В.К. Петросян (Вадимир). Мировая пикоэлектроника. Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития. Тома 1-6
Теоретические основы Метаразвития
1. Развитие и Метаразвитие
2. Эволюция, революция и управляемый технологический скачок
3. Технология развития технологий
4. Принципы проектирования новых траекторий
5. Метаразвитие как самостоятельный объект научного исследования
*********
© В.К.
Петросян (Вадимир) © Lag.ru [Large Apeironic Gateway, Большой Апейронический
Портал (Шлюз), Суперпортал в Бесконечность].
При копировании данного материала и размещении его на другом сайте, ссылки
на соответствующие локации порталов Lag.ru и Proza.ru обязательны
Работа написана на основе концепции и разработок В.К. Петросяна при полноценном соавторстве (активном творческом и техническом участии) ChatGPT (OpenAI), GPT-5.6 Sol
******
От развития отдельных научных и технических систем — к проектированию, экспериментальной проверке и непрерывному совершенствованию механизмов создания новых технологий.
Введение. Метаразвитие как новая постановка научно-технологической задачи
На протяжении всей истории человечества научно-техническое развитие осуществлялось посредством создания новых орудий труда, материалов, машин, источников энергии, производственных процессов и способов обработки информации.
Каждая крупная технологическая эпоха расширяла возможности последующего развития.
Создание машинного производства изменило способы изготовления технических устройств. Электрификация обеспечила новые энергетические и производственные возможности. Электроника открыла путь к автоматизированной обработке информации. Универсальные компьютеры позволили использовать вычислительную технику практически во всех областях науки и промышленности.
Однако по мере усложнения технологических систем изменялись не только создаваемые изделия.
Преобразовывались сами способы их разработки.
Развивались научные лаборатории, методы математического моделирования, экспериментальная метрология, системы автоматизированного проектирования, исследовательская кооперация и организация промышленного производства.
Возникали новые инструменты, предназначенные непосредственно для создания последующих инструментов.
Таким образом, научно-техническое развитие уже содержит процессы совершенствования собственных механизмов.
Но наличие подобных процессов ещё не означает существования единой, специально спроектированной и экспериментально подтверждённой технологии развития технологий.
В большинстве случаев совершенствование исследовательских методов происходит в рамках отдельных научных дисциплин, организаций и производственных систем.
Новый способ проектирования интегральных схем может повысить эффективность электронной промышленности, но не обязательно применяется в материаловедении.
Совершенствование химического синтеза может ускорить создание новых веществ, но не обязательно изменяет методы разработки вычислительной техники.
Даже успешная автоматизация отдельной научной лаборатории не гарантирует ускорения полного процесса создания промышленной технологии.
Следовательно, возникает более общая исследовательская задача.
Можно ли сделать объектом целенаправленного научно-технологического проектирования не только отдельные машины, материалы и производственные процессы, но и сами методы создания новых технологий?
И если это возможно, то каким образом следует организовать соответствующие исследования?
Можно ли воспроизводимо повышать эффективность научного поиска?
Можно ли сокращать время перехода от физической гипотезы к работающему техническому устройству?
Можно ли уменьшать стоимость проверки новых технологических решений?
Можно ли разрабатывать исследовательские системы, которые не только создают полезные результаты, но и совершенствуют собственные методы их получения?
И наконец, можно ли использовать подобные механизмы для достижения качественного технологического опережения?
Именно эти вопросы определяют исходную постановку генеральной технологии Метаразвития.
В авторской концепции настоящей книги Метаразвитие рассматривается как проектируемая технология опережения опережения.
Её центральная идея заключается в переходе от совершенствования отдельных технических систем к совершенствованию механизмов научно-технологического развития как самостоятельных объектов исследования и проектирования.
В рамках этой концепции выделяются две базовые субтехнологии.
Первая — PICO — ориентирована на создание новых физических оснований электронной элементной базы, включая атомарно-точные структуры, управляемые электронные состояния и перспективные пикоэлектронные технологии.
Вторая — NOO — направлена на разработку интеллектуально-креативных средств научного поиска, создания изобретений и проектирования новых технологий.
Их предполагаемое взаимодействие должно осуществляться в рамках генеральной технологии META.
Однако принципиально важно подчеркнуть следующее.
Метаразвитие нельзя считать уже существующей универсальной технологией только потому, что современная наука располагает искусственным интеллектом, автоматизированными лабораториями и высокопроизводительными вычислительными системами.
Все эти достижения могут выступать предпосылками новой технологии.
Но их объединение должно создавать измеримый и воспроизводимый результат.
Кроме того, сам термин «Метаразвитие» используется в настоящей книге как авторское обозначение исследовательской концепции.
Он не представляет собой общепринятую международную научно-техническую классификацию.
Следовательно, задача настоящей части книги заключается не в декларации существования новой генеральной технологии, а в разработке её теоретических оснований, методов проектирования и экспериментальных критериев.
Особое значение имеет связь этой постановки с существующими научными исследованиями.
Экономическая теория давно изучает технологические изменения, инновации и источники экономического роста.
Эволюционная экономика исследует изменение производственных систем и механизмов отбора технологических решений.
Науковедение анализирует закономерности производства научного знания.
Системная инженерия разрабатывает методы создания сложных технических объектов.
А современная автоматизация науки исследует возможность компьютерного формирования гипотез и управления экспериментами.
Следовательно, Метаразвитие не должно противопоставляться этим дисциплинам.
Напротив, его теоретическая программа должна использовать их результаты и исследовать возможность создания на их основе новой интегрированной технологической системы.
В настоящей главе рассматриваются пять основных вопросов.
Первый — различие между развитием и Метаразвитием.
Второй — соотношение эволюционных изменений, технологических революций и управляемого технологического скачка.
Третий — возможность создания технологии развития технологий.
Четвёртый — принципы проектирования новых технологических траекторий.
Пятый — научный статус Метаразвития и способы его экспериментальной проверки.
1.1. Развитие и Метаразвитие
1.1.1. Развитие как изменение возможностей системы
Понятие развития используется в различных научных дисциплинах.
В экономике оно может характеризовать изменения производительности, структуры производства и общественного благосостояния.
В биологии — процессы изменения и формирования живых систем.
В технике — совершенствование функциональных возможностей машин, материалов и производственных процессов.
Однако для теории Метаразвития необходимо выделить специальный предмет исследования.
В настоящей книге под научно-технологическим развитием предлагается понимать процесс возникновения, изменения, совершенствования и распространения знаний, технических средств и производственных возможностей.
Такое определение охватывает несколько взаимосвязанных явлений.
Во-первых, получение новых научных знаний.
Во-вторых, разработку новых технических принципов.
В-третьих, создание функциональных устройств и материалов.
В-четвёртых, совершенствование технологических процессов.
В-пятых, освоение новых решений в практической деятельности.
Однако развитие не всегда означает улучшение по всем показателям.
Новая технология может превосходить существующую по скорости, но уступать ей по стоимости.
Может обеспечивать более высокую производительность, но создавать дополнительные экологические ограничения.
Или обладать уникальными физическими свойствами, но оказаться непригодной для массового производства.
Следовательно, научно-технологическое развитие нельзя оценивать посредством единственного универсального численного показателя.
Для каждой исследовательской задачи необходимо определять конкретные полезные функции и критерии их совершенствования.
1.1.2. Технология как система знаний, средств и процессов
Технологию нельзя сводить к отдельному физическому устройству.
Современный технический результат обычно возникает благодаря взаимодействию нескольких компонентов.
Например, производство полупроводникового процессора требует научных знаний о свойствах материалов, оборудования для обработки пластин, методов литографии, метрологических процедур, программных средств проектирования и организации производственного контроля.
Отдельный транзистор не представляет всей технологии его промышленного изготовления.
А проект процессора не гарантирует возможности массового производства соответствующего изделия.
Следовательно, технология должна рассматриваться как организованная система методов, ресурсов и операций, обеспечивающая воспроизводимое получение определённого полезного результата.
Такое понимание согласуется с исследованиями эволюции технологий, включая работы Брайана Артура [9].
В них подчёркивается значение комбинирования уже существующих технических принципов и их последующего преобразования.
Для Метаразвития это обстоятельство особенно важно.
Если технология представляет не только изделие, но и способ его создания, то совершенствование методов создания технологий может стать самостоятельной инженерной задачей.
1.1.3. Различие между научным открытием, изобретением и промышленной технологией
Необходимо специально разграничивать несколько стадий научно-технического развития.
Научное открытие связано с установлением нового знания о свойствах или закономерностях объективного мира.
Изобретение предполагает создание нового технического решения.
Экспериментальный прототип позволяет исследовать работоспособность соответствующей конструкции.
Технологический процесс обеспечивает воспроизводимое изготовление или применение.
Промышленное освоение требует дополнительного решения вопросов стоимости, качества, надёжности и масштабируемости.
При этом данные стадии не всегда следуют строго последовательно.
Инженерное изобретение может предшествовать полноценному научному объяснению используемого эффекта.
Экспериментальные исследования могут осуществляться одновременно с разработкой технологии производства.
Однако различие между стадиями сохраняет принципиальное значение.
Открытие нового физического эффекта не означает возникновения массового продукта.
Создание единичного прототипа не доказывает производственную воспроизводимость.
