Фундаментальные научные исследования
За прошедшие годы получены выдающиеся результаты в области математики и ее приложений. Был решен ряд важных классических проблем, сохраняющих актуальность в современной науке, намечены и развиты новые пути исследований, поставлены и решены крупные прикладные задачи. Так, в Математическом институте им. В.А. Стеклова академик А.А. Болибрух решил классическую проблему сведeния произвольной неприводимой системы линейных дифференциальных уравнений с рациональными коэффициентами к стандартной биркгофовой форме с помощью аналитических преобразований.
В Санкт-Петербургском отделении того же института академиком Л.Д. Фаддеевым с сотрудниками был разработан новый метод исследования квантовых интегрируемых моделей, основанный на постулировании дискретности переменных пространства-времени; при этом сохраняется точная интегрируемость моделей. Из единой дискретной модели как предельные случаи могут быть получены основные модели квантовых интегрируемых систем с непрерывным пространством-временем.
В Институте математики им. С.А. Соболева СО РАН академику Ю.Л. Ершову с помощью разрабатываемой им в течение ряда лет теории локальных полей удалось построить принципиально новое расширение поля рациональных чисел.
Коллективом ученых Института вычислительной математики РАН построены модели, основанные на применении сопряженных уравнений гидротермодинамики для анализа глобальных изменений окружающей среды, прежде всего, климата.
Следует отметить работу членов-корреспондентов В.К. Левина и А.В. Забродина о многопроцессорных высокопроизводительных системах. В 2000 году Межведомственным суперкомпьютерным центром совместно с НИИ «Квант», Институтом прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН и рядом других организаций создана и введена в эксплуатацию многопроцессорная вычислительная система МВС-1000/М с пиковой производительностью 1 триллион операций в секунду. Система представляет собой наиболее мощный суперкомпьютер в сфере науки и образования страны и является головным образцом нового поколения отечественной линии систем массового параллелизма.
Институт математического моделирования РАН использовал суперкомпьютер МВС-1000/М при моделировании процессов электронного переноса в полупроводниковых наноструктурах, важных для повышения быстродействия элементов электронных схем и систем связи, исследования неустойчивых режимов в трехмерных потоках вязкого сжимаемого газа, обтекающего отдельные элементы сверхзвуковых летательных аппаратов и др.
Из достижений в области физики следует назвать работы Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения по прецизионному измерению сечения рождения пионных пар и других адронных состояний при электрон-позитронной аннигиляции, а также совместные эксперименты этого же Института и Брукхэйвенской национальной лаборатории (США) по прецизионному определению гиромагнитного отношения мюона. Результаты этих исследований впервые дали указания на явления, выходящие за рамки «Стандартной Модели».
Необходимо отметить работы в Дубне по синтезу самых тяжелых 114-го и 116-го элементов таблицы Менделеева.
В Институте ядерных исследований РАН успешно развивается нейтринная астрофизика. Результаты многолетних измерений потока нейтрино от Солнца на галлий-германиевом нейтринном телескопе Баксанской обсерватории свидетельствуют в пользу осцилляций нейтрино (перехода одного типа нейтрино, скажем, электронного, в другой, мюонное). Окончательное подтверждение этого эффекта, предсказанного учеными Академии (в частности, Б.М. Понтекорво), потребует пересмотра наших представлений о строении элементарных частиц и роли нейтрино в эволюции Вселенной.
Усилиями большого коллектива российских, украинских и других зарубежных специалистов при головной роли Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН создана научная аппаратура с рекордными параметрами для исследования строения Солнца, мощных солнечных вспышек и влияния солнечной активности на Землю в рамках проекта КОРОНАС-Ф; осуществлен успешный запуск космического аппарата КОРОНАС-Ф. Информация о солнечных вспышках, космических лучах и магнитных возмущениях солнечного происхождения позволит лучше понять процессы, происходящие на Солнце, солнечно-земные связи, более детально изучить влияние солнечной активности на Земле.
Успешно развивались исследования в области физики твердотельных наноструктур. Открыт новый класс спонтанно формирующихся гетероструктур — однородных по форме и размеру и коррелированных по взаимному расположению двух- и трехмерных массивов квантовых точек. Разработана эпитаксиальная технология выращивания совершенных полупроводниковых наногетероструктур с контролируемыми массивами квантовых точек. Созданы образцы инжекционных лазеров на квантовых точках, обладающие уникальными характеристиками.
Разработана новая конструкция лазеров для сине-зеленой области спектра с волноводом, имеющих рекордно низкую пороговую плотность накачки, созданы лазерные диоды, работающих в непрерывном режиме при комнатной температуре. Данный цикл фундаментальных работ, выполненных главным образом в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе, определил направление исследований в области физики и технологии гетероструктур с предельным размерным квантованием и обеспечил приоритет России в этой области.
За основополагающие исследования в области физики полупроводниковых гетероструктур академик Ж. И. Алферов в 2000 году был удостоен Нобелевской премии по физике.
На заседаниях Президиума обсужден ряд важных физико-технических проблем энергетики, проблем развития современной энергетики. Из результатов в этой области отмечены исследования поведения заряженных макрочастиц в пылевой плазме различного происхождения, выполненных академиком В.Е. Фортовым с сотрудниками в Институте теплофизики экстремальных состояний Объединенного института высоких температур РАН. Впервые получены упорядоченные структуры, подобные жидкому кристаллу из протяженных цилиндрических частиц в плазме тлеющего разряда постоянного тока. В эксперименте на борту орбитальной космической станции «МИР» и Международной космической станции получена уникальная информация о поведении микрочастиц в плазме в условиях микрогравитации.
Учеными Института энергетических исследований РАН выявлены основные тенденции развития мировой энергетики в последней четверти ХХ века, позволившие существенно скорректировать энергетические прогнозы, уточнить прогнозы развития энергетики России и СНГ.
В области механики и процессов управления в Институте проблем сверхпластичности металлов РАН исследована физическая природа явления сверхпластичности металлов и сплавов, ранее открытого доктором технических наук О.А. Кайбышевым. Установлено, что эффект ускорения кинетики формирования твердофазного соединения при сварке давлением в условиях сверхпластической деформации носит универсальный характер для сплавов, интерметаллидов и керамик. Разработана структурно-контролируемая интегральная технология формовки, совмещенная со сваркой давлением, в условиях низкотемпературной сверхпластичности. Разработаны ресурсо-сберегающие технологии получения точных осесимметричных заготовок большого диаметра из труднодеформируемых и малопластичных сплавов методом локальной сверхпластической деформации.
Учеными институтов Теоретической и прикладной механики и Гидродинамики СО РАН разработана концепция аэродинамических труб нового поколения, позволяющая адекватно моделировать сложные газодинамические процессы в гиперзвуковом диапазоне скоростей.
Создана не имеющая аналогов по своим параметрам аэродинамическая труба адиабатического сжатия (АТ-303) с чистым рабочим газом. Труба АТ-303 обеспечивает адекватное моделирование полета воздушно-космических самолетов с ГПВРД в диапазоне чисел Маха от 7 до 20, оснащена современным многоканальным измерительным комплексом и оптической системой визуализации.
Большую научную важность представляют две работы, выполненные в Институте проблем управления им. В.А. Трапезникова. Разработан метод синтеза управления манипуляционными роботами для случаев, когда информация о состоянии имеет не количественный, а качественный характер. Полученные результаты, не имеющие аналогов, открывают новые возможности в управлении манипуляционными и транспортными роботами и при анализе двигательной активности в биомеханике.
