Методологические проблемы теоретической робототехники

Теоретическая робототехника, под которой мы понимаем совокупность методов конструирования робототехнических систем и исследования их механических характеристик и принципов управления, является одним из самых молодых и перспективных направлений исследований последних десятилетий. В этой отрасли знаний объединились достижения механики (в частности, теории механизмов), а также кибернетики (включая теорию информации, теорию автоматического управления, электронику). Теоретическая робототехника представляет собой пример впечатляющих результатов междисциплинарного взаимодействия. Создаваемые на этой основе технические системы способны исследовать не только поверхности удаленных планет и глубины океана, но и внутреннее строение человеческих органов, а также молекулярную структуру органических и неорганических веществ на нано-уровне. Робототехнические системы представляют собой устройства, позволяющие наиболее адекватно смоделировать характеристики и принципы управления, соответствующие некоторым функциям человеческого тела.

Современное состояние науки характеризуется как этап постнекласси-ческого развития, предметом которого выступают процессы эволюции и самоорганизации человекоразмерных систем. В этом смысле теоретическая робототехника представляет особый интерес, так как изучаемые ею и конструируемые на ее основе объекты — роботы — подвержены необходимости преодолевать состояния бифуркации, они должны уметь самоорганизоватьсяадаптироваться к окружающей среде, к изменению собственных параметров, к перемене выполняемых заданий. Рассматриваемые теоретической робототехникой процессы саморефлексии определяют то обстоятельство, что эта методология работает на самоосознание научного сообщества, и этим обусловлена особая степень человекоразмерности теоретической робототехники (по отношению к другим наукам). В этой связи уместно рассмотреть и само занимающееся этой проблематикой научное сообщество как развивающуюся систему, для которой возможны революционные изменения парадигмы, представляемые как состояния бифуркации.

Человек и робот пребывают в сложных взаимоотношениях. Человекэто творец робота, но в какой-то мере и продукт его. В настоящее время указанные взаимоотношения подошли к очередной точке бифуркации — происходит поворот от промышленного или исследовательского робота, функционирующего в среде, исключающей возможность нахождения в ней человека, к антропоморфным самоуправляемым системам, способным функционировать в непосредственном взаимодействии с человеком. Здесь важно не упустить из вида, что «.взаимодействие человека со сложными открытыми системами протекает таким образом, что само человеческое действие не является чем-то внешним, а как бы включается в систему, видоизменяя каждый раз поле ее возможных состояний. Отсюда в стратегии деятельности оказывается важным определить пороги вмешательства в протекающие процессы и обеспечить за счет минимизированного воздействия именно такие направления развития системы, которые позволяют избежать катастрофических последствий и обеспечивают достижение человеческих целей"1.

В этой связи актуальными представляются две проблемы. С одной стороны, нужно философски осмыслить методологию теоретической робототехники как одной из самых новых и междисциплинарных наук, определить истоки, тенденции, бифуркации ее развития, возможности управления этим процессом. На наш взгляд, это осмысление наиболее эффективно можно осуществить на основаниях синергетической парадигмы. При этом важно, «.оставаясь на позициях конкретной науки, использовать ее [синергетики] потенциал как технологию универсалий, реализуемую в практической деятельности».2.

1 Степин B.C. Теоретическое шание. М.: Прогресс-Традиция. 2000, с. 695.

2 Аршинов В. И., Буданов В. Г. Когнитивные основания синергетики. / Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве. М.: Прогресс-Традиция, 2002, с. 78.

С другой стороны, сама теоретическая робототехника может внести вклад в обоснование синергетики — прежде всего в плане формирования нового класса механических моделей для постановки мысленных экспериментов, описывающих процессы самоорганизации и условия формирования новой исследовательской парадигмы. Может быть, это звучит несколько парадоксально, но данные модели позволяют рассмотреть факторы, определяющие катастрофичность процессов бифуркации, способность системы выйти на более высокую размерность ее функционирования, и в этом смысле можно говорить о возможности моделирования научных революций (безусловно, огрубляя развивающуюся систему), а также о «постнеклассическом механицизме» (термин принадлежит В.И. Аршинову).

Взаимосвязь обеих проблем обусловлена тем, что исследования в области постнеклассической науки только начаты, намечены лишь самые общие черты этого этапа развития науки. Рассмотрение робототехники как характерного примера актуально для уяснения черт данного этапа, для систематического описания его свойств, анализа и «инвентаризации» проблем. Постнеклассический вид науки (и в частности теоретическая робототехника) несомненно обладает мощным потенциалом собственных философских проблем, капиталом эвристически полезных моделей и метафор для других наук (в том числе, возможно, и социально-гуманитарных).

