Статья по теме:
Концептуализация компьютерных симуляций в философии науки
Хамдамов Тимур Владимирович - аспирант. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Волошин Михаил Юрьевич - аспирант, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
В современной отечественной философии дискуссии о феномене компьютерных симуляций в научно-исследовательской практике проведения экспериментов только начинают проходить стадию инициации в небольших междисциплинарных группах, изучающих это новое для философии науки направление.
Вместе с тем, в западной философии к текущему моменту сформированы несколько школ по изучению компьютерных симуляций. Различные группы исследователей по-разному формируют представления о базовых характеристиках симуляций: от скептических взглядов на их природу, не представляющих никакого философского интереса, до крайне революционных установок, возлагающих на симуляции главную роль в ближайшем ожидаемом повороте философии, сравнимым по своей мощности с лингвистическим поворотом в начале XX в.
Одним из основных дискуссионных вопросов в западной философской мысли стал поиск релевантных критериев и признаков симуляций, которые смогли бы создать прочную основу для формулирования строгого определения этого феномена. Таким образом, через определение исследователи, прежде всего, пытаются, c одной стороны, решить таксономическую задачу соотношения и взаимосвязей симуляций с другими видами эксперимента: натурный, лабораторный, мысленный, математический. А с другой, выявить для философии онтологические и эпистемологические основания симуляций, которые несут в себе потенциал новых философских знаний.
Эта статья посвящена краткому обзору существующих концепций представителей западных философских школ на феномен компьютерных симуляций в контексте философии науки. Структура обзора выстроена по трем базовым концептуальным направлениям: 1) определение термина «компьютерная симуляция»; 2) компьютерные симуляции как эксперимент; 3) эпистемическая ценность симуляций. Такой обзор может стать предметом дискуссий для российских исследователей, интересующихся вопросами влияния компьютерных симуляций на науку и философию.
Ключевые слова: компьютерные симуляции, философия науки, эксперимент, аргумент материальности, эпистемическая непрозрачность
КONCEPTUALIZINGCOMPUTER SIMULATIONS IN PHILOSOPHY OF SCIENCE
Timur V. Khamdamov - PhD Student. National Research University Higher School of Economics.
Mikhail Yu. Voloshin - PhD Student. Lomonosov Moscow State University.
In the modern Russian philosophy, discussions about the phenomenon of computer simulations in the scientific research practice of conducting experiments are just beginning to pass the stage of initiation in small interdisciplinary groups studying this new direction for the philosophy of science.
At the same time, in Western philosophy by the current moment there have been formed entire directions for the study of computer simulations. Different groups of researchers in different ways form ideas about the basic characteristics of simulations: from skeptical views on their nature, which are of no philosophical interest, to extremely revolutionary attitudes that assign simulations to the main role in the next expected turn of philosophy, comparable in its power to the linguistic turn in early XX century. One of the main controversial issues in Western philosophical thought was the search for relevant criteria and signs of simulations that could create a solid basis for formulating a rigorous definition of this phenomenon. Thus, through the definition, researchers first of all try, on the one hand, to solve the taxonomic problem of the correlation and interconnection of simulations with other types of experiment: natural, laboratory, mental, mathematical. On the other hand, to reveal for philosophy ontological and epistemological foundations of simulations, which carry the potential of new philosophical knowledge.
This article is devoted to a brief review of the existing concepts of representatives of Western schools of thought on the phenomenon of computer simulations in the context of the philosophy of science. The structure of the review is built on three basic conceptual directions: 1) definition of the term "computer simulation"; 2) computer simulations as an experiment; 3) the epistemic value of simulations. Such a review can become the subject of discussion for Russian researchers interested in the impact of computer simulations on science and philosophy.
Keywords: computer simulations, philosophy of science, experiment, argument of materiality, epistemic opacity
Введение
По своей структуре статья разделена на три части. В первой части представлен краткий исторический обзор ключевых дискуссий вокруг поиска определения термина симуляций. Во второй части разбираются главные представления о симуляциях с точки зрения их таксономического расположения в ряду традиционных видов эксперимента. В третьей части основной акцент сделан на общем описании новой эпистемологии, которая возникает в ходе выявления новых эпистемических характеристик симуляций.
Первая часть статьи основополагающая в силу того, что формирование термина симуляций в дискурсе западной философии науки оказало существенное влияние на последующие исследования как места этого феномена в ряду экспериментов и математических моделей, так и его эпистемической значимости с выявлением самостоятельной онтологии и последующими притязаниями на формирование нового философского направления, основанного на уникальных свойствах компьютерных симуляций. Свойствах, которые были выявлены в ходе дискуссий вокруг вопроса: что такое симуляция?
Цель статьи предполагает решение следующих задач:
определить главные исторические этапы философских дискуссий западных исследователей о компьютерных симуляциях на примере обзора изменений способов формулирования термина этого феномена;
структурировать концепции и представления авторов ключевых работ, в которых симуляции рассматриваются в качестве предмета философии науки по критериям:
о соотношения симуляций с экспериментами;
о их эпистемической значимости.
Основная часть
философия симуляция компьютерный наука
Обзор основных дискуссий вокруг определения термина
Первые академические дискуссии по поводу оптимальной формулировки словосочетания «компьютерная симуляция» применительно к практике научного экспериментирования фиксируются в серии публикаций по экономическим наукам в 1960-х гг. Общий взгляд на симуляции в пределе можно выразить через определение, сформулированное Марвином Хайенга:
«Компьютерная симуляция - это инструмент системного анализа, который применяет теорию предмета исследования, определенные математические структуры, логику программирования и эмпирический анализ для сведения сложной системы в математическую формулировку, дублирующую исследуемую сущность реальной системы. Таким образом, он [инструмент. - Ред.] сосредотачивается на всей системе взаимоотношений в выбранной области исследования» [Hayenga et al., 1968, p. 1755].
В этом определении симуляции предстают в виде инструмента, основное предназначение которого оказать помощь в дублировании части реальной системы, которая представляет исследовательский интерес. Такое описание симуляций, на наш взгляд, не требует философских исследований в силу изначально задаваемых онтологических границ, в данном случае сводимых к инструментальной функции системного анализа.
Первое серьезное возникновение интереса к феномену компьютерных симуляций со стороны философов возникает в последнем десятилетии прошлого века. Оргкомитет Конференции Ассоциации философии науки (PSA), состоявшейся в 1990 г. в Миннеаполисе, организовал отдельную секцию, работа которой была посвящена компьютерным симуляциям в физических науках. Из выступавших нас особенно интересуют Фриц Рорлих и Пол Хамфрис, так как их доклады стали впоследствии отправной точкой в смене парадигмы инструментального подхода на принципиально новую картину, в которой компьютерные симуляции обладают характеристиками, представляющими интерес для философских исследований. Остановимся на этих докладах.
Рорлих, будучи физиком-теоретиком в квантовой электродинамике и классической теории заряженных частиц уже с 1970 г., начинает активно исследовать физику с точки зрения философии науки. В докладе Рорлих раскрывает основные визионерские предположения о значимости симуляций как главном факторе в качественной смене характера научной деятельности, по своей силе сопоставимой с исторически значимыми для науки событиями, как применение эмпирического подхода Галилеем и математически детерминированного подхода Ньютоном и Лапласом [Rohrlich, 1990, p. 507]. В этом же докладе Рорлих очерчивает контуры определения компьютерных симуляций, которые оказываются основанием принципиально новой методологии физических наук:
...компьютерные симуляции обеспечивают (хотя и не исключительно) качественно новую и иную методологию для физических наук, и эта методология находится где-то посредине между традиционной теоретической физической наукой и ее эмпирическими методами экспериментирования и наблюдения [ibid.].
Рорлих подчеркивает значимость влияния симуляций на физические науки лишь по причине того, что те примеры, которые разбираются им в докладе, относятся непосредственно к физике. Вместе с тем, Рорлих отмечает, что он уверен в таком же методологическом влиянии симуляций на другие научные дисциплины: естественнонаучные и общественные [ibid.].
Пол Хамфрис в своем докладе отметил широкое применение симуляций в различных научных и инженерных дисциплинах, которое оказывает влияние на сущностную составляющую организации научно-экспериментальной деятельности. Это влияние создает фактор качественного изменения самой науки, а следовательно, философы, исследующие эпистемологию и онтологию научного знания, не могут обойти стороной этот феномен.