Совместно с различными КБ авиационной промышленности разработаны и освоены в производстве не имеющие аналогов в мире высоконадежные струйно-газовые системы управления летательными аппаратами; такие системы без подвижных деталей, успешно эксплуатируются на многих типах летательных аппаратов.
Учеными Института системного анализа РАН и Московского государственного университета открыты новые типы обратных связей, позволяющие развить регулярный метод структурного синтеза нелинейных динамических систем и, тем самым, решить одну из центральных проблем теории управления.
В области химических наук среди наиболее крупных научно-технологических разработок последних лет следует отметить комплекс работ Института органической химии им. Н.Д. Зелинского и Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН по переработке природного газа в целевые продукты.
В Институте органической химии предложена оксиднометаллическая система с высоким содержанием решеточного кислорода, позволяющая при реакции с метаном получать синтез-газ с селективностью более 95% и легко регенерируемая при окислении воздухом.
В Институте нефтехимического синтеза РАН разработан новый способ окисления метана в синтез-газ расплавом оксида свинца, также легко регенерируемого при окислении воздухом, и предложены принципиально новые способы получения синтез-газа с использованием энергетических установок: двигателя внутреннего сгорания и ракетного двигателя.
Разработан высокоэффективный процесс последующего превращения синтез-газа в диметиловый эфир (ДМЭ) и далее в высокооктановый бензин.
Совокупность указанных разработок делает продукты переработки природного газа конкурентоспособными по сравнению с продуктами из нефти, особенно для северных регионов, избавляя их от необходимости завоза бензина и дизельного топлива.
В Институте проблем химической физики РАН впервые измерены термодинамические характеристики и электропроводность исходно газообразного гелия при давлениях многократного ударного сжатия от 100 до 230 гигапаскалей, близких к давлению предполагаемого плазменного перехода. При плотности свыше 0,7 г/см3 обнаружен резкий (на 5 порядков) рост электропроводности. Теплофизические свойства гелия при высоких давлениях и температурах необходимы для описания строения внешних слоев планет-гигантов. Эти данные вместе с ранее полученными результатами по электропроводности водорода в мультимегабарном диапазоне давлений позволяют определить размер электропроводящей области планет-гигантов Юпитера и Урана, оболочка которых состоит из смеси гелия и водорода.
В результате исследований процессов горения металлов в азоте, проведенных Институтом структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН, созданы высокоэффективные СВС-технологии получения нитридных керамических порошков. Совместными усилиями российских и испанских специалистов в Испании организовано полностью автоматизированное промышленное производство таких порошков.
Еще один пример научных разработок, доведенных до выпуска новой наукоемкой продукции. В Институте физико-химических проблем керамических материалов РАН разработана технология изготовления высокоэффективных катализаторов на основе керамического и металлического блочных носителей для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Организовано производство катализаторов для автомобилей, автобусов, стационарных агрегатов, машин для подземных работ, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.
Новый каталитический состав для нейтрализации токсических выбросов бензиновых двигателей внутреннего сгорания, превосходящий европейский стандарт, разработан в Институте общей и неорганической химии им.
Н.С. Курнакова РАН. В этом катализаторе исключен родий, в три раза снижено содержание платины по сравнению с выпускаемыми за рубежом платино-родиевыми катализаторами аналогичного назначения.
Научные результаты фундаментального и прикладного характера получены в науках о жизни.
Ученые Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова продолжали исследования структуры и функций биологических макромолекул. Выделено более 500 новых природных пептидов и установлена их структура. Показано, что для разных тканей и органов млекопитающих характерен уникальный спектр содержащихся в них пептидов. Изменение пептидного спектра ткани может служить диагностическим маркером протекающих в ней патологических процессов. Ряд пептидов костного мозга, так называемых миелопептидов, проходит предклинические и клинические испытания.
В Институте биологии гена РАН открыто новое семейство генов человека, кодирующих белки, которые в комплексе с другими специфическими белками токсичны по отношению ко многим раковым клеткам.
Один из таких генов (tag 7) использован для разработки нового метода иммуно-генотерапии опухолей.
Технология биологических микрочипов (биочипов), позволяющая проводить множественный параллельный экспресс-анализ биологического материала, создана в Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН. Продемонстрирована возможность применения биочипов для быстрого выявления индивидуальной, генетической предрасположенности пациентов к определенным заболеваниям, для обнаружения и идентификации патогенных микроорганизмов, определения их устойчивости к антибиотикам.
В Институте микробиологии РАН разработан не имеющий аналогов в мире комплексный метод количественной оценки геохимической деятельности микроорганизмов в различных природных экосистемах. Использование этого метода позволило разработать принципиально новую технологию повышения отдачи нефтяных пластов путем активизации деятельности аэробных и анаэробных микроорганизмов, обитающих в месторождениях нефти.
Внедрение этой технологии на нефтяных месторождениях АО «Татнефть» и в ряде других нефтяных регионов России позволило получить дополнительно более 500 тысяч тонн нефти.
Ученые Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН впервые изолировали и описали ген, специфически связанный с оборонительным поведением. Полученные данные позволяют заключить, что определенные гены могут избирательно участвовать в одной из форм поведения животного.
В Институте почвоведения МГУ-РАН заложены основы учения о структурно-функциональной роли почв в биосфере — нового направления в современном почвоведении. Составлена «Карта почвенно-экологического районирования Восточно-Европейской равнины», содержащая обширную информацию о разнообразии почв и природных условий, необходимую для экологически обоснованного использования земельных ресурсов и сохранения биологического разнообразия. Создан «Атлас опустынивания почвенного покрова на территории России».
Институтом проблем экологии и эволюции им.
А.Н. Северцова совместно с Министерством природных ресурсов Российской Федерации подготовлена и опубликована «Красная книга Российской Федерации. Животные». В нее занесены 414 редких и находящихся под угрозой исчезновения видов диких животных (155 видов беспозвоночных и 259 видов позвоночных).
Институтом Дальневосточного отделения РАН разработана стратегия сохранения биоразнообразия Сихотэ-Алиня, основанная на электронных базах данных по основным компонентам биоразнообразия.
Завершено издание 14-томной сводки «Флоры Сибири» — фундаментального труда Центрального Сибирского ботанического сада, подводящего итог двухвековому флористическому исследованию сосудистых растений Сибири — от Урала до Дальнего Востока.
В области палеобиологии оформилось новое направление — бактериальная палеонтология. На основе результатов Палеонтологического института и Института микробиологии РАН формируются новые концепции осадкообразования и происхождения ряда полезных ископаемых, переоцениваются перспективы нефтегазоносности древнейших (докембрийских) толщ.
Более достоверным становится изучение внеземных биоморфных структур.
Науки о Земле.
В Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ) РАН впервые дано научное обоснование принципиальной возможности надежной геохимической изоляции высокорадиоактивных отходов и облученного ядерного топлива в недрах Земли. Разработаны основы надежной изоляции таких отходов и высокотоксичных загрязнителей в геологических формациях, различных по составу, состоянию и глубине залегания. Выявлены геохимические типы ландшафтов, элементы которых обладают способностью к радиационному самоочищению или к накапливанию радионуклидов на геохимических барьерах. Выявленные закономерности составляют научную основу для разработки мер по реабилитации радиационно загрязненных территорий.
В итоге активного изучения Мирового океана, Антарктиды и Арктических морей России в морских экспедициях 1995-2000 годов учеными Геологического института и Института геохимии и аналитической химии им.
В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН обоснованы принципиальные отличия возраста, истории, геологического строения, геохимии пород, рудоносного ложа Тихого, Атлантического и Индийского океанов и арктических морей.