Научное сообщество, занимающееся проблемами робототехники, как и сама теоретическая робототехника подвержены общим закономерностям развития эволюционирующих систем, и одной из этих закономерностей является многокритериальность при становлении научных теорий. Рассматривая критерии формирования и выбора теории, можно выделить, по крайней мере три из них — это простота (внутреннее совершенство), это соответствие теории опытным данным, и кроме того, может присутствовать еще критерий принадлежности общепринятой парадигме. В процессе эволюции теории претерпевают своего рода естественный отбор сообразно изменяющимся условиям, одно из которых — это наличие новых результатов, обусловленных функционированием существующих парадигм. Целесообразно рассмотреть упомянутый процесс в теоретической робототехнике.

Функционируя в контексте постнеклассической науки, теоретическая робототехника вступает в междисциплинарные взаимодействия с другими отраслями знания, привнося и испытывая парадигмальные прививки (B.C. Степин). В связи с этим своевременным представляется рассмотрение взаимосвязи достижений робототехники с идеями виртуалистики как нового направления междисциплинарных исследований в современной науке и практической деятельности. Согласованное действие (синергия) двигателей робота осуществляется благодаря наличию у него встроенной математической модели собственного поведения — некоего «виртуального робота», следует учитывать также вероятностный характер предполагаемого движения робота внутри задаваемого «коридора». Виртуальный подход (особенно в плане его компьютерной реализации) может существенно расширить возможности эффективного синтеза новых технических устройств, в том числе и роботов. Проектировщик еще на стадии предварительного просмотра вариантов может воочию убедиться в преимуществах или недостатках того или иного решения, посмотреть, как будет двигаться предполагаемый механизм. Наряду с этим робототехника, в частности, различные тренажеры или имитаторы способны в значительной степени усилить уровень восприятия виртуальной реальности и взаимодействия с ней, так как тело человека будет претерпевать и само оказывать соответствующие воздействия сообразно с развитием сюжета в виртуальном мире.

Исходным пунктом рассмотрения указанных вопросов должно явиться определение места теоретической робототехники в системе постнеклассической науки, затем нужно исследовать процесс междисциплинарного взаимодействия между теорией механизмов и кибернетикой, произошедшего при становлении робототехники. Для исследования процессов самоорганизации в теоретической робототехники далее следует представить робототехнические модели, предназначенные для уяснения черт, присущих процессам бифуркации, происходящим в период научных революций. Нужно рассмотреть также еще один важный аспект самоорганизации, связанный с многокритериапьно-стью, проявляющейся при формировании и выборе научной теории. Памятуя о постнеклассическом характере теоретической робототехники, далее целесообразно рассмотреть взаимные парадигмальные прививки между робототехникой и другими отраслями знания, в частности виртуалистикой. Завершить исследование должно рассмотрение вопросов, связанных с антропоморфностью и проявлениями сетевого мышления в теоретической робототехнике.

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

Исследования в данной работе были проведены на основе концепции постнеклассической науки3, которая характеризуется междисциплинарно-стью, особой восприимчивостью к парадигмальным прививкам вступающих во взаимодействие различных дисциплин, присутствием в ее функционировании качественных параметров человекоразмерности, способностью к самоорганизации, возникновением режимов бифуркаций и катастроф.

Многие актуальные идеи по самоорганизации и нелинейному мышлению (как мы могли бы сказать сегодня) во взаимосвязи с положениями механики можно найти в трудах философов Античности и Нового времени: Аристотеля, Платона, Леонардо да Винчи, Р. Декарта, Ф. Бэкона, Д. Юма, Г. Ф. В. Гегеля, И. Канта и др. Весьма ценные мысли по бифуркациям человекораз-мерных систем содержатся в трудах Г. Башляра, У. Бека, М. Вебера, Э. Гуссерля, К. Маркса, X Ортега-и-Гассета, М. Полани, Г. Спенсера, Ф. Энгельса и др., а также отечественных авторов: В. И. Вернадского, В. Э. Войцеховича, Ф. Ф. Вяккерева, П. П. Гайденко, A.A. Зенкина, Э. В. Ильенкова, Б. М. Кедрова, C.B. Ключевского, В. А. Коваленко, В. И. Ленина, H.H. Моисеева, А.П. Шеп-тулина, Г. Г. Шпета, Г. П. Щедровицкого, и др.

