技术模拟方法若干问题的探讨_模仿与创新论文

技术模拟方法若干问题的探讨_模仿与创新论文

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技术模仿方法在技术研究中具有重要的地位和作用。但是过去人们往往强调它对研究对象的直观仿制和仿造上,却很少强调它具有的创造性。同时在模仿对象的时候又总是把注意力放在自然事物上,很少把它放在人类社会生活里。因此,本文在强调模仿方法的创造性的同时,亦兼及对社会现象的模仿,从而创造出更新的技术装置造福于人类。

一、技术模仿方法

所谓技术模仿方法,就是在分析研究原型的基础上,抽取出物理模型或数学模型,然后创造性地研制出新技术装置的过程的方法。比如对鱼类模仿制造出船、舰、潜水艇,对青蜓的模仿创造出直升飞机,对人的大脑思维功能的模仿创造出智能机。再如社会生活中有预定票、商业上预约定货、日常生活中的预约会客等预约形式, 而在计算机星行LAN存取方式中的预约存取模式,也可以说是上述种种预约形式的映射和模仿。

纵观人类认识史,技术模仿方法经历了由低级到高级,由简单到复杂的发展过程。这种模仿方法最初表现为自然物的功能和形状的仿造上,人类制造出了简单的工具。随着工具的仿制进而又转化为结构复杂的机器制造。这种直观的模仿和仿制强调与对象的相似性上,基本上属于定性的模仿,但它在技术的推广和应用中为新的突破提供了前提和条件。随着人类认识的深化,人们开始用模型来模仿原型,通过对模型的定量地研究和精确地描述来创造新技术,使技术模仿方法进入新的阶段─量化阶段。本世纪以来,人们打破了以往的界限,撇开研究对象的具体形态,着重从信息上揭示机器,动物机体和人类社会等不同运动形态之间存在的功能和行为的相似性进行模仿。如仿生学、仿社会学的产生就是这样,它们充分体现了技术模仿方法的辩证发展,也说明了人类在运用技术模仿方法的时候,使技术在创造性的基础上进一步得到提高和发展。

我们认为技术模仿方法应具有如下的特点:第一,技术模仿方法的多样性和复杂性。自然现象有无机自然界和有机自然界,无机自然界又有不同的具体运动形式,有机自然界除了植物、动物、微生物三大门类之外,动物又有低等动物和高等动物以及人类。而人类社会又是由人所组成的。可见,自然界是形形色色的无限多样的世界,人们可以运用技术模仿方法对它们进行多种多样的模仿,即使现在模仿不了,将来人类也会实现对它们的模仿。由于对象的复杂性和多样性,决定了技术模仿方法也是多样的复杂的。如有形状模仿方法、结构模仿方法、功能模仿方法、行为模仿方法,或者是物质的、精神的各种关系的模仿方法;第二,技术模仿方法的综合性。因为研究对象是复杂的多样的,所以人们应用技术模仿方法的时候,一要对模仿对象进行综合,诸如维纳等人把机器,动物机体和人类社会综合起来进行类比,发现了它们之间有惊人的相似之处,提出了控制论。二要对研究方法进行综合。人们在应用模仿方法的时候,还要运用到分析综合方法、归纳演绎方法、模型方法、数学方法、模拟实验以及信息论、控制论、系统论、耗散结构理论、协同学、突变论等多种方法。在以模仿方法为主,其它方法为辅共同配合的基础上才能完成,孤立单独的一个方法是完成不了的。特别是现代科学技术发展更具有综合化的趋势,因此更需要多种方法的配合。三要对自然科学、技术科学以及社会科学进行综合。尽管人们将科学按照研究对象把它们分为不同的门类,这在科学发展、研究和认识的过程中是必需的,但是世界上任何事物都是相互联系、相互作用的,绝对孤立的事物是不存在的。社会科学离不开自然科学和技术科学,而自然科学和技术科学的发展,又能促进人类社会的发展,因此在应用模仿方法的时候,也需要多种学科的综合。诸如要研究无污染的新技术,就离不开社会科学、技术科学和自然科学的综合和创造;第三,技术模仿方法的创造性。在技术发展中无论哪个时代,一项新的技术被人们发明或创造出来的时候,往往很不完善,需要人们在传播推广中创新,创新之后,再传播推广,这样不断地传播,不断地创新,循环往复以至无穷,使技术步步提高,越来越完善、应用范围越来越广。因此人们在技术的仿制上和应用中,为了进一步弥补原有技术的弱点或为了适应新的条件总会有所改进,使模仿的产品总会有所变化,而不可能是完全的照般照抄。如我们在技术中所看到的结构的种种变化、形状的变化、功能的变化,性质的变化,就体现了模仿中的创造性,为了进一步说明模仿中的创造性,还可以把技术模仿分为两个阶段;第一阶段是模仿创造阶段,主要是仿造和仿制上,创造则不占主导地位,但包含有创造性。如对引进技术、设备的点点滴滴的改造和创新上,就包含着创造性。第二阶段是在模仿创造前提下的再创造。这时仿制、仿造已是次要的,而创造则是主要的。如人们受仿生学研究的影响,又提出仿社会学,在技术中实现对社会类型的模仿、社会结构功能的模仿、社会运行机制的模仿。仿社会学中的种种模仿已不是机械地仿制、仿造,而是在原有基础上的再创造和开辟的新领域。所以在模仿过程中,可以因对象、要求、难易程度不同,所包含的创造性成份有大有小,但不能因此否认模仿中的创造性。现代科学技术的发展也证明了技术模仿方法离不开创造性、包含着创造性、体现着创造性。