В ИГЕМ и Институте океанологии РАН им. П.П. Ширшова детально охарактеризованы минералого-геохимические особенности океанских сульфидных руд в различных геодинамических обстановках, открыты и изучены принципиально новые гидротермальные системы в зонах океанического спрединга.
Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН составил геологические карты арктических морей и Охотского моря как основы оценки их минерагенического потенциала. Совместные работы с институтами МПР России позволили дать научное обоснование нефтегазоносности шельфовых областей и количественную оценку ресурсов.
В ИГЕМ и ГЕОХИ впервые получены уникальные данные о дальности распространения и характере стока северных рек в Арктический бассейн, о гидрохимических параметрах, биопродукции, геохимии донных осадков.
На их основе разработана целостная концепция изотопно-геохимической идентификации полей распределения влияния речных и морских потоков.
Ряд уникальных открытий, связанных с генезисом алмазов в кимберлитах, лапроитах, метаморфических породах и получением искусственных алмазов сделан в Институте минералогии и петрографии Сибирского отделения РАН. Разработан метод диагностики микроалмазов в минералах метаморфических пород, позволивший впервые в мире обосновать, что давление при метаморфизме пород земной коры могут превышать 40 килобар. Это дало возможность существенно расширить схему фаций метаморфизма в сторону высоких давлений и в значительной степени предопределило открытие алмазоносных метаморфических пород в различных регионах мира (Германия, Греция, Норвегия).
В области экспериментальной минералогии впервые в мировой практике реализовано выращивание алмазов массой до 6 карат с заданными свойствами на многопуансонной аппаратуре высоких давлений.
Последние годы отмечены некоторой активизацией экспедиционных исследований Мирового океана.
В 1998 г. ученые РАН и Росгидромета провели уникальную комплексную высокоширотную экспедицию, в результате которой в Северном Ледовитом океане впервые в мире установлена стационарная трансарктическая система дистанционного акустического зондирования, которая успешно функционирует. Она позволила получить результаты, подтверждающие повышение температуры атлантических вод в Арктическом бассейне примерно на 0,8°С в год.
Проведен цикл глубоководных исследований с помощью глубинных обитаемых аппаратов «МИР», в результате которых открыты глубинные минерализованные гидротермальные поля на дне океанов и изучены процессы современного рудообразования на глубинах 3-5 км при температурах 300-4000С, выявлены обширные залежи полезных ископаемых (сульфиды, тяжелые металлы), представляющие промышленный интерес.
Ученые РАН разработали уникальные глобальные и региональные климатические модели, позволяющие получать теоретические оценки диагностики и прогноза глобального климата. Получены достоверные оценки изменения температуры воздуха на территории России, подтверждающие идущие во многих регионах процесс потепления в нижних слоях атмосферы.
На больших же высотах (30-90 км) на основе обобщения разнообразных (ракетных, радиофизических и спектрофотометрических) данных впервые обнаружен значительный отрицательный тренд температуры воздуха (до одного градуса Кельвина в год). По данным ледникового керна, взятого из скважины в Антарктиде, восстановлены характеристики истории климата Земли на протяжении почти 400 тысяч лет.
В последнее пятилетие, когда более четко определились задачи гуманитарных и общественных наук, исследования во многих их направлениях отмечены значительными достижениями.
В области философии учеными Академии разработана концепция типов цивилизационного развития, которая способна синтезировать цивилизационный и формационный подходы к анализу мировых исторических процессов. Завершено издание многотомной философской энциклопедии, в которой в систематической форме изложены современные достижения мировой философской науки.
Институтом государства и права РАН разработана концепция юридической аксиологии, в основе которой лежит осознание значения и ценности права, государства, прав и свобод человека как важнейших составных частей проводимых в России преобразований.
Обоснована идея о зависимости устойчивого общественного развития от состояния прав человека и эффективности действия механизма защиты прав и свобод.
Ученые-социологи Академии опубликовали такие труда, как «Российская социологическая энциклопедия», «Социологический энциклопедический словарь», 4-томная «История теоретической социологии».
Результатами фундаментальных исследований в области экономических наук стали теоретические разработки, многие из которых получили международное признание, в том числе: ·
теория национального дивиденда, обосновывающая кардинальное изменение механизмов присвоения национального богатства в направлении его эффективного использования в интересах ускоренного социально-экономического прогресса российского общества; ·
теория экономической основы федеративных отношений в системе российской государственности; ·
теория эволюции макроэкономики, опровергающая фундаментальные установки так называемого «вашингтонского консенсуса», послужившие теоретическим фундаментом политики «реформаторского периода»; ·
основные параметры экономической и внешнеэкономической безопасности страны и др.
Эти теоретические разработки легли в основу ряда аналитических записок и докладов, направленных в Правительство Российской Федерации, министерства и ведомства, более двух тысяч монографий, сборников, учебников.
Цементирующим стержнем всех этих материалов явились поиск путей обеспечения условий для динамичного развития экономики и обоснование позиции, согласно которой формирование так называемой рыночной экономики не может явиться целью социально-экономической стратегии. Упор был сделан на решения, направленные на максимальное использование имеющегося потенциала роста в самом широком смысле этого слова, что в современных условиях означает ориентацию на решение социальных задач, развитие науки, культуры, образования и т.д.
Исследования по проблемам мировой экономики и международных отношений были сконцентрированы на происходящих в мировом хозяйстве и на политической карте мира фундаментальных сдвигах. Основные усилия были направлены на выявление объективного характера процессов глобализации и регионализации, места и роли в них России и особенностям ее интеграции в мировое сообщество.
Институтом мировой экономики и международных отношений РАН на основе выявленных тенденций экономического и социального развития в 90-е годы ХХ столетия ведущих стран и регионов мира — разработаны наиболее вероятные сценарии перспектив развития главных отраслей мировой промышленности, сельского хозяйства и транспорта, конъюнктуры основных товарных и финансовых рынков. Впервые в российской науке мировое хозяйство рассмотрено как единая система взаимосвязей, неотъемлемой частью которой стала российская экономика.
Институтом США и Канады РАН выполнено первое в отечественной науке комплексное исследование проблем США, в том числе во внешней и внутренней политике, в военном строительстве, в других сферах экономической и социальной жизни, во взаимосвязи с меняющимися тенденциями мирового развития.
Институтом Европы РАН завершено исследование, в котором дана максимально полная картина основных тенденций, определяющих перспективу развития европейских стран в первые десятилетия XXI века.
Проанализированы возможности органичного вхождения России и других постсоветских государств в будущее общеевропейское политическое и экономическое пространство.
Рассекречивание ранее закрытых архивов сделало возможным подлинный прорыв в изучении и публикации документов по истории России ХХ в. Издано 6 томов документов Коминтерна; опубликованы секретные материалы РКП(б), отражающих государственную политику в отношении Русской православной церкви в 1920-х годах; изданы документы по истории крестьянского движения и советской деревни в период НЭПа и коллективизации; введены в научный оборот архивные материалы по истории «холодной войны». Без доступа к этим источникам невозможно объективное воссоздание ключевых моментов российской и мировой истории ХХ столетия.
Существенным вкладом в изучение отечественной истории стало выполненное под руководством академика Б.В. Ананьича исследование о природе власти и истории реформ и реформаторства в России, охватывающее период с конца XV века и до рубежа 1920-1930-х годов.
Исследована эволюция самодержавия, рост, кризис и гибель Российской империи, влияние имперских традиций на государственную систему, сложившуюся в России в результате революции 1917 г.