3 Степин B.C. Теоретическое знание. М.: Прогресс-Тргюиция, 2001, 754 с.

Существенное влияние на автора данной работы при формулировании круга рассматриваемых вопросов оказали результаты И. Ю. Алексеевой, В. И. Аршинова, O.E. Баксанского, В. Г. Буданова, И. А. Герасимовой, Л.П. Кия-щенко, A.A. Коблякова, С. Н. Коняева, М. М. Кузнецова, В. А. Лекторского, Е. А. Мамчур, И. Е. Москалева, А. Л. Никифорова, Б. И. Пружинина, В. Л. Рабиновича, В. М. Розина, B.C. Степина, В. В. Тарасенко, П. Д. Тищенко, Б. Г. Юдина, а также личные контакты со многими из указанных исследователей. Важное значение при постановке задач данной работы имели труды в области синергетики, теории катастроф и бифуркаций, в этой связи упомянем работы В. И. Арнольда, Ю. Л. Климонтовича, E.H. Князевой, С. П. Курдюмова Э. Ласло, К. Майнцера, Г. Г. Малинецкого, Т. Постона, И. Р. Пригожина, Г. Ю. Ризниченко, И. Стюарта, Р. Тома, Г. Хакена, Д. С. Чернавского и др.

Были проанализированы исследования представителей различных философских школ, которые непосредственно не занимались методологией робототехники, но выводы которых, на наш взгляд, можно было применить в рассматриваемой области. Отметим здесь работы Р. Ассаджоли, А. Бергсона, Р. Бэндлера, П. Вацлавека, Д. Гриндера, Ч. Дарвина, Ж. Делеза, А. Г. Маслоу, Ч. Морриса, Ф. Ницше, Ж. Пиаже, П. Рикера, 3. Фрейда, Р. Хаббарада, Ю. Хабермаса, М. Хайдеггера, К. Чапека, А. Л. Чижевского, Т. де Шардена, А. Шопенгауэра, К. Г. Юнга и др., а также отечественных авторов: И.А. Акчури-на, Д. Л. Андреева, H.A. Бердяева, Л. С. Выготского, Н. И. Козлова, П.А. Ле-жебокова, А. Н. Леонтьева, И. Я. Лойфмана, Л. А. Микешиной, В. В. Налимова, З. М. Оруджева, В. Н. Поруса, Д. А. Поспелова, А. И. Ракитова, P.E. Ровинско-го, В. В. Розанова, М. Г. Розовского, Г. PI. Рузавина, М. Н. Руткевича, Ю. В. Сачкова, Е. Д. Смирновой, К. С. Станиславского, С. С. Хоружего и др.

Важным импульсом в формировании данной работы явились труды исследователей в области философии науки, причем некоторые из этих ученых, будучи специалистами в различных областях естествознания, смогли рассмотреть проблемы развития науки как бы «изнутри». В данном контексте упомянем работы Н. Бора, Ф. Варелы, Н. Винера, А. Гротендика, М. Кастельса, Р. Коллинза, У. Матураны, Ч. Морриса, Ч. Пирса, А. Пуанкаре, А. Уайт-хеда, Р. Фистеля, Р. Харре, В. Эбелинга, А. Эйнштейна, А. Энгеля, К. Яспер-са и др., а также отечественных авторов: Г. С. Альтшуллера, И. Б. Барсукова, Н. П. Бехтеревой, H.H. Боголюбова, H.A. Бульенкова, Е. С. Вентцель, А. Е. Войскунского, Д. Г. Гусева, A.A. Денисова, H.A. Евина, П. Л. Капицы, O.A. Матвейчева, P.M. Нугаева, A.B. Резаева, В. И. Сергеева, С. А. Титова, P.P. Ха-зеева, С. Ю. Чернакова, М. Эпштейна и др. Особое значение при формировании круга вопросов, рассматриваемых в данной работе, имели труды Л. Витгенштейна, Т. Куна, И. Лакатоса, К. Поппера, П. Фейерабенда, Д. Хофштад-тера.