А получение промышленного изделия не обязательно означает достижение экономического превосходства над существующими альтернативами.
Следовательно, генеральная технология Метаразвития должна исследовать весь процесс перехода от научной идеи к подтверждённому полезному результату.
1.1.4. Исторические механизмы накопления технологических возможностей
Современная экономическая наука давно рассматривает знания и технологические изменения как важнейшие факторы развития.
В работе Кеннета Эрроу 1962 года исследовалось экономическое значение обучения посредством практической деятельности [7].
Была показана важность накопления опыта, возникающего непосредственно в процессе выполнения производственных операций.
В эволюционной экономике Нельсона и Уинтера технические изменения рассматривались в связи с организационными процедурами, обучением и отбором альтернативных решений [6].
Пол Ромер в работе 1990 года исследовал технологические изменения как результат целенаправленных экономических решений и инвестиций в создание знаний [12].
Эти исследования имеют непосредственное значение для концепции Метаразвития.
Они показывают, что технологический прогресс нельзя объяснять исключительно накоплением физических производственных мощностей.
Важную роль играют знания, исследовательские методы, человеческие компетенции и организация инновационной деятельности.
Однако следует подчеркнуть, что данные теории не являются теориями Метаразвития в авторском смысле настоящей книги.
Они предоставляют фундаментальные научные предпосылки для постановки более специальной задачи.
1.1.5. Технологическое развитие и совершенствование способов развития
Предположим, что исследовательская организация создала новый электронный прибор.
Это представляет определённый научно-технический результат.
Теперь предположим, что та же организация разработала метод, позволяющий существенно быстрее создавать и проверять различные варианты электронных приборов.
Такой результат имеет другую природу.
Он направлен не только на улучшение конкретного изделия, но и на совершенствование процедуры разработки последующих изделий.
В первом случае непосредственным объектом является техническое устройство.
Во втором — метод технологического проектирования.
В третьем возможном случае создаётся механизм, способный регулярно совершенствовать сами методы проектирования.
Именно последнее направление представляет особый интерес для Метаразвития.
Однако необходимо учитывать, что между этими уровнями нет автоматического перехода.
Метод, ускоряющий разработку одного прибора, может не подходить для другой физической архитектуры.
А улучшение определённой исследовательской процедуры может не приводить к сокращению полного промышленного цикла.
Следовательно, необходимо проверять переносимость и действительную функциональную ценность соответствующих методов.
1.1.6. Рабочее определение Метаразвития
Для дальнейшего анализа предлагается использовать следующее определение.
Метаразвитие — это проектируемая научно-технологическая система целенаправленного создания, экспериментальной проверки и воспроизводимого совершенствования методов получения новых знаний, изобретений и технологий, ориентированная на повышение результативности, скорости, качества и экономической эффективности последующего научно-технического развития.
Данное определение содержит несколько принципиальных характеристик.
Прежде всего Метаразвитие направлено на методы создания технологий.
Следовательно, его непосредственным объектом становятся исследовательские и производственные процессы.
Второе свойство — целенаправленность.
Предполагается возможность специально проектировать и изменять соответствующие процессы, а не только наблюдать их историческую эволюцию.
Третье — экспериментальная проверяемость.
Новый метод должен демонстрировать определённое преимущество при сравнении с доступными альтернативами.
Четвёртое — воспроизводимость.
Единичный успешный результат недостаточен для признания соответствующего механизма устойчивым.
Пятое — способность к дальнейшему совершенствованию.
Именно она определяет предполагаемое отличие Метаразвития от обычной оптимизации научно-технологического процесса.
1.1.7. Метаразвитие и понятие метатехнологии
Для научной строгости необходимо различать Метаразвитие и отдельную метатехнологию.
Метатехнологией в настоящем контексте можно назвать метод, инструмент или организационно-техническую процедуру, предназначенную для создания либо совершенствования других технологий.
Например, система автоматизированного проектирования электронных схем представляет средство разработки последующих технических устройств.
Метод быстрого экспериментального поиска материалов также может обладать метатехнологической функцией.
Однако существование отдельной метатехнологии не означает появления генеральной технологии Метаразвития.
Для этого необходимо создать воспроизводимую систему, способную объединять и совершенствовать различные методы научно-технической разработки.
Таким образом, Метаразвитие предполагает более широкий предмет.
Его задача заключается не только в наличии инструментов технологического проектирования, но и в исследовании механизмов их согласованного и последовательно улучшаемого применения.
1.1.8. Генеральная технология и её базовые субтехнологии
В авторской концепции настоящей книги генеральная технология META должна развиваться на основе двух базовых субтехнологий.
PICO направлена на поиск новых физических оснований электроники.
NOO — на разработку интеллектуально-креативных машин и методов научного поиска.
Однако важно не рассматривать их как жёстко последовательные стадии.
NOO не должна ожидать завершения создания новой физической элементной базы.
Первые исследовательские ноокомпьютеры могут использовать современные процессоры, графические ускорители, вычислительные серверы и существующее программное обеспечение.
В свою очередь, физические исследования PICO могут начинаться с использованием доступных методов атомарной метрологии, квантового моделирования и материаловедения.
В дальнейшем возможно возникновение взаимного усиления.
NOO может повышать результативность исследования новых электронных структур.
PICO потенциально может создавать новые вычислительные возможности для последующих поколений NOO.
Но такое взаимодействие необходимо подтверждать экспериментально.
В частности, следует устанавливать, снижает ли использование NOO реальные затраты на разработку новых физических устройств и повышают ли новые аппаратные решения эффективность завершённых интеллектуальных задач.
1.1.9. Почему увеличение научных ресурсов не гарантирует Метаразвития
Одним из распространённых представлений является предположение, что увеличение числа исследователей, вычислительных мощностей и финансирования автоматически обеспечивает ускорение технологического прогресса.
Однако современная экономическая литература указывает на более сложную ситуацию.
В работе Блума, Джонса, Ван Ринена и Уэбба 2020 года исследовалась динамика результативности научно-исследовательских усилий в различных отраслях [15].
Авторы показали, что в рассмотренных ими областях рост исследовательских ресурсов часто сопровождался снижением измеряемой результативности на единицу исследовательского усилия.
Особенно показательными оказались некоторые характеристики развития полупроводниковой промышленности.
Но данные результаты не следует превращать в универсальный закон неизбежного снижения эффективности науки.
Они относятся к определённым объектам, методам измерения и историческим периодам.
Тем не менее они позволяют сформулировать принципиальную проблему.
Увеличение объёма научно-технических ресурсов не тождественно совершенствованию механизмов создания новых технологий.
Именно поэтому Метаразвитие должно исследовать не только абсолютные результаты, но и эффективность самого исследовательского процесса.
1.1.10. Продуктовый и процессный результаты Метаразвития
Для теории META необходимо различать два основных типа результатов.
Первый — продуктовый.
Например, новый материал, электронный прибор, вычислительная архитектура или технологический процесс.
Второй — методологический, или метатехнологический.
Например, новый способ выбора экспериментов, метод автоматизированной проверки гипотез или процедура сокращения времени разработки устройства.
Оба результата могут обладать значительной ценностью.
Однако они должны оцениваться различными способами.
Для продукта необходимо определить его функциональные свойства.
Для метатехнологии — способность улучшать процесс создания новых продуктов.
При этом наиболее существенное значение для META имеет подтверждённое улучшение последующих исследовательских циклов.
Именно оно позволяет отделить разработку отдельных технических решений от совершенствования механизма их создания.
1.1.11. Чем Метаразвитие не является
Необходимо определить границы предлагаемого понятия.
Метаразвитие нельзя отождествлять с любой программой модернизации промышленности.
Не следует считать им простое увеличение финансирования исследований.
Не является достаточным основанием и использование искусственного интеллекта.
Само наличие автоматизированной лаборатории также не означает создания генеральной технологии META.
Не доказывает её существования и единичный технологический скачок.
Все перечисленные явления могут стать элементами соответствующей системы.
Но для подтверждения Метаразвития необходимо установить воспроизводимый механизм повышения эффективности создания последующих технологий.
Следовательно, главное отличие заключается не в масштабе заявленной цели, а в наличии проверяемого способа её достижения.
1.1.12. Основной теоретический вывод
Развитие представляет собой процесс изменения и совершенствования знаний, технических средств и производственных возможностей.
Метаразвитие предполагает превращение самих методов научно-технического развития в предмет систематического проектирования.
В этом заключается принципиальное различие.
При этом Метаразвитие не отменяет традиционные механизмы научного и инженерного труда.
Оно должно использовать их достижения, совершенствовать взаимодействие между ними и исследовать возможность создания новых методов.
Таким образом, Метаразвитие предлагается рассматривать как особую исследовательскую программу, предметом которой становится совершенствование способности создавать новые технологии.
1.2. Эволюция, революция и управляемый технологический скачок
1.2.1. Эволюционный характер большинства технологических изменений
Значительная часть технического прогресса происходит посредством последовательных небольших усовершенствований.
Например, повышается точность производственного оборудования.
Уменьшаются технологические потери.
Совершенствуются материалы.
Улучшается надёжность устройств.
И повышается эффективность организации производства.
Подобные изменения могут иметь кумулятивный характер.
Каждое улучшение становится основанием для следующего.