Выдающиеся успехи достигнуты в археологических исследованиях средневекового Новгорода. За последние годы работы Новгородской археологической экспедиции, руководимой академиком В.Л. Яниным, собрание берестяных грамот пополнилось почти тремя сотнями новых находок, что существенно расширяло круг письменных источников по истории Древней Руси. Мировым открытием стало обнаружение в слоях X — начала XI вв. — рукописной книги — «Новгородской псалтири», возраст которой примерно на 50 лет превосходит возраст Остромирова Евангелия.
В области филологических наук основное внимание было сконцентрировано на подготовке изданий к 200-летию со дня рождения А.С. Пушкина. Вышло в свет 8-томное издание «А.С. Пушкин. Рабочие тетради». Это уникальное в мировой научной и издательской практике факсимильное воспроизведение рукописей А.
С. Пушкина объемом свыше 2000 листов является истоковедческим фундаментом дальнейшего развития отечественного и мирового пушкиноведения.
В 1998 г. опубликован фундаментальный коллективный труд «Образ России. Русская культура в мировом контексте», заложивший методологические основы многотомной междисциплинарной международной серии исследований «Образ России в культуре других стран. Образы других стран в культуре России».
Важным событием в литературоведении стало завершение публикации в 1998 г. первой серии издания «Литературное наследие» в 100 томах. Издание, подготовленное Институтом мировой литературы им. А.М. Горького РАН с учетом последних достижений текстологии и литературоведения, включает никогда ранее не публиковавшиеся произведения классиков русской литературы, а также посвященные им научные исследования.
В 1997 г. Институт русского языка РАН завершил издание фундаментального «Диалектологического атласа русского языка. Европейская часть СССР» в трех выпусках.
Атлас включает материалы обследования около 5000 населенных пунктов на территории древнейшего поселения русских, характеризует состояние русских народных говоров середины ХХ в. и содержит уникальные сведения, необходимые для изучения процессов образования и развития русского национального языка с древнейших эпох.
Зампред РАН рассказал о векторах развития фундаментальной науки
Свежий номер
РГ-Неделя
Родина
Тематические приложения
Союз
Свежий номер
Общество
14.05.2019 20:07
Поделиться
Необходима консолидация экономического общества для выработки научно обоснованных подходов к развитию страны
Юрий Медведев
Сложность и масштаб задач, стоящих сегодня перед Россией, таковы, что с ними не удастся справиться, двигаясь проторенными дорогами. Нужны принципиально идеи, новые знания, которые может дать только работающая с максимальной эффективностью фундаментальная наука.
Сергей Куксин
Об этом шла речь на Общем собрании РАН, где ученые обсуждали Программу фундаментальных научных исследований на период до 2035 года.
Итоги форума научного сообщества комментирует заместитель президента РАН, член правления ВЭО России, член-корреспондент РАН Владимир Иванов.
Как угнаться за богатыми ведущими странами, попасть в научно-технологическую элиту? Совершить рывок, на который даже у лидеров ушло не одно десятилетие и огромные деньги? В нашей нынешней ситуации требуются очень неординарные решения…
Владимир Иванов: В свое время Игорь Васильевич Курчатов сформулировал принцип: «Обгонять, не догоняя». Эта задача может решаться за счет использования новейших достижений фундаментальной науки, что, в свою очередь, требует изменения и существующей политики, и системы госуправления сферой науки и технологий. Сейчас эта система ориентирована на ресурсную экономику и для решения новых стратегических задач требует перезагрузки.
В 2018 году президент России задал новый вектор стратегического развития: повышение качества жизни, ликвидация научно-технологического отставания, оборона и безопасность, развитие территорий.
Эти направления могут быть успешно реализованы только с опорой на собственную фундаментальную науку. Только она даст новые знания для создания качественно новых технологий, новых собственных производств, что позволит России выйти на мировые рынки наукоемкой продукции.
Проблемы взаимодействия науки, бизнеса и власти предполагается обсудить на первом Московском академическом экономическом форуме, который будет проводиться в РАН 15-16 мая. Форум проводят совместно Российская академия наук и Вольное экономическое общество. Необходимость его проведения продиктована тем обстоятельством, что сейчас в стране практически отсутствует научная дискуссия по проблемам социально-экономического развития в условиях глобальных гуманитарно-технологических трансформаций.
Сейчас как никогда нужна консолидация научного экономического общества для оценки ситуации и выработки научно обоснованных подходов к развитию страны. Основной задачей форума является широкое обсуждение имеющихся проблем с различных позиций.
Очевидно, что только так можно выработать оптимальный сценарий развития. В программе форума предусмотрены выступления ведущих ученых и представителей органов власти, которые представят свое видение существующих проблем. Это, по сути, будет логическим продолжением Общего собрания РАН.
Для Российской академии наук программы фундаментальных исследований дело привычное. Собственно, она всегда работала и работает на основе таких программ. Что принципиально нового появилось в обсуждавшемся на этом Общем собрании РАН документе?
Владимир Иванов: Новая программа принципиально отличается от предыдущих системностью организации научных исследований. До недавнего времени фундаментальную науку делили на академическую, отраслевую и вузовскую. Но при этом основной массив исследований проводился и проводится в академических институтах. Сейчас впервые программа охватывает академические институты, ведущие университеты, НИЦ, ГНЦ, наукоемкие госкорпорации. Это позволит обеспечить системность проведения исследований, избежать дублирования, а также финансирования неперспективных проектов, в целом повысить эффективность расходования ресурсов.
Определение направлений исследований, координация работы, экспертиза результатов законодательно возложены на РАН.
Таким образом, программа является основным инструментом научно-методического руководства научными организациями и университетами со стороны РАН.
И второй принципиально важный момент. Мы помним, какие непростые отношения были между РАН и ФАНО, а потом с минобрнауки. Во многом это было следствием несовершенства законодательства. После принятия летом прошлого года поправок в закон о РАН, внесенных президентом страны, многие функции и полномочия академии получили более четкое законодательное оформление. По сути, эта программа задает старт новому этапу академических реформ и позволит реализовать сформулированный в 2013 году тезис о том, что наукой должны управлять ученые, а задача администраторов создать нормальные условия работы, обеспечить науку необходимыми ресурсами, приборами, кадрами.
Если, как вы сказали, научно-методическое руководство и координация программы возложены на РАН, то именно она всем и будет рулить? Решать, как распределить деньги, кому дать приоритет, а кого урезать?
Владимир Иванов: Не совсем так.
Особенность фундаментальной науки заключается в том, что здесь не работает вертикальная система управления, характерная для госаппарата. Решения по научным вопросам принимаются на основе профессиональных обсуждений. Для этого и существуют, например, ученые советы в институтах.
Сложность данной программы заключается в масштабности задачи, отсутствии единого источника финансирования, различных интересах участников, разнородности исполнителей. Опыт работы показал, что задачи такого уровня могут решаться либо директивным решением высшего руководства страны, либо организацией эффективного взаимодействия участников программы.
Здесь предлагается второй вариант: программой будет руководить Координационный совет, в состав которого войдут представители научного сообщества, бизнеса и власти, председателем Координационного совета будет президент РАН. А на академию возлагается обеспечение его работы. Эта схема себя уже хорошо зарекомендовала за более чем 10-летний период реализации предыдущей программы.