Одной из важнейших отправных точек данной работы явились результаты исследователей, занимавшихся механикой, а также теорией механизмов и машин. Здесь упомянем труды A.A. Андронова, И. И. Артоболевского, М. Атанасиу, Д. Бейкера, А. П. Бессонова, Д. Биннига, H.A. Биргера, А. Н. Боголюбова, Р. Болла, Н. Г. Бруевича, Р. Войня, Я. Л. Геронимуса, М. Гольдберга, Д. Даффи, Ф. М. Диментберга, В. В. Добровольского, E.H. Ивашова, С. Инно-сенти, У. Клиффорда, А. Е. Кобринского, Ю. Г. Козырева, В. О. Кононенко, А. П. Котельникова, А. Ф. Крайнева, Г. В. Кренина, П. Д. Крутько, П. С. Ланды, П. А. Лебедева, H.H. Левитского, A.M. Ляпунова, К. Мавроидиса, А. П. Малышева, Е. Г. Нахапетяна, Ю. И. Неймарка, Я. Г. Пановко, В. Паренти-Кастелли, М. Д. Перминова, Л. С. Понтрягина, Л. А. Растригина, Ф. Рело, Л. Н. Решетова, Г. Рорера, Б. Росса, К. Рота, Ю. Л. Саркисяна, П. О. Сомова, Р. Б. Статникова, Д. Уитни, К. В. Фролова, К. Фукунаги, К. Ханта, П. Л. Чебышева, Э. Штуди и др.

Развитие теоретической робототехники обусловливает связь механики с теорией автоматического управления и проблемой искусственного интеллекта, поэтому существенное внимание при анализе литературы было уделено публикациям в этой области, тем более что автор данной работы занимается исследованиями манипуляторов нового класса, имеющих параллельную структуру. В данной связи упомянем работы И. И. Артоболевского, П. Н. Бенянина, В. Е. Болнокина, Е. И. Воробьева, М. Вукобратовича, В. Гауфа, В. Г. Градецкого, Д. Денавита, В. И. Капалина, А. Е. Кобринского, А. Ш. Колискора, М. З. Коловского, А. И. Корендясева, H.H. Красовского, А. Г. Лескова, B.C. Медведева, Д. Е. Охоцимского, Р. Пола, Е. П. Попова, К. А. Пулкова, П. Рабар-деля, Д. Стюарта, К. Сугимото, A.B. Тимофеева, Р. Хартенберга, Я.З. Цыпки-на, Ф. Л. Черноусько, П. И. Чинаева, A.C. Ющенко, B.C. Ястребова и др.

Весьма сильное впечатление на автора данного исследования произвели, результаты, доложенные на последнем по времени Симпозиуме по теории и практике робототехнических систем (2002 г., Италия). Многие из этих результатов связаны с антропоморфными роботами. Отметим здесь работы Ф. Бидо, X. Ван Брюсселя, Ж. Виллановы, К Вольхарта, Ж.-К. Гино, X. Лима, В. де Сара, Ф. Пфайфера, А. Таканиши, О. Хатиба, В. Шилена, и др.

Подчеркивая степень разработанности предлагаемой в данном исследовании темы, отметим, что постановка проблемы, связанной с философской методологией теоретической робототехники как человекоразмерной самоорганизующейся постнеклассической науки, является достаточно новой и актуальной.

Целью данного исследования является: выявить закономерности развития теоретической робототехники как самоорганизующейся, эволюционирующей, человекоразмерной системы на основе анализа междисциплинарно-сти, парадигмальных прививок, бифуркаций, многокритериальности.

Сообразно с поставленной целью в диссертации формулируются следующие задачи исследования:

— Определить место теоретической робототехники в системе постнеклассической науки и выявить закономерности процесса междисциплинарного взаимодействия между теорией механизмов и кибернетикой, приведшего к возникновению робототехники.

— Определить характер протекания научных революций как процессов бифуркации человекоразмерных систем и разработать для этого наглядные робототехнические модели для постановки мысленного эксперимента.

— Определить закономерности формирования и выбора научной теории в робототехнике во взаимосвязи с многокритериальным подходом, основанным на паретовских множествах. Рассмотреть взаимосвязь многокритери-альности и эволюционизма в робототехнике с учетом условий, определяющих адаптационные или бифуркационные изменения паретовских множеств.

— Определить характер развития теоретической робототехники во взаимосвязи с виртуалистикой, используя при этом инструментальный подход. Установить закономерности осуществления парадигмальных прививок между робототехникой и другими отраслями науки.

— Определить характер развития теоретической робототехники во взаимосвязи с появлением роботов, имитирующих поведение человека (двуногая ходьба, мимика, игра на музыкальных инструментах). Установить аспекты сетевого мышления в робототехнике с учетом фрактальности процессов решения научных задач.

