Валерий Сальников

Деление технологии

Тенденции развития технологической среды

Эссе

"Единственным средством воздействия
на технологию ... является другая технология"

Станислав Лем.

SUMMA TECHNOLOGIAE

ВВЕДЕНИЕ

Понятие "технология" является, в настоящее время, одним из наиболее часто используемых понятий в интеллектуальной деятельности человечества. Возможно, что, по частоте использования человеком абстрактных понятий, "технология" входит в первую сотню (если не в первую десятку) наряду с такими понятиями, как "бог", "общество", "добро", "справедливость", и т.п.

Человек в обыденной жизни с удивительной легкостью, часто граничащей с "наглостью наивности", мотивирует свои действия с помощью подобных абстракций, не отдавая себе отчета в их многозначности, неопределенности и возможной противоречивости. Поэтому с той же легкостью человек позволяет себе делать ошибки. В контексте этого рассуждения легко прдположить, что написание данного эссе также является ошибкой.

В свою очередь действия отдельных людей, в том числе ошибочные, влияют, в виде суммарного вектора, на развитие всей цивилизации. Путаница и мусор в головах людей реализуются, в конечном счете, в виде "завалов" как на обочинах, так и на самом пути развития цивилизации. Если допустимо шутить в терминах математической статистики, то можно написать следующее выражение:

Формула дает первое приближение в оценке ошибки развитии цивилизации, суммируя ошибки в действиях каждого человека на планете с учетом влияния действий конкретного человека на судьбу цивилизации.

Для снижения числа и размера человеческих ошибок предпримем попытку продвинуться в понимании одного из базовых понятий современности, обычно определяемым словом "технология". В сфере, охватываемой этим понятием, ошибки совершаются особенно часто и имеют весомый вклад в общую цивилизационную ошибку.

Что же такое – технология? Как обобщить множество разнообразных явлений в мире, для именования которых используется это слово, начиная от раскалывания ореха с помощью камня и кончая работой систем распознавания образов?

Во-первых, технология, это – процесс.

Во-вторых, это – искусственный процесс, т.е. процесс, целенаправленно организуемый человеком.

В-третьих, цель данного процесса – обеспечение человеческих потребностей.

"Одеть, накормить, дать крышу над головой, переместить из одного места в другое, охранить нас от болезней - вот задача технологии" [1]. А также, добавим, удовлетворить многие другие потребности, в том числе прихоти и капризы.

Обычно, человеку прямо не нужны, к примеру, нефть или телефонный провод, но существование технологий производства нефти и телефонного провода, позволяют использовать их результаты в других процессах, например, в процессах автомобильной поездки к друзьям или телефонного разговора с ними, и, тем самым, позволяет человеку реализовать потребность в общении.

Но, что является результатом "искусственного процесса", т.е. результатом технологии?

Являются ли результатом процесса, именуемого "поездка на автомобиле по дороге", пассажиры, расположенные в конечном пункте поездки? Да.

Является ли результатом этого же процесса шум двигателя? Да.

А выхлопные газы? Да.

Износ дороги? Да.

Усталый водитель? Да.

Квитанция о штрафе? Да.

Используя воображение, можно назвать еще десяток или сотню различных результатов данного процесса. Внимательное отношение к опыту человечества подсказывает, что в каждом процессе достигается не один результат, а большое (возможное бесконечное) их число. Причем, множественность результатов не зависит от заинтересованности человека лишь в одном результате, а определена законами Вселенной. Назовем все результаты технологии "конечными продуктами". Но откуда появляются эти продукты? Что служит причиной возникновения? Очевидно, что продукты технологии возникают в результате взаимодействия каких-то других объектов. Назовем эти объекты "исходными продуктами". Таким образом, на вход технологии поступают исходные продукты, на выходе появляются конечные продукты.

Для упомянутого технологического процесса "поездка на автомобиле по дороге" конечные продукты возникают в результате взаимодействия исходных продуктов, которыми являются в частности:

В ряду исходных продуктов имеется та же закономерность, что и для конечных продуктов: их много. Причем в потоке исходных продуктов присутствуют объекты самого различного свойства, которые в целом можно определить как материальные тела, энергию и информацию. Человек, осуществляющий любую технологию, априори не может точно определить перечень всех исходных и конечных продуктов. Введение и обоснование единой меры для разнородных объектов, составляющих входные и выходные потоки технологического процесса, выходит за границы эссе, однако в дальнейшем изложении неявно присутствует предположение, что единая мера существует в принципе.

Пример некоторой абстрактной технологии, потребляющей три исходных продукта и выпускающей три конечных продукта, изображен на рисунке.

Технологическое оборудование (бак, трубопроводы), обозначенное на данном рисунке, символизирует то, что потоки исходных продуктов, участвующих в технологическом процессе, взаимодействуют между собой создавая потоки конечных продуктов.