Что касается определения направлений исследований, то одним из базовых элементов программы является План фундаментальных научных исследований. Еще год назад правительство поручило всем заинтересованным организациям направить свои предложения в РАН. На основании этих предложений отделения РАН, а также РАО, РААСН, РАХ, сформировали общий план исследований. Он будет основой программы. Это основные перспективные направления на несколько лет вперед. Конечно, это ни в коем случае не догма. Ведь наука очень живой, постоянно меняющийся организм. Здесь нельзя все до буквы расписать на длительный период. Сама жизнь будет вносить изменения в наши представления о перспективности того или иного направления. И тогда программу придется корректировать. Такой вариант предусмотрен: раз в пять лет Координационный совет программы будет анализировать, что сделано, и в зависимости от результата менять планы, а если потребуется, то и направления исследований.
Какие выбраны основные векторы развития нашей фундаментальной науки?
Владимир Иванов: Основные векторы развития науки в целом определяются необходимостью решения стратегических задач развития страны.
Прежде всего сегодня усилия должны быть направлены на решение важнейшей задачи преодоления технологического отставания. Работу по программе фундаментальных исследований предлагается вести по следующим направлениям. Это анализ текущей ситуации, прогнозирование и стратегическое планирование как развития науки, так и экономики в целом, выявление так называемых больших вызовов и разработка мер по их парированию. Это проведение фундаментальных научных исследований по широкому спектру направлений. Это проведение ориентированных фундаментальных исследований по приоритетным направлениям, определенным в Стратегии НТР. И это работы в интересах обеспечения обороны и безопасности.
Кроме того, отдельными разделами предусматривается проведение исследований на установках mega science, а также инициативные исследования, финансируемые научными фондами — РФФИ, РНФ, ФПИ, Фондом «Сколково».
По этим направлениям в академии уже ведутся работы. Так, например, подготовлены и направлены в правительство предложения по созданию в структуре РАН специализированного подразделения по научно-методическому сопровождению системы стратегического планирования и Научно-координационного совета РАН по прогнозированию и стратегическому планированию.
Для реализации приоритетных направлений научно-технологического развития России, определенных Стратегией НТР, создан Координационный совет, возглавляемый президентом РАН, в который кроме ученых РАН вошли представители бизнеса, вузов, власти. По приоритетным направлениям, а их всего семь, также созданы советы, возглавляемые ведущими учеными — академиками РАН. Советы должны сформировать сквозные цепочки: фундаментальная наука — НИОКР — прототип — бизнес — рынок.
Российская газета — Спецвыпуск: Экономика №102(7860)
Поделиться
Наука
Научная теория управления | Введение в бизнес
Результаты обучения
- Обобщите четыре принципа научной теории управления Фредерика Тейлора
- Обобщить вклад Фрэнка и Лилиан Гилбрет в научный менеджмент
Чуть более ста лет назад Фредерик Тейлор опубликовал Принципы научного управления, работу, которая навсегда изменила отношение организаций к своим работникам и своей организации.
Во время публикации Тейлора менеджеры считали, что рабочие ленивы и работают медленно и неэффективно, чтобы сохранить свои рабочие места. Тейлор нашел революционное решение:
Средство от этой неэффективности заключается в систематическом управлении, а не в поиске какого-то необычного или экстраординарного человека.
Вы можете подумать, что столетняя теория бесполезна в сегодняшнем быстро меняющемся мире технологий. Вы ошибаетесь, однако! Фактически, многое из того, что вы уже узнали в этом курсе, основано на работе Тейлора, и многое из того, что вы испытаете на рабочем месте, также будет обязано ему. Если вы знаете что-либо из следующего, вы уже видели его принципы научного управления в действии: организационные схемы, оценки эффективности, измерения и показатели качества, а также цели продаж и/или производства.
Научный менеджмент — это теория управления, которая анализирует рабочие потоки для повышения экономической эффективности, особенно производительности труда.
Эта теория управления, разработанная Фредериком Уинслоу Тейлором, была популярна в 1880-х и 1890-х годах в обрабатывающей промышленности США.
Хотя термины «научный менеджмент» и «тейлоризм» часто рассматриваются как синонимы, более точное мнение состоит в том, что тейлоризм является первой формой научного менеджмента. Тейлоризм иногда называют «классической точкой зрения», имея в виду, что его влияние все еще наблюдается, но больше не практикуется исключительно. Научный менеджмент был наиболее известен с 1910 до 1920 года, но в 1920-х годах появились конкурирующие теории и методы управления, в результате чего к 1930-м годам научный менеджмент в значительной степени устарел. Тем не менее, многие темы научного менеджмента по-прежнему встречаются в промышленной инженерии и менеджменте.
Фредерик Уинслоу Тейлор
Фредерика Тейлора (1856–1915) называют отцом научного менеджмента.
Тейлор был инженером-механиком, которого в первую очередь интересовала работа, выполняемая на фабриках и в механических мастерских.
Он заметил, что владельцы и управляющие фабрик мало знали о том, что на самом деле происходило в мастерских. Тейлор считал, что систему можно улучшить, и оглядывался в поисках стимула. Он остановился на деньгах. Он считал, что рабочий должен получать «справедливую дневную оплату за справедливый рабочий день» — ни больше, ни меньше. Если рабочий не может работать на цель, то человек вообще не должен работать. Тейлор также считал, что руководство и рабочие должны сотрудничать и работать вместе для достижения целей. Он был первым, кто предположил, что основными функциями менеджеров должны быть планирование и обучение.
Значительную часть тейлоризма составляли исследования времени. Тейлор был озабочен сокращением времени процесса и работал с менеджерами фабрик над научными исследованиями времени. На самом базовом уровне исследования времени включают разбиение каждой работы на составные части, синхронизацию каждого элемента и перестановку частей в соответствии с наиболее эффективным методом работы.
Считая и вычисляя, Тейлор стремился превратить управление в набор расчетных и письменных методов.
Тейлор предложил «аккуратный, понятный мир на фабрике, организацию людей, чьи действия будут планироваться, координироваться и контролироваться под постоянным экспертным руководством. «Фабричное производство должно было стать вопросом эффективного и научного управления — планирования и управления рабочими и машинами как компонентами одной большой машины.
В 1909 году Тейлор опубликовал Принципы научного менеджмента . В этой книге он предположил, что производительность повысится, если рабочие места будут оптимизированы и упрощены. Он также предложил подбирать работника для конкретной работы, которая соответствовала уровню квалификации человека, а затем обучать работника выполнять эту работу определенным образом. Тейлор впервые разработал идею разделения каждой работы на составные части и определения времени каждой части, чтобы определить наиболее эффективный метод работы.
Одно из самых известных исследований Тейлора относится к периоду его работы в Bethlehem Steel Company в начале 1900-х годов. Он заметил, что рабочие использовали одну и ту же лопату для всех материалов, хотя разные материалы различались по весу. Наблюдая за движениями рабочих и разбивая движения на составные элементы, Тейлор определил, что наиболее эффективная нагрузка на лопату составляет 21½ фунта. Соответственно, он приступил к поиску или разработке разных лопат, которые будут использоваться для каждого материала, который будет зачерпывать этот материал. количество.
В основе научного менеджмента лежат четыре основных принципа, которые применимы и к современным организациям. Они включают следующее:
- Взгляните на каждую работу или задачу с научной точки зрения, чтобы определить «единственный лучший способ» выполнения работы. Это отличие от предыдущего метода «эмпирического правила», когда работники разрабатывали свои собственные способы выполнения работы.
- Нанимайте подходящих работников для каждой работы и обучайте их работать с максимальной эффективностью.
- Мониторинг производительности работников, а также предоставление инструктажа и обучения при необходимости.