二、技术模仿方法的类型

对于技术模仿方法,人们可以从不同的角度和不同的出发点,将它们分为不同的类型。如果从功能上来看,例如有肢体功能的模仿、感觉器官功能的模仿、思维功能的模仿。如果从模仿的结果上来看,有机械技术、物理技术、化学技术、生物技术和社会技术。如果从模仿的对象上来看,又有自然的模仿和社会的模仿。对于自然的模仿,人们已经研究了许多,而且技术硕果累累,人们对它的客观存在性已无怀疑,但有意识的对社会现象进行模仿则还很少。这里仅对社会模仿类型进行简单探讨,说明模仿方法在社会中的应用也离不开创造性。

技术模仿社会就是在技术设计制造中模仿社会的组织、结构、功能原理和运行、控制机制,也模仿社会的行为和相互关系等等。也就是说社会中的一切现象,只要有利于自然环境和社会环境,技术科学都可以进行模仿。其目的就是要研究制造出有用、合理、高效、无污染的新技术,使技术更适应现代科学技术发展的趋势。比如机械生产中使用的传送带实际上就类似于排成长队传送物料的劳动方式。计算机星行LAN 存取方式中的轮询方式,是由星行LAN 的中心结点的循环控制器依次询问各个用户终端有无通信要求,来实现用户间通信的。这种方式就类似于教师逐个询问学生家庭作业的情况,或类似于户籍管理人员挨家挨户查户口,这是对社会工作方式的一种模仿。技术也可以对社会管理进行模仿。在计算机控制系统中,把国家控制管理的集权制与地方分权制经过模仿转化为计算机的集中控制与分布式控制。除此之外还可以对社会的运行机制,控制机制进行模仿。只要人们注意观察分析,不难发现技术中很多的东西是模仿了人类社会。

从上面例子中可以看出技术模仿社会更具有复杂性和困难性。因为社会现象是复杂多样的有机整体,它有地境、人口、语言、文化要素,有各种各样的群体、社会和阶级,有社会的生产技术系统、经济关系系统、政治系统、思想文化系统、有不同的层次、功能和物质利益要求,有物质的东西,也有伦理、道德、民俗和文化观念的东西。一句话社会中的各种活动、关系以及规律,是通过有意识有目的的人的活动表现出来,使这种高级运动形式更具有复杂性。而自然现象毕竟是比社会现象更低一级的运动形式,它的各种关系和规律是作为一种盲目的力量起作用的,无需人的参与。比如天体运行规律、生物进化规律就是这样。由此人们对社会的模仿较之自然模仿难度更大些,更离不开创造性。另外,社会科学随着近年来科学家的努力,数学方法和计算机在社会科学研究中广泛地应用,人们也开始对社会现象进行定量的描述,使复杂的综合性社会现象也可以通过量化形式表现出来,这样为技术模仿社会现象创造了更好的条件。更何况技术模仿社会,是从大量社会原型中抽取最本质,最合理的因素,通过数学模型进行计算,最后提出合理的设计思想,因而它与技术模仿自然一样,也具有精确性和科学性。