Может возникнуть вопрос о необходимости выделения части объектов, используемых в технологическом процессе, в отдельную категорию с условным названием "технологический инструмент" ("орудие труда", "эффектор" и т.п.). В этом случае структуру технологии, например, нарезания колбасы на ломтики некто может определить следующим образом: колбаса – исходной продукт, нож – технологический инструмент, ломтики – конечный продукт. Но тогда возникает вопрос, к какой категории относить профессиональное умение кулинара (информацию), его мускульные усилия (энергию), отвлекающие разговоры коллег (информацию со знаком "минус", т.е. энтропию), вспомогательные материалы и принадлежности и т.д.?

По-видимому, такое разделение является явно недостаточным с одной стороны, т.е. не учитывает всех обстоятельств реализации технологии, а с другой стороны – избыточным, т.к. вводит, вопреки принципу "бритвы Оккама", новую сущность без необходимости. Более логичным является положение, когда все объекты, взаимодействующие в данной технологии, в том числе применяемые установки, машины с их параметрами и режимами работы, персонал, окружающая среда, т.е. все, что каким-либо образом может влиять на результаты технологического процесса, должны быть отнесены к одной группе, которые мы и определили как "исходные продукты". В связи с этим, будет правильно определить структуру данной технологии следующим образом: колбаса, нож, плита для резки, кулинар с необходимыми физическими возможностями и профессиональными навыками, болтающие коллеги, источник света для освещения технологической зоны являются исходными продуктами, а колбасные ломтики, крошки, порезанные пальцы и вопли кулинара (точнее раненый кулинар) являются конечными продуктами технологии. Причем списки исходных продуктов и конечных продуктов являются заведомо неполными.

Совокупность всех технологий, действующих на планете, составляет технологическую среду существования человечества. Полезные ископаемые (компоненты окружающей среды) с помощью множества последовательных технологий превращаются в металлы, неорганические и органические вещества, энергию. При этом вместе с полезными ископаемыми в качестве исходных продуктов используются также добывающая техника, перерабатывающие установки, энергия самых разнообразных видов, профессиональная информация и т.д. Солнечная энергия (а вместе с ней и другие исходные продукты) с помощью аграрных технологий преобразуется в сельскохозяйственные продукты, которые используются в других отраслях промышленности. Технология образования, использующая в качестве исходных продуктов несведущих индивидуумов, профессионально подготовленных наставников, необходимые источники информации, розги для наказания нерадивых и другие нужные (или вредные) ингредиенты, дает на выходе (в виде конечных продуктов) достойных членов общества, порванные книги, дружеские связи, нервных мизантропов с педагогическими дипломами и др. Часть выпускников займется производством металлов, часть – направится в аграрную отрасль и т.д. Таким образом, все технологии являются взаимно переплетенными и зависимыми. Продукты одних технологий являются исходными продуктами для других, продукты последних для третьих технологий и т.д.

На следующем рисунке представлен фрагмент технологической среды, состоящей из трех связанных технологий.

На рисунке показано, что некоторые конечные продукты технологий в данном фрагменте (их потоки выделены красным цветом) не отправляются на дальнейшую технологическую переработку, а рассеиваются в окружающей среде. Некоторая часть конечных продуктов (поток оттенен зеленым цветом) направляется на непосредственное удовлетворение человеческих потребностей.

АКСИОМАТИКА И ФОРМАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ

Определение 1. Технология – искусственный процесс размещения компонентов исходных продуктов в составе конечных продуктов.

Определение 2. Целью всей совокупности технологий является обеспечение человеческих потребностей.

Определение 3. Исходные продукты – конечные продукты других технологий или компоненты окружающей среды.

Определение 4. Компонентами продуктов являются материальные объекты, энергия и информация.

Определение 5. Целевые продукты – конечные продукты, получение которых является целью данной технологии.

Следствие 1. Комбинация взаимодействующих технологий также является технологией, конечными продуктами которой являются конечные продукты всех составляющих технологий, не используемые в качестве исходных продуктов в составляющих технологиях.

Следствие 2. Обеспечение человеческих потребностей также является технологией.

Теорема 1. Исходные продукты любой технологии принципиально не могут быть полностью определены

Следствие 3. Конечные продукты любой технологии принципиально не могут быть полностью определены.

Следствие 4. Создание безотходной технологии невозможно.

Следствие 5. Конечные продукты, не использованные в качестве исходных продуктов в других технологиях (отходы), размещаются в окружающей среде.

Теорема 2. Технология изменяет свойства окружающей среды, если скорость размещения отходов в окружающей среде превышает критическое значение.

Определение 6. Технология, изменяющая свойства окружающей среды путем размещения в ней технологических отходов, является экологически опасной.

