Цель науки и возможности влияния науки на развитие цивилизации.

Цель науки и возможности влияния науки на развитие цивилизации.

Цель науки: производство информации.

Прикладное понимание информации: описание некими математическими моделями или выражениями объектов окружающего мира.

Информация не может существовать в отрыве от систем, способных создавать и перерабатывать эту информацию. Наука через информационные ресурсы изменяет техносферу, в частности предметы производства, прежде всего за счет новых материалов, а также средства производства за счет новых технологий, меняет производственные отношения.

Наука - непрерывно развивающаяся система знаний об объективных законах природы развития и общественного мышления, которые создаются и превращаются в непосредственную производственную силу в результате социальной деятельности людей.

Наука – один из видов социальной деятельности, основная цель которой - создание новой информации.

Наука, как информационная деятельность, начинается тогда, когда начинается целенаправленный сбор и обработка информации: выполняются наблюдения, ставятся опыты, проводятся количественные измерения, анализируются и обобщаются факты, выдвигаются гипотезы и создаются теории.

Наука как сфера социальной деятельности практически влияет на развитие общества посредством создания и передачи в общественное пользование информации. Эта информация используется для изменения сначала производственных сил, а затем средств производства и, обычно в последнюю очередь, производственных отношений. Таким образом, наука является одной из движущих сил развития общества и во многом определяет его прогресс.

Сейчас в науке и технике объем накопленный информации превышает возможности полного использования не только одним человеком, но и крупными коллективами. При этом работа по получению новой информации продолжается и все более интенсифицируется.

Выход: создавать системы искусственного интеллекта. Системы человек-машина называются гибридными и уже сейчас на несколько порядков могут повышать производительность интеллектуальной деятельности человека.

Пример: АСНИ- автоматизированная система научных исследований. Расшифровка генома человека проведена с помощью АСНИ.

Существует два противоположных подхода к освоению окружающего мира: гностика (познаваемый мир) и агностика (не познаваемый мир).

Уровень познаваемости меняется с развитием цивилизации. Наука занимается моделированием объектов и их взаимосвязи. Модели, правильно отражающие наблюдаемые причинно-следственной связи – научные, а все остальные – фантазия. По мере усложнения рассматриваемых объектов в многостепенной зависимости возрастает сложность описания взаимосвязи частей объекта друг с другом и данного объекта с окружающими. Соответственно, возможности описания и исследования объекта и его взаимосвязей ограничиваются уровнем технических достижений цивилизации, временными и материальными ресурсами человека или коллектива людей.

Разновидности НИИ и принципы их организации.

Основные схемы участия ВУЗов в НИОКР в России и за рубежом.

Дипломированный специалист → аспирантура → защита кандидатской диссертации → докторантура → защита докторской.

Многие ВУЗы подготавливают специально инженеров – исследователей.

Диссертации защищаются в специализированном учебном совете.

Аспирантура: очная (3 года) и заочная.

Магистратура: подготовка специалиста – исследователя.

Прием в аспирантуру проводится по конкурсу, надо сдать 3 экзамена: философия, иностранный язык, комплексный экзамен по специальности.

Содержание подготовительной стадии НИР

Подготовительная стадия включает в себя: постановку задачи исследования, выбор методики исследования, определение, подбор кадров, составление сметы работ и план графика работ. От этого этапа во многом зависит конечный результат, поэтому здесь должны работать высококвалифицированные специалисты;

Содержание основной стадии НИР

1) стадия проведения эксперимента.

В зависимости от того реальный или модельный эксперимент есть отличия.

	Постановка задач
	Аналитическое исследование	Численное исследование	Экспериментальное исследование
1	Постановка задачи	Постановка задачи	Постановка задачи
2	Предварительный аналитический анализ	Разработка математической модели с использованием разностных схем	выбор методики
3	Разработка физической модели	Создание алгоритма расчета	Создание средств измерения
4	Разработка математической модели	Разработка программ расчета	Отладка средств исследования (на тестовых задачах)
5	Аналитическое решение	Отладка программ	Планирование экспериментов
6	Численная оценка решения	Численное моделирование	Получение экспериментальных данных
7	Обработка данных	Обработка данных	Обработка данных

2) стадия обобщения этапов эксперимента и написание отчета (по определенным правилам). По результатам эксперимента должны быть публикации (публикацией является и научно-исследовательский отчет после регистрации в центре).

Далее указываются возможные источники бюджетного и коммерческого финансирования.