- Разделите работу между руководством и рабочими, чтобы руководство могло планировать и обучать, а рабочие могли эффективно выполнять задачу.
Практический вопрос
Фрэнк и Лилиан Гилбрет
Пока Тейлор проводил свои исследования времени, Фрэнк и Лилиан Гилбрет завершали свою собственную работу по изучению движения для дальнейшего научного управления. Имя Гилбрет может быть знакомо всем, кто читал книгу « дешевле на дюжину » (или смотрел фильм, вдохновленный этой книгой). Книга представляет собой биографический роман о семье Гилбретов, их двенадцати детях и часто юмористических попытках Гилбретов применить свои методы повышения эффективности в собственном доме.
Гилбреты использовали научные открытия для разработки метода исследования, основанного на анализе рабочих движений, состоящего в том, чтобы снимать детали действий рабочего и регистрировать время, необходимое для выполнения этих действий.
Фильмы помогли создать визуальную запись того, как работа была завершена, и подчеркнули области, требующие улучшения. Во-вторых, фильмы также служили цели обучения рабочих тому, как лучше всего выполнять свою работу.
Этот метод позволил Гилбретам использовать лучшие элементы рабочих процессов и создать стандартизированную передовую практику. Исследования времени и движения используются вместе для достижения рациональных и разумных результатов и поиска наилучшей практики для внедрения новых методов работы. Хотя работу Тейлора часто связывают с работой Гилбретов, между двумя теориями научного менеджмента существует четкое философское различие. Тейлор был сосредоточен на сокращении времени процесса, в то время как Гилбреты пытались сделать весь процесс более эффективным, сократив количество движений. Они считали, что их подход больше связан с благосостоянием рабочих, чем тейлоризм, в котором рабочие менее важны, чем прибыль. Это различие привело к личному расколу между Тейлором и Гилбретами, который после смерти Тейлора перерос в вражду между Гилбретами и последователями Тейлора.
Практический вопрос
Несмотря на то, что научный менеджмент появился в начале 1900-х годов, он продолжал вносить значительный вклад в теорию управления до конца двадцатого века. С развитием статистических методов, используемых в научном менеджменте, в 1920-х и 1930-х годах началось обеспечение качества и контроль качества. В 1940-х и 1950-х годах научный менеджмент превратился в управление операциями, исследование операций и управленческую кибернетику. В 19В 80-х годах широкое распространение получил тотальный менеджмент качества, а в 1990-х все большую популярность приобрел «реинжиниринг». Можно обоснованно утверждать, что тейлоризм заложил основу для этих больших и влиятельных областей, которые мы практикуем до сих пор.
Поддержите!
У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.
Улучшить эту страницуПодробнее
1.2 The Process of Science – Concepts of Biology – 1st Canadian Edition
Перейти к содержимомуГлава 1: Введение в биологию
К концу этого раздела вы сможете:
- Определить общие характеристики естественных наук
- Понимать процесс научного исследования
- Сравните индуктивное рассуждение с дедуктивным рассуждением
- Описать цели фундаментальной и прикладной науки
Рис. 1.14. Ранее называемые сине-зелеными водорослями, (а) цианобактерии, наблюдаемые в световой микроскоп, являются одними из древнейших форм жизни на Земле. Эти (б) строматолиты вдоль берегов озера Фетида в Западной Австралии представляют собой древние структуры, образованные наслоением цианобактерий на мелководье. Как и геология, физика и химия, биология — это наука, собирающая знания о мире природы. В частности, биология изучает жизнь. Открытия в биологии делаются сообществом исследователей, которые работают индивидуально и вместе, используя согласованные методы. В этом смысле биология, как и все науки, является общественным предприятием, как политика или искусство. Методы науки включают тщательное наблюдение, ведение записей, логические и математические рассуждения, экспериментирование и представление выводов на рассмотрение другим. Наука также требует значительного воображения и творчества; хорошо спланированный эксперимент обычно называют элегантным или красивым. Как и политика, наука имеет большое практическое значение, и некоторые науки посвящены практическим приложениям, таким как профилактика болезней.
Другая наука развивается в основном из любопытства. Какова бы ни была ее цель, несомненно, что наука, включая биологию, изменила человеческое существование и будет продолжать это делать.
Посмотрите видео о редукционном подходе западной науки.
Биология — это наука, но что такое наука? Что объединяет изучение биологии с другими научными дисциплинами? Наука (от латинского scientia, — «знание») можно определить как знание о мире природы.
Наука — это очень специфический способ изучения или познания мира. История последних 500 лет показывает, что наука — очень мощный способ познания мира; он в значительной степени ответственен за технологические революции, которые произошли за это время.
Однако есть области знаний и человеческого опыта, к которым нельзя применить научные методы. К ним относятся такие вещи, как ответы на чисто моральные вопросы, эстетические вопросы или вопросы, которые в целом можно отнести к категории духовных вопросов. Наука не может исследовать эти области, потому что они находятся вне сферы материальных явлений, явлений материи и энергии, не могут быть наблюдаемы и измерены.
Научный метод — это метод исследования с определенными этапами, который включает эксперименты и тщательное наблюдение. Шаги научного метода будут подробно рассмотрены позже, но одним из наиболее важных аспектов этого метода является проверка гипотез. Гипотеза – это предполагаемое объяснение события, которое можно проверить. Гипотезы или предварительные объяснения обычно производятся в контексте научной теории. научная теория — это общепринятое, тщательно проверенное и подтвержденное объяснение совокупности наблюдений или явлений.
Научная теория является основой научного знания. Кроме того, во многих научных дисциплинах (в меньшей степени в биологии) существуют научные законы, часто выраженные в математических формулах, которые описывают, как элементы природы будут вести себя в определенных конкретных условиях. Нет эволюции гипотез через теории к законам, как если бы они представляли некоторый рост уверенности в мире. Гипотезы — это повседневный материал, с которым работают ученые, и они разрабатываются в контексте теорий. Законы — это краткие описания частей мира, поддающиеся формульному или математическому описанию.
Естественные науки
Что вы ожидаете увидеть в музее естествознания? Лягушки? Растения? Скелеты динозавров? Экспонаты о том, как работает мозг? Планетарий? Драгоценные камни и минералы? А может все перечисленное? Наука включает в себя такие разнообразные области, как астрономия, биология, информатика, геология, логика, физика, химия и математика. Однако те области науки, которые связаны с физическим миром и его явлениями и процессами, считаются естественными науками.
Таким образом, музей естественных наук может содержать любой из перечисленных выше предметов.
Нет полного согласия, когда речь заходит об определении того, что включают в себя естественные науки. Для некоторых специалистов естественными науками являются астрономия, биология, химия, науки о Земле и физика. Другие ученые предпочитают делить естественные науки на науки о жизни, которые изучают живые существа и включают биологию, и физические науки, которые изучают неживую материю и включают астрономию, физику и химию. Некоторые дисциплины, такие как биофизика и биохимия, основаны на двух науках и являются междисциплинарными.
Научное исследование
Одна вещь является общей для всех форм науки: конечная цель «познать». Любопытство и исследование являются движущими силами развития науки. Ученые стремятся понять мир и то, как он устроен. Используются два метода логического мышления: индуктивное рассуждение и дедуктивное рассуждение.
