Соотношение эмпирического и теоретического в технической науке. Эвристические методы исследования в науке и технике

1.  Соотношение эмпирического и теоретического в технической науке. Эвристические методы исследования в науке и технике.

ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
Соотношение эмпирического и
теоретического в технической науке.
Эвристические методы исследования в
науке и технике.
Выполнили:
Москва 2017
студенты группы эл-08м-17
Гаврилов Александр,
Прохоров Павел

2.

Научно-технические дисциплины
Исследования
Исследования,
включенные в
непосредственную
инженерную
деятельность
Теоретические
исследования
(техническая теория)
Ориентирована на
конструирование
технических систем
Техническая система – это совокупность элементов, имеющих определенную
форму, свойства и способ соединения.

3.

Техническая теория – это совокупность теоретических исследований.
Функционирование технической теории осуществляется путем анализа и
синтеза схем.
Структура технической теории:
Абстрактные объекты,
ориентированные на
применение
математического
аппарата
Абстрактные объекты,
ориентированные на
мысленный
эксперимент
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА

4. Эмпирическое и теоретическое в технической теории

• Эмпирический уровень технической теории образуют
конструктивно-технические
и
технологические
знания,
являющиеся результатом обобщения практического опыта при
проектировании, изготовлении и т.д. технических систем. Это эвристические методы и приемы, разработанные в самой
инженерной практике, но рассмотренные в качестве
эмпирического базиса технической теории.
• Теоретический уровень научно-технического знания включает
в себя три основных слоя, или уровня, теоретических схем:
функциональные, поточные и структурные.

5.

Эмпирический уровень
Конструктивнотехнические знания
Технологические
знания
Ориентированы на описание
конструкции технических
систем (включают знания о
технических процессах этих
систем и параметрах их
функционирования)
Фиксируют методы
создания технических
систем и принципы их
использования
Эмпирические знания технической науки отображаются
на ее теоретическом уровне в виде многослойных
теоретических схем и абстрактных объектов различных уровней.

6.

Теоретический уровень
1 уровень. Структурная схема
фиксирует те узловые точки (конструктивные элементы), на
которые замыкаются потоки
2 уровень. Поточная схема (схема функционирования)
описывает естественные процессы, протекающие в технической
системе и связывающие ее элементы в единое целое – схема
естественного процесса
3 уровень. Функциональная схема
даёт общее представление о технической системе;
результат идеализации технической системы на основе принципов
определенной технической теории – отражает определенные
математические соотношения

7.

ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
• Эвристический метод – совокупность приемов и действий,
основанных на логике и опыте, которые сокращают путь
решения сложных поисковых задач.
Эвристические методы увеличивают вероятность получения
решения
задачи,
возникшей,
например,
из-за
неразработанности
конкретной
теории,
отсутствии
алгоритма, недостатка данных.
Метод не даёт гарантий нахождения оптимального решения,
т.к. отсутствует механизм для составления списка всех
возможных вариантов.

8.

Эвристические методы способны находить решения в сложных,
непредвиденных ситуациях, однако по эффективности они уступают
точным алгоритмическим подходам. Под ними могут подразумеваться
любые
методы, направленные на сокращение перебора, или
индуктивные методы решения задач. Впервые учение об
эвристических методах разработано и введено в практику Сократом.
Архимед в «Учении о методах механики» подробно описал способы
рассмотрения и решения новых задач. От него искусство решения
трудных проблем получило своё название «Эвристика».
Сократ выступает перед учениками
«Архимед» (Доменико Фетти, 1620)

9.

Из набора правил деятельности в решении задач
принципиально можно выделить два больших класса
предписаний:
алгоритмические
эвристические
Алгоритмы жестко определяет наши действия и гарантируют в
случае их точного выполнения достижение успеха в решении
соответствующего типа задач.
Эвристические предписания задают стратегии и тактику,
наиболее вероятное направление поиска идеи решения, но не
гарантируют успеха решения.
Характерным свойством эвристических методов является их
ориентация на объяснение и понимание происходящих
событий. В силу этого необходимость в применении
эвристических методов приходится на ранние этапы научноисследовательского цикла, тогда как сфера действия
алгоритмических методов охватывает его заключительные
этапы.

10. Примеры эвристических методов

1. Метод «мозгового штурма»
2. Метод эвристических вопросов
3. Метод многомерных матриц
4. Метод инверсии
5. Мысленный эксперимент

11. Специфика метода «мозгового штурма» 

Специфика метода «мозгового штурма»
• Brainstorming ( «мозговой штурм», «мозговая атака») – способ
решения задач посредством группового мышления, при
котором сначала придумывается много вариантов решения
поставленной задачи без каких-либо ограничений, и затем из
большого числа идей отбираются наиболее удачные, которые
могут быть использованы на практике.
• Метод разработан и описан американским психологом
Алексом Ф. Осборном, который обратил внимание на то, что
одни люди хорошо «генерируют» новые идеи, но плохо
справляются с их анализом, и наоборот: некоторые люди
больше склонны к критическому анализу идей, чем к их
«генерации». При обычных обсуждениях эти две категории
людей, оказавшись вместе, как правило, мешают друг другу. В
связи с этим Осборн предложил разделить этапы
генерирования идей и их анализа. Одна группа, получив задачу,
должна выдвигать идеи, хотя бы и самые фантастические.
Другая группа – только анализировать выдвинутые идеи.

12. Алгоритм метода «мозгового штурма» 

Алгоритм метода «мозгового штурма»
• 1) Отбор участников
• 2) Сообщение проблемы, которую предстоит
решить.
• 3) Собственно штурм. Задача: получить как можно
больше идей. Тут и вводится основное правило:
приветствуются любые, самые безумные, явно
ошибочные идеи, критика категорически
запрещена. Наоборот, любую высказанную мысль
нужно поощрять. Такая поддержка должна
стимулировать творческий процесс.
• 4) Этап анализа. N-ное количество идей получено.
Теперь предстоит выбрать самые
«многообещающие», перспективные идеи, и
развить их.

13. Достоинства метода

• Активируется творческое мышление,
интуиция и воображение.
• Привлекается большое количество идей,
предложений, что позволяет избежать
стереотипа мышления и отобрать
продуктивную идею.
• Чужие идеи дорабатываются, развиваются
и дополняются, уменьшается шанс упустить
конструктивную идею.

14. Недостатки метода

• В связи с тем, что при мозговой атаке поощряется
генерирование
любых
идей,
даже
фантастических, зачастую его участники уходят от
реальной проблемы.
• Снижение эффективности метода при слабой
обученности
персонала
сотрудничеству
и
командной работе.
• Могут возникнуть трудности по выбору из
большого числа наработанных идей только тех,
которые будут реально способствовать решению
проблемы или задачи и которые можно
перевести в конкретные действия.

15.

Приведенные ниже фундаментальные методы
научного познания являются эвристическими методами, так
как они основаны на логических правилах и приемах,
генерируемых мышлением.
Дедукция
Индукция
Анализ
Синтез
Аналогия
Типология
Сравнение

16.

Процесс решения задач с помощью метода
эвристических приемов состоит из следующих этапов:
1. Постановка задачи.
2. Выбор подходящих приемов на основе анализа
прототипа (прототип – наиболее близкий по технической
сущности и по достигаемому эффекту аналог
предполагаемого изобретения).
3. Преобразование прототипа с помощью выбранных
приемов и формирование нескольких новых технических
решений.
4. Анализ новых технических решений относительно
осуществимости и эффективности использования.