Отчет по НТ теме, выполняемый на основании бюджетных средств, подлежит государственной регистрации. НТ проблемы, как правило, имеют отраслевую направленность, реже региональную, и еще реже – государственную. Программы, как правило, либо очень крупные – отраслевые работы, либо межотраслевые работы. На уровне программ всегда имеет место государственное финансирование.

Содержание этапов ОКР

Этапы ОКР:

Цели и задачи ОКР.

1.Информационный поиск, разработка технико-экономического обоснования (ТЭО).

2. Эскизное многовариантное проектирование и выбор лучшего варианта.

3.Техническое проектирование

4.Рабочее проектирование (разработка полной конструкторской документации, дополнительные расчеты) – документация для изготовления опытного образца.

5. Изготовление, испытание и доработка опытного образца.

6. Приемо-сдаточное испытание перед запуском в серийное производство (для технических объектов наработка времени на отказ, определение ресурса работы, сохранение рабочих параметров в технической эксплуатации).

Виды документации.

1) Технические отчёты по НИР, по ОКР.

Если финансирование бюджетное или договорное, то отчёт подлежит государственной регистрации. Если эти разработка внутри фирмы, то она не афишируется. В ряде случаев фирма публикует свои отчеты.

3) Публикации: статьи в периодике, доклады на конференциях, статьи в сборниках трудов. На западе распространены препринты.

Правила оформления документов.

1) В научных публикациях необходимо детальное и максимально полное описание проводимых исследований. Иначе информацией трудно воспользоваться, теряется смысл публикации.

2) Должны учитываться погрешности расчетов и измерений.

3) Результаты исследований должны быть представлены в обобщённом виде, желательно в виде математической зависимости и с указанием области применения и возможной погрешности.

4) Обязательны ссылки в тексте на заимствование.

Техническое задание: разработка технического задания, его согласование и утверждение. Техническое предложение: подбор материалов. Разработка технического предложения по результатам анализа технического задания с присвоением документам литеры “П”. Рассмотрение и утверждение технического предложения. Эскизный проект: разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры “Э”.Изготовление и испытание макетов. Рассмотрение и утверждение эскизного проекта. Технический проект: Разработка технического проекта с присвоением документам литеры “Т”. Изготовление и испытание макетов. Рассмотрение и утверждение технического проекта.

Содержание работ по созданию и исследованию аналитических моделей объектов.

1. Постановка задач

2. Аналитическое исследование

3. Разработка и исследование физической модели

4. Разработка математической модели

5. Аналитическое решение

6. Исследование аналитических решений

7. Проведение численных оценок

8. Обработка результатов

Оформление результатов НИР

Чем более концентрировано представлена информация, тем более широкое и частное применение могут иметь публикации.

1 уровень – подробное описание размеров экспериментов в письменном виде.

2 уровень – таблицы и графики. Таблицы и графики целесообразно применять для сохранения данных высокой точности. Графики позволяют наглядно выразить зависимости, но точность обычно у них низкая.

3 уровень – номограммы. Номограммы - это сводка таблиц в единое целое (гипертаблица).

4 уровень – статические модели – обобщение данных в виде уравнения регрессии. Оно ни в какой мере не отражает физику явления.

5 уровень – математические модели основаны на физике явления.

Содержание работ по созданию моделей объектов и их исследования численными методами решения уравнений.

Моделирование – воспроизводство свойств объекта познания на специально устроенном аналоге-модели.

Метод моделирования – изучение явления с помощью моделей.

Моделирование может быть математическим и физическим.

Физическое моделирование основано на замене одного физического объекта другим в тех случаях, когда эти объекты описываются аналогичными математическими выражениями. В технике широко используется электротепловая технология. Объемное электрическое поле и объемное тепловое поле описывается одним и тем же уравнением.

Математическое моделирование производится при описании физических процессов уравнениями или системой уравнений. Исследование модели производится средствами математики, а ограничением является сложность математического описания объектов и невозможность для многих сложных моделей получить аналитическое решение. Численное моделирование в основном ограничивается уровнем вычислительной техники.

Искусственные эксперименты подразделяются на лабораторные и промышленные. Трудоемкие лабораторные эксперименты должны выполняться с привлечением теории планирования экспериментов и статистической обработки.

Математические модели позволяют исследовать явления количественно. Математическая модель может быть представлена в виде функции, уравнения, в виде системы уравнений, дифференциальных или интегральных уравнений.

Использование математических моделей является одним из основных методов современного научного исследования.

Содержание работ включает:

1. Разработка математической модели

2. Создание алгоритма решения

3. Отладка этих программ

4. Проведение численного моделирования

5. Контроль решений

6. Обработка результатов

Содержание работ по экспериментальному исследованию работ.

