1. Логические основы системного анализа

Логика (греч. logos - речь, мысль, разум) есть наука о законах, формах и приемах правильного построения мыс­ли, т.е. мышления, направленного на познание объектив­ного мира. Логика – одна из древнейших наук. Истоки логического учения можно обнаружить еще в Индии в конце II тысячелетия до н.э. Однако возникновение логики как науки связано с цивилизацией Древней Греции. Именно здесь в V–IV вв. до н.э. в период бурного развития демократии и небывалого оживления общественно-политической жизни в трудах Демокрита, Сократа и Платона были заложены основы этой науки. Родоначальником же, «отцом» логики по праву считается величайший мыслитель древности, ученик Платона – Аристотель. (Слайд 2)

Основные задачи логики:

выявление условий достижения истинных знаний;

изучение внутренней структуры мыслительного процесса;

выработка логичес­кого аппарата и правильного метода познания.

Органически связанная с теорией познания, логика представляет собой совокупность научных дисциплин, глав­ными из которых являются диалектическая и формальная логика. Это разделение обусловлено наличием двух аспектов мышления - содержательного и формального.

По своему содержанию мышление есть отражение зако­номерностей реальной действительности. Мышление человека отличается от психической деятельности животных, прежде всего тем, что он обладает способностью обобщенно мыслить о предметах, явлениях и процессах окружающего мира в форме понятий. Исходя из наибо­лее общих законов развития природы, общества и нашего мышления, логика формулирует научный, диалектический метод, учитывающий объективную диалектику предметно­го мира и отражение его в человеческом сознании.

Вместе с тем мыслительный процесс имеет свою внут­реннюю структуру, он реализуется в таких естественно сложившихся формах, как понятие, суждение, умозаклю­чение.

Понятие - это мысль, которая отображает общие и существенные признаки предметов.

Суждение - это такая форма мышления, в которой, сочетая понятия, что-либо утверждается или отрицается о самых реальных вещах и явлениях. Пример. «Все течет, все изменяется», «Я памятник воздвиг себе нерукотворный».

Умозаключение - это форма мышления, посредством которой из одного или нескольких суждений, связанных между собой, с логической необходимостью получается новое суждение.

Оперирование понятиями, суждениями и получе­ние нового, выводного знания в умозаключениях состав­ляют формальнологический аппарат мышления.

Мышление есть процесс познавательной деятель­ности индивида, предмет междисциплинарных исследо­ваний. Например, философия изучает соотношение мате­рии и мышления, пути познания мира с помощью мышления. Формальная логика рассматривает основные формы мышления (понятия, суждения, умозаключения). Социо­логия занимается анализом исторического развития в за­висимости от социальной структуры общества. Физиоло­гия изучает мозговые механизмы, с помощью которых реализуются акты мышления. Психология изучает мышление как познавательную деятельность, дифференцируя ее на виды в зависимости от уровня обобщения.

Различают следующие виды мышления: (Слайд 3)

наглядно-действенное - как первая ступень мыш­ления; характеризуется тем, что решение задачи осуще­ствляется с помощью реального, физического преобразо­вания ситуации, опробования свойств объекта;

словесно-логическое - характеризуется использо­ванием понятий, логических конструкций;

наглядно-образное - наиболее полно воссоздает все многообразие различных характеристик предмета; в об­разе может быть зафиксировано одновременно видение предмета с нескольких точек зрения (!!!), устанавливает­ся «невероятное» сочетание предметов и их свойств; и в этом качестве оно неразличимо с воображением.

Выделяют следующие типы мышления:

теоретическое - направлено на открытие зако­нов, свойств объекта;

практическое - связано с постановкой целей, вы­работкой планов и проектов, часто развертывающихся в условиях дефицита времени;

логическое (аналитическое) - связано с анализом действий;

интуитивное - характеризуется быстротой про­текания, отсутствием четко выраженных этапов, минималь­ной осознанностью.

Основная задача логики системного анализа - откры­тие путей движения к достижению новых системных ре­зультатов, а не каких-либо других.

