Методы теоретического познания

      Главное в процессе формализации состоит  в том, что над формулами искусственных  языков можно производить операции, получать из них новые формулы и соотношения. Тем самым операции с мыслями о предметах заменяются действиями со знаками и символами. Формализация в этом смысле представляет собой логический метод уточнения содержания мысли посредством уточнения ее логической формы. Но она не имеет ничего общего с абсолютизацией логической формы по отношению к содержанию.

      Формализация, таким образом, есть обобщение форм различных по содержанию процессов, абстрагирование этих форм от их содержания. Она уточняет содержание путем выявления его формы и может осуществляться с разной степенью полноты. Но, как показал австрийский логик и математик Гедель, в теории всегда остается невыявленный, неформализуемый остаток. Все более углубляющаяся формализация содержания знания никогда не достигнет абсолютной полноты. Это означает, что формализация внутренне ограничена в своих возможностях. Доказано, что всеобщего метода, позволяющего любое рассуждение заменить вычислением, не существует. Теоремы Геделя дали достаточно строгое обоснование принципиальной невозможности полной формализации научных рассуждений и научного знания в целом.

      Любой самый богатый по своим возможностям искусственный язык не способен отразить в себе противоречивую и глубокую сущность реальности и быть во всех отношениях адекватным заменителем естественного языка. Поэтому знаменитый французский физик Луи де Бройль вполне обоснованно подчеркивал: "Лишь обычный язык, поскольку он более гибок, более богат оттенками и более емок, при всей своей относительной неточности по сравнению со строгим символическим языком позволяет формулировать истинно новые идеи и оправдывать их введение путем наводящих соображений или аналогий... Итак, даже в наиболее точных, наиболее разработанных областях науки применение обычного языка остается наиболее ценным из вспомогательных средств выражения мысли".

      Аксиоматический метод - один из способов дедуктивного построения научных теорий, при котором:

      а) формулируется система основных терминов науки (например, в геометрии  Эвклида - это понятия точки, прямой, угла, плоскости и др.);

      б) из этих терминов образуется некоторое множество аксиом (постулатов) – положений, не требующих доказательств и являющихся исходными, из которых выводятся все другие утверждения данной теории по определенным правилам (например, в геометрии Эвклида: "через две точки можно провести только одну прямую"; "целое больше части");

      в) формулируется система правил вывода, позволяющая преобразовывать исходные положения и переходить от одних положений к другим, а также вводить новые термины (понятия) в теорию;

      г) осуществляется преобразование постулатов по правилам, дающим возможность из ограниченного числа аксиом получать множество доказуемых положений - теорем.

      Таким образом, для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода. Все понятия теории (обычно это дедуктивные), кроме первоначальных, вводятся посредством определений, выражающих их через ранее введенные понятия. Следовательно, доказательство в аксиоматическом методе - это некоторая последовательность формул, каждая из которых либо есть аксиома, либо получается из предыдущих формул по какому-либо правилу вывода.

      Аксиоматический метод - лишь один из методов построения научного знания. Он имеет ограниченное применение, поскольку требует высокого уровня развития аксиоматизируемой содержательной теории. Луи де Бройль обращал внимание на то, что "аксиоматический метод может быть хорошим методом классификации или преподавания, но он не является методом открытия".

      Гипотетико-дедуктивный  метод. Его сущность заключается  в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических фактах. Этот метод тем самым основан на выведении (дедукции) заключений из гипотез и других посылок, истинностное значение которых неизвестно. Поэтому заключения тут носят вероятностный характер. Такой характер заключения связан еще и с тем, что в формировании гипотезы участвует и догадка, и интуиция, и воображение, и индуктивное обобщение, не говоря уже об опыте, квалификации и таланте ученого. А все эти факторы почти не поддаются строго логическому анализу.

      Исходные  понятия: гипотеза (предположение) - положение, выдвигаемое в начале предварительного условного объяснения некоторого явления или группы явлений; предположение о существовании некоторого явления. Истинность такого допущения неопределенна, оно проблематично.

      Дедукция (выведение):

      а) в самом общем смысле - это переход  в процессе познания от общего к частному (единичному), выведение последнего из первого;

      б) в специальном смысле - процесс  логического вывода, т.е. перехода по определенным правилам логики от некоторых данных предположений (посылок) к их следствиям (заключениям).

      Общая структура гипотетико-дедуктивного метода (или метода гипотез):

      1. Ознакомление с фактическим материалом, требующим теоретического объяснения и попытка такового с помощью уже существующих теорий и законов. Если нет, то:

      2. Выдвижение догадки (предположения)  о причинах и закономерностях данных явлений с помощью многих логических приемов.

      3. Оценка серьезности предположений  и отбор из множества догадок наиболее вероятной. При этом гипотеза проверяется на:

      а) логическую непротиворечивость;

      б) совместимость с фундаментальными теоретическими принципами данной науки (например, с законом сохранения и превращения энергии). Однако следует иметь в виду, что в периоды научных революций рушатся именно фундаментальные принципы и возникают "сумасшедшие идеи", не выводимые из этих принципов.