В результате длительная последовательность сравнительно небольших преобразований может приводить к значительному изменению технических возможностей.
Эволюционная экономика рассматривает такой процесс как один из основных механизмов технологического развития [6].
Однако его результативность зависит от существующей технологической архитектуры.
В определённых условиях последовательная оптимизация обеспечивает значительный прогресс.
Но по мере приближения к фундаментальным или инженерным ограничениям дальнейшие улучшения могут становиться всё более затратными.
1.2.2. Технологическая траектория
Особое значение для теории Метаразвития имеет понятие технологической траектории.
В работе Джованни Дози 1982 года была предложена концепция технологических парадигм и траекторий развития [5].
Технологическая траектория характеризует определённое направление поиска и совершенствования, осуществляемое в рамках сложившегося набора технических принципов.
Например, развитие традиционных полупроводниковых транзисторов на протяжении длительного времени было связано с уменьшением геометрических размеров электронных элементов.
Однако по мере изменения физических и экономических условий прежняя траектория может терять преимущества.
В подобной ситуации возникает необходимость исследовать альтернативные направления.
Например, новые материалы.
Трёхмерную интеграцию.
Альтернативные электронные устройства.
Или принципиально другие способы обработки информации.
Для Метаразвития важно не только выявлять существующие траектории, но и разрабатывать методы их сравнения и целенаправленного изменения.
1.2.3. Технологическая парадигма
Технологическая парадигма определяет более общий набор принципов, ограничений и способов решения технических проблем.
Например, современная кремниевая микроэлектроника основывается на определённых физических механизмах и производственных процессах.
В её рамках можно создавать новые архитектуры транзисторов.
Использовать более совершенные материалы.
Развивать литографию.
И совершенствовать методы интеграции.
Однако переход к совершенно иной физической основе вычислений может потребовать изменения всей технологической парадигмы.
Например, если полезная информационная функция начинает выполняться не посредством обычного полупроводникового канала, а за счёт специально управляемого квантового состояния.
Но необходимо учитывать, что новые и прежние парадигмы могут сосуществовать.
Возникновение альтернативной физической технологии не означает автоматического исчезновения CMOS.
Следовательно, проектирование технологического скачка должно учитывать возможность гибридных архитектур.
1.2.4. Научные революции и технологические изменения
Для анализа крупных изменений в науке большое значение имеет работа Томаса Куна The Structure of Scientific Revolutions, опубликованная в 1962 году [4].
В ней исследовались изменения научных парадигм и особенности перехода между различными системами научного объяснения.
Однако не следует механически переносить понятие научной революции на любую технологическую модернизацию.
Научная революция связана с изменением фундаментальных представлений и исследовательских норм.
Технологическая революция может возникнуть и без непосредственного пересмотра основных научных законов.
Например, новая промышленная архитектура способна радикально изменить стоимость производства благодаря иной организации известных физических процессов.
Следовательно, необходимо разграничивать научные открытия, инженерные изобретения и системные технологические преобразования.
1.2.5. Революционный технологический переход
В настоящей книге под технологическим скачком предлагается понимать переход, при котором новая физическая, инженерная или организационная архитектура обеспечивает качественное изменение достижимых функциональных возможностей.
Но подобное определение требует уточнения.
Не всякое большое процентное улучшение представляет революционный переход.
Например, увеличение скорости процессора само по себе может происходить в рамках прежней архитектуры.
С другой стороны, сравнительно небольшое улучшение отдельной характеристики может оказаться революционным, если оно устраняет критическое системное ограничение.
Следовательно, технологический скачок должен определяться в связи с изменением возможностей всей системы.
Важными признаками могут быть возникновение ранее недоступной функции, существенное снижение стоимости полезного результата или переход к новому классу технических решений.
1.2.6. Созидательное разрушение и изменение промышленной структуры
Важнейшее значение для понимания технологических революций имеют исследования Йозефа Шумпетера.
В работе Capitalism, Socialism and Democracy, опубликованной в 1942 году, он рассматривал механизм созидательного разрушения, при котором новые технологические и экономические решения преобразуют существующие производственные структуры [3].
В дальнейшем эти идеи получили развитие в моделях эндогенного роста.
В частности, Агийон и Хауитт в 1992 году представили модель экономического роста, основанного на инновациях и созидательном разрушении [13].
Для Метаразвития соответствующие исследования показывают, что технологический скачок может сопровождаться сложными экономическими последствиями.
Новая технология способна создавать новые рынки.
Но одновременно обесценивать прежние производственные мощности.
Поэтому генеральная программа должна учитывать не только технические возможности, но и стоимость перехода к новой производственной системе.
1.2.7. Что означает управляемый технологический скачок
Понятие управляемого скачка не должно означать возможность заранее гарантировать научное открытие.
Научный поиск содержит фундаментальную неопределённость.
Невозможно достоверно определить момент возникновения неизвестного физического принципа.
Нельзя гарантировать положительный результат каждого эксперимента.
И невозможно заранее установить экономическую конкурентоспособность любого принципиально нового устройства.
Поэтому управляемость необходимо понимать иначе.
Она заключается в возможности специально организовывать исследовательский процесс.
Формировать альтернативные гипотезы.
Выбирать информативные эксперименты.
Распределять ресурсы.
Устанавливать критерии перехода между стадиями.
И своевременно прекращать бесперспективные направления.
Таким образом, управляемый технологический скачок представляет не гарантированную революцию, а проектируемую исследовательскую программу, ориентированную на выявление и освоение качественно новых технологических возможностей.
1.2.8. Технологический триггер
Особую роль в концепции Метаразвития приобретает понятие технологического триггера.
Под ним предлагается понимать физическое открытие, инженерное решение, исследовательский метод или организационный механизм, способный при определённых условиях вызвать качественное изменение технологических возможностей.
Например, новый способ управления электронным состоянием может создать предпосылки для альтернативной вычислительной архитектуры.
Новый метод автоматизированного проектирования способен существенно уменьшить продолжительность разработки сложных устройств.
А изменение производственной организации может обеспечить более быстрый переход от лабораторного прототипа к серийному выпуску.
Однако потенциальный триггер не следует отождествлять с уже доказанным механизмом технологического скачка.
Его значение должно подтверждаться экспериментально.
Необходимо установить, какой именно механизм обеспечивает преимущество.
Какие условия необходимы для его реализации.
И сохраняется ли преимущество на уровне завершённой технологической системы.
1.2.9. Технологическая зависимость от ранее выбранного пути
Новый технологический принцип не всегда быстро вытесняет существующий.
Одной из причин является накопление инфраструктуры, знаний и экономических связей вокруг прежней технологии.
В работе Брайана Артура 1989 года исследовались процессы закрепления технологических альтернатив под влиянием возрастающей отдачи и исторических обстоятельств [8].
Для Метаразвития это имеет принципиальное значение.
Даже если новая технология потенциально превосходит существующую, её освоение может ограничиваться высокой стоимостью создания необходимой инфраструктуры.
Например, новая электронная архитектура может требовать других материалов, методов контактов, стандартов проектирования и оборудования.
Следовательно, проектирование технологического скачка должно учитывать не только физический принцип, но и затраты на переход.
1.2.10. Архитектурные инновации
Технологический скачок может возникать не только вследствие открытия нового материала или физического эффекта.
Иногда решающее значение приобретает изменение взаимосвязей между уже существующими компонентами.
В работе Хендерсон и Кларка 1990 года было показано значение архитектурных инноваций для изменения конкурентных возможностей технологических организаций [11].
Для современной электроники это особенно важно.
Повышение эффективности может происходить посредством новых способов объединения вычислительных блоков.
Изменения организации памяти.
Развития многоуровневой интеграции.
Или использования специализированных ускорителей.
Следовательно, программа Метаразвития не должна заранее отдавать исключительное предпочтение физически новым устройствам.
Необходимо одновременно исследовать материальные, архитектурные, алгоритмические и организационные варианты.
1.2.11. Исследование нового и совершенствование существующего
Для организации технологического развития необходимо распределять ресурсы между двумя типами деятельности.
Первый связан с совершенствованием уже известных решений.
Второй — с исследованием принципиально новых возможностей.
В работе Джеймса Марча 1991 года были исследованы механизмы соотношения exploration и exploitation — поиска новых возможностей и использования уже освоенных знаний [10].
Для Метаразвития это различие имеет непосредственное значение.
Если исследовательская система направляет все ресурсы на совершенствование существующей технологии, она может пропустить появление новой парадигмы.
Но если все ресурсы расходуются на радикальный поиск, возникает риск отсутствия практически полезных результатов.
Поэтому необходимо проектировать сбалансированный исследовательский портфель.
1.2.12. Критерии технологического скачка
Для признания определённого результата технологическим скачком предлагается использовать несколько критериев.
Прежде всего необходимо установить, какое ограничение существующей системы преодолено.
Затем определить новый физический, инженерный или организационный механизм.
После этого измерить изменение функциональных характеристик.
Оценить полную стоимость достижения результата.
Проверить воспроизводимость.
И исследовать возможность последующего масштабирования.
Особое значение имеет база сравнения.
Нельзя сравнивать новую технологию исключительно с устаревшим состоянием конкурирующей системы.
Необходимо учитывать современные доступные альтернативы и их продолжающееся совершенствование.