Индуктивное рассуждение — это форма логического мышления, которая использует связанные наблюдения, чтобы прийти к общему выводу. Этот тип рассуждений распространен в описательной науке. Специалист по жизни, такой как биолог, делает наблюдения и записывает их. Эти данные могут быть качественными (описательными) или количественными (состоящими из чисел), а исходные данные могут быть дополнены рисунками, картинками, фотографиями или видео. Из многих наблюдений ученый может сделать выводы (индукции), основанные на доказательствах. Индуктивное рассуждение включает в себя формулирование обобщений, сделанных на основе тщательного наблюдения и анализа большого количества данных. Исследования мозга часто работают таким образом. Многие мозги наблюдают, пока люди выполняют задачу. Часть мозга, которая загорается, указывая на активность, затем демонстрируется как часть, контролирующая реакцию на эту задачу.
Дедуктивное рассуждение или дедукция — это тип логики, используемый в науке, основанной на гипотезах.
В дедуктивных рассуждениях модель мышления движется в противоположном направлении по сравнению с индуктивными рассуждениями. Дедуктивное рассуждение — это форма логического мышления, использующая общий принцип или закон для прогнозирования конкретных результатов. Исходя из этих общих принципов, ученый может экстраполировать и предсказать конкретные результаты, которые будут верны до тех пор, пока верны общие принципы. Например, прогноз может заключаться в том, что если климат в регионе становится теплее, распределение растений и животных должно измениться. Были проведены сравнения между распределениями в прошлом и настоящем, и многие обнаруженные изменения согласуются с потеплением климата. Обнаружение изменения в распределении свидетельствует о том, что вывод об изменении климата является верным.
Оба типа логического мышления связаны с двумя основными направлениями научного исследования: описательной наукой и наукой, основанной на гипотезах. Описательная (или исследовательская) наука направлена на наблюдение, исследование и открытие, в то время как наука, основанная на гипотезах, начинается с конкретного вопроса или проблемы и потенциального ответа или решения, которое можно проверить.
Граница между этими двумя формами исследования часто размыта, потому что большинство научных усилий сочетают оба подхода. Наблюдения приводят к вопросам, вопросы приводят к формированию гипотезы как возможного ответа на эти вопросы, а затем гипотеза проверяется. Таким образом, описательная наука и наука, основанная на гипотезах, находятся в постоянном диалоге.
Биологи изучают живой мир, задавая вопросы о нем и ища научно обоснованные ответы. Этот подход характерен и для других наук, и его часто называют научным методом. Научный метод применялся еще в древние времена, но впервые он был задокументирован английским сэром Фрэнсисом Бэконом (1561–1626), который разработал индуктивные методы для научных исследований. Научный метод используется не только биологами, но может применяться практически ко всему как метод логического решения проблем.
Рис. 1.17 Сэр Фрэнсис Бэкон считается первым, кто задокументировал научный метод. Научный процесс обычно начинается с наблюдения (часто проблема, которую нужно решить), которая приводит к вопросу.
Давайте подумаем о простой задаче, которая начинается с наблюдения, и применим научный метод для ее решения. Однажды утром в понедельник ученик приходит в класс и быстро обнаруживает, что в классе слишком жарко. Это наблюдение также описывает проблему: в классе слишком тепло. Затем ученик задает вопрос: «Почему в классе так тепло?»
Напомним, что гипотеза — это предполагаемое объяснение, которое можно проверить. Для решения проблемы можно предложить несколько гипотез. Например, одной из гипотез может быть: «В классе тепло, потому что никто не включал кондиционер». Но могут быть и другие ответы на вопрос, и поэтому могут быть предложены другие гипотезы. Второй гипотезой может быть: «В классе тепло, потому что отключилось электричество, и поэтому кондиционер не работает».
После выбора гипотезы можно сделать прогноз. Прогноз похож на гипотезу, но обычно имеет формат «Если . . . затем . . . ». Например, предсказание для первой гипотезы может быть таким: « Если ученик включит кондиционер, , то в классе не будет слишком жарко.
Гипотеза должна быть поддающейся проверке, чтобы убедиться, что она верна. Например, гипотеза, основанная на том, что думает медведь, не поддается проверке, потому что никогда нельзя узнать, что думает медведь. Он также должен быть фальсифицируемым, то есть его можно опровергнуть экспериментальными результатами. Примером нефальсифицируемой гипотезы является «Боттичелли Рождение Венеры прекрасно». Нет никакого эксперимента, который мог бы показать, что это утверждение ложно. Чтобы проверить гипотезу, исследователь проведет один или несколько экспериментов, направленных на устранение одной или нескольких гипотез. Это важно. Гипотеза может быть опровергнута или исключена, но никогда не может быть доказана. Наука не занимается доказательствами, как математика. Если в ходе эксперимента не удается опровергнуть гипотезу, то мы находим подтверждение этому объяснению, но это не означает, что в будущем не будет найдено лучшего объяснения или будет найден более тщательно спланированный эксперимент, опровергающий гипотезу.
В каждом эксперименте будет одна или несколько переменных и один или несколько элементов управления. Переменная — это любая часть эксперимента, которая может варьироваться или изменяться в ходе эксперимента. Контроль – это часть эксперимента, которая не изменяется. Найдите переменные и элементы управления в следующем примере. В качестве простого примера можно провести эксперимент для проверки гипотезы о том, что фосфат ограничивает рост водорослей в пресноводных прудах. Ряд искусственных прудов наполняется водой, и половина из них обрабатывается путем добавления фосфата каждую неделю, а другая половина обрабатывается путем добавления соли, которая, как известно, не используется водорослями. Переменной здесь является фосфат (или отсутствие фосфата), экспериментальные или лечебные случаи — это пруды с добавлением фосфата, а контрольные пруды — это пруды с добавлением чего-то инертного, например, соли. Простое добавление чего-то также является контролем против возможности того, что добавление дополнительного вещества в пруд может иметь эффект.
Если в обработанных прудах наблюдается меньший рост водорослей, то мы нашли подтверждение нашей гипотезы. Если нет, то мы отвергаем нашу гипотезу. Имейте в виду, что отказ от одной гипотезы не определяет, могут ли быть приняты другие гипотезы; он просто исключает одну неверную гипотезу. С помощью научного метода отвергаются гипотезы, противоречащие экспериментальным данным.
В приведенном ниже примере научный метод используется для решения повседневной проблемы. Какая часть в приведенном ниже примере является гипотезой? Какой прогноз? По результатам эксперимента подтверждается ли гипотеза? Если это не подтверждается, предложите несколько альтернативных гипотез.
- Мой тостер не поджаривает мой хлеб.
- Почему мой тостер не работает?
- Что-то не так с электрической розеткой.
- Если что-то не так с розеткой, моя кофеварка тоже не будет работать при подключении к ней.
- Я включаю кофеварку в розетку.
- Моя кофеварка работает.
На практике научный метод не такой жесткий и структурированный, как может показаться на первый взгляд. Иногда эксперимент приводит к выводам, благоприятствующим изменению подхода; часто эксперимент ставит перед головоломкой совершенно новые научные вопросы. Во многих случаях наука не работает линейно; вместо этого ученые постоянно делают выводы и делают обобщения, находя закономерности в ходе своих исследований. Научное рассуждение сложнее, чем предполагает сам по себе научный метод.
Посмотрите видео о прогрессе науки.
Последние несколько десятилетий в научном сообществе ведутся споры о ценности различных видов науки. Стоит ли заниматься наукой просто ради получения знаний, или научные знания имеют ценность только в том случае, если мы можем применить их для решения конкретной проблемы или улучшения нашей жизни? Этот вопрос фокусируется на различиях между двумя типами науки: фундаментальной наукой и прикладной наукой.
