически эффективными. В 1960-х годах стали доступны роботы – перепрограммируемые многофункциональные манипуляторы. Роботы позволяют обеспечить полную автоматизацию, особенно в таких видах деятельности, которые являются опасными или требуют точности и высокой степени повторяемости операций. Эти технологии привели к значительным успехам в области обработки материалов, что, в свою очередь, послужило важным фактором в развитии автоматизации складского хозяйства.

Успехи в информационной технологии, особенно в интерактивной графике, связи, системах управления базами данных и в прикладном программном обеспечении, позволили развить два важных направления – проектирование с помощью компьютеров (САПР) и производство с помощью компьютеров (АСУП). Соответствующие системы открывают перспективу значительного повышения эффективности инженерно-технического и промышленного труда.
ВЛИЯНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ НА ЭКОНОМИКУ И ОБЩЕСТВО.

Будущее автоматизации. Хотя трудно прогнозировать возможное влияние автоматизации на промышленность и сферу обслуживания, одно кажется несомненным: тенденция создания и распространения автоматизированных систем сохранится. Вместо того чтобы разрабатывать узлы и компоненты, а затем их согласовывать и строить автоматическую систему, предпочтение будет отдано разработке самой системы. Конкретные области технологии, а также различных технических дисциплин, которые развиваются по отдельности, будут сближаться.

Первая промышленная революция создала новую среду для человечества. Приведя крестьян с полей и ремесленников из малых мастерских на фабрики, она обеспечила концентрацию и централизацию человеческих усилий и тем самым – массовое производство. Никто, и менее других Р. Аркрайт и Дж. Уатт, не думали, что они совершили цивилизационный переворот, но именно это и произошло в действительности. Влияние новых машин на повседневную жизнь имело гораздо более революционный характер, чем сами машины. Революция, связанная с автоматизацией, также обещает привести к более глубоким социальным последствиям, чем те или иные технологические усовершенствования.

Новая революция приведет к трансформации многих черт общества. Запрет детского труда и законы, регулирующие заработную плату, продолжительность и условия труда, эволюционировали так, чтобы защитить человека от экстремальных воздействий производственной среды. Автоматизация уже начала освобождать людей от производственной зависимости. Когда рабочая сила переместится с заводов в учреждения (а функции самих учреждений перейдут к работе на дому), обычные профессиональные союзы тоже изменятся или появятся новые профсоюзы, удовлетворяющие специфическим требованиям «постиндустриальных» трудящихся.

Искусство и культура традиционно зависели от патронажа привилегированных социальных слоев. С появлением все большего свободного времени и денежных средств у широких слоев населения культура и искусство займут в жизни людей более заметное место. Окажется затронутым даже образование. Информационные системы, программирование и машинные языки уже подвели нас к прорыву в теории и практике обучения; что означал бы такой прорыв во всех сферах образования, культуры и общественной деятельности, – об этом можно только гадать.

Изменения в экономике. Здесь отметим лишь, что экономическое неравенство между странами, начало которому положила первая промышленная революция, по-видимому, будет возрастать, быть может, ускоренными темпами и с другими государствами-лидерами.