В основе экспериментального исследования лежит эксперимент, представляющий собой научно поставленный опыт или наблюдение явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за его ходом, управлять им, воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. От обычного, обыденного, пассивного наблюдения эксперимент отличается активным воздействием исследователя на изучаемое явление.

Эксперименты подразделяют на натурные и модельные.

Эксперименты бывают:

1) естественные;

2) искусственные:

· промышленные

· лабораторные

· модельные.

Лабораторные эксперименты – это всегда работа с изолированным объектом, поэтому влияние многих внешних факторов исключается.

Поисковые эксперименты - определение области существования явлений.

Факторные эксперименты - количественное описание взаимосвязей в объекте и с внешней средой.

План программа эксперимента.

1) Тема.

2) Рабочая гипотеза.

3) Методика эксперимента.

4) Перечень материалов, приборов и т.п.

5) Исполнители.

6) Календарный план.

7) Смета затрат.

8) Техническое задание на проектирование нестандартного оборудования.

Подготовка и проведение эксперимента

- стадия включает в себя: постановку задачи исследования, выбор методики исследования, определение, подбор кадров, составление сметы работ и план графика работ. От этого этапа во многом зависит конечный результат, поэтому здесь должны работать высококвалифицированные специалисты;

- стадия проведения эксперимента.

В зависимости от того реальный или модельный эксперимент есть отличия.

Содержание работ включает:

1. Определение методики

2. Подготовка материальной базы

3. Отладка измерительных систем

4. Планирование экспериментов

5. Эксперимент

6. Обработка результатов

15. Преимущества и недостатки вариантов теоретических и экспериментальных исследований объектов. (есть дополнение в вопросе 10)

Теоретические исследования должны быть творческими.

Теоретическое исследование объекта:

“+” используется теория подобия основана на том факте, что разные физические процессы описываются одним и тем же математическим выражением. Отсюда, можно моделировать разные физические объекты и переносить свойства с одного объекта на другой, не затрачивая материальные и средства и время на проведение экспериментов.

“-” Если физические свойства среды сильно изменяются, теория подобия становится неприемлемой. Экспериментальное исследование объекта:

“+”- Критерии правильности

“+” Наглядное выявляется поведение объекта исследуемого образца в реальных условиях. Использование метода черного ящика позволяет получать зависимость между входными и выходными параметрами, не имея достаточного представления о том, что реально происходит в объекте.

“-” Часто большие материальные и временные затраты на проведение опыта. Сложность получения наиболее точных данных из-за погрешностей вносимых различными факторами.

Требования к реферату

В реферативных журналах обязательно каждому реферату соответствует набор из нескольких (обычно от 5 до 20) ключевых слов, который приводится в годовом предметном указателе.

Ключевые слова - это перечень основных понятий в конкретной сфере науки или техники. В реферативном журнале «Сварка», являющимся отдельным выпуском сводного тома «Металлургия», используется порядка 3 тысяч ключевых слов. Для того чтобы выявить ключевые слова используют тезаурусы.

Тезаурус - структурно связанный перечень ключевых слов в какой-то области.

Эти термины ранжированы по многоступенчатой иерархии. В сложившихся областях значительная часть терминов отражена в государственных стандартах.

Широко применяемые ключевые слова публикуются в виде алфавитного перечня в соответствующих реферативных журналах по своему предметному профилю и на основе этих ключевых слов построен предметный годовой указатель. Предметный годовой указатель (ПГУ) построен в алфавитном порядке для наиболее важных нескольких сотен ключевых слов. Есть отдельно авторский указатель.

Требования к содержанию реферата

1) количественная информация должна быть представлена в максимально полной форме для технических рефератов в виде цифр в тексте или формул с областью применения и погрешности;

2) указывается только оригинальный материал;

3) в технических рефератах обычно кратко описывается методика проведения работы;

4) в тексте рефератов избегают вводных слов и предложений, прилагательных, наречий, в основном должны быть существительные и глаголы;

5) выводы отдельно не пишутся, список литературы не приводится.

Патентные материалы.

Патентные материалы делятся:

- патенты;

- авторские свидетельства;

- описание промышленных образцов;

- описание товарных знаков;

- описание открытий.

Патентные материалы имеют принципиальное отличие от других в том, что они определяют объем защищаемых прав, авторов материалов и предназначены для отстаивания авторских прав (также в судебном порядке). Это основной метод конкурентной борьбы на рынке интеллектуальной собственности.