Фундаментальная наука или «чистая» наука стремится расширить знания независимо от краткосрочного применения этих знаний. Он не ориентирован на разработку продукта или услуги, представляющих немедленную общественную или коммерческую ценность. Непосредственной целью фундаментальной науки является знание ради знания, хотя это не означает, что в конечном итоге оно не может привести к применению.
Напротив, прикладная наука или «технология» направлена на использование науки для решения реальных проблем, что позволяет, например, повысить урожайность, найти лекарство от конкретной болезни или спасти животных, которым угрожает естественная опасность. катастрофа. В прикладной науке проблема обычно определяется для исследователя.
Некоторые люди могут воспринимать прикладную науку как «полезную», а фундаментальную науку как «бесполезную». Вопрос, который эти люди могут задать ученому, выступающему за приобретение знаний, будет звучать так: «Зачем?» Однако внимательное изучение истории науки показывает, что базовые знания привели к множеству замечательных и очень ценных применений.
Многие ученые считают, что перед разработкой приложения необходимо иметь базовое понимание науки; поэтому прикладная наука опирается на результаты, полученные с помощью фундаментальной науки. Другие ученые считают, что пора отходить от фундаментальной науки и вместо этого искать решения актуальных проблем. Оба подхода действительны. Это правда, что есть проблемы, которые требуют немедленного внимания; однако немногие решения были бы найдены без помощи знаний, полученных благодаря фундаментальной науке.
Один из примеров того, как фундаментальная и прикладная наука могут работать вместе для решения практических проблем, произошел после того, как открытие структуры ДНК привело к пониманию молекулярных механизмов, управляющих репликацией ДНК. Нити ДНК, уникальные для каждого человека, находятся в наших клетках, где они дают инструкции, необходимые для жизни. Во время репликации ДНК создаются новые копии ДНК незадолго до деления клетки с образованием новых клеток. Понимание механизмов репликации ДНК позволило ученым разработать лабораторные методики, которые сейчас используются для выявления генетических заболеваний, выявления лиц, находившихся на месте преступления, и установления отцовства.
Без фундаментальной науки маловероятно существование прикладной науки.
Еще одним примером связи между фундаментальными и прикладными исследованиями является проект «Геном человека», исследование, в ходе которого каждая хромосома человека была проанализирована и нанесена на карту для определения точной последовательности субъединиц ДНК и точного местоположения каждого гена. (Ген — это основная единица наследственности; полная коллекция генов человека — это его или ее геном.) Другие организмы также изучались в рамках этого проекта, чтобы лучше понять хромосомы человека. Проект «Геном человека» основывался на фундаментальных исследованиях, проведенных с нечеловеческими организмами, а затем и с геномом человека. В конечном итоге важной конечной целью стало использование данных для прикладных исследований в поисках лекарств от генетически связанных заболеваний.
Рис. 1.19 Проект «Геном человека» — это 13-летняя совместная работа исследователей, работающих в нескольких различных областях науки.
Проект был завершен в 2003 году.Несмотря на то, что исследования как в фундаментальной, так и в прикладной науке обычно тщательно планируются, важно отметить, что некоторые открытия делаются по счастливой случайности, то есть благодаря счастливой случайности или счастливому сюрпризу. Пенициллин был открыт, когда биолог Александр Флеминг случайно оставил чашку Петри с Бактерии Staphylococcus открыты. Нежелательная плесень выросла, убивая бактерии. Плесень оказалась Penicillium , и был открыт новый антибиотик. Даже в высокоорганизованном мире науки удача — в сочетании с наблюдательным и любопытным умом — может привести к неожиданным прорывам.
Независимо от того, является ли научное исследование фундаментальной наукой или прикладной наукой, ученые должны делиться своими открытиями с другими исследователями, чтобы расширять и развивать свои открытия. Коммуникация и сотрудничество внутри и между поддисциплинами науки являются ключом к продвижению научных знаний.
По этой причине важным аспектом работы ученого является распространение результатов и общение с коллегами. Ученые могут обмениваться результатами, представляя их на научном собрании или конференции, но такой подход может охватить лишь ограниченное число присутствующих. Вместо этого большинство ученых представляют свои результаты в рецензируемых статьях, которые публикуются в научных журналах. Рецензируемые статьи — это научные статьи, которые рецензируются, как правило, анонимно коллегами ученого или коллегами. Эти коллеги являются квалифицированными специалистами, часто экспертами в той же области исследований, которые судят о том, подходит ли работа ученого для публикации. Процесс рецензирования помогает гарантировать, что исследование, описанное в научной статье или заявке на получение гранта, является оригинальным, значимым, логичным и тщательным. Предложения о грантах, которые представляют собой запросы на финансирование исследований, также подлежат экспертной оценке. Ученые публикуют свои работы, чтобы другие ученые могли воспроизвести свои эксперименты в аналогичных или других условиях, чтобы расширить результаты.
Экспериментальные результаты должны согласовываться с выводами других ученых.
Есть много журналов и популярных изданий, которые не используют систему рецензирования. В настоящее время доступно большое количество онлайн-журналов с открытым доступом, журналы со статьями, доступными бесплатно, многие из которых используют строгие системы рецензирования, но некоторые из них этого не делают. Результаты любых исследований, опубликованных на этих форумах без рецензирования, ненадежны и не должны служить основой для другой научной работы. В одном из исключений журналы могут разрешить исследователю цитировать личное сообщение другого исследователя о неопубликованных результатах с разрешения цитируемого автора.
Биология — это наука, изучающая живые организмы и их взаимодействие друг с другом и с окружающей средой. Наука пытается описать и понять природу Вселенной полностью или частично. Наука имеет много областей; те области, которые связаны с физическим миром и его явлениями, считаются естественными науками.
Гипотеза – это предварительное объяснение наблюдения. Научная теория — это хорошо проверенное и последовательно проверенное объяснение ряда наблюдений или явлений. Научный закон — это описание, часто в форме математической формулы, поведения аспекта природы при определенных обстоятельствах. В науке используются два типа логических рассуждений. Индуктивное рассуждение использует результаты для получения общих научных принципов. Дедуктивное рассуждение — это форма логического мышления, которая предсказывает результаты, применяя общие принципы. Общей чертой всех научных исследований является использование научного метода. Ученые представляют свои результаты в рецензируемых научных статьях, публикуемых в научных журналах.
Наука может быть фундаментальной или прикладной. Основная цель фундаментальной науки — расширить знания, не ожидая краткосрочного практического применения этих знаний. Однако основной целью прикладных исследований является решение практических задач.
прикладная наука: форма науки, которая решает проблемы реального мира
фундаментальная наука: наука, которая стремится расширить знания независимо от краткосрочного применения этих знаний
контроль: часть эксперимента, которая не меняется в ходе эксперимента стремится наблюдать, исследовать и находить вещи
фальсифицируемые: могут быть опровергнуты экспериментальными результатами
гипотеза : предполагаемое объяснение события, которое можно проверить
наука, основанная на гипотезах: форма науки, которая начинается с конкретного объяснения, которое затем проверяется : область науки, например биология, изучающая живые существа
естествознание: область науки, изучающая физический мир, его явления и процессы
рецензируемая статья: научный отчет, который рецензируется коллегами ученого перед публикацией : знание, которое охватывает общие истины или действие общих законов, особенно когда они получены и проверены научным методом
научный закон: описание, часто в форме математической формулы, поведения некоторых аспектов природы при определенных условиях
научный метод: метод исследования с определенными этапами, который включает эксперименты и тщательное наблюдение
научная теория: тщательно проверенное и подтвержденное объяснение наблюдений или явлений изменить или изменить
Атрибуция СМИ
- Рисунок 1.