      4. Выведение из гипотезы (обычно  дедуктивным путем) следствий  с уточнением ее содержания.

      5. Экспериментальная проверка выведенных из гипотезы следствий. Тут гипотеза или получает экспериментальное подтверждение, или опровергается. Однако подтверждение не гарантирует ее истинности в целом (или ложности). Лучшая по результатам проверки гипотеза переходит в теорию, как это было, например, с периодическим законом Д.И. Менделеева.

      С логической точки зрения гипотетико-дедуктивный  метод представляет собой иерархию гипотез, степень абстрактности и общности которых увеличивается по мере удаления от эмпирического базиса. На самом верху располагаются гипотезы, имеющие наиболее общий характер, и поэтому обладающие наибольшей логической силой. Из них как посылок выводятся гипотезы более низкого уровня. На самом низшем уровне находятся гипотезы, которые можно сопоставить с эмпирической действительностью.

      Разновидностью  гипотетико-дедуктивного метода можно  считать математическую гипотезу, где  в качестве гипотез выступают  некоторые уравнения, представляющие модификацию ранее известных  и проверенных соотношений. Изменяя эти соотношения, составляют новое уравнение, выражающее гипотезу, которая относится к неисследованным явлениям.

      Гипотетико-дедуктивный  метод является не столько методом  открытия, сколько способом построения и обоснования научного знания, поскольку он показывает, каким именно путем можно прийти к новой гипотезе. Уже на ранних этапах развития науки этот метод особенно широко использовался Галилеем и Ньютоном.

      Таким образом, эмпирический  и теоретический  уровни исследования различны. Это различие  основано на неодинаковости:

• способов (методов) самой познавательной активности;
• характером достигаемых научных  результатов.

      Для эмпирического познания характерна фактофиксирующая деятельность: вырабатываются исследовательские  программы, организуются наблюдения, эксперименты, описание  экспериментальных данных, их классификация, первичное обобщение.

      Теоретическое  познание – это существенное познание, осуществляемое на уровне абстракции высоких порядков. Здесь орудием выступают  понятия, категории, законы, гипотезы и др.  Оба эти уровня связаны, предполагают друг друга, хотя исторически эмпирическое познание предшествует теоретическому.

      В эмпирическом познании преобладает  чувственный аспект, в теоретическом – рациональный (разумный). Их соотношение находит свое отражение в методах, используемых на каждом этапе.

      Любое научное исследование предполагает не только движение «вверх»,  ко всему  более совершенному, разработанному теоретически аппарату, но и движение «вниз», связанное с ассимиляцией эмпирической информации.  

6 Теоретические методы научного исследования в вычичлительной технике 
 

      Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. С развитием цивилизации появлялись новые направления деятельности человека, связанные с обработкой больших объёмов информации.

      Первые  компьютеры использовались в основном в военно-промышленном комплексе, но со временем область их применения постепенно расширялась и теперь в каждом третьем доме есть компьютер. Современный человек уже не может существовать без вычислительной техники: компьютеры управляют производством и распределением электроэнергии, производят расчёты в банках, обеспечивают безопасное движение железнодорожного и воздушного транспорта, составляют прогнозы погоды.

      Рассмотрим  роль теоретических методов научного исследования в вычислительной технике более подробно.

      При разработке программного обеспечения  вычислительной технике мы постоянно  сталкиваемся с формализацией. Вначале мы формализуем поставленную задачу на естественном языке. Но поскольку вычислительная техника не терпит многозначности и неточности необходимо использовать искусственные языки для разработки программного обеспечения вычислительной техники.

      Выражение мышления в естественном языке можно  считать первым шагом формализации. Естественные языки как средство общения характеризуются многозначностью, многогранностью, гибкостью, неточностью, образностью и др. Это открытая, непрерывно изменяющаяся система, постоянно приобретающая новые смыслы и значения.

      Язык  программирования – формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

      Со  времени создания первых программируемых  машин человечество придумало более  двух с половиной тысяч языков программирования. Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

      Язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

      Язык программирования отличается от естественных языков тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека к компьютеру, в то время как естественные языки используются для общения людей между собой. Можно обобщить определение «языков программирования» – это способ передачи команд, приказов, чёткого руководства к действию; тогда как человеческие языки служат также для обмена информацией.

      Язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

      Создание  новых искусственных языков процесс  неизбежный, так как появляются всё более новые команды, структуры данных, а также всё больше действий может выполнять вычислительная техника.

      Аксиоматический метод нашёл большое применение в вычислительной технике.

      В качестве примера возьмём математический аппарат описания предметной области, такой как онтология.

      В начале формируется концептуальная схема онтологии на основании профессиональных знаний в предметной области: