Общая модель процесса научных исследований

Рассмотрим типичную деятельность исследователей в процессе организации и проведения научных исследований. В организации и реализации исследований принимает участие широкий круг специалистов с различной профессиональной ориентацией и разными предложениями в системе. Они работают с различными областями знаний, применяют разные приемы при анализе и решении задач, принятии решений. Различна их роль в организации исследований: исследователи-теоретики на основе анализа моделей изучаемых объектов, явлений и процессов формулируют задачи экспериментальных исследований и определяют основные направления проводимых работ;

исследователи-экспериментаторы разрабатывают принципы, методику экспериментальных работ и алгоритм эксперимента, участвуют в реализации эксперимента и анализируют его результаты. Специалисты в области системотехники определяют необходимую структурно-алгоритмическую организацию автоматизированной системы экспериментальных исследований, выбирают соответствующие технические средства для эксперимента; инженеры по радиоэлектронике разрабатывают и настраивают недостающие специфические элементы технических средств, запускают систему в эксплуатацию, поддерживают ее работоспособность, участвуют в развитии системы; программисты в соответствии с алгоритмом эксперимента создают программное обеспечение для управления экспериментами и обработки полученных данных; оперативный научно-технический персонал осуществляет управление и контроль работы экспериментальных установок, т.е. непосредственное проведение натурного эксперимента. Следует отметить, что рассмотренная процедура организации и проведения экспериментальных исследований является общей и типовой прежде всего для крупных АСНИ. В конкретных приложениях формально закрепленные за определенными группами исследовательского коллектива функции перемещаются между группами и внутри групп. Но это принципиально не меняет приведенной общей последовательности действий коллектива исследователей. Таким образом, организация и реализация сложных экспериментов требует привлечения исследователей с различной профессиональной ориентацией. Следствием этого является наличие в автоматизированной системе организации и управления исследованиями разных понятийных аппаратов, зачастую слабо связанных между собой. Например, деятельность исследователей-теоретиков существенно отличается от деятельности инженеров по радиоэлектронике. В общем случае процесс научных исследований, направленный на построениеили модификацию моделей изучаемых объектов (явлений и т.п.), представляется в виде некоторого технологического процесса сбора и переработки данных о параметрах исследуемого объекта, характеристиках эксперимента для получения этих данных. Общая модель процесса научных исследований представлена на рис.1.3. в соответствии с постановкой задачи исследований (ПЗ) проводится работа исследователей с базой моделей исследуемых объектов (явлений) - РБМ. Если в базе моделей оказывается подходящая по каким-либо характеристикам модель, то производится работа с этой моделью (РМ), в итоге чего получается научный результат (HP). Если удовлетворительной модели не находится, то исследователи пытаются синтезировать такую модель (СМ), используя информацию из базы экспериментальных данных, - производится работа с этой базой (РБЭД). При невозможности синтеза модели по имеющимся экспериментальным данным планируется эксперимент (ПЛЭ) для получения необходимых данных.

Если функциональные возможности автоматизированных экспериментальных установок обеспечивают реализацию планируемого эксперимента, то синтезируется только программное обеспечение (СПО) для управления экспериментом. В общем случае синтезируются и технические средства (СТС) экспериментальных установок; затем проводится непосредственно эксперимент (Э). Специфика объекта автоматизации - научных исследований - заключается в неопределенности задач управления исследованиями. Поэтому процесс исследований имеет итерационный характер. Контуры обратной связи реализуются, как правило, через исследователей, производящих корректировки (КР) как плана эксперимента, так и общей постановки задачи исследований.

Процесс исследований представляет собой совокупность разных этапов, связанных с анализом и синтезом моделей, подготовкой и реализацией эксперимента, обработкой экспериментальных данных. Конечная цель всего процесса - построение модели изучаемого объекта (явления). Сложная итерационная структура процесса исследовании, тесная взаимосвязь этапов, ярко выраженный итерационный характер вычислительных процессов (на всех этапах присутствуют исследователи, причем зачастую это могут быть большие коллективы) - все это обусловливает актуальность разработки и применения единой технологии (единого подхода) к решению задач анализа и синтеза, возникающих на различных этапах исследований. Прежде всего в данной работе нас интересуют этапы, связанные с задачами анализа и синтеза моделей изучаемых объектов (явлений), т.е. с задачами, оформившимися в последние полтора десятилетия под общим названием <вычислительный эксперимент> Он бурно развивается как одно из главных направлений автоматизации научных исследований, причем для современного вычислительного эксперимента характерна тенденция к комплексному решению составляющих его задач, что определяет сходство комплексных научных исследований и собственно вычислительных экспериментов как составляющей этих исследований.

Рис.1.З.Общая модель процесса научных исследований.