Введение
Современный выпускник вуза с необходимостью должен иметь системное естественно-научное мировоззрение, мыслить и оперировать результатами современной науки и быть способным практически действовать на основе полученных фундаментальных знаний. Неотъемлемым признаком системности фундаментальной подготовки является понимание целостности мира, проявляющейся не только во взаимосвязанности и взаимодействии его составляющих, но и наличии у него ряда «системообразующих стержней» (Гриншкун, Левченко, 2011). Одним из таких стержней, по нашему мнению, является и заслуживает все большего внимания такой феномен как неопределенность и относительность конкретного, являющиеся неотъемлемыми компонентами, окружающей нас действительности.
Учет этого обстоятельства особенно актуален при подготовке специалистов - разработчиков новых программных продуктов, технологий и конструкций (инженеров, технологов, конструкторов, менеджеров и др.), которые в своей будущей деятельности должны всесторонне и адекватно реагировать на возможные последствия принимаемых ими решений, успех реализации которых по мере развития науки и техники во все больше мере зависит от грамотного учета факторов неопределенности.
Обсуждение темы
Мир, в котором мы живем, при несомненном наличии вполне детерминированных природой и социумом законов, часто проявляет себя неустойчивостью происходящих процессов и неоднозначной их зависимостью от предыдущих состояний и изменений условий их реализации. Как следствие, каждый специалист повсеместно сталкивается с незнанием всего того, что может повлиять на будущие изменения в рассматриваемых объектах или процессах. В этом случае говорят, что в будущем специалист будет находиться в условиях неопределенности и изменчивости, сложившихся на сегодня представлений и технических возможностей. То есть, он находится в рамках, обусловленных известным философским принципом относительности конкретного, непосредственно связанным с познанием неопределенности будущего развития природы и общества, техники и технологий.
На сегодня нет четкого определения понятия «неопределенность». По этому поводу уместно процитировать такое утверждение: «Будет глубочайшим заблуждением выдвигать универсальное определение для такой научной категории как неопределенность; рано или поздно найдутся моменты, которые не удалось или невозможно включить в ранее обобщенное, а оттого и содержание понятия «неопределенность» многогранно и во многом неповторимо» (Кузьмин, 2014, с.101). Более того, полного определения категории неопределенности в принципе не может быть (По-видимому, этот факт есть следствие принципа относительности конкретного, который можно представить известным выражением: «полное знание об объекте невозможно».
Термин «неопределенность», несмотря на его частое употребление, связан с крайне сложной сущностью, которую этим термином обозначают (Дорожкин, Пакина, 2011, Талеб, 2024). Вместе с тем, проявление этой сущности становится все более значимым фактором нашей действительности, следовательно, ее изучение и использование в учебном процессе вузов является актуальной задачей сегодняшнего дня.
Чтобы выявить и фиксировать различные степени или уровни знания об этом предмете рассмотрения, были введены понятия «определенный» и «неопределенный». Термин определенность связывают с такими понятиями как ясность, конкретность, точность, четкость, детерминированность явления или объекта. Состояние объекта называют определенным, если имеющиеся о данном объекте сведения вполне достаточны для гарантированного предсказания его состояния в будущем. В ином случае состояние рассматриваемого объекта называют неопределенным (Уляшева, 2006)
В различных ситуациях неопределенность, имея различные механизмы формирования, проявляется по-разному и, как следствие, несет неоднозначную смысловую нагрузку. В обыденном понимании неопределенность обычно связывается с такими факторами, как непредсказуемость, случайность, неоднозначность, неясность, нечеткость и др. (Шмырина, 2011). Специалисты же, например, конструкторы, как разработчики чего-то нового, постоянно стакиваются с необходимостью разрешать проблемы, обусловленные (в том числе) неизвестными и неочевидными, но существующими множественными связями между явлениями и объектами, а также с неполнотой и неточностями имеющихся сведений о них. Именно поэтому говорят, что они работают в условиях неопределенности.
В связи с этим целесообразно рассмотреть некоторые основные аспекты результатов исследования понятия неопределенности. Практика показывает существование различных типов неопределенности, причем от типа неопределенности в существенной мере зависит способ и метод ее учета в деятельности разработчиков программ, инженеров, конструкторов и других специалистов.
Обычно различают следующие основные типы неопределенности:
- объективную неопределенность (или «неопределенность природы»);
- неопределенность, вызванную отсутствием достаточной релевантной информации (гносеологическая неопределенность);
- стратегическую неопределенность, вызванную зависимостью итоговой разработки от действий других лиц (партнеров, проектировщиков, финансистов, инвесторов, организаций и др.);
- неопределенность, порожденную слабоструктурированными проблемами (риски, возможные недостатки в планировании и реализации срока выполнения заказа и др.);
- неопределенность, вызванную нечеткостью (расплывчатостью) информации, описывающей рассматриваемые объекты и явления, например, лингвистическая неопределенность, связанная с неточностями восприятия естественного языка (Вертешев и др., 2019).
