 |
Возникновение и становление технологических наук
|
|
|
|
Технологические процессы относятся к системе: технологические науки – технология – техника. Эти процессы исследуют, моделируют и разрабатывают в технологических науках, осуществляют – в технологии и реализуют – в технике. При этом технология первична, а техника как результат технологии – вторична. Только полное соответствие технологических параметров их реализации в технике позволяет получить положительные результаты преобразования вещества, энергии и информации [8,9].
Технологичная форма движения материи должна достигнуть определенного объёма и уровня развития, чтобы кристаллизоваться в технологическую науку. Первое свойство технологической науки – это рационализм, т.е. исключение из нее всего неразумного, неэффективного, тормозящих положений и др. Истинные научные знания должны отражать теории и законы. Второе свойство науки ‑ превращение знания в научное. Третье – выделение специфического вида социальной деятельности и её целей.
Таким образом, для возникновения науки необходимо:
‑ накопление материала знаний – истоков науки;
‑ дифференциация знаний с выделением рационально-практического знания;
‑ объективный анализ знаний в познавательных целях;
‑ выделение научной деятельности как особого вида гуманитарной, технологической и технической деятельности;
‑ превращение научной деятельности в профессию.
Дальнейшее развитие науки зависит от уровня знаний и интеллекта. Технологическая деятельность человека бесконечно разнообразна с технологическим критерием – что производить, как производить и какими средствами труда.
Технология появилась в человеческом обществе вместе с развитием человека. С первых дней появления человека он стал решать примитивные технологические вопросы: приготовление пищи, одежды, жилья и др. со временем совершенствуя их. Накопленный опыт только XVII веке позволил создать технологическую науку и только позднее в XVIII веке появилась техническая наука. Следовательно, технологические науки появились раньше технических наук.
|
|
|
Первая технологическая наука появилась в России, создателем которой был М. В. Ломоносов (1711‑1765 г.) в виде его труда «Первое основание металлургии или рудных дел» (1742‑1763 г.).
М. В. Ломоносов в своих замечательных трудах «Элементы математической химии» (1741 г.) и «Курс истиной физической химии» (1752 г.) заложил основы новой науки - физической химии, которая в современном виде является одним из основных разделов технологических наук. «Истинный химик – говорил М. В. Ломоносов – должен быть теоретиком и практиком» (1738‑1746 г.). Это относится и к технологии. Следовательно, и технолог должен быть теоретиком и практиком, т.к. теория и практика едины, взаимосвязаны и взаимообусловлены.
После появления технологических наук в XVIII веке, они в последующем стали интенсивно развиваться и получили обобщение в понятии технологии как совокупности ремесленного искусства в работах И. Бекмана. В классификации наук А. М. Ампера технологические науки занимают определенное место.
В начале XIX века И. Бекман в своем труде «Очерк общей технологии» (1806 г.) попытался создать общие принципы создания всеобщей технологии. Но в тот период развития это была только идея, и не было технических условий для её создания. Поэтому только в XIX веке технология окончательно выделилась в отдельную отрасль науки.
Гениально предвидел развитие технологических наук Д. И. Менделеев, который в своей статье «Технология» (1901 г.) писал: «Технология принадлежит к числу наук, очень молодых, возникших лишь в XIX веке … тем не менее в практическом сочетании частностей должно ждать своих обобщений, с которыми в будущем может выступить технология как самостоятельная прикладная наука». Им рассматривается технология как теоретическая дисциплина, которая все частности переносит на уровень эффективного достижения сознательных человеческих целей.
|
|
|
Но только сейчас впервые В. П. Кашириным (1988, 1992 г.) были обобщены и проанализированы общая теория технологических наук и технологий [8,9].
Технологические науки и технологии существуют в диалектической триаде: они исследуются и моделируются в технологических науках – разрабатываются в технологии – и реализуются на практике в технике [12].
Поэтому структура технологических наук и технологий состоит из двух взаимосвязанных процессов: научного и инженерного (рис.1) [13].
а б
Рис.1. Структура технологических наук (а) и технологий (б) [13].