В работе используется сложившаяся в отечественной философии система методологического анализа проблем развития науки, методология рассмотрения вопросов междисциплинарности, парадигмальных прививок, мно-гокритериальности с использованием положений синергетики, теории катастроф, самоорганизации, бифуркаций. Кроме того, в данной работе развит метод научной интроспекции (рассмотрение процесса решения ранее завершенных автором научных задач теоретической робототехники), а также метод мысленного эксперимента на созданных робототехнических моделях.

Научная новизна данного исследования обусловлена тем, что в нем впервые в отечественной научно-исследовательской литературе представлена концептуальная систематизация идей о закономерностях развития теоретической робототехники как самоорганизующейся, эволюционирующей, челове-коразмерной системы на основе анализа междисциплинарности, парадигмальных прививок, бифуркаций, многокритериальности.

Наиболее существенные результаты, полученные диссертантом, определяются тем, что в работе:

— Исследованы методологические особенности теоретической робототехники с точки зрения ее места в системе постнеклассической науки. Рассмотрены аспекты междисциплинарности робототехники с точки зрения пет-леобразности развития составляющих ее дисциплин — теории механизмов и кибернетики.

— Разработаны механические (а вернее робототехнические) модели для проведения мысленных экспериментов по выявлению свойств процессов бифуркации и определению возможности управлять этими процессами. Разработаны наглядные модели, с помощью которых можно устанавливать некоторые свойства, присущие научным революциям. Данные модели распространяются на герменевтические акты, а также на «моменты инсайта». Тем самым сформирован новый класс моделей для постановки мысленных экспериментов, описывающих процессы самоорганизации.

— Рассмотрен многокритериальный подход к проблеме формирования и выбора научной теории. Исследована взаимосвязь многокритериальности и эволюционизма в теоретической робототехнике.

— Рассмотрена «цепочка», связывающая в рамках инструментального подхода методологии теоретической робототехники и виртуалистики. Исследован процесс осуществления взаимных парадигмальных прививок на примере междисциплинарного взаимодействия робототехники и кристаллографии.

— Рассмотрены аспекты теории роботов как воплощения математикиформализованного действия во взаимосвязи с появлением роботов, имитирующих поведение человека (двуногая ходьба, мимика, игра на музыкальных инструментах). Рассмотрены аспекты сетевого мышления в робототехнике на примере решения проблем микроманипулирования и нанотехнологий.

В соответствии с полученными результатами сформулированы положения, выносимые на защиту:

— Установлено, что теоретическая робототехника представляет собой эволюционирующую систему, требующую для своего описания по принципу дополнительности использования моделей классической, неклассической и постнеклассической науки. Отмечено, что теоретическая робототехника как целостное образование шире суммы составляющих ее частей — теории механизмов и кибернетики. Междисциплинарность (благодаря синергии степеней свободы и адаптации роботом модели собственного поведения) обеспечила новый уровень разрешения противоречия между требованиями автономности и гибкости (способности работать по множеству программ).

— На основании разработанных моделей показано, что «катастрофичность» процессов бифуркации (в том числе в моменты научных революций) определяется соотношением между внешними и внутренними силами и «траекторией» точки приложения внешней силы, а кроме того существуют бифуркации, при которых ни внешние, ни внутренние силы не способны определить направление дальнейшего развития. Отмечено, что процесс формирования новой парадигмы обусловливается появлением новой подсистемы, которая внутри старой структуры вызывает «напряжения», данный период характеризуется хаосом. Для выхода на новую размерность необходимо воздействие, направленное «ортогонально» старой парадигме (это могут быть парадигмальные прививки).

— Показано, что в процессе формирования и выбора научной теории существуют, как правило, три противоречивых (с точки зрения паретовского подхода) критерия: полнота соответствия теории опытным данным, простота теории и принадлежность теории к принятой парадигме. Указанные критерии обусловливают формирование паретовских множеств теорий, а в качестве параметров выступают принимаемые в рассмотрение научные факты. Изменение значения параметров может приводить к бифуркации и нарушению паретовского множества. Теории, различающиеся на лингвистическом, семантическом или эмпирическом уровнях, могут переходить из одного разряда различий в другие.

— Отмечено, что «естественный отбор» при формировании парадигмы осуществляется на основе двух главных критериев: простота и максимальная функциональность. Научное сообщество при оценке изобретения или теории руководствуется другими критериями — соответствие достигнутому научному уровню и степень его превышения. Каждое новое изобретение или научный результат изменяет существующее паретовское множество. Если члены множества дополняются новыми, то это адаптационное изменение. Если происходит исключение из множества каких-то его представителей, то это бифуркационное изменение, и возможна смена парадигмы.

