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

науке и технике.

ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»

Выполнили: студенты группы эл-08м-17
Гаврилов Александр,
Прохоров Павел

Москва 2017

конструирование технических систем

Техническая система – это совокупность элементов, имеющих определенную форму, свойства и способ соединения.

анализа и синтеза схем.

Структура технической теории:

Абстрактные объекты, ориентированные на применение математического аппарата

Абстрактные объекты, ориентированные на мысленный эксперимент

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ СХЕМА

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

использования

Ориентированы на описание конструкции технических систем (включают знания о технических процессах этих систем и параметрах их функционирования)

Эмпирические знания технической науки отображаются на ее теоретическом уровне в виде многослойных теоретических схем и абстрактных объектов различных уровней.

технической системы на основе принципов определенной технической теории – отражает определенные математические соотношения

2 уровень. Поточная схема (схема функционирования)
описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое – схема естественного процесса

1 уровень. Структурная схема
фиксирует те узловые точки (конструктивные элементы), на которые замыкаются потоки

и опыте, которые сокращают путь решения сложных поисковых задач.
Эвристические методы увеличивают вероятность получения решения задачи, возникшей, например, из-за неразработанности конкретной теории, отсутствии алгоритма, недостатка данных.
Метод не даёт гарантий нахождения оптимального решения, т.к. отсутствует механизм для составления списка всех возможных вариантов.

по эффективности они уступают точным алгоритмическим подходам. Под ними могут подразумеваться любые методы, направленные на сокращение перебора, или индуктивные методы решения задач. Впервые учение об эвристических методах разработано и введено в практику Сократом. Архимед в «Учении о методах механики» подробно описал способы рассмотрения и решения новых задач. От него искусство решения трудных проблем получило своё название «Эвристика».

Сократ выступает перед учениками

«Архимед» (Доменико Фетти, 1620)

два больших класса предписаний:



Алгоритмы жестко определяет наши действия и гарантируют в случае их точного выполнения достижение успеха в решении соответствующего типа задач.
Эвристические предписания задают стратегии и тактику, наиболее вероятное направление поиска идеи решения, но не гарантируют успеха решения.
Характерным свойством эвристических методов является их ориентация на объяснение и понимание происходящих событий. В силу этого необходимость в применении эвристических методов приходится на ранние этапы научно-исследовательского цикла, тогда как сфера действия алгоритмических методов охватывает его заключительные этапы.

алгоритмические

эвристические

матриц
4. Метод инверсии
5. Мысленный эксперимент

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

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

что позволяет избежать стереотипа мышления и отобрать продуктивную идею.
Чужие идеи дорабатываются, развиваются и дополняются, уменьшается шанс упустить конструктивную идею.

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

они основаны на логических правилах и приемах, генерируемых мышлением.
Дедукция
Индукция
Анализ
Синтез
Аналогия
Типология
Сравнение

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