Основы использования информационных технологий в науке

 

Известно, что наука - это сфера деятельности, направленная на получение новых знаний, которая реализуется с помощью научных исследований (НИ).

Целью НИ является изучение определенных свойств объекта (процесса, явления) и на этой основе разработка теории или получение необходимых для практики обобщенных выводов.

По целевому назначению НИ делят на фундаментальные, прикладные и разработки.

Фундаментальные (ФНИ) связаны с изучением новых явлений и законов природы, с созданием новых принципов исследований (физика, математика, биология, химия и т.д.).

Прикладные исследования (ПНИ) - это нахождение способов использования законов природы и научных знаний, полученных в ФНИ, в практической деятельности человека.

Разработки - это процесс создания новой техники, систем, материалов и технологий, включающий подготовку документов для внедрения в практику результатов ПНИ.

Реализация целей НИ выполняется на основе методов. Метод - это способ достижения цели, программа построения и применения теории. Методы научных исследований делят на следующие группы: эмпирические, экспериментальные и теоретические. Особую группу составляют методы научно - технического творчества (НТТ).

Эмпирические исследования выполняются с целью накопления систематической информации о процессе. При этом используются методы: наблюдение, регистрация, измерение, анкетный опрос, тесты, экспертный анализ.

Экспериментальный уровень НИ - это изучение свойств объекта по определенной программе.

Теоретические исследования проводятся с целью разработки новых методов решения научно-технических задач, обобщения и объяснения эмпирических и экспериментальных данных, выявления общих закономерностей и их формализации.

На двух последних уровнях используются методы моделирования, методы анализа и синтеза, логические построения (предположения, умозаключения), аналогии, идеализации.

В НТТ используются как названные общенаучные методы, так и эвристические приемы эффективного решения творческих задач, способствующие наиболее быстрому нахождению решения (озарению), т.е. разного рода оригинальные находки.

Рациональная организация НИР строится с использованием принципов системного подхода и схематично может быть представлена следующим образом: сбор и обработка эмпирической научно-технической информации (результаты эмпирических исследований подвергаются теоретическому анализу и экспериментальной проверке), затем с помощью различных методов проводится обработка результатов, моделирование различных процессов, интерпретация и т.д., завершает процесс оформление, представление и публикация результатов. Эти результаты представляют собой новую информацию, которая становится доступна широкому кругу исследователей.

Исходя из задач НИ и порядка их реализации, можно определить следующие основные направления рационального применения информационных технологий в научных исследованиях:

1. Сбор, хранение, поиск и выдача научно-технической информации (НТИ).

2. Подготовка программ НИ, подбор оборудования и экспериментальных устройств.

3. Математические расчеты.

4. Решение интеллектуально - логических задач.

5. Моделирование объектов и процессов.

6. Управление экспериментальными установками.

7. Регистрация и ввод в ЭВМ экспериментальных данных.

8. Обработка одномерных и многомерных (изображения) сигналов.

9. Обобщение и оценка результатов НИ.

10. Оформление и представление итогов НИ.

11. Управление научно-исследовательскими работами (НИР).

Наиболее эффективно, когда эти задачи реализуются в рамках автоматизированных систем научных исследований (АСНИ).

При системном подходе НИ начинаются со сбора и предварительной обработки НТИ по теме исследования. Эта информация может включать сведения о достижениях в исследуемой области, об оригинальных идеях, об открытых эффектах, научных разработках, технических решениях и т.д.

Целью данного этапа является получение ответов на следующие вопросы:

1. Какие авторы или научные группы занимаются аналогичной темой?

2. Каковы известные решения по исследуемой теме?

3. Какими известными методами и средствами решаются исследуемые проблемы?

4. Каковы недостатки известных решений и какими путями их пытаются преодолеть?

Углубленное изучение информации по предмету исследования позволяет исключить риск ненужных затрат времени на уже решенную проблему, детально изучить весь круг вопросов по исследуемой теме и найти научно - техническое решение, отвечающее высокому уровню.

Основным источником информации являются научные документы, которые по способу представления могут быть текстовыми, графическими, аудиовизуальными и машиночитаемыми.

Научные документы подразделяются на первичные и вторичные, опубликованные и неопубликованные.

Первичные документы - это книги, брошюры, периодические издания (журналы, труды), научно-технические документы (стандарты, методические указания). Важное значение здесь имеет также патентная документация, под которой подразумеваются издания, содержащие сведения об открытиях, изобретениях и т.п.

К неопубликованным первичным документам относятся: научные отчеты, диссертации, депонированные рукописи и т.п. Они содержатся в фонде ВНТИЦентра.

Вторичные документы содержат краткую обобщенную информацию из одного или нескольких первичных документов: справочники, реферативные издания, библиографические указатели и т.п.

Сбор и обработка НТИ может быть выполнена следующими способами:

- анкетирование, собеседование, экспертный опрос и т.д., но основой является

- работа с научно-техническими документами, которая включает поиск, ознакомление, проработку документов и систематизацию информации.

Поиск выполняется по каталогам, реферативным и библиографическим изданиям. Автоматизация этой процедуры обеспечивается использованием специализированных информационно-поисковых систем (ИПС) библиотек и научно-исследовательских институтов (НИИ), электронных каталогов, поиском в машиночитаемых базах данных (БД), а также с помощью программ поиска в сетях Internet.

Необходимо иметь в виду, что ИПС делятся на:

- документальные, позволяющие работать с полными текстами или адресами документов;

- фактографические, которые выдают необходимые сведения из имеющихся документов;

- информационно-логические (интеллектуальные) представляют информацию, полученную в результате логического поиска и целенаправленного выбора в автоматизированном режиме.

При наличии в БД полных текстов документов названные средства и позволяют реализовывать процедуру ознакомления. Часто для этого вполне достаточны рефераты или аннотации документов.

В проработке и автоматизации НТИ преобладают такие операции, как:

- формирование выписок - создание картотеки;

- извлечение фрагментов документов с помощью средств текстовых редакторов;

- создание гипертекстовых документов (структурированных).

- создание локальных (по проблеме) БД и баз знаний (БЗ).

Таким образом, применение информационных технологий способствуют повышению эффективности научного исследования на всех его этапах (снижают некоторые ресурсные затраты, позволяют реализовать удаленный доступ к документам, автоматизировать часть операций). Кроме того, информационные технологии обеспечивают точность регистрации данных, а в некоторых случаях расширяют список самих данных, возможных к регистрации. Некоторые направления научных исследований вообще не могут существовать без соответствующих технологий (например, компьютерного моделирования).