Каждый из перечисленных выше типов неопределенности имеет свои особенности и, следовательно, должен учитываться по-разному.
Несомненно, что первоисточником неопределенности является сам мир, в котором мы живем. Особенно ярко неопределенность проявляется при рассмотрении микромира. Так, широко известен принцип неопределенности В. Гейзенберга: любая физическая система не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и импульс принимают вполне определенные значения. В формальной записи этот принцип для микромира может быть представлен следующим образом:
> h/2π,
где — неопределенность или погрешность измерения пространственной координаты микрочастицы, — неопределенность импульса этой частицы, h — постоянная Планка, равная 6.626∙10-34 Дж∙с. Таким образом, принцип неопределённости, представляющий одну из фундаментальных основ микромира, устанавливает предел возможной точности одновременного измерения координаты и импульса объекта.
Как видно, величина h чрезвычайно мала, поэтому в повседневной жизни и для макрообъектов эта неопределённость практически не существенна. Вместе с тем, используемые в повседневной практике современные технологии всё чаще базируются на законах микромира (достаточно упомянуть создание вычислительной техники, роботов, наноматериалов, солнечных фотопреобразователей и т.п.).
В этой связи при изучении в вузах дисциплин математики, физики, механики, материаловедения и ряда других необходимо акцентировать внимание студентов на истоках возникновения так называемой абсолютно объективной неопределенности.
В век повсеместной цифровизации нельзя не принимать во внимание также неопределенность, возникающую в процессе математических преобразований различных величин. Она имеет место, например, в процедурах округления числовых величин, а также при построении формальных представлений исследуемых объектов: при создании их математических моделей, линеаризации сложных зависимостей, при использовании разложения функции в ряд, замены функций их аппроксимациями, использовании статистически необработанных результатов измерений и др. (Афанасьева, 2007). Во многих вузовских программах изучается дисциплина «Приближенные вычисления». К сожалению, даже при корректном и достаточно полном изложении содержания этой дисциплины, редко уделяется необходимое внимание вопросам неопределенности, как таковым. Заметим, источником неопределенности в данном случае являются действия людей, осуществляемые при использовании численных методов вычислений, что, порою, становится критически важным при компьютерном моделировании.
На практике очень часто встречаются ситуации, когда исследуемое явление в одних случаях происходит, а в других - нет. В этих случаях говорят, что имеет место случайность. Когда мы имеем дело со случайностью, то также оказываемся в условиях неопределенности. Наиболее яркий пример абсолютной случайности -радиоактивный распад вещества: во-первых, данная радиоактивная частица может распасться в любой момент времени, и во-вторых, заранее предсказать, когда это произойдет невозможно и повлиять на этот процесс мы также не можем.
Расчетной числовой характеристикой уровня случайности является вероятность, которая выступает предметом изучения соответствующей математической науки ̶ теории вероятностей. Здесь необходимо отметить, что методы теории вероятностей по своей сути применимы только для исследования массовых случайных явлений, происходящих в одинаковых условиях. Однако, на практике эти условия далеко не всегда выполняются, и тогда использование результатов расчётов, полученных методами теории вероятностей, может приводить к ошибочным выводам.
В настоящее время в большинстве образовательных программ введены учебные дисциплины, в которых в той или иной мере изучается теория вероятностей. В ряде случаев рассматриваются вопросы решения задач с использованием знаний и методов этой теории, однако при этом редко заостряется вопрос о корректности этого пути. Способность обосновывать степень обоснованности применения теории вероятности – важная составляющая современного высшего образования.
Следует отметить такой важный факт: «физическая вероятность события может зависеть только от условий, влияющих на его появление, но не от уровня нашего сегодняшнего знания» (Смолуховский, 1927, с. 332), то есть это происходит в соответствии с принципом относительности конкретного, что еще раз подчеркивает объективность наличия по крайней мере физической случайности. Теория вероятностей и математическая статистика разрабатывают и используют инструменты для определения вероятности наступления случайного события, однако механизмы его наступления далеко не всегда известны или недостаточно тщательно изучены. Более того, основные эволюционные явления не описываются теорией вероятностей и требуют иных методов, а это приводит, подчас, к новому при выработке и понимании новых механизмов эволюции (Никитин, 2016).