— Показано, что теоретическую робототехнику можно рассматривать как инструмент и как орудие. Созданные при участии теоретической робототехники модели виртуальной реальности, производящие обратное воздействие на сотворившего их субъекта, расширяют возможности его взаимодействия с порождаемой реальностью. Тем самым качественно преобразуется традиционная интерпретация принципа наблюдаемости, что характерно для по-стнеклассической науки в целом. Этим обусловлены возможности и ограничения робототехники в порождаемой реальности.

— Установлено, что парадигмальные прививки происходят не односторонне из одной сферы науки в другую, а взаимосогласованно. При этом первично возникают проблемы понимания языков, уточняется постановка задач и происходит подбор методов их решения. Отмечено, что необходимы значительные творческие усилия не только для нахождения алгоритма решения вопроса, но и для осуществления герменевтического акта понимания научной проблемы, которое может произойти уже после того, как найден собственный путь решения задачи.

— Показана возможность использования алгоритмов, разработанных в теоретической робототехнике (обход состояний бифуркации, управление в них посредством локальных воздействий, принцип исключения состояний бифуркации), в направлении создания антропоморфных самоуправляемых систем, способных функционировать в среде, включающей человека. Для управления эволюционирующими системами (в том числе наукой), в которые встроен человек, характеризующийся творческими потребностями в инсайте, более всего пригоден «принцип кормчего» (Н.Н. Моисеев) — локальное воздействие в состояниях бифуркации.

— Отмечено, что принцип организации сетевого мышления (формирующегося, в частности, для решения проблем нанотехнологий) как феномена постнеклассической науки указывает на фрактальность сети, «накрывающей» проблему, а также на возможности и ограничения робототехники (во взаимодействии с человеком, компьютерами, биороботами). Эти ограничения обусловлены неизбежным отходом от устоявшихся парадигмальных норм и необходимостью акта понимания (переформулировки для узла сети мышления) уже существующих алгоритмов — применительно к каждой конкретной ситуации.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов обусловлена темой исследования, связанной с принципами самоорганизации теоретической робототехники. Установленные в диссертации закономерности, обусловленные междисциплинарностью и постнеклассическим характером теоретической робототехники, призваны повысить эффективность и осмысленность работы конструкторов, инженеров и ученых, занимающихся разработкой и исследованием робототехнических систем.

Разработанные в диссертации модели бифуркационных процессов, происходящих при осуществлении творческих актов или научных революций, призваны облегчить постановку мысленных экспериментов для определения свойств самоорганизующихся человекоразмерных систем. Тем самым внесен определенный вклад в развитие методологии изучения указанных систем.

Полученные в диссертации результаты по многокритериальности формирования и выбора научной теории, а также оценки изобретательского уровня в робототехнике позволяют более эффективно и адекватно проводить экспертизу изобретений и научных теорий в этой области.

Представленные в работе результаты по взаимосвязи робототехники и виртуалистики, а также по сетевому мышлению в робототехнике дают возможность обеспечить повышение достоверности восприятия человеком виртуальной реальности (в том числе уяснения свойств проектируемых, но еще не изготовленных устройств), обусловить увеличение эффективности взаимодействия представителей научного сообщества как ячеек единой сети.

Результаты данной работы целесообразно использовать при преподавании в вузах философии науки и техники, а также технических дисциплин (теория механизмов и машин, теория роботов, основы конструирования, прикладная механика, патентоведение, сопротивление материалов и др.).

Апробация полученных результатов осуществлена в процессе чтения лекций на основе разработанных диссертантом материалов по философии науки, теории механизмов и машин, прикладной механике, патентоведению, читавшихся в Московском государственном текстильном университете, Московском государственном индустриальном университете, Ивановской государственной архитектурно-строительной академии. Материалы и выводы диссертации нашли отражение в сообщениях автора на международных научных мероприятиях — VIII и X Всемирные конгрессы по теории механизмов и машин (Прага, 1991, Оулу (Финляндия), 1999) — XIII и XIV Международные симпозиуме по теории и практике робототехнических систем (RoManSy) (За-копане (Польша), 2000, Удине (Италия), 2002), XII и XIII Международные симпозиумы по динамике сильнонелинейных виброударных систем (Москва, 1998, 2001), V Международная конференция по проблемам колебаний (Москва, 2001), Международная конференция по промышленным роботам РОБ-КОН — 5 (Варна (Болгария), 1989), Национальный симпозиум по промышленным роботам (Бухарест (Румыния), 1991) V Всесоюзное совещание по робототехнике (Геленджик, 1991), VI Всесоюзная конференция по управлению в механических системах (Львов, 1988) и др. Результаты диссертации докладывались на Ученом совете Института машиноведения РАН, в секторе Философских проблем междисциплинарных исследований Института философии РАН, секции кибернетики Центрального дома ученых РАН, на семинарах по робототехнике и теории механизмов, руководимых акад. Д. Е. Охоцимским, проф, Н. И. Левитским, проф. Ф. М. Диментбергом, проф. Е. Г. Нахапетяном, на семинарах по философии науки, руководимых проф. В. И. Аршиновым, проф. М. М. Кузнецовым. Основные результаты исследования нашли отражение в публикациях автора (две монографии, а также ряд статей и изобретений).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Подведем некоторые итоги предпринятого исследования. В работе получены следующие основные результаты.