Важнейшей и первоначальной категорией логики яв­ляется проблема. Чтобы занятия имели научный характер, пишут канадские эксперты в области образова­ния Л.Эллиот и У.Уилкокс, они должны начинаться с постановки проблемы и заканчиваться выводами. Между нача­лом и концом надо уметь выдвигать гипотезы, проверять их наблюдением и экспериментом.

В самом общем случае под проблемой понимается не­соответствие между необходимым (желаемым) и факти­ческим положением дел. (Слайд 4)

В науке выбор конкретной проблемы для исследования - начало всех начал. Использование системного анализа может помочь лик­видировать узкое место, поскольку одним из ценных его назначений является правильная и четкая постановка про­блемы.

Проблемы различают по степени их структуризации, т.е.:

по ясности, осознанности их постановки;

степени детализации и конкретизации представле­ний об их составляющих и взаимосвязях;

соотношению количественных и качественных фак­торов, отмечаемых в постановке проблемы.

В соответствии с этим выделяют три класса проблем:

хорошо структурированные, или количественно сфор­мулированные;

слабо структурированные, или смешанные, содер­жащие количественные и качественные оценки;

неструктурированные, или качественные проблемы.

Для решения проблем первого класса существует хо­рошо развитый математический аппарат исследования опе­раций. Для решения проблем второго класса нужны систем­ные методы. Для решения проблем третьего класса применяются эвристические методы (например, в Древней Греции - это система обучения путем наводящих вопросов).

Следовательно, системный анализ и применяется для того, чтобы сначала хотя бы слабо структурированную про­блему превратить в хорошо структурированную, к реше­нию которой можно приложить аппарат исследования опе­раций и теорию оптимизации.

Для того, чтобы решить проблему ее необходимо сформулировать. Данный процесс должен начаться с предварительной ее постановки, которая включа­ет:

описание пути обнаружения проблемы;

объяснение рассмотрения ее как проблемы;

отделение ее от смежных проблем;

описание применений результатов решения про­блемы.

Такой тщательный подход к существу проблем иссле­дования неслучаен. Вопрос о том, существует ли проблема, имеет первостепенное значение, поскольку приложе­ние огромных усилий к решению несуществующих про­блем - отнюдь не исключение, а весьма типичный случай. Надуманные проблемы маскируют актуальность проблемы. В то же время удачная формулировка пробле­мы может быть равносильна половине ее решения.

Под научной проблемой ученые понимают такой во­прос, ответ на который не содержится в накопленном обществом знании. Одним вопросом проблема никогда не исчерпывается. Она представляет собой целую систему, состоящую из центрального вопроса (того самого, кото­рый составляет существо проблемы и который часто отож­ествляется со всей проблемой) и некоторого количества других, вспомогательных вопросов, получение ответов на которые необходимо для ответа на основной вопрос.

Признаком, по которому отличается научный вопрос от научной проблемы, является различный характер пред­положения, содержащегося в вопросе. Если заключенное в вопросе знание о незнании превращается в результате научного поиска в знание о том, что неизвестное явление подчиняется уже известному, изучаемому закону, вопрос не оценивается как проблема. Если же он сочетается с пред­положением (или содержит в себе предположение) о воз­можности открытия нового закона (ему в прикладных на­уках соответствует предположение о возможности откры­тия принципиально нового способа применения ранее полученного знания законов), тогда мы имеем постановку научной проблемы.

Таким образом, любую научную проблему можно представить как неразрывное единство двух элементов:

знания о незнании;

предположения о возможности открытия либо не­известного закона в непознанной сфере (в фундаментальных науках), либо принципиально нового способа прак­тического применения ранее полученного знания о законах (в науках прикладного типа).

Когда возникают научные проблемы? Научная проблема возникает в условиях проблемной ситуации, когда складывается и осознается противоречие между знанием о потребностях людей в ходе их деятельно­сти и незнанием средств, путей, способов удовлетворения (реализации) этих потребностей, которое, в конечном сче­те, упирается в незнание определенных закономерностей объективного мира.

Проблемная ситуация возникает также как противоре­чие между существующими теориями и новыми фактами, нуждающимися в ином теоретическом истолковании, или же как выяснение внутренней логической противоречивос­ти существующих теорий и т.д.

Противоречие - это показатель того, что знание, зафиксированное в общепринятых положениях неконкретное или одностороннее. Отношение к противоречию - точный критерий культуры ума, точнее - показатель его наличия.