Научный и инженерный процессы происходят вследствие диалектического развития нового познания и созидания – разрешения противоречия между устаревшим и новым прогрессивным. В научном процессе познаются и моделируются новые знания, а в инженерном – созидают в производстве жизненно важные материалы, изделия, приборы, оборудование и другую необходимую продукцию.
В целом технологические науки подразделяются на теоретико-технологические науки, занимающиеся производством знаний о своих технологических объектах, и инженерно-технологические научные дисциплины. Все они в итоге разрабатывают эффективные технологические методы и способы, теории расчета, проектирования, организации и управления технологическими процессами с конкретной целью – повышения степени полезности любой продукции у потребителей.
Таким образом, технологические науки подразделяются на два уровня: теоретическую технологию и инженерно-технологические дисциплины. Теоретическая технология изучает и описывает закономерности предметного взаимодействия, устанавливает параметры и условия протекания процессов преобразования вещества, энергии и информации. Инженерная технология занимается конкретизацией теоретической технологии и её реализацией в производстве.
|
|
|
Следовательно, технология есть сумма технологических наук плюс инженерство:
Объективная необходимость требует для диалектического развития технологических наук и технологий фундаментальной подготовки инженеров с высоким уровнем знаний и интеллекта – основы модернизации производства нашей страны [14,15].
Диалектическое, прогрессивное развитие нашей цивилизации направлено в сторону именно повышения степени полезности абсолютно любой продукции у потребителей в виде суммы отдельных полезностей: экологической, технической, экономической и социальной. Ибо сумма этих полезностей продукции у потребителей и определяет наиболее оптимальные, высокие технологии и их основу – технологические науки – у изготовителей. Безусловно, высокие технологии требует существенного увеличения затрат у изготовителей, которые должны перекрываться повышением степени полезности продукции у потребителей.
В целом технологические науки являются основным источником качественного изменения общественного бытия. Именно степень технологизации общества определяет уровень развития нашей цивилизации. Повышение степени технологизации общества обусловлено развитием образования – повышением уровня знаний и интеллекта (разума), выраженного в их гармоничной взаимосвязи.
Следовательно, каков уровень знаний и интеллекта, таков и уровень - выпускаемой современной продукции. Поэтому, первопричиной, источником технологизации общества является высокий уровень образования – разрешение противоречия между существующим, устаревшим образованием и новейшим, прогрессивным образованием. Только повысив уровень знаний и интеллекта можно добиться успешного прогрессивного развития нашей страны.
Определяющими факторами развития технологических наук и технологий являются: экономические и социальные потребности общества и состояние науки. Так, ведущие страны мира превращаются в общества знаний и информации, где все зависит от уровня образования, науки и высоких технологий.
|
|
|
О необходимости создания в стране наиболее высокого и бесплатного образования на всех уровнях достаточно подробно приведено в работах [14,15].
Наука – познание объективных истин в их объективном отражении законов и свойств Природы, общества и самого человека. В данный период наука характеризуется следующими чертами:
‑ новизной исследуемых процессов и предметов на всех уровнях мега-, макро-, микро-, наномира и др.;
‑ моделированием физико-химических, технологических, экономических и социальных процессов;
‑ гармоничным объединением знаний гуманитарных, технологических и технических наук;
‑ развитием междисциплинарных наук: технологических, синергетических, бионанотехнологических и множества других;
‑ усилением единства теории и практики, т.е. единства познания и созидания;
‑ направленностью на глубокое познание материи, на основе которого целевым назначением является повышение степени полезности абсолютно любой продукции у потребителей;
‑ решением социальных и экологических проблем повышения качества жизни человека;
‑ увеличением использования различных форм интенсивной электромагнитной энергии и др.
В итоге наука является началом высоких технологий – без науки ни о каких высоких технологиях не может быть и речи.
Специфика технологических наук характеризуется двумя факторами:
‑ основная масса инженеров – основа модернизации – использует теоретические достижения всех наук для совершенствования всей инфраструктуры технологических процессов;
‑ развитие технологических наук прочно связано с главной движущей силой цивилизации – производительными силами общества.
В состав производительных сил входят: человек – орудия труда – предмет труда, что является моделью технологических связей любого вида материального производства.