— Рассмотрены методологические особенности научной робототехники с точки зрения подпадения ее под эгиду классической, неклассической или постнеклассической науки. Изначально робототехника может быть отнесена к классической науке, как и составляющие ее дисциплины — теория механизмов и кибернетика, однако каждой из этих дисциплин пришлось решать необходимые для их объединения задачи. Затем научная робототехника приобретает черты неклассической науки, причиной этому явились парадигмаль-ные прививки, в частности, из физики. Далее робототехника во все большей степени получает характер постнеклассической науки — это обусловлено тем, что робот как техническое устройство наиболее полно отвечает принципам антропоморфности. Сделан вывод, что научная робототехника несет в себе тесно переплетенные проявления всех трех этапов развития науки: классического, неклассического и постнеклассического.

— Рассмотрены аспекты междисциплинарности робототехники с точки зрения петлеобразности развития составляющих ее дисциплин — теории механизмов и кибернетики. Для постановки мысленного эксперимента, характеризующего процесс междисциплинарного взаимодействия, разработана наглядная модель этого процесса. Установлено, что робототехника как научная система шире суммы составляющих ее частей — механики и. кибернетики. Междисциплинарность обеспечила новый качественный уровень разрешения противоречия между противоположными требованиями автономности и гибкости проектируемых систем. Это произошло за счет достижения синергии (согласованного действия) приводных устройств.

— Разработаны робототехнические модели для проведения мысленных экспериментов, позволивших выявить ряд свойств, характеризующих расположение точек бифуркации, течение процессов бифуркации и возможность управлять этими процессами. Установлено, что «катастрофичность» процесса бифуркации определяется несколькими факторами. Во-первых, это соотношение между внешними и внутренними силами. Во-вторых, это «траектория» точки приложения внешней силы, то есть закон изменения вектора внешних сил. В-третьих, установлено, что существуют ситуации, когда ни внешние, ни внутренние силы не способны в точке бифуркации определить направление дальнейшего развития, функцию этого выбора берут на себя случайные факторы.

— Разработана наглядная модель, с помощью которой выявлены свойства, присущие научным революциям при рождении новой парадигмы. Этот процесс характеризуется появлением новой подсистемы, которая входит во взаимодействие с наличествующими подсистемами и затем внутри старой структуры вызывает «напряжения», этот период характеризуется хаосом. Для выхода на новую размерность необходимо воздействие, направленное «ортогонально» старой парадигме (здесь важными факторами являются междис-циплинарность и парадигмальные прививки). Разработанная модель распространяется на герменевтические акты, а также на «моменты инсайта». Тем самым сформировано новое поколение моделей, с помощью которых можно исследовать процессы самоорганизации.

— Рассмотрен многокритериальный подход к проблеме формирования и выбора научной теории. Установлено, что в этом процессе существуют, по крайней мере, три противоречивых критерия: это полнота соответствия теории опытным данным, простота теории и принадлежность теории к принятой парадигме. На всех этапах формирования парадигмы указанные противоречивые критерии обусловливают формирование паретовских множеств теорий. Каждый член этого множества имеет такой набор критериев, когда значение хотя бы одного из них лучше, чем у остальных членов множества. В качестве варьируемых параметров выступают принимаемые в рассмотрение научные факты. 11абор и значение параметров может изменяться по мере получения новых данных из опыта, при этом меняются и значения критериев, что может приводить к бифуркации и нарушению паретовского множества теорий. Теории, различающиеся на лингвистическом, семантическом или эмпирическом уровнях, при изменениях паретовского множества могут переходить из одного разряда различий в другие.