Практика является основой возникновения проблемной ситуации. В процессе практического взаимодействия чело­века и объектов его деятельности создается и постоянно воссоздается противоречие между качественно быстро из­меняющимися и количественно быстро растущими потреб­ностями общества и теми средствами (возможностями), которыми общество располагает для их удовлетворения. Необходимость в раскрытии законов новых, неизвестных сфер деятельности и является основой научной проблемы.

Всякое научное исследование по своему существу яв­ляется всегда проблемным, представляет собой цепь следующих друг за другом проблем, постоянно решаемых и вновь возникающих в иных условиях, на качественно новых этапах развития познания.

Какую же научную проблему надо выбирать для решения? В науке руководствуются двумя неразрывно связанны­ми принципами отбора проблем для решения:

принципом учета нужд практики;

принципом учета потребностей самой науки (есть проблемы, ничего не дающие сейчас практике, но без исследования, которых невозможно будет решать практические задачи в будущем).

Грамотная постановка научной проблемы предполагает выполнение следующих групп действий: (Слайд 5)

формулирование проблемы, состоящее из вопрошения (выдвижения центрального вопроса проблемы), констрадиктации (фиксации того противоречия, которое лег­ло в основу проблемы), финитизации (предположитель­ного описания ожидаемого результата);

построение проблемы, представленное операциями стратификации («расщепление» проблемы на подвопросы, без ответов на которые нельзя получить ответа на основной проблемный вопрос), композиции (группирова­ние и определение последовательности решения подвопросов, составляющих проблему), локализации (ограниче­ние поля изучения в соответствии с потребностями исследования и возможностями исследователя, ограничение известного от неизвестного в области, избранной для изучения), вариантификации (выработки установки на возможность замены любого вопроса проблемы любым другим и поиск альтернатив для всех элементов проблемы);

оценка проблемы, характеризующаяся такими дей­ствиями исследователя, как кондификация (выявление всех условий, необходимых для решения проблемы, включая методы, средства, приемы и т.п.), инвентаризация (про­верка наличных возможностей и предпосылок), когнификация (выяснение степени проблемности, т.е. соотноше­ния известного и неизвестного в той информации, кото­рую требуется использовать для решения проблемы), уподобление (нахождение среди уже решенных проблем аналогичных решаемой), квалификация (отнесение пробле­мы к определенному типу);

обоснование, представляющее собой последователь­ную реализацию процедур экспозиции (установление цен­ностных, содержательных и генетических связей данной проблемы с другими проблемами), актуализации (приве­дение доводов в пользу реальности проблемы, ее постановки и решения), компрометации (выдвижение сколь угодно большого числа возражений против проблемы), демонстрации (объективный синтез результатов, получен­ных на стадии актуализации и компрометации);

обозначение, состоящее из экспликации (разъясне­ния) понятий, перекодировки (перевод проблемы на иной научной или обыденный языки), интимизации понятий (словесная нюансировка - малозаметный переход - вы­ражения проблемы и подбор понятий, наиболее точно фиксирующих смысл проблемы).

Изучение проблемы на материале разных наук пока­зывает, что можно выделить три уровня ее постановки.

Первый уровень - часто встречающаяся ситуа­ция состоит в том, что после определения центрального вопроса о дальнейшем развертывании проблемы мало за­ботятся. Это, так сказать, низшая интуитивная форма постановки проблемы.

Второй уровень - постановка проблемы в соответствии с описанными правилами, но без полного осознания их смысла и необходимости соблюдения. При этом следует подчеркнуть, что все операции не всегда оказываются реализованными у одного исследователя полностью. Но каждая из них, так или иначе, представлена в какой-нибудь из действительных проблем науки. Это и явилось с основанием для составления процедурного поиска.

Третий уровень - сознательное использование всех процедур и входящих в него операций.

Таким образом, проблема – это теоретический или практический вопрос, который необходимо изучить и разрешить. Научная проблема - это осознанные вопросы, для ответа на которые имеющихся знаний недостаточно. Ее можно определить и как «знание о незнании».