Комплексный характер технологической науки выражается в органической связи научных знаний о человеке, материальной технике и качественно определенном предмете труда. При этом, знания и информация являются существенными ресурсами в материальном производстве ‑ технологических процессах.
Поэтому технологические науки представляют собой системы научных знаний о закономерностях функционирования и развития технологического способа производства благ в материальной жизни общества. Центральным основанием технологических наук является их единство с конкретными науками с формированием технологической картины Мира.
Философским основанием технологических наук является диалектический материализм, а сами технологические науки представляют собой новую отрасль мировой науки. Хотя до сих пор отсутствуют учебники по общей технологии и технологической науке. Поэтому необходимы глубокие знания и интеллект об основных направлениях диалектического развития технологических наук.
|
|
|
4. Основные направления диалектического развития
технологических наук
Главная задача диалектического развития технологических наук и технологий – это переход на более высокий технологический уровень на основе объективных законов диалектического материализма. Ибо только диалектический материализм не только объективно отражает объективную реальность, объективно познает её, но и обуславливает объективное созидание технологического Мира в гармонии с природным Миром. Здесь диалектическое познание и созидание прочно взаимосвязаны и взаимообусловлены по закону В. Гёте «Познавать и созидать, созидать и познавать. Это как вдох и выдох».
Диалектическое познание и созидание есть объективное отражение в сознании объективного Мира – получение новых знаний о свойствах материи и превращение на основе законов диалектики их в конкретные, положительные результаты в области прогрессивного развития теории и практики.
Теория и практика едины, гармонично взаимосвязаны и взаимообусловлены, имеют одинаковую ценность в диалектическом развитии техногенного Мира. Поэтому диалектическое познание и диалектическое созидание являются фундаментом технологических наук и технологий.
Современными направлениями диалектического развития технологических наук являются [16]: нанотехнологии, биотехнологии, химические технологии, знаниевые технологии, технологии управления, технологии нефтедобычи, технологии энергосбережения, металлургические технологии, горнодобывающие технологии и многие другие. Отдельные виды технологических наук сливаются в различной степени в конвергентные (сближение, схождение, объединение) технологии.
Нанотехнологии несут переворот в технологической науке. Если раньше человек брал из Природы познанные технологии, то нанотехнологии позволяют создавать новые, еще пока непознанные технологии Природы. Это позволяет синтезировать новые материалы и создавать изделия с заданными свойствами.
Поэтому основными направлениями развития нанотехнологий в технологической науке являются следующие:
‑ формирование новых материалов и изделий с заданными свойствами и высокой степенью полезности любой продукции у потребителей;
‑ планарные технологии – последовательное нанесение на подложку ряда слоев различных материалов, что позволяет значительно изменить их свойства путем изменения напряжения между слоями;
‑ наноспинтронная технология – это управление спином электронов в наночастицах, что позволяет регулировать магнитные и электрические свойства веществ;
‑ атомарное и молекулярное конструирование приборов и инструментов;
‑ моделирование нанотехнологических процессов с использованием компьютерных методов и технологий искусственного интеллекта;
‑ применение основного технологического параметра управления электронами и наночастицами – электромагнитной энергии;
‑ нанометрология;
‑ создание новых производств нанопродукции;
‑ использование конвергентных информационных технологий.
В будущем нанотехнологии (10-9м) будут переходить в пико- (10-12м) и фемтотехнологии(10-15м) и др., т.е. переходить вглубь материи с повышением интенсивности различных видов электромагнитной энергии.
Биотехнологии (генная, клеточная инженерия и др.) позволяют управлять, развивать и лечить растения, животных и человека. Особое место здесь занимают бионанотехнологии – легирование клеток растений и живых организмов наночастицами, позволяющими развивать, затормаживать и уничтожать (больные) клетки в зависимости от состава и свойств наночастиц под воздействием электромагнитной энергии по прототипу легирования металлов. Так, например, по бионанотехнологии получили пуленепробиваемую кожу; предложено легировать торф наночастицами с получением наноторфа и др.