Следствие 6. Ущерб человеческим потребностям от изменений окружающей среды при использовании экологически опасных технологий может превышать выигрыш от их использования.

Некоторые из определений, теорем и следствий будут использованы в дальнейшем анализе.

СОВЕРШЕНСТВО ТЕХНОЛОГИЙ

Неопределенность потоков исходных продуктов, поступающих на технологическую переработку на всех стадиях передела в технологической среде, начиная с добычи полезных ископаемых, производства растительного сырья, воспитания детей и т.д. обусловлена статистической природой окружающего мира. Любые объекты среды (солнечное излучение, атмосфера, поверхность и недра Земли, популяции живых организмов, в том числе Homo sapiens, и т.д.), питающие технологическую среду, демонстрируют, при детальном рассмотрении, вероятностные (флуктуационные) свойства. Фундаментальное свойство неопределенности технологических потоков, присущее как отдельной технологии, так и технологической среде в целом, должно быть ясно осознано.

Между тем мысленный образ любой технологии, неважно, будь она рождена целенаправленно или найдена методом проб и ошибок, учитывает только ограниченный круг объектов, участвующих в технологическом процессе. Конкретное воплощение технологии в каждом случае будет, естественно, отличаться от ее абстрактного образа и суммарные результаты технологии могут, в принципе, сколь угодно сильно отличаться от ожидаемых. Эта глобальная технологическая проблема в забавной форме была озвучена одним из российских политиков: "Хотели как лучше, а получилось как всегда".

Таким образом, основным критерием совершенства технологии является предсказуемость ее результата. Чем выше предсказуемость результата, тем (при прочих равных условиях) выше совершенство технологии. Отсюда следует, что базовыми характеристиками совершенства технологии являются устойчивость и однородность.

Другими показателями совершенства технологии, в полной мере заявившими о себе только в последнее (в историческом смысле) время, являются также выход и мобильность.

Влияние выхода и мобильности технологий на эволюцию технологической среды будет рассмотрено ниже.

СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

Структура технологической среды претерпела серьезную эволюцию в течение XVIII – XX столетий.

Произошло несколько технических и научно-технических революций, в результате которых были открыты и широко использованы в производстве новые виды энергии. Механизация (а затем и автоматизация) материального производства создала машинную цивилизацию. Производство энергии выросло на несколько порядков и оформилось в самостоятельные отрасли. Соответственно выросла энерговооруженность всей технологической среды.

Производство информации (услуг, развлечений, знаний) стало наиболее распространенным компонентом технологической среды.

Технологии массовой информации и транспортные технологии объединили планету в единое информационное пространство. Степень развития средств связи и методов обработки информации создали необходимые предпосылки для построения единой мировой информационной системы, позволяющей человеку получать необходимую информацию практически в момент формулирования запроса.

В сфере материального производства существенно выросла доля минерального сырья по отношению к растительному сырью. Возник классический тип крупного перерабатывающего предприятия типа рудников, шахт, нефтяных разработок, металлургических и химических комбинатов, автомобильных заводов, производств микросхем, выпускающих большие объемы однородных конечных продуктов. Особенности крупносерийных производств следующие:

Возникла мировая транспортная система, соединившая технологии перевозок железнодорожными, автомобильными, морскими и воздушными магистралями в единый конгломерат.

За последние 200 лет существенно улучшились базовые характеристики совершенства технологий. Повысилась однородность конечных продуктов, что связано с технической революцией и открытием новых принципов организации технологий (механизация, непрерывность, конвейеризация). Возросла устойчивость, что обусловлено ростом энерговооруженности, позволяющей повысить интенсивность обработки сырья. Однако выход и мобильность технологий в настоящий момент еще далеки от своего предела. Идеальной, с точки зрения выхода, является технология, в которой исходные продукты целиком и без остатка трансформируются в целевые продукты. Однако, как гласит следствие 4 аксиоматического раздела, такой вариант невозможен и может служить лишь абстрактным образцом. В реальности же, технологические отходы составляют преимущественную часть потока конечных продуктов.

Ввиду резко выросших объемов и концентрации производства, резко выросло экологическое давление отходов на окружающую среду. Во многих районах мира химическое, электромагнитное, звуковое и прочие загрязнения среды существенно снизили комфортность жизни, для компенсации чего потребовались (и требуются по настоящий момент) значительные и разнообразные общественные затраты.

ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ТЕХНОЛОГИЙ XXI ВЕКА

Тенденции развития технологий XXI века органически проистекают из динамики развития общественных потребностей. Характерным признаком цивилизации последней трети XX века является серьезное возрастание энергетической и информационной вооруженности и, соответственно, степени личной свободы индивидуума, которая формирует дальнейший спрос на самое себя. "И понял человек, что это - хорошо".