В практической деятельности многих должностных лиц, программистов, инженеров и конструкторов важное место механизмы принятия решения. По существу, каждому действию разумного человека предшествуют мыслительные процессы, связанные с осуществлением последующих действий на основе принятого им решения. Если принимающий решение субъект имеет возможность оценить вероятности наступления возможных последствий принятого решения и связанные с ними потери или другого негативного последствия, то говорят о ситуации риска. Это понятие часто применяют в тех случаях, когда нужно отразить меру возможного нежелательного развития ситуации в результате принятого (или не принятого вовремя) решения (Качалов, 2002). Несмотря на то, что риск относится к очень часто употребляемым терминам, его успешное определение и грамотное применение весьма проблематично. Это связано с несколькими причинами. Во-первых, как правило, при этом идет речь о принятии решения субъектом, который преследует достижения определенной цели. Следовательно, в основе риска лежит субъективный аспект (рискует принимающее решение конкретное лицо!). Во-вторых, в результате принятого варианта решения достижение этой цели носит, как правило, вероятностный характер. Это обстоятельство свидетельствует о том, что субъект принимает решение в различных условиях случайности. В-третьих, субъект вынужден принимать решение в условиях многокритериальности, когда у него имеется, как минимум, два обычно противоречащих друг другу варианта (часто предпочтительные варианты решения обычно связаны с ожиданием более значительных потерь).
Если решение вынужденно принимается при отсутствии возможности иметь оценку вероятности наступления возможных последствий, то говорят о принятии решения в условиях концептуальной неопределенности, например, в условиях неизвестного целенаправленного противодействия конкурента или так называемого «воздействия природы». В такой весьма сложной ситуации обоснованный вариант решения может быть принят только при условии получения лицом, принимающим решение, дополнительной информации (Воронов, 2024).
В том случае, когда информация представлена в вербальной (словесной) форме, имеет место так называемая лингвистическая неопределенность. Дело в том, что тексту, написанному на любом естественном языке, свойственна неоднозначность его интерпретации конкретным лицом. Во-первых, текст написан другим человеком, во-вторых, сообщение по мере прохождения каналов связи может искажаться, в-третьих, каждый человек, обладая своей индивидуальной моделью мира, по-своему воспринимает содержание каждого полученного текстового сообщения. В этой связи лингвистическую неопределенность часто называют «субъективной». Как же люди при общении, как правило, в достаточной мере адекватно понимают друг друга. Дало в том, что при так называемом «живом общении», например, преподавателя со студентами лингвистическую неопределенность замечают редко, поскольку она в значительной мере нивелируется пониманием контекста содержания обсуждаемого вопроса. Однако, при формулировании заданий на проектирование или, например, в программных продуктах, возникающая из словесных выражений неоднозначность является крайне нежелательной. Для снижения уровня такого рода неопределенности разрабатывается много различных методов. В настоящее время для студенческой аудитории большинства направлений подготовки весьма полезной является знакомство с основами нечеткой математики, где вводятся в рассмотрение так называемые нечеткие и лингвистические переменные, для оперирования которыми разработан специальный математический аппарат (Назаров, Конышева, 2023, Лисицына, 2020).
В процессах управления лицо принимающее решение часто находится в условиях различного уровня неопределенности, обусловленной, как правило, недостатком информации, необходимой для выработки обоснованного решения. Ситуация неопределенности может возникать и при избыточности имеющейся информации. Важно подчеркнуть, независимо от того, принята во внимание неопределенность или нет, она не перестанет существовать, как объективная сущность нашего бытия (Давыденко, 2024).
Уровень неопределенности, в которой часто оказывается, например, лицо принимающее решение, можно интерпретировать как значение некой меры информированности субъекта. Следовательно, целесообразно ставить вопрос об измерении уровня неопределенности. В настоящее время в качестве меры неопределенности часто применяют понятие «энтропия». В различных предметных областях используются свои подходы к разрешению вопросов оценки уровня неопределенности (Хамханова, Грешилов, Хадыков, 2022, Шарапова, 2025). Так, например, в информатике значение энтропии используется, как мера неопределенности опыта, который может заканчиваться по-разному с различной вероятностью (Марченко, 2021).
Соответствующий раздел целесообразно ввести в ряд программ многих направлений подготовки.
Заключение
Таким образом, в силу объективности причин, связанных, в конечном счете, с развитием цивилизации, возрастает необходимость более серьезного отношения к проблематике неопределенности в целом и в ходе организации и осуществления учебного процесса, в частности. При этом сложность и многоаспектность неопределенности обусловливает серьезные трудности как при собственно изучении этой сущности, так и при учете ее свойств в будущей практической деятельности выпускников современной высшей школы.