— Рассмотрена взаимосвязь многокритериальности и эволюционизма в робототехнике, разработана соответствующая наглядная модель. Установлено, что при создании технических устройств и научных теорий все «жизнеспособные виды» должны располагаться на паретовских множествах. «Естественный отбор» осуществляется на основе двух главных критериев: простота и максимальная функциональность. Научное сообщество при оценке изобретения или теории руководствуется другими критериями — соответствие достигнутому научному уровню и степень превышения этого уровня. Каждое новое изобретение или научный результат изменяет существующее паретовское множество. Если существовавшие ранее члены множества не исключаются, а лишь дополняются новыми, то это — адаптационное изменение. Если же происходит исключение из множества каких-то его представителей, то имеет место бифуркационное изменение, и возможна смена парадигмы.

— Рассмотрена «цепочка», связывающая в рамках инструментального подхода методологию робототехники и виртуалистику. Установлено, что научную робототехнику можно рассматривать как инструмент или орудие, которые позволяют уяснить свойства изучаемых объектов и создавать новые устройства. Созданный при участии теории объект производит и обратное воздействие на сотворившего его субъекта, при этом изменяется содержание проблемы интерсубъективности — прибавляются взаимоотношения субъекта и объекта, оснащенного интеллектом. В результате междисциплинарного взаимодействия робототехники и виртуалистики. существенно повышается уровень восприятия человеком виртуальной реальности, хотя виртуалистика и не позволяет исследовать бифуркационные процессы, связанные с изменением структуры системы.

— Рассмотрен процесс осуществления взаимных парадигмальных прививок на примере междисциплинарного взаимодействия робототехники и кристаллографии. Установлено, что парадигмальные прививки изначально сводятся к использованию лингвистически отличного (с точки зрения математики) описания объекта, затем это приводит к более глубоким отличиям в постановке задач исследования и методов их решения. Парадигмальные прививки происходят не односторонне из одной сферы науки в другую, а обоюдно. При этом необходимы значительные творческие усилия не только для нахождения алгоритма решения вопроса, но и для осуществления герменевтического акта понимания научного текста, само понимание может произойти уже после того, как найден собственный алгоритм решения задачи. Фрак-тальность решения проблемы заключается в том, что каждый этап соответствующего процесса обусловлен некоторым отходом от парадигмы либо необходимостью акта понимания уже существующих алгоритмов.

— Рассмотрены различные аспекты теории роботов как воплощения математики — формализованного действия. Установлено, что развитие робототехники все более склоняется в направлении «социальных роботов», способных функционировать в среде, включающей человека. Появление роботов, имитирующих поведение человека (двуногая ходьба, мимика, способность поглощать пищу, игра на музыкальных инструментах, моделирование речевого аппарата, распознавание образов) обусловлено предполагаемыми прорывами в технологиях, связанных с разработкой антропоморфных самоуправляемых систем. Для управления эволюционирующими системами (в том числе наукой), в которые встроен человек, более всего пригоден «принцип кормчего» (локальное воздействие в состояниях бифуркации), при этом особую значимость приобретают принципы самоорганизации и целесообразно воспользоваться алгоритмами, разработанными робототехникой.

— Рассмотрены аспекты сетевого мышления в робототехнике на примере решения проблем избыточных связей, микроманипулирования и нанотех-нологий. Установлено, что сеть, «накрывающая» проблему, фрактальна. Каждая ячейка сети, представляющая собой группу ученых, пытается в какой-то мере охватить всю проблему, при этом ячейки различаются прежде всего лингвистически (математическим языком описания) и, кроме того, они могут быть разделены (фрактальны) во времени. Принцип наблюдаемости может быть соблюден при условии, что снабженный элементами искусственного интеллекта инструмент, каковым является робот, способен отличить флуктуации собственных параметров от воздействий внешних факторов. Сама по себе скорость и глобальность обмена информацией не является полностью определяющей в организации сетевого мышления, поскольку участники сети должны интерпретировать на своем, несколько отличном математическом языке научные результаты, полученные на других участках сети.

Изложенное позволяет утверждать, что в результате исследования внесен крупный вклад в формирование нового научного направления в философии науки и техники: «Анализ методологических проблем технических наук (на примере робототехники) как самоорганизующихся человекоразмерных систем на основе рассмотрения междисциплинарности, парадигмальных прививок, многокритериальности с использованием положений синергетики, теории катастроф, а также научной интроспекции и мысленного эксперимента на робототехнических моделях». Тем самым осуществлен новый шаг в решении проблемы технологии междисциплинарной интеграции.