Энергетические технологии:
‑ технологии переработки гелия‑3. Это благородный газ, составляющий 23% космической массы и занимающий в Космосе второе место после водорода. Гелий‑3 является экологически чистым топливом и представляет собой высокоэффективный энергоноситель. Но его на Земле практически нет, а на Луне сколько угодно. Поэтому доставка гелия‑3 на Землю позволит решить многие энергетические проблемы;
‑ ядерные технологии переработки урана 238 путем использования реакторов на быстрых нейтронах с освоением сверхтяжелых элементов. Существующие ядерные реакторы с водяным охлаждением ненадежны. Разработанный сотрудниками, физтеха УрФУ А. Р. Бекетовым и С. П. Распопиным ядерный реактор нового поколения с расплавленной активной зоной безопасен и обладает замкнутым топливным ядерным циклом.
‑ газогидратные технологии. Из всех доступных видов топлива природный газ обладает наиболее полным сгоранием, является источником наиболее экологически чистой энергии. Наиболее эффективной технологией, существенно снижающей стоимость газа, является его транспортировка в виде газовых гидратов в контейнерах и брикетах.
Ископаемые газогидраты ‑ это твердое соединение воды и газа, где 1 м3 газогидрата содержит 200 м3 газа. Запасы газогидрата охватывают треть всей суши Земли и девять десятых Мирового океана. Следовательно, энергетической проблемы на Земле не существует: необходимо строить атомные энергостанции нового поколения, полностью безопасные; бурить скважены для добычи газогидратов, подавать газ на электростанции с переводом жилья на электроэнергию, расширять производство электроэнергии Солнца, термоэлектричества, ветра и воды, расширять производство магнитных двигателей и др.
Ионосферный круговой ток открывает новые энергетические перспективы для Земли при создании космических электростанций, мощность которых на два порядка превышает мощность всех электростанций Мира. Органические ископаемые ресурсы энергии будут перемещаться в химическую промышленность.
Термоэлектрические технологии относятся к энергетике будущего и позволяют получать энергию с низкой стоимостью и высоким КПД.
Магнитные двигатели, разработанные на основе мультиэлектронной теории сверхпроводимости для 290 кВт электростанций, могут быть использованы для автономного питании бытовых электроприборов, силовых установок, судов, самолетов, автомобилей, космических станций и др.
Горнодобывающие технологии заключаются в безотвальном использовании каждого 1м3 добытой породы с наибольшей степенью полезности её применения для производства различных материалов и изделий. Отвалы являются результатом разорванной единой технологической цепочки, когда отходы одного производства являются ценнейшим сырьем для другого производства. Эта проблема решается введением рациональной налоговой системы: предприятия, работающие на отвальном сырье полностью освобождаются от всех налогов на 10-20 лет, а для предприятий с отходами вводится максимальный налог.
Горнодобывающие технологии включают в себя следующие факторы:
‑ подключают отраслевую науку для разработки технологий производства из отходов продукции нового поколения с максимальной прибылью;
‑ используют технологии разделения отвальных пород и поставок их различным предприятиям;
‑ применяют технологии обогащения без отходов.
Ещё Д. И. Менделеев говорил о том, что «развивать надо только те производства, которые не дают отходов». Основой такого развития являются технологические науки.
В горнодобывающей промышленности карьерный и шахтный методы себя исчерпали. Необходим её перевод на геотехнологии, что обусловлено исчерпаемостью богатых месторождений, уход добычи на большие глубины, необходимостью разрабатывать бедные месторождения и даже отвалы. Сущность геотехнологии заключается в бурении скважин, закачивания в них переводящие сырье в растворы кислоты, щелочи, химические соединения, бактерии и др., выкачивания продуктов на поверхность. Особенно эффективны геотехнологии для вскрытия месторождений морского и океанского дна.
Химические технологии – естественная прикладная наука о способах и процессах производства продуктов, осуществляемых с участием химических превращений, технически, экономически и социально целесообразным путем. Здесь объектом изучения является химическое производство [13].
Химическая технология подразделяется на две группы: неорганическая химическая технология (производство химических соединений, продуктов ядерно-промышленного комплекса, металлургию и др.) и органическая (биотехнология, высокомолекулярный синтез, и др.).