Выраженный спрос на личную свободу индивидуума, реализуемый в технологической среде, будет стимулировать развитие технологий, наиболее полно удовлетворяющий данную потребность.

Это принципиальное утверждение находится в соответствии с представлениями С. Лема, который указывал, что "под прогрессом мы понимаем увеличение индивидуальной свободы" "[1]. Таким образом, генеральная линия развития как отдельных технологий, так и технологической среды в целом, будет проходить в направлении повышения личной свободы человека. Спрос на повышение личной свободы потребует, в первую очередь, создания технологий, оперативно (а лучше немедленно) удовлетворяющих любые потребности, пожелания и капризы индивидуума. Естественно, что для этого требуется более высокая скорость обновления компонентов технологической среды, чем имеющаяся в настоящий момент.

В связи с этим, тенденции развития технологий базируются на необходимости разрешения противоречий, существующих в настоящее время. В частности, в сфере материального производства эти противоречия следующие:

Научно-технические достижения второй половины XX века в областях микроэлектроники, АСУ и искусственного интеллекта создали необходимые предпосылки для разрешения этих противоречий.

Очевидно, что в ближайшем будущем главный акцент в технологическом развитии будет сделан на повышении мобильности технологий.

В сфере материального производства это, первую очередь, приведет к повышению доли малых и сверхмалых производств, обладающих способностью к исключительно быстрому разворачиванию вблизи источников исходных продуктов или потребителей продукции, то есть в конгломератах иных технологий. Основной тенденцией в сфере материального производства XXI века станет миниатюризация технологий. Крупные промышленные предприятия с объемной однородной продукцией будут постепенно вымываться из технологической среды.

Для обеспечения быстрых модернизации и перепрофилирования, технологии XXI века будут иметь открытую архитектуру (open-line architecture), в соответствии с которой оборудование в технологической цепи будет разделено на ряд обособленных технологических модулей, позволяющих реконструировать технологическую линию по типу детских кубиков. Ввиду относительно малых объемов входных и выходных потоков, такие технологии могут достаточно просто оснащаться встроенными системами экологической защиты, что снизит экологическое давление на окружающую среду в районе производства. Даже в небольших технологических линиях произойдет преимущественный переход от технологий периодического действия к непрерывным технологиям, что обеспечит более высокую точность поддержания технологических параметров и повысит, тем самым, как однородность, так и выход целевого продукта.

Однако некоторые крупные системы серийного производства сохранятся, что перенесет решение заложенных в них противоречий на более поздние века. В первую очередь это касается добычи и первичной переработки полезных ископаемых, сельского хозяйства, технологии рыбного промысла, систем автомобильных и железных дорог, линий электропередачи, а также систем массопроводов. Функционирование некоторые из этих систем жестко определено географией ресурсов, другие системы, например сети автомобильных дорог, создавались в течение десятков и сотен лет и чрезвычайно трудно поддаются серьезной реорганизации (несмотря на возможное нежелание индивидуумов с развитым чувством свободы ездить по одним и тем же дорогам). Сами же средства транспорта (как компоненты транспортных технологий), предназначенные для перемещения людей, будут неуклонно обогащаться индивидуальными средствами в ущерб общественным средствам транспорта.

В качестве частичной компенсации невысокой мобильности энергетических производств будут интенсивно развиваться относительно небольшие энергетические технологии, основанные на использовании "нетрадиционных" источников энергии (ветро-, гелиостанции), имеющие дополнительное преимущество в виде невысокого экологического давления на окружающую среду. Особенно актуальным станет создание производств сверхъемких аккумуляторов энергии, позволяющих повысить автономность транспортных средств и малых технологических производств. Крупные энергетические установки сохранятся лишь в той мере, в которой их существование не будет противоречить принципам личной свободы (и экологии как ее составляющей).

Как уже отмечалось, информационные технологии как компоненты материального и энергетического производства будут в основном направлены на повышение мобильности и выхода. В классическом поле деятельности информационных технологий (сфера услуг и развлечений, образование, общественное регулирование и mass media), информационные технологии не будут в той же степени подвержены тенденции к миниатюризации, как в случае материального и энергетического производств, так как мобильность данных технологий, основанная на последних достижениях микроэлектроники и беспроводной связи, в настоящий момент избыточно велика. Скорее наоборот, в данной области развитие информационных технологий будет сопровождаться тенденцией к интеграции и взаимопроникновению с целью повышения потребительских свойств целевого продукта. Будут интенсивно развиваться технологии класса multimedia и supermedia, соединяющие базовые черты разных информационных технологий и позволяющие с большим эффектом удовлетворять потребность людей в положительных эмоциях и ощущении личной свободы путем немедленного предоставления интересующей информации с различной степенью детализации.

Источники:

Stanislaw Lem. SUMMA TECHNOLOGIAE. 1964.