Хамфрис отказывается в ходе доклада формулировать общее определение симуляции, объясняя это высоким уровнем разнообразия вариаций этого термина. Он сам приводит несколько таких определений из работ, изданных в 1970-1980-х гг. [Humphreys, 1990, p. 500501]. Вместо поиска оптимального определения Хамфрис предлагает изучить методы, которые применяются в результате использования симуляций обычно в силу трех причин [ibid., p. 502]:
обеспечение методами решения математических моделей, аналитические способы решения которых утрачивают в данном случае свои возможности;
проведение численных экспериментов в ситуациях, когда традиционные эксперименты (натурные, лабораторные) неуместны по практическим причинам или в принципе не выполнимы по физически объективным причинам;
создание и исследование теоретических моделей природных явлений.
Однако Хамфрис в докладе все же формулирует рабочее определение симуляций, которое, на его взгляд, позволяет сосредоточить внимание на главной прагматичной сути этого феномена. Он утверждает, что главным условием научного развития является применение все более изощренных математических конструкций и открытие новых методик решения математически трудноразрешимых (mathematically intractable) из них. Взяв за основу определение Рамана Редди «Симуляция - это инструмент, который используется для изучения поведения сложных систем, трудно поддающихся математической обработке» [Reddy, 1987, p. 162], Хамфрис видоизменяет его, внося три важные характеристики [Humphreys, 1990, p. 501]:
симуляция - это набор методов, а не единый инструмент;
системы, которые являются предметом компьютерной симуляции, необязательно должны быть сложными ни по структуре, ни по поведению;
компьютерные симуляции превращают аналитически трудноразрешимые проблемы в вычислительно решаемые, а значит, на практике могут быть применены численные методы как частный математический метод.
Таким образом, Хамфрис формулирует рабочее определение (англ. Working Definition):
Компьютерная симуляция - это любой реализованный на компьютере метод исследования свойств математических моделей, для которых недоступны аналитические методы [Humphreys, 1990, p. 501].
Если концептуальное описание симуляций Рорлихом (симуляции - это что-то «между» теорией и экспериментом) отражает фундаментально-методологические параметры симуляции, поэтому оно расплывчато, то рабочее определение Хамфриса максимально сфокусировано на конкретной характеристике симуляций. Однако, несмотря на подчеркнуто прагматическую узкую направленность, такое определение имеет эпистемический и методологический компоненты: потенциал симуляций находить множество решений для математических моделей.
Рабочее определение Хамфриса не осталось без внимания философских дискуссий. Нам в большей мере интересна критика Стефана Хартмана, который обратил внимание на принципиально важный аспект: динамический характер моделей. Главный упрек к определению Хамфриса был направлен на игнорирование такого важного параметра, как время. Хартман, решив исправить это упущение, предложил следующее определение:
Симуляция тесно связана с динамическими моделями. Более конкретно, симуляция получается, когда решаются уравнения базовой динамической модели. Эта модель предназначена для имитации эволюции реальной системы во времени. Другими словами, симуляция имитирует один процесс другим процессом. В этом определении термин «процесс» относится исключительно к некоторому объекту или системе, состояние которой изменяется во времени. Если симуляция выполняется на компьютере, это называется компьютерной симуляцией [ibid., p. 83].
Ряд философов склонны считать, что такое определение нивелирует всякие попытки исследовать компьютерные симуляции как самостоятельный феномен, отводя ему скромное место в рамках философии моделирования. В частности, Хуан Дюран упоминает в ряде своих работ об этой слабой, на наш взгляд, стороне определения Хартмана [Duran, 2013, p. 39].
После распространения в философской среде определения Хартмана возникает продолжительная дискуссия о значении компьютерных симуляций для философии науки, в ходе которой образуются две позиции. Одни исследователи разделили мнение о том, что компьютерные симуляции представляют собой один из видов динамических моделей, а значит, не имеет смысла ожидать от них принципиального нового знания для философии. Другие же стали выделять компьютерные симуляции в отдельный принципиально новый феномен, который не относится целиком к динамическим и математическим моделям.