技术模仿社会与仿自然一样,也有它的理论根据。首先技术模仿社会的客观基础来自于自然界物质的统一性。无论自然还是社会都是统一的物质世界的一部分。所以当人们模仿了自然,特别是模仿了生物的特殊功能以后,根据物质统一性原理,人们自然也会想到对社会的模仿提出仿社会学的问题。其次技术模仿社会也反映了人类认识的深化。人类来到自然界为了自身的生存和发展,首先看到和认识的是自己周围的环境和自然。随着科学技术的发展、社会的进步,人类才有能力、有条件进一步认识自己生活的社会。这不仅说明社会比自然现象更为复杂,而且也说明了认识对立面往往比认识自己生活的社会更容易更清楚些。所以技术模仿社会恰恰反映了人类认识的深化和发展,是完全符合认识发展规律的。再次技术模仿社会也是现代科学技术发展的必然趋势。现代科学技术发展的最显著的特点之一就是综合化趋势。这种趋势一方面说明了客观世界的统一性,人类认识的辩证性以及人类社会实践的相关性。另一方面,这种趋势也为新的边缘学科的产生创造了一定的条件和提供了肥沃的土壤,使新学科能够在学科空白处的土壤中产生出来,并且开花结果。因此仿社会科学作为技术与社会的交叉边缘学科,它的产生与仿自然一样也有它的客观必然性,是一种研究领域的拓宽与突破。

三、应用技术模仿方法的步骤

技术模仿方法,从根本上来说是结构功能的模仿,是用物理的、数学的模型来模仿原型的功能和行为,求得功能、行为和过程的类似,然后设计制造新技术。其模仿步骤和过程是:①通过大量的观察、归纳、分析找出具有代表性的原型。②对原型进行分析、综合、类比找出结构、功能和过程的主要成分和要素,建立起物理模型。③通过对物理模型进一步分析研究和模拟实验,建立起数学模型。④根据已建立的模型研制新技术装置,实现对自然系统、社会系统的工程模拟。

作为一个过程,大体需要这四个步骤。然而事物的复杂性决定了人们在模仿过程中不可能一次完成,往往需要多次反复才能完成。另外过程的每一步都离不开创造性认识、创造性想象、创造性构思和设计。如物理模型已抛开了次要的因素和过程,突出主要的问题,已和原型有区别。数学模型用量化的形式和数学公式精确地表示主要方面的关系和规律,与物理模型也有区别,且与原型已相差甚远。设计制造的新技术装置虽然是原型的模仿,但无论在性能上、功能上、效率上等等方面已远远地超过了原型。比如飞机最初是对鸟飞翔的模仿,但它们除了形状、飞翔的功能相似而外,其余则截然不同。“有区别就有创造”,我们认为现代科学技术发展中的种种模仿,只能是创造性的模仿。

四、技术模仿方法的作用

首先,通过技术模仿人们会进一步创造新的特殊功能的技术。生物界中由于长期的自然选择和生物适应环境的能力,都有着自己的特殊功能。比如鹰的眼睛在几千米的高度可以看见地面奔跑的动物,这些特殊功能在技术研究中就可以进行模仿。除此之外,仿翠竹叶子的桥梁、蝙蝠雷达,电子警犬已在实践中获得成功。社会作为有机整体,有它的组织,运行机制,技术也可以进行模仿。例如十字路口的交通管理、社会市场经济的宏观调控等合理部分都可以模仿,并通过模仿创造新技术。

其次,通过技术模仿人们创造出更优化环境的新技术。人类科学技术发展几千年,基本上忽视了技术的使用对生态环境和社会环境产生影响的这样一个重要问题。随着技术的发展,技术负面效应迫使我们重新去建造和使用与生态环境相协调、具有生态正面效应的新技术体系,来进一步协调人与自然的关系,保护人类生存的自然界、与此同时,我们也看到社会中有许多合理、协调的东西,如果我们能够从社会现象中汲取这些合理因素,并把它应用于技术设计中,不仅有利于克服技术的负面效应,生产出有利于优化环境的新技术,而且也有利于促进社会科学的发展和人类社会的进步。

总之,技术模仿方法在生产和科研中发挥着不同程度的作用,已成为现代科学技术研究的一个重要手段。随着科学技术的发展,技术模仿方法也在发展,蕴藏着丰富的内容。

(林立 编发)

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