Следовательно, технологический скачок должен подтверждаться относительно актуальной технологической границы.
1.2.13. Пределы управляемости
Даже эффективно организованная исследовательская система не может устранить все ограничения.
Фундаментальные законы природы сохраняют обязательное значение.
Экспериментальные результаты могут оказаться отрицательными.
Новые устройства могут требовать дорогостоящей инфраструктуры.
А некоторые технологические направления могут потерять актуальность вследствие появления альтернатив.
Поэтому управление скачком должно включать возможность изменения первоначального плана.
Необходимо заранее устанавливать условия пересмотра гипотез.
Ограничения допустимых затрат.
И критерии прекращения экспериментов.
Таким образом, отказ от бесперспективной траектории может представлять положительный результат правильно организованного научно-технологического поиска.
1.2.14. Основной вывод раздела
Технологическая эволюция и технологические революции не являются полностью противоположными процессами.
Последовательное накопление знаний может создавать предпосылки качественного изменения.
А революционный переход требует последующего длительного инженерного совершенствования.
Для Метаразвития важна возможность целенаправленно организовывать поиск новых направлений, не ограничиваясь развитием существующей траектории.
Однако управление этим процессом должно основываться на экспериментальной проверке, а не на предположении о гарантированной достижимости любого технологического скачка.
1.3. Технология развития технологий
1.3.1. Почему необходимо исследовать сам процесс создания технологий
Обычно научно-технические исследования ориентированы на определённый конечный результат.
Например, создание нового материала.
Разработку электронного устройства.
Повышение эффективности производственного процесса.
Или поиск нового алгоритма.
Но технология не возникает непосредственно из намерения исследователя.
Необходима последовательность действий.
Получение информации.
Формирование гипотез.
Расчёты.
Эксперименты.
Проверка.
Инженерное проектирование.
Изготовление.
Испытания.
И воспроизводимое применение.
Каждый этап обладает собственной стоимостью, продолжительностью и вероятностью успешного завершения.
Следовательно, можно поставить задачу совершенствования не только конечного результата, но и всей последовательности его создания.
Именно эта постановка формирует основу технологии развития технологий.
1.3.2. Процесс создания технологий как объект проектирования
Для целей Метаразвития предлагается рассматривать научно-технологический процесс как воспроизводимую систему взаимосвязанных исследовательских и инженерных операций.
В этой системе можно выделить несколько объектов совершенствования.
Первый — способы постановки исследовательских задач.
Второй — методы получения и проверки исходной информации.
Третий — механизмы формирования гипотез.
Четвёртый — процедуры выбора экспериментов.
Пятый — способы моделирования.
Шестой — методы измерений.
Седьмой — организация технического проектирования.
Восьмой — процедуры проверки воспроизводимости.
Девятый — механизмы производственного освоения.
Десятый — способы накопления и передачи исследовательского опыта.
Однако изменение одного элемента может влиять на другие.
Например, повышение скорости генерации гипотез способно увеличить нагрузку на экспериментальную лабораторию.
Поэтому необходимо исследовать эффективность всего процесса.
1.3.3. Связь с современными системами управления инновациями
В международной практике существуют стандартизированные подходы к управлению инновационной деятельностью.
В частности, ISO 56001:2024 устанавливает требования к системе управления инновациями [25].
Кроме того, ISO/IEC/IEEE 15288:2023 определяет общую структуру процессов жизненного цикла сложных технических систем [26].
Эти документы представляют важные методологические источники.
Они помогают организовывать деятельность, распределять ответственность и управлять изменениями.
Однако наличие системы управления инновациями не доказывает существования Метаразвития.
Организация может соответствовать определённым управленческим требованиям, не демонстрируя ускоренного создания новых технологий.
Поэтому для META необходимо дополнительное условие.
Система должна воспроизводимо повышать эффективность научно-технологической деятельности.
Именно этот результат должен становиться объектом независимой экспериментальной оценки.
1.3.4. Функциональная архитектура генеральной технологии META
В настоящей книге предлагается рассматривать META как интегрированную исследовательскую систему.
Её основные компоненты включают:
Постановку стратегических научно-технологических задач.
Анализ существующих технологических ограничений.
Поиск новых физических и инженерных принципов.
Формирование альтернативных исследовательских траекторий.
Интеллектуальное моделирование и генерацию гипотез.
Экспериментальную проверку.
Разработку функциональных прототипов.
Оценку производственной и экономической пригодности.
Независимую проверку полученных результатов.
Совершенствование собственных методов исследования.
Однако перечисленные компоненты не следует отождествлять с отдельными организациями или вычислительными устройствами.
Это функциональная структура.
Её конкретная реализация может включать научные лаборатории, программные системы, исследовательские коллективы и промышленную инфраструктуру.
1.3.5. NOO как интеллектуально-креативный компонент Метаразвития
Вторая базовая субтехнология, NOO, предназначена для совершенствования интеллектуальных функций научно-технологического поиска.
В предыдущей части книги рассматривались возможности перспективных ноокомпьютеров и ноомашин.
Особое значение имеют формирование гипотез, поиск технических решений, планирование экспериментов и проверка результатов.
Современная наука уже располагает отдельными экспериментальными предпосылками таких функций.
Например, роботизированная научная система Adam, представленная в работе King и соавторов 2009 года, выполняла определённые этапы формирования и проверки научных гипотез [18].
Позднее исследования автономных лабораторий расширили возможности интеграции вычислительного поиска и физического эксперимента.
Однако для NOO необходимо доказать не только способность выполнять отдельные операции.
Главная задача заключается в повышении результативности полного исследовательского цикла.
1.3.6. PICO как физическая субтехнология и экспериментальная область META
Первая базовая субтехнология, PICO, ориентирована на создание новых физических оснований электроники.
В предыдущих частях книги были рассмотрены атомарно-точные устройства, молекулярная электроника, одноэлектронные структуры и квантовые электронные системы.
Их разработка требует решения множества взаимосвязанных проблем.
Необходимо выбирать материалы.
Формировать функциональные структуры.
Создавать электрические контакты.
Разрабатывать методы управления.
Измерять характеристики.
Обеспечивать воспроизводимость.
И исследовать производственную масштабируемость.
Поэтому PICO представляет особенно интересную область проверки эффективности Метаразвития.
Однако её значение для META не должно определяться только возможным конечным успехом пикоэлектроники.
Даже отрицательные результаты способны представлять ценность.
Например, если новая исследовательская методика позволяет быстрее выявлять физически бесперспективные конструкции, это может повышать эффективность последующего поиска.
Следовательно, PICO выступает одновременно самостоятельным физическим направлением и экспериментальной областью совершенствования исследовательских методов.
1.3.7. Одновременное развитие PICO и NOO
Принцип одновременного запуска двух субтехнологий имеет особое значение.
Если развитие NOO поставить в зависимость от появления промышленной пикоэлектроники, первоначальная интеллектуально-креативная программа окажется неоправданно ограниченной.
Но существующие вычислительные технологии уже позволяют исследовать многие функции будущих ноомашин.
Поэтому NOO должна развиваться на доступной аппаратной основе.
Аналогичным образом физические исследования PICO не должны ожидать создания универсальной ноомашины.
Они могут использовать существующие методы математического моделирования, экспериментальной физики и материаловедения.
Таким образом, две программы должны сохранять самостоятельные исследовательские планы.
При этом необходимо создавать интерфейсы для их последующего взаимодействия.
1.3.8. Положительная технологическая обратная связь
Одной из центральных гипотез Метаразвития является возможность возникновения положительной обратной связи между PICO и NOO.
Предполагаемый механизм заключается в следующем.
Интеллектуально-креативные методы NOO помогают повышать эффективность исследований новых физических вычислительных устройств.
Достижения PICO могут создавать более совершенные аппаратные средства.
Эти средства потенциально расширяют возможности последующих систем NOO.
В результате появляется возможность дальнейшего совершенствования обеих субтехнологий.
Однако наличие такой концептуальной последовательности не является доказательством реального самоускорения.
Необходимо исследовать несколько последовательных технологических циклов.
Установить вклад каждой подсистемы.
Измерить затраты.
И определить, сохраняется ли преимущество при изменении исследовательских задач.
Следовательно, положительная технологическая обратная связь представляет проверяемую гипотезу, а не гарантированный механизм развития.
1.3.9. Исследовательская память и накопление подтверждённых результатов
Для совершенствования методов создания технологий необходимо сохранять результаты предшествующих исследований.
Однако обычного накопления документов недостаточно.
Необходима структурированная система исследовательской памяти.
Она должна содержать исходные гипотезы.
Использованные данные.
Экспериментальные условия.
Результаты измерений.
Обнаруженные ошибки.
Отрицательные эксперименты.
И сведения о подтверждённых технических решениях.
Особое значение имеют принципы FAIR, разработанные для повышения доступности и повторного использования научных данных [30].
Но для Метаразвития требуется также сохранять историю исследовательских решений.
Например, почему была выбрана определённая гипотеза.
Какие альтернативы рассматривались.
И какие методы оказались наиболее результативными.
Это позволяет исследовать причины успехов и неудач.
1.3.10. Контур независимой проверки
Одна из наиболее серьёзных опасностей интеллектуально автоматизированного научного поиска заключается в возможности накопления недостоверных результатов.