Изобретение – решение технической задачи, обладающее мировой новизной с существенным отличием от аналогов и обеспечивающее положительный технический или экономический эффект.

Патент дает исключительное право на применение обладателю: индивиду или организации. Для авторского свидетельства исключительные права принадлежат государству.

Промышленный образец - художественно – конструкторские решение технического объекта, определяющее его внешний вид (дизайн).

Товарные знаки – фирменная маркировка (бывает буквенная, графическая или смешанная).

Открытие - установление нового явления или новой взаимосвязи явлений.

Метод мозгового штурма

1. Разделения по времени генерации идей и их критики.

2. Разделение людей на фантазеров и критиков.

3. Комплектация групп из специалистов разного профиля (25 человек max).

4. Назначение руководителя и соблюдение регламента.

Метод мозгового штурма применяется для решения административных задач в слабо взаимосвязанных структурах.

Содержание метода

Для проведения морфологического анализа необходима точная формулировка проблемы для рассматриваемой системы. В итоге даётся ответ на более общий вопрос посредством поиска всевозможных вариантов частных решений, независимо от того, что в исходной задаче речь шла только об одной конкретной системе.

Основные этапы применения метода.

1. Выясняется цель задачи

2. Выделяют узловые точки (оси, отдельные части задачи), которые характеризуют разрабатываемую систему с позиции ранее сформулированной цели.

3. Для каждой узловой точки предлагаются варианты решений: либо исходя из личного опыта (зависит от эрудиции), либо беря их из справочников и банков (баз) данных (то есть на каждую ось нанизываются возможные решения, по аналогии со счетами).

4. Проводят полный перебор всех вариантов решений (каждый раз берут по одному варианту для каждой оси) с проверкой комбинаций на соответствие условиям задачи, на несовместимость отдельных вариантов в предлагаемой их общей группе, на реализуемость и иные условия.

При необходимости для выбранных решений можно повторить морфологический анализ, конкретизируя узлы (оси) и варианты. Морфологический анализ удобнее и нагляднее проводить с применением морфологических таблиц (ящиков).

Законы статики

1. З-н полноты частей системы. Необходимым условием принципиальной жизнеспособности системы явл. наличие и миним. работоспос. осн. частей системы. Для механики осн. частей – 4: 1. двигатель, 2. трансмиссия, 3. рабоч. орган, 4. орган упр.

2. З-н энергетической проводимости системы. необх. усл. принцип. жизнеспос. техн. сист. явл. сквозной проход энергии по всем частям системы

3. З-н согласования ритмики частей системы. Необх. усл. принцип. жизнеспос. технич. сист. явл. согласование ритмики всех частей системы.

З-ны кинематики.

4. Увелечинение степени идеальности системы. практич. система совершенств. в направлении уменьшения веса, объёма, при сохр. выполн. ф-ий.

5. З-н неравномерности развития частей системы. развитие частей идёт неравномерно и чем система сложнее, тем неравномерность больше.

6. З-н перехода в подсистему. Исчерпав возможн. развития, система вкл-ся в подсистему в кач-ве одной из частей. её дальнейшее развитие идёт как части подсистемы.

З-ны динамики:

7. З-н перехода с макроуровня на микроуровень. Развитие рабоч. органов снач. идёт на макро, а затем на микроуровне.

8. З-н об увеличении степени вепольности. Развитие технич. систем идёт в направлении увеличения степени вепольности.

9. Закон увеличения степени динамических систем

Анализ патентной литературы позволил выявить ряд законов технических систем: периодичности, перехода количества в качество (система, моносистема, бисистема, полисистема, свернутая полисистема и бисистема, потом снова моносистема).

Классификация

По исполнению (конструкции) — щитовые, переносные и стационарные.
По области применения частотомеры включаются в два больших класса средств измерений — электроизмерительные приборы и радиоизмерительные приборы.

Вихревой расходомер.

Другой метод измерения расхода включает в себя размещение препятствия (возмущающий барьер) на пути протока жидкости. Когда жидкость проходит этот барьер, в потоке создаются возмущения, называемые вихрями. Вихри оставляют следы позади барьера. После того, как в 1912 г. фон Карман математически описал данную закономерность, эти вихревые дорожки принято называть вихревыми дорожками Кармана. Скорость, при которой создаются эти вихри, пропорциональна расходу жидкости. Внутри возмущающего барьера располагается пьезокристалл, который создает малые, но измеряемые импульсы напряжения, также пропорциональные расходу жидкости. Величины данных импульсов измеряются электроникой вихревого расходомера.