Вторая важнейшая категория логики - гипотеза. Гипотеза (от древнегреч. «основание», «предположение») - недоказанное утверждение, предположение или догадка. Это важнейшая форма развития научного мышления, научного знания. Любой ученый при создании новой научной теории становится, по существу, философом, ибо он вынужден анализировать характер своей деятельности, гра­ницы применимости употребляющихся научных понятий, предлагает новые способы осознания человеком взаимодействия с внешним миром. (Слайд 6)

Научная гипотеза - такое предположительное знание, истинность или ложность которого еще не доказано, но которое выдвигается не произвольно, а при соблюдении ряда требований, к которым относятся следующие:

1. Отсутствие противоречий. Основные положения предлагаемой гипотезы не должны противоречить известным и проверенным фактам. (При этом следует учитывать, что бывают и ложные факты, которые сами нуждаются в проверке).

2. Соответствие новой гипотезы надежно установленным теориям. Так, после открытия закона сохранения и превращения энергии все новые предложения о создании «вечного двигателя» более не рассматриваются.

3. Доступность выдвигаемой гипотезы экспериментальной проверке, хотя бы в принципе.

4. Максимальная простота гипотезы.

Можно предложить следующие пути формирования гипотез:

формулирование проблемности, противоречивости прежней теории, что уже носит характер гипотезы;

формулирование нового идеального объекта тео­рии (например, квантовая модель Н. Бора была сначала представлена как гипотеза, а затем - как теория);

предположение о существовании каких-то предметов или их свойств, которые могут стать объектом прак­тической научной деятельности (например, гипотеза о существовании жизни на Марсе).

Третья категория логики - теория. (Слайд 7) Теория - совокупность знаний, образующих систему на основе некоторых общих положений. Иначе - это система знаний, пронизанная общими положениями, ча­сто называемыми идеями теории. Природа общих поло­жений может быть различной. В качестве общих положе­ний могут выступать качественные и количественные зако­номерности. Генерация теорий – конечная цель исследования. Квинтэссенция теории – закон. Он выражает сущностные, глубинные связи объекта. Формулирование законов – одна из основных задач науки.

Главное отличие теории от гипотезы - достоверность, доказанность. Сам термин теория имеет множество смыслов. Теория в строго научном смысле - это система уже подтвержденного знания, всесторонне раскрывающая структуру, функционирование и развитие изучаемого объекта, взаимоотношение всех его элементов, сторон и теорий.

Схема содержа­ния знаний о теории следующая:

1) определение теории как системы знаний, пронизанной совокупностью общих идей;

2) состав и структура оформленной дедуктивной теории;

3) характеристика основных положений теории, требования, предъявляемые к постулатам и ко всей теории в целом;

4) пути проверки теории;

5) границы применимости теории;

6) условия возникновения теорий;

7) отличия дедуктивных теорий от описательных.

Совокупность этих положений дает целост­ное представление о теории как форме знаний и средстве познания.

Пункты 1 и 2 нужны исследователям для того, чтобы они могли «разнести» полученные знания в линейной и вре­менной последовательности по элементам теории;

пункт 3 - для осознания природы основных посылок и их роли в теории;

пункт 4 - для понимания роли эксперимента в тео­рии, а также опосредованности проверки ее основных по­ложений;

пункты 5 и 6 - для формирования у исследователей пред­ставлений об абсолютной относительной истине и дви­жущих видах познания;

пункт 7 - для осознания возможности существования разных теорий в зависимости от уровня развития науки.

Научная теория - это систематизированные знания в их совокупности. Научные теории объясняют множество накопленных научных фактов и описывают определенный фрагмент реальности (например, электрические явления, механическое движение, превращение веществ, эволюцию видов и т.п.) посредством системы законов.

Научная теория должна выполнять две важнейшие функции, первой из которых является объяснение известных фактов, а вторая - предсказание новых, еще неизвестных фактов и характеризующих их закономерностей.

В науке различают теории разного уровня, например, дедуктивная и описательная.

Самым высоким уровнем является дедуктивная теория. В дедуктивной теории различают две части: основа­ния и следствия. Основания включают следующие элементы: группу понятий; основные положения; эмпирический базис - научные факты, входящие в теорию опосредованно.