Генеративная модель способна предложить убедительное объяснение, которое не соответствует физической реальности.
Компьютерный расчёт может содержать ошибку.
Экспериментальный результат может быть связан с неисправностью оборудования.
Поэтому технология Метаразвития должна включать самостоятельный механизм проверки.
Особое значение имеют исследования научной воспроизводимости, включая работу Munaf; и соавторов 2017 года [29].
Для META необходимо разграничивать генерацию и подтверждение результата.
Математическое утверждение должно проверяться соответствующими математическими методами.
Физическая гипотеза — посредством достоверных экспериментальных данных.
Техническое устройство — через испытания.
Следовательно, достоверность не может определяться только уверенностью интеллектуальной системы.
1.3.11. Экономика технологии развития технологий
Метаразвитие должно оцениваться не только по количеству полученных результатов.
Необходимо учитывать их полную стоимость.
Например, новая исследовательская система может создавать больше гипотез, но требовать значительно больших затрат на их проверку.
Или сокращать время моделирования, не изменяя продолжительность изготовления экспериментального образца.
В таком случае итоговое преимущество может оказаться ограниченным.
Поэтому необходимо определять стоимость полного цикла.
Она должна включать вычисления, персонал, оборудование, материалы, экспериментальные операции, проверку результатов и исправление ошибок.
Особенно важно учитывать отрицательные результаты и неудачные технологические попытки.
Следовательно, экономическая эффективность META должна характеризовать стоимость достижения подтверждённого полезного результата.
1.3.12. Технология развития технологий как воспроизводимый процесс
Для признания определённого метода элементом Метаразвития необходимо доказать его воспроизводимость.
Например, новая процедура выбора экспериментов может сократить продолжительность разработки одного материала.
Однако этот результат не гарантирует эффективности при исследовании другого вещества.
Поэтому следует выполнять серию сопоставимых задач.
Использовать независимые контрольные данные.
Сравнивать результаты с доступными альтернативными методами.
И определять границы применимости.
Если преимущество сохраняется, возникает основание для более широкой оценки.
Но если оно наблюдается только на одной специально подобранной задаче, соответствующий метод остаётся локальным экспериментальным результатом.
1.3.13. Технологическая зрелость и научная новизна
Необходимо различать новизну метода и зрелость его практического применения.
Например, принципиально новый алгоритм может существовать только в виде исследовательской программы.
Другой метод может обладать меньшей научной новизной, но обеспечивать высокую производственную эффективность.
Для оценки зрелости современных технологий применяются различные системы.
В частности, руководство GAO 2020 года рассматривает методы оценки готовности технологий к интеграции в сложные проекты [27].
Для PICO и NOO в предыдущих главах были предложены авторские исследовательские шкалы зрелости.
Однако их нельзя автоматически отождествлять с международно используемыми уровнями TRL.
Технологическая зрелость, научная новизна и метатехнологическая эффективность представляют различные характеристики.
1.3.14. Что должно стать результатом создания META
Важнейший вопрос заключается в определении конечного продукта генеральной технологии.
Им не обязательно должен становиться отдельный компьютер или электронный прибор.
Одним из результатов может быть новая воспроизводимая методика научного поиска.
Другим — система автоматизированного технологического проектирования.
Третьим — исследовательская платформа, объединяющая вычислительные методы и экспериментальное оборудование.
Четвёртым — новая организация совместной деятельности исследовательских коллективов.
Но для признания соответствующего результата элементом Метаразвития необходимо доказать его влияние на эффективность последующих исследований.
Следовательно, основной продукт META должен рассматриваться как воспроизводимый механизм совершенствования научно-технологической деятельности.
1.3.15. Основной вывод раздела
Технология развития технологий представляет собой не отдельный прибор и не универсальный административный механизм.
Она предполагает создание специально организованной системы совершенствования методов научного поиска, изобретательства и технологического проектирования.
В авторской концепции настоящей книги её физическая и интеллектуально-креативная основы связываются с PICO и NOO.
Однако эффективность такого объединения должна подтверждаться экспериментально.
Именно эта задача определяет переход от концептуальной схемы Метаразвития к проектированию конкретных исследовательских систем.
1.4. Принципы проектирования новых траекторий
1.4.1. От прогнозирования будущего к проектированию альтернатив
Традиционный технологический прогноз часто направлен на определение вероятного продолжения существующих тенденций.
Например, исследуется ожидаемая динамика производительности процессоров.
Стоимость полупроводникового производства.
Развитие определённых материалов.
Или изменение структуры вычислительной инфраструктуры.
Однако прогнозирование и проектирование представляют различные задачи.
Прогноз исследует возможные будущие состояния.
Проектирование направлено на создание условий достижения определённого результата.
Для Метаразвития это различие имеет принципиальное значение.
Необходимо не только предполагать, какая технологическая траектория окажется наиболее вероятной.
Следует исследовать возможность целенаправленного формирования новых траекторий.
При этом нельзя считать, что желаемое будущее автоматически достижимо.
Проектирование должно учитывать физические ограничения, доступные ресурсы и неопределённость научного поиска.
1.4.2. Целевая постановка технологической задачи
Первоначальным этапом становится определение желаемого функционального результата.
Например, необходимо создать вычислительную систему с существенно меньшей полной стоимостью выполнения определённой задачи.
Но такая постановка ещё не определяет физическую архитектуру.
Возможно, преимущество будет достигнуто посредством новых полупроводниковых структур.
Или изменения организации памяти.
Или использования специализированных алгоритмов.
Или новой архитектуры распределённых вычислений.
Следовательно, целевая постановка должна предшествовать выбору конкретной технологии.
Особенно важно избегать ситуации, когда заранее выбранное техническое решение начинает определять формулировку исследовательской задачи.
Для META основным объектом проектирования должна оставаться полезная функция.
1.4.3. Принцип функциональной нейтральности
В начале исследования необходимо рассматривать несколько возможных способов достижения цели.
Например, повышение эффективности вычислений может обеспечиваться не только посредством уменьшения размеров транзисторов.
Возможны алгоритмические изменения.
Новые системы памяти.
Специализированные ускорители.
Альтернативные материалы.
И гибридные вычислительные архитектуры.
Поэтому для Метаразвития принципиально важно не привязывать исследовательскую программу к единственному физическому механизму.
Это не означает полного отсутствия приоритетов.
Ресурсы ограничены, и необходимо выбирать перспективные направления.
Но выбор должен осуществляться на основании проверяемых критериев.
1.4.4. Принцип разграничения ограничений
Одним из важнейших элементов проектирования становится анализ природы существующих ограничений.
Предлагается различать четыре основных класса.
Физические ограничения. Они связаны с фундаментальными закономерностями природы.
Инженерные ограничения. Они отражают возможности доступных материалов, конструкций и оборудования.
Экономические ограничения. Они определяют стоимость достижения требуемого результата.
Организационные ограничения. Они связаны с компетенциями, управлением, доступностью информации и эффективностью исследовательских процессов.
Такое разграничение позволяет избежать принципиальных ошибок.
Например, технология не может устранить фундаментальные термодинамические ограничения.
Но может изменить архитектуру устройства таким образом, чтобы уменьшить реальные энергетические потери.
А экономически неприемлемый процесс может стать доступнее благодаря совершенствованию производства.
Следовательно, перед проектированием новой траектории необходимо определить характер преодолеваемого ограничения.
1.4.5. Принцип множественности исследовательских траекторий
На ранних этапах научного поиска часто невозможно достоверно определить, какое направление окажется успешным.
Поэтому целесообразно рассматривать несколько альтернативных траекторий.
Например, для перспективной электроники могут исследоваться атомарно-точные кремниевые структуры.
Двумерные материалы.
Молекулярные устройства.
Квантовые электронные архитектуры.
И новые способы соединения функциональных элементов.
Однако необходимо учитывать стоимость параллельных исследований.
Поддержание слишком большого количества направлений способно приводить к распылению ресурсов.
Следовательно, система проектирования должна устанавливать разумное соотношение между разнообразием поиска и концентрацией исследовательских усилий.
1.4.6. Принцип исследовательского портфеля
Для управления неопределённостью предлагается использовать портфельный подход.
Часть ресурсов направляется на совершенствование уже доказанных технологических решений.
Другая часть — на исследование новых архитектур.
Третья — на проверку более радикальных физических гипотез.
При этом распределение ресурсов должно пересматриваться по мере получения результатов.
Если новый физический принцип демонстрирует перспективные характеристики, соответствующее направление может получать дополнительные ресурсы.
Если результаты систематически отрицательны, программа должна пересматриваться.
Но нельзя считать, что отрицательный эксперимент автоматически делает всё направление бесперспективным.
Необходимо анализировать причину неудачи.
Следовательно, управление портфелем должно основываться на содержательной научной оценке.
1.4.7. Принцип поиска технологического триггера
Для достижения качественного скачка особый интерес представляют решения, способные изменить структуру технологических ограничений.
Однако технологический триггер должен рассматриваться как проверяемая гипотеза.
Например, предлагается новый способ формирования электронного контакта.
Исследовательская система должна установить, какие характеристики могут улучшиться.
Какой физический механизм предполагается.
Какие материалы необходимы.
Каковы ожидаемые ограничения.
Какие эксперименты способны подтвердить преимущество.
И возможен ли перенос результата на более крупную интегрированную систему.