Современные изобретения в способах и устройствах для измерения расхода позволяют включать в состав расходомерных устройств электронные приборы, которые могут учитывать корректировки для различных условий по давлению и температуре (например: для плотности), учитывать нелинейность зависимостей для различных типов жидкостей.

Ультразвуковой расходомер.

Ультразвуковой расходомер измеряет разницу времени перемещения ультразвуковых импульсов по направлению и против направления потока измеряемой среды. Эта разница во времени является измерением для средней скорости жидкости или газа по длине пути прохождения ультразвукового луча. (При измеренном действительном значении времени можно рассчитать значения средней скорости среды и скорости звука в ней, измерив два времени перемещения ультразвуковых импульсов по направлению и против потока среды, зная при этом дистанцию между передающим и принимающим сенсорами расходомера).

Единицы измерения

В СССР с 1960-го года в качестве дополнительной введена система СИ. Она стала обязательной с 1970 года.

В механике три основные величины :

· Масса – кг;

· Время – с;

· Длина – м.

В электротехнике и теплотехнике:

· Сила тока – А;

· Сила света – Кд;

· Температура – К.

В химии : моль.

Системой СИ устанавливаются стандартные обозначения приставок к базовым величинам:

· 10¹²– Т (тера);

· 10⁹– Г (гига);

· 10⁶– М (мега);

· 10³– к (кило);

· 10²– г (гекто);

· 10¹– да (дека);

· 10^-1– д (деци);

· 10^-2– с (санти);

· 10^-3– м (мили);

· 10^-6– мк (микро);

· 10^-9– н (нано);

· 10^-12– п (пико);

Дисперсионный.

Проверка и оттеснение грубых ошибок – для этого используют критерий Стьюдента. Если какие-то опыты выпали, то степень свободы будет разной. После проверки однородности дисперсии, определяют функцию отклика. Д. анализ позволяет определить опыты, которые являются грубыми ошибками или промахами. Проверить можно ли на основании этих данных построить статическую модель, т.е. определить, однородны ли по дисперсии. Определить дисперсию параметры оптимизации, рассеивания.

Регрессионный.

1. Вычисление коэффициентов уравнения регрессии; 2. Проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии, определяется доверительный интервал; 3. Проверка адекватности модели уравнения регрессии.

f = N – P, где f – степень свободы, N – число опытов плана, P – число значимых коэффициентов.

66.Причина получения неадекватных статических математических моделей и направления действия по преобразованию их в адекватные модели.

Если модель неадекватна три варианта действий:

1. Уменьшить диапазон изменения факторов (интервал варьирования) и провести дополнительные опыты. Здесь два взаимовлияющего фактора:

а) интервал варьирования;

б) точность экспериментов.

Чем выше точность, тем меньше интервал варьирования.

2. Преобразование данных, обычно логарифмическое построение уравнений регрессии для преобразованных данных. Если уравнение регрессии в этом случае получается адекватным, то его используют, таким образом, для получения значения потенцируют для определения реальных значений.

3.Построение модели второго порядка на базе имеющейся модели первого порядка с дополнительными опытами в центре плана и в звездных точках.

Примеры применения безразмерных критериев в экспериментальных исследованиях.

Вследствие подобия объектов становится возможным использование безразмерных комплексов, для описания этих объектов. Теория подобия основывается на том, что разные физические процессы описываются одним и тем же математическим выражением. Т.е. моделирование различных физических объектов и перенесение их свойств с одного объекта на другой.

Безразмерные комплексы используют в гидравлике, теплопередаче, гидродинамике и т.д.

В теории подобия безразмерные комплексы получают приведением к безразмерному виду математические уравнения. В таком случае физическая основа процессов известна. Отбираются те безразмерные комплексы, которые имеют наиболее ясный физический смысл.

Ограничения теории подобия связаны с тем, что исследуемые объекты имеют, как правило, маленькие градиенты поля в пределах области исследования, и характеристики поля остаются однородными. В технике это характерно при не очень высоких скоростях движения жидкости или газа.

Если физические свойства среды сильно изменяются, теория подобия становится неприемлемой. Тем не менее, использование критериев, сформулированных из нескольких параметров, в ряде случаев может быть оправдано, если указаны границы применения полученных моделей.

Цель науки и возможности влияния науки на развитие цивилизации.

Цель науки: производство информации.

Наука – один из видов социальной деятельности, основная цель которой - создание новой информации.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-05-08; Просмотров: 346; Нарушение авторского права страницы