Основой химической технологии являются химические науки в области химико-технологических систем, познание в которых происходит в двух процессах: научном и инженерном [13]. Оба эти процесса осуществляются вследствие диалектического развития нового познания и созидания – разрешения противоречия между устаревшим и новым, прогрессивным.
В научном процессе познаются и моделируются новые знания, а в инженерном – например, металлургические технологии. Переход металлургической промышленности на инвестиционные высокие технологии позволит получать черные и цветные металлы нового поколения. Так, например, сталь нового поколения, выплавляется при температуре около 2000оС, обладает значительно более высокой прочностью, чем обычная сталь. Это относится и к цветной металлургии.
Металлургические технологии включают в себя:
‑ технологии обогащения руд различного состава;
‑ гидрометаллургическую переработку руд, концентратов, продуктов пирометаллургической переработки, шламов, отходов и др.
‑ переработку отходящих газов, шлаков с повышением экологии металлургических процессов;
‑ разработку высокоэффективного оборудования для обогащения руд, различного сырья и новых плавильных агрегатов с повышенным КПД и др.
Развитие человечества вступило в эпоху информационной цивилизации – эру, основанную на знаниях и информации. В данное время в экономике соотношение нематериальных активов и материальных активов составляет в среднем 80:20. Поэтому, диалектическое развитие технологических наук и технологий определяется не материальными ресурсами и рабочей силой, а знаниями и информацией, т.е. в итоге уровнем развития знаний и интеллекта (разума) [16,17].
Знаниевые технологии лежат в основе технологических наук и включают в себя следующие технологии:
‑ технологии синтеза новых знаний;
‑ технологии управления знаниями;
‑ моделирование процессами производства знаний;
‑ информационные технологии повышения знаний;
‑ патентование знаний и знаниевой продукции.
Технологии управления включают в себя:
‑ технологии автоматического управления;
‑ технологии организационного управления;
‑ интеграции классической теории организационного управления и теории оптимального управления;
‑ информация и интеллектуализация управления.
Управление ресурсами и их переработкой должно иметь высокое технологическое обеспечение.
Математические технологии – это условно любые технологии, выраженные в математической форме в виде матриц и алгоритмов с компьютерными программами искусственного интеллекта. [18].
Следовательно, каждая технология имеет свою матрицу, свой алгоритм с компьютерной программой искусственного интеллекта. В итоге форма технологий – математическая с необходимым описанием, а содержание технологий – диалектический материализм в виде технологической формы движения материи. Конкретизация этого положения выражается в том, что в основе технологий лежат технологические науки, представляющие собой синтез последних достижений фундаментальных наук, техники и социологии.
Математические технологии позволяют: качественно и количественно управлять технологиями, стабилизировать производство на данном уровне развития, получать продукцию постоянного качества и в дальнейшем диалектически совершенствовать и развивать новые, высокие технологии.
Космические технологии – попытки использовать космические процессы, открытые астрономами, в земных условиях. К ним относятся, например, БАК – большой андронный коллайдер, многочисленные ядерные реакции и др. Так, астрономами обнаружен во Вселенной самый прочный материал, в котором связаны ядра железа и никеля – его прочность в десять миллиардов раз выше прочность стали. В земных условиях – это минералы камасит α-(Fe, Ni) и тэнит γ-(Fe, Ni), прочность которых меньше прочности стали. Следовательно, ядерные реакции, основанные на ядерных связях, существенно повышают прочность материалов по сравнению с существующими химическими реакциями, основанными на электронных связях: ковалентных, ионных, металлических и мультиэлектронных.
Здесь приведены лишь отдельные основные направления диалектики тесного развития технологических наук и технологий. Фактически материя безгранична, познанная до сих пор только на 5%. Поэтому технологические науки и технологии также безграничны и бесчисленны, что открывает перед нами широчайшие возможности познания новых свойств материи и создания материалов и изделий нового поколения.
В итоге, главным направлением диалектического развития технологических наук и технологий является ускорение объективного развития гармоничного единства гуманитарных, технологических и технических наук. Цель такого единства – повышение уровня знаний и интеллекта.
Одними из перспективных технологий будущего являются конвергентные технологии, объединяющие различные междисциплинарные науки.
|
|
|