Только после соответствующей проверки можно оценивать реальную технологическую значимость решения.
1.4.8. Принцип критического эксперимента
Одним из наиболее эффективных способов сокращения затрат является раннее выявление принципиальных ошибок гипотезы.
Поэтому для каждого исследовательского направления необходимо определять эксперименты, способные наиболее информативно проверить его основные предположения.
В частности, это может быть измерение критического физического параметра.
Проверка долговременной устойчивости.
Исследование контактного сопротивления.
Или испытание воспроизводимости изготовления.
Однако критический эксперимент должен проектироваться так, чтобы его результат действительно различал альтернативные объяснения.
Если любой результат можно объявить подтверждением исходной гипотезы, проверка теряет научный смысл.
Следовательно, программа Метаразвития должна специально совершенствовать методы опровержения и уточнения исследовательских предположений.
1.4.9. Принцип поэтапной технологической проверки
Для предотвращения преждевременного масштабирования предлагается использовать последовательную систему исследовательских переходов.
Первоначально проверяется физический принцип.
Затем создаётся функциональный прототип.
После этого исследуется воспроизводимость.
Далее — взаимодействие нескольких элементов.
Затем — технологическая интеграция.
И наконец — производственная и экономическая пригодность.
При этом конкретная последовательность может изменяться.
Некоторые исследования целесообразно выполнять параллельно.
Однако необходимо сохранять различие между экспериментальной работоспособностью и промышленной зрелостью.
Особое значение здесь имеют методы системной инженерии и оценки технологической готовности [26, 27].
1.4.10. Принцип полного системного сравнения
Новая технология может демонстрировать превосходство отдельного функционального элемента.
Но это ещё не означает преимущества законченного устройства.
Например, атомарный переключатель может иметь чрезвычайно малые размеры.
Но требовать сложного управления.
Специального охлаждения.
Или дорогостоящего изготовления.
Поэтому необходимо оценивать всю систему.
Включая питание.
Межсоединения.
Память.
Управление.
Охлаждение.
Производство.
И эксплуатацию.
Для Метаразвития это означает, что технологическая траектория должна сравниваться по полной полезной функции, а не по одному рекордному параметру.
1.4.11. Принцип динамического сравнения с технологической границей
Особое значение приобретает выбор базы сравнения.
Если исследовательская программа ориентируется исключительно на достигнутый ранее уровень конкурирующей технологии, она может оказаться в положении постоянного догоняющего развития.
Пока новая система проходит экспериментальные испытания, существующая промышленная платформа продолжает совершенствоваться.
Поэтому необходимо учитывать ожидаемую динамику доступных альтернатив.
Однако прогноз этой динамики всегда содержит неопределённость.
Следовательно, целесообразно использовать несколько сценариев.
Консервативный.
Основной.
И сценарий ускоренного развития конкурирующих технологий.
При этом окончательная оценка должна опираться на актуальные экспериментальные и производственные данные.
1.4.12. Принцип гибридного перехода
Не всякая новая технологическая траектория требует полного отказа от существующей инфраструктуры.
Во многих случаях наиболее рациональным оказывается сочетание прежних и новых решений.
Например, атомарный функциональный элемент может использовать обычную CMOS-электронику для управления.
Новый интеллектуальный алгоритм может работать на существующем вычислительном оборудовании.
А перспективная автономная лаборатория — использовать уже имеющиеся измерительные приборы.
Подобные гибридные решения могут снижать первоначальные затраты и технологические риски.
Но необходимо учитывать, что дополнительная инфраструктура способна уменьшать ожидаемое преимущество.
Поэтому гибридный переход должен оцениваться количественно.
1.4.13. Принцип институциональной реализуемости
Технологическая траектория существует не только в физическом и инженерном пространстве.
Она реализуется посредством научных организаций, предприятий, образовательных систем и промышленных цепочек поставок.
Важное значение имеют исследования миссионно ориентированной инновационной политики, включая работу Марианы Маццукато 2018 года [21].
Кроме того, Schot и Steinmueller исследовали различные подходы к организации инновационных систем и направленным преобразованиям [22].
Для Метаразвития данные исследования показывают необходимость учитывать институциональные условия.
Даже перспективный физический принцип не превращается автоматически в освоенную технологию.
Необходимы исследовательские коллективы.
Оборудование.
Квалифицированные специалисты.
Производственная кооперация.
И процедуры проверки.
Следовательно, организационное проектирование должно рассматриваться как часть общей технологической программы.
1.4.14. Принцип независимой проверки и воспроизводимости
Одним из фундаментальных требований становится возможность независимого подтверждения результатов.
Если новый метод проектирования демонстрирует преимущество только в одной исследовательской группе, необходимо установить, сохраняется ли эффект в других условиях.
Возможно, результат связан с высокой квалификацией конкретных специалистов.
Или уникальным оборудованием.
Или особенностями выбранной задачи.
Поэтому необходимо исследовать переносимость метода.
Особое значение имеет документирование исходных данных, программных средств и экспериментальных процедур.
Без этого невозможно достоверно установить причину улучшения.
Следовательно, воспроизводимость должна проектироваться с самого начала.
1.4.15. Принцип безопасности и обратимости
По мере увеличения автономности исследовательских систем возрастает значение управления рисками.
Особенно важны ситуации, когда интеллектуальная система получает возможность изменять параметры физического оборудования или собственные методы работы.
Для подобных случаев необходимо разграничивать допустимые действия.
Использовать контроль изменений.
Сохранять возможность возврата к предыдущей версии.
И проводить независимые испытания перед внедрением.
Применительно к интеллектуальным системам методологическим источником может служить NIST AI Risk Management Framework [31].
Однако соответствующие процедуры должны адаптироваться к конкретной научно-технологической задаче.
Следовательно, безопасность должна рассматриваться как необходимое условие практической реализации Метаразвития.
1.4.16. Пример проектирования новой траектории для PICO
Рассмотрим условную исследовательскую задачу.
Необходимо создать электронную структуру, обеспечивающую более эффективное управление определённым функциональным состоянием.
Традиционный путь может заключаться в последовательном совершенствовании существующего материала.
Однако в рамках META целесообразно сформировать несколько альтернатив.
Первая предполагает изменение химического состава.
Вторая — использование новой атомарной конфигурации.
Третья — применение другого физического механизма переключения.
Четвёртая — изменение архитектуры управления.
Пятая — перенос части функции на иной системный уровень.
Для каждой альтернативы определяется физическая гипотеза.
Затем выбираются расчётные методы.
Проводится предварительный отбор.
Разрабатываются критические эксперименты.
Полученные результаты сопоставляются с исходными прогнозами.
После этого исследовательская программа корректируется.
Но главное отличие Метаразвития должно проявиться на следующем этапе.
Необходимо проанализировать, какие методы поиска и проверки оказались наиболее эффективными.
Затем предложить их улучшение.
И проверить его на новых исследовательских задачах.
Таким образом, объектом развития становится не только электронная структура, но и способ её создания.
1.4.17. Система основных принципов
Для обобщения предлагается следующая таблица.
Принцип Содержание Проверяемый результат
Целевая постановка Приоритет полезной функции Ясные требования
Множественность Альтернативные траектории Сравнение решений
Физическая строгость Учёт законов природы Достоверная модель
Критический эксперимент Ранняя проверка гипотез Сокращение неопределённости
Системность Оценка всей архитектуры Полная эффективность
Воспроизводимость Независимое подтверждение Устойчивый результат
Адаптивность Изменение методов поиска Улучшение последующих циклов
Безопасность Контроль рисков Управляемость процесса
Данная таблица представляет авторскую исследовательскую классификацию.
Она не является международным стандартом.
Её применение требует определения конкретных методов оценки для каждой технологической области.
1.4.18. Основной вывод раздела
Проектирование новых технологических траекторий должно основываться на сочетании целевой постановки, физической обоснованности, исследования альтернатив и независимой проверки.
Однако особенность Метаразвития заключается в дополнительной задаче.
Необходимо совершенствовать не только выбранную траекторию, но и сам метод поиска, оценки и изменения технологических траекторий.
Именно это отличает генеральную технологию META от обычной организации инновационного проекта.
1.5. Метаразвитие как самостоятельный объект научного исследования
1.5.1. Необходимость самостоятельной исследовательской дисциплины
До настоящего момента Метаразвитие рассматривалось как теоретическая концепция и проектируемая научно-технологическая система.
Однако возникает следующий вопрос.
Может ли оно стать самостоятельным объектом научного исследования?
Для ответа необходимо определить специфический предмет, методы и проверяемые гипотезы.
Само создание нового термина не образует научной дисциплины.
Необходимо показать, какие вопросы не получают достаточного объяснения в рамках уже существующих подходов.
В современном науковедении исследуются закономерности научной деятельности.
В экономике инноваций — механизмы технологического роста.
В системной инженерии — методы создания сложных технических объектов.
В управлении исследованиями — способы организации научных программ.
Следовательно, теория Метаразвития должна не повторять эти дисциплины, а формулировать особый интегрированный предмет исследования.
1.5.2. Научные предпосылки изучения самого процесса развития
Современная наука уже располагает исследованиями, близкими по предмету к предлагаемой программе.
В работе Fortunato и соавторов Science of Science, опубликованной в 2018 году, систематизированы подходы к исследованию закономерностей научного производства [17].
Они включают анализ научных коллективов, публикационных систем, распределения знаний и взаимодействия исследовательских направлений.
Другой научный источник составляют исследования инновационной экономики.
Они позволяют анализировать технологические изменения, распространение знаний и влияние институтов.
Третий источник — современные методы системной инженерии.
Четвёртый — интеллектуальная автоматизация научных исследований.
Однако наличие этих дисциплин ещё не означает существования проверенной генеральной технологии Метаразвития.
Их результаты могут использоваться для формирования и проверки её гипотез.
1.5.3. Предмет научного исследования Метаразвития
В настоящей книге предлагается следующее рабочее определение.
Предметом научного исследования Метаразвития являются закономерности, методы и ограничения целенаправленного совершенствования процессов создания новых знаний, изобретений и технологий.
Это определение позволяет выделить несколько основных объектов.
Первый — исследовательский процесс.
Второй — методы формирования и проверки научных гипотез.
Третий — способы организации технологического проектирования.
Четвёртый — механизмы передачи и накопления знаний.
Пятый — процедуры выбора технологических траекторий.
Шестой — методы оценки результативности.
Седьмой — процессы совершенствования самих исследовательских методов.
Именно последний объект представляет особый интерес.
Он позволяет поставить вопрос о возможном изменении эффективности последующих научно-технологических циклов.
1.5.4. Основная научная гипотеза Метаразвития
Для дальнейшей проверки предлагается сформулировать центральную гипотезу.
Специально организованная система научно-технологического проектирования, объединяющая интеллектуально-креативные методы, экспериментальную проверку и контролируемое совершенствование исследовательских процедур, может обеспечивать воспроизводимое повышение эффективности создания новых технологий по сравнению с доступными альтернативными способами организации исследований.
Однако данная гипотеза содержит несколько самостоятельных утверждений.
Первое — существование интегрированной исследовательской системы.
Второе — её функциональная работоспособность.
Третье — повышение эффективности по сравнению с альтернативами.
Четвёртое — воспроизводимость эффекта.
Пятое — возможность дальнейшего совершенствования собственных методов.
Следовательно, каждое утверждение должно проверяться отдельно.
Нельзя считать всю гипотезу подтверждённой на основании успешного выполнения одной исследовательской задачи.
1.5.5. Экспериментальная проверка первой гипотезы
Первоначально необходимо доказать возможность интеграции соответствующих функций.
Например, создаётся исследовательская система, способная формировать гипотезы, выполнять расчёты и организовывать их проверку.
После этого необходимо определить её функциональные ограничения.
Какие задачи выполняются успешно?
Какие требуют человеческого участия?
Какие приводят к ошибкам?
Какие не могут быть завершены вследствие отсутствия необходимых инструментов?
Подобная проверка позволяет установить исходный уровень работоспособности.
Но сама по себе она не доказывает преимущества Метаразвития.
Для этого требуется следующий этап.
1.5.6. Сравнительный эксперимент
Для проверки эффективности предлагается использовать несколько исследовательских режимов.
Первый представляет традиционный научно-технологический процесс.
Второй использует современные доступные методы искусственного интеллекта и автоматизации.
Третий применяет специально разработанную архитектуру META.
Однако необходимо обеспечить сопоставимость условий.
Например, одинаковую или близкую сложность задач.
Сопоставимые вычислительные ресурсы.
Равные требования к качеству.
И одинаковые ограничения экспериментального бюджета.
По возможности распределение задач должно осуществляться по заранее установленной процедуре.
При этом результаты необходимо проверять независимо.
Особенно важно исключать ситуации, когда экспериментальная система оценивается исключительно разработчиками по самостоятельно выбранным выгодным примерам.
1.5.7. Измерение научно-технологической результативности
Для сравнительного анализа необходимо использовать несколько показателей.
Прежде всего — число полученных полезных результатов, соответствующих установленным требованиям.
Но этот показатель не должен ограничиваться количеством публикаций или предложенных гипотез.
Необходимо оценивать качество.
Новизну.
Достоверность.
Функциональную полезность.
И воспроизводимость.
Например, для исследования электронных устройств результатом может стать физически работоспособная структура с подтверждёнными характеристиками.
Для программной задачи — новый корректно работающий алгоритм.
Для материаловедения — экспериментально полученный материал с установленными свойствами.
Следовательно, критерии должны соответствовать предметной области.
1.5.8. Измерение продолжительности научно-технологического цикла
Следующий показатель связан со временем.
Однако необходимо правильно определить начало и окончание исследовательского процесса.
Если система формирует гипотезу за несколько секунд, это ещё не означает завершения научной задачи.
Может потребоваться длительная проверка.
Разработка экспериментального оборудования.
Изготовление образцов.
И анализ результатов.
Поэтому необходимо измерять продолжительность полного цикла.
От принятой постановки задачи — до получения результата установленной степени подтверждённости.
При этом следует отдельно фиксировать время отдельных стадий.
Это позволяет определять, какие процессы действительно ускоряются.
1.5.9. Измерение стоимости результата
Экономическая эффективность должна оцениваться по полной стоимости достижения полезного результата.
Необходимо учитывать вычислительные ресурсы.
Труд специалистов.
Экспериментальное оборудование.
Материалы.
Энергопотребление.
Информационные источники.
Проверку и исправление ошибок.
При этом следует учитывать расходы на неудачные эксперименты.
Иначе может возникать искусственное завышение эффективности исследовательской системы.
Следовательно, экономический анализ должен охватывать не только успешные результаты, но и полную исследовательскую программу.
1.5.10. Воспроизводимость как обязательный критерий
Особое значение имеет воспроизводимость.
Единичное улучшение не является достаточным доказательством Метаразвития.
Необходимо проводить серию независимых исследований.
Причём новые задачи не должны полностью совпадать с задачами, использованными при настройке системы.
Это позволяет уменьшать риск переобучения методов на конкретном экспериментальном наборе.
Особенно важно проверять переносимость.
Например, метод, успешно применённый при исследовании одного класса материалов, должен дополнительно проверяться на других задачах.
При этом не требуется заранее предполагать универсальную переносимость.
Достаточно установить конкретную область, в которой преимущество воспроизводимо.
1.5.11. Проверка самосовершенствования
Наиболее существенным этапом становится оценка способности системы улучшать собственные исследовательские методы.
Например, первоначальная методика используется для решения определённого набора задач.
После анализа результатов система предлагает изменение процедуры.
Затем новая методика проверяется независимо.
При этом необходимо обеспечить сопоставимость вычислительных ресурсов и сложности задач.
Если улучшение наблюдается только вследствие увеличения мощности оборудования, это не доказывает совершенствования метода.
Если преимущество исчезает на новых задачах, оно также не может считаться устойчивым.
Следовательно, подтверждённое самосовершенствование требует отдельной экспериментальной программы.
1.5.12. Проверка последовательного Метаразвития
Следующий этап связан с исследованием нескольких последовательных циклов.
Предположим, что первоначальная система META позволила разработать более эффективный исследовательский метод.
После этого новый метод используется в следующей программе.
Затем вновь осуществляется анализ его результатов.
Формируется очередное улучшение.
И выполняется повторная проверка.
При положительных результатах возникает основание исследовать устойчивое совершенствование процесса.
Однако нельзя автоматически считать, что каждое последующее изменение будет эффективнее предыдущего.
Возможно уменьшение отдачи.
Возникновение новых ограничений.
Или ухудшение результатов при переносе метода на другую предметную область.
Поэтому важнейшим условием становится объективная регистрация всех результатов, включая отрицательные.
1.5.13. Проверка взаимодействия PICO и NOO
Для генеральной технологии META особое значение имеет исследование взаимного влияния двух базовых субтехнологий.
Можно организовать несколько экспериментальных режимов.
В первом исследования PICO выполняются традиционными методами.
Во втором используются современные интеллектуальные инструменты.
В третьем применяется специальная архитектура NOO.
После этого сравниваются результаты.
Однако необходимо учитывать, что возможное преимущество может быть связано не с ноотехнологической архитектурой, а с различиями в вычислительных ресурсах или квалификации исследовательских групп.
Поэтому требуется контроль соответствующих факторов.
В дальнейшем можно исследовать обратное направление.
Например, использование новых аппаратных средств PICO в вычислительной инфраструктуре NOO.
Но подобные испытания станут возможны только после появления соответствующих физических устройств с подтверждёнными характеристиками.
1.5.14. Динамическое сравнение с мировым технологическим развитием
Особое значение имеет стратегическая задача опережения опережения.
Для её исследования необходимо учитывать, что внешняя технологическая среда постоянно изменяется.
Можно значительно улучшить внутреннюю исследовательскую систему, но одновременно обнаружить, что другие организации совершенствуются ещё быстрее.
Следовательно, абсолютное повышение эффективности не всегда означает технологическое лидерство.
Для оценки необходимо использовать динамическое сравнение.
Однако определение мировой технологической границы представляет сложную задачу.
Различные организации обладают разными компетенциями.
Публикации не всегда отражают реальное состояние промышленного производства.
А закрытые технологические разработки могут оставаться недоступными для внешнего анализа.
Поэтому оценка опережения должна включать неопределённость и несколько независимых показателей.
1.5.15. Условия опровержения гипотезы Метаразвития
Научная программа должна предусматривать возможность отрицательного результата.
Например, если интегрированная система META не превосходит современные доступные исследовательские методы при сопоставимых ресурсах, её дополнительная эффективность не подтверждается.
Если улучшение наблюдается только на заранее известных задачах, требуется дополнительная проверка.
Если новая исследовательская архитектура увеличивает затраты без соответствующего улучшения качества, её экономическое преимущество отсутствует.
Если последовательное совершенствование методов приводит к ухудшению результатов, необходимо пересмотреть соответствующую процедуру.
Следовательно, теория Метаразвития должна включать не только критерии успеха, но и условия отклонения отдельных гипотез.
Именно это позволяет рассматривать её как научную исследовательскую программу.
1.5.16. Организационная структура научного исследования Метаразвития
Для практического развития необходима междисциплинарная организация.
В соответствующей программе могут участвовать специалисты по физике.
Материаловедению.
Электронике.
Искусственному интеллекту.
Математическому моделированию.
Экономике инноваций.
Метрологии.
Системной инженерии.
И организации научных исследований.
Однако простое объединение специалистов не гарантирует возникновения новой технологии.
Необходима общая экспериментальная программа.
Согласованные критерии.
Совместимые форматы исследовательских данных.
И процедуры независимой проверки.
Особое значение имеет документация.
Она должна позволять воспроизводить не только полученный научный результат, но и процесс его достижения.
1.5.17. Методологические основания исследовательской программы INM
В качестве возможной организационной формы предлагается проект International NooMachines.
Его первоначальная задача должна заключаться в создании экспериментальной инфраструктуры для проверки гипотез NOO, PICO и META.
Однако наличие международной исследовательской организации не является доказательством Метаразвития.
Научная состоятельность должна определяться конкретными результатами.
Поэтому программа INM должна предусматривать последовательность исследований.
Создание базовых моделей.
Разработку экспериментальных систем.
Формирование контрольных задач.
Независимую проверку результатов.
Сравнение с доступными альтернативами.
И совершенствование подтверждённых методов.
При этом исследовательская программа должна сохранять возможность изменения направления при получении отрицательных результатов.
1.5.18. Научная новизна предлагаемой концепции
Необходимо особенно внимательно определить, в чём может заключаться самостоятельная научная новизна Метаразвития.
Она не состоит в самом утверждении, что технологии совершенствуются.
Подобные процессы давно исследуются экономикой, историей науки и системной инженерией.
Не является новым и факт использования компьютеров для научного проектирования.
Современные автоматизированные лаборатории также уже существуют.
Поэтому новизна авторской концепции должна обосновываться иначе.
Она может заключаться в специальной постановке задачи создания воспроизводимого механизма совершенствования самих научно-технологических процессов.
В разработке интегрированной архитектуры PICO–NOO–META.
В формировании экспериментальных методов оценки последовательного совершенствования исследовательских процедур.
И в исследовании возможности устойчивого повышения эффективности последующих технологических циклов.
Однако научная значимость этих положений должна подтверждаться дальнейшей разработкой теории и экспериментальными результатами.
1.5.19. Метаразвитие и общественная ценность технологий
Для генеральной программы важно учитывать не только научно-техническую, но и общественную результативность.
Новая технология может обеспечивать высокую производительность, но оставаться недоступной большинству пользователей.
Или создавать значительные экологические затраты.
Поэтому долгосрочная программа Метаразвития должна учитывать доступность полезных результатов.
Особое значение для настоящей книги имеет перспектива радикального снижения стоимости вычислений и интеллектуально-креативных функций.
Однако соответствующая цель не должна подменять экспериментальную проверку.
Необходимо установить, какие именно технологические механизмы обеспечивают снижение затрат.
И сохраняется ли преимущество при массовом применении.
Следовательно, экономическая доступность должна стать самостоятельным направлением оценки META.
1.5.20. Основные направления самостоятельной научной программы
Для дальнейшего развития теории предлагается выделить несколько исследовательских направлений.
Первое — изучение закономерностей эффективности научно-технических процессов.
Второе — разработка методов формирования и проверки новых технологических траекторий.
Третье — создание интеллектуально-креативных инструментов NOO.
Четвёртое — исследование перспективной физической элементной базы PICO.
Пятое — формирование интегрированных исследовательских архитектур META.
Шестое — разработка способов независимой оценки результатов.
Седьмое — изучение механизмов совершенствования исследовательских методов.
Восьмое — анализ экономической и социальной результативности.
Однако перечисленные направления должны сохранять различие между фундаментальным научным поиском и практической инженерной реализацией.
Не всякое исследование обязано немедленно приводить к промышленному продукту.
Но каждая технологическая гипотеза должна иметь определённый способ проверки.
1.5.21. Перспективная программа научной формализации
Для превращения Метаразвития в самостоятельный предмет строгого исследования необходимо разработать систему измеримых понятий.
Прежде всего требуется определить научно-технологический результат.
Затем — продолжительность его достижения.
Полную стоимость.
Качество.
Новизну.
Воспроизводимость.
И степень технологической зрелости.
После этого следует разработать методы сравнения различных исследовательских систем.
Особое значение приобретает анализ изменения эффективности между последовательными исследовательскими циклами.
Но соответствующие показатели необходимо определять с учётом сложности задач.
Иначе сокращение времени исследования может быть связано не с улучшением метода, а с переходом к более простым заданиям.
Таким образом, формализация должна основываться на корректной экспериментальной методологии.
Детальная постановка задачи измерения опережения опережения будет рассмотрена в следующей главе.
1.5.22. Главный вывод раздела
Метаразвитие может рассматриваться как самостоятельный объект научного исследования при условии, что его предмет, методы и гипотезы будут определены достаточно строго.
Его центральной задачей становится изучение возможности воспроизводимого совершенствования способов создания новых знаний и технологий.
Однако соответствующая возможность не должна считаться доказанной заранее.
Необходимо создавать экспериментальные системы.
Проводить сравнительные исследования.
Устанавливать границы применимости.
И проверять сохранение результатов в последовательных технологических циклах.
Только на такой основе авторская концепция Метаразвития может переходить от стратегического замысла к научно-технологической теории.
Система основных понятий Метаразвития
Для обобщения теоретических положений главы предлагается следующая классификация.
Понятие Содержание Основной критерий
Развитие Создание и изменение технологий Полезный результат
Технологическое опережение Преимущество перед альтернативами Сравнимые характеристики
Метатехнология Метод создания других технологий Улучшение процесса
Метаразвитие Совершенствование методов развития Воспроизводимый эффект
Технологический скачок Качественное изменение возможностей Новая функциональная граница
Опережение опережения Улучшение механизма достижения преимущества Последовательные циклы
PICO Перспективная физическая элементная база Проверенные устройства
NOO Интеллектуально-креативные технологии Проверенные результаты
META Генеральная интегрированная программа Системное преимущество
Данная классификация является авторской проектной системой понятий.
Она предназначена для последующей научной формализации и экспериментальной проверки.
Необходимо подчеркнуть, что одно и то же технологическое достижение может выполнять различные функции.
Например, новый вычислительный алгоритм может быть самостоятельным техническим результатом.
Но при использовании для ускорения последующих научных исследований он может становиться компонентом метатехнологии.
Следовательно, классификация должна учитывать не только физическую природу устройства или метода, но и его функциональное назначение в исследовательском процессе.
Научно-технологическая архитектура генеральной программы META
На основании рассмотренного материала можно выделить три взаимосвязанных уровня проектирования.
Первый уровень — создание новых технологий.
На этом уровне осуществляется разработка конкретных материалов, устройств, вычислительных архитектур и производственных процессов.
Второй уровень — совершенствование методов создания технологий.
На данном уровне разрабатываются новые способы научного поиска, моделирования, экспериментальной проверки и инженерного проектирования.
Третий уровень — совершенствование самой системы технологического развития.
Здесь исследуется возможность повышения эффективности последующих исследовательских циклов посредством контролируемого изменения используемых методов.
Таким образом, генеральная программа META должна объединять предметные технологические исследования с исследованием способов их выполнения.
При этом нельзя считать, что третий уровень обязательно обеспечивает неограниченное ускорение.
Возможны физические, экономические, информационные и организационные ограничения.
Следовательно, важнейшим условием становится независимая оценка результата.
Заключение к главе 1
В настоящей главе рассмотрены теоретические основания авторской концепции Метаразвития как проектируемой генеральной технологии опережения опережения.
Показано, что историческое развитие науки и техники сопровождалось не только созданием новых материалов, машин и производственных процессов, но и совершенствованием самих способов их разработки.
Возникали новые исследовательские методы.
Создавались лаборатории.
Развивалось математическое моделирование.
Совершенствовалось автоматизированное проектирование.
Расширялись возможности вычислительной техники.
И возникали новые организационные формы научно-технологического сотрудничества.
Таким образом, процессы совершенствования механизмов развития уже являются частью истории научно-технического прогресса.
Однако они не образуют автоматически единой специально организованной технологии Метаразвития.
Для возникновения такой технологии необходимо разработать воспроизводимую систему, способную целенаправленно совершенствовать способы создания последующих научно-технических результатов.
Первое теоретическое положение связано с разграничением развития и Метаразвития.
Развитие