Основные положения дедуктивной теории (постулаты) - это высказывания, которые логически не выводятся из других знаний в рамках этой же теории, а являются обобщением опыта и проверяются опытами (прямыми, а чаще косвенными). В формулировке постулатов проявля­ется и определенное видение учеными эмпирического материала. Форма основных положений может быть разной. Они могут быть выражены в форме: принципов; модельных гипотез; математических гипотез и т.д. К постулатам теории предъявляются определенные требования: они не должны ни противоречить друг другу, ни вытекать один из другого.

К теории в целом предъявляются требования логической непротиворечивости: в каждой части она должна удов­летворять своим исходным посылкам.

Необходимо запомнить, что любая теория верна в определенной области - дру­гими словами, имеет границы применимости, которые обычно очерчиваются с появлением новой, более общей теории, в которую предыдущие входят как частный случай. Новые теории возникают тогда, когда в науке есть целый ряд экспериментальных фактов, для объяснения которых старые представления не годятся.

В отличие от дедуктивных теорий, в описательных теориях (например, эволюционная теория Дарвина) закон формулируются не в начале теории, а по мере развертывания материала. Эти законы, как и вся теория, формулируются в основном в словах обыденного языка с привлечением по мере необходимости специальной терминологии из той или иной области знаний. Непротиворечивость таких теорий трудно доказать. Описательные теории носят положительный качественный характер - в этом их ограниченность. Цель такой теории - объяснение и упорядочение фактов, что всегда приводит к уплотнению знаний, перекомпоновке, систематизации.

Итак, под научной теорией понимается особая форма организации знаний, включающая три элемента: научные понятия, основные положения и следствия. Органичным свойством теории является системность входящих в неё знаний. (Слайд 8)

Усвоение совокупности теоретичес­ких знаний должно привести к формированию в сознании человека такой структуры знаний, которая соответствова­ла бы структуре изучаемой теории. Знания людей, отвечающие этому требованию, т.е. образующие струк­туру, адекватную структуре научной теории, назы­ваются системными. Системные знания - это знания, структурирующиеся в сознании человека по схеме: основные научные понятия - основные положения - следствия - приложения.

Как же сформировать системные знания? Для этого у человека должны быть сформированы:

знания о теории, ее составе и структуре;

представления о природе получения этих знаний;

представления о том, какие знания входят в теорию непосредственно, а какие — опосредованно;

представления о роли научных фактов для теории.

Таким образом, научная теория - одна из наиболее устойчивых форм научного знания, но и они претерпевают изменения вслед за накоплением новых фактов. Когда изменения затрагивают фундаментальные принципы теории, происходит переход к новым принципам, а, следовательно, к новой теории. Изменения же в наиболее общих теориях, приводят к качественным изменениям всей системы теоретического знания. в результате чего происходят глобальные естественнонаучные революции и меняется научная картина мира.

Другие категории логики познания представлены на слайде. (Слайд 9)

Факт, как явление действительности, становится научным фактом, если он прошел строгую проверку на истинность. Факты - это наиболее надежные аргументы как для доказательства, так и для опровержения каких-либо теоретических утверждений. И.П.Павлов называл факты «воздухом ученого». Однако при этом надо брать не отдельные факты, а всю, без исключения, совокупность фактов, относящихся к рассматриваемому вопросу. В противном случае возникает подозрение, что факты подобраны произвольно.

Категории науки - это наиболее общие понятия теории, характеризующие существенные свойства объекта теории, предметов и явлений объективного мира. Например, важнейшими категориями науки являются материя, пространство, время, движение, причинность, качество, количество, причинность и. т.п.

Научные законы отражают существенные связи явлений в форме теоретических утверждений. Принципы и законы выражаются через соотношение двух и более категорий.

Научные принципы - наиболее общие и важные фундаментальные положения теории. Научные принципы играют роль исходных, первичных посылок и закладываются в фундамент создаваемых теорий. Содержание принципов раскрываются в совокупности законов и категорий.

Научные концепции - наиболее общие и важные фундаментальные положения теорий.

Научная картина мира - это система научных теорий, описывающая реальность.

Таким образом, для формирования системности в зна­ниях исследователя ему необходимы знания о знаниях, назы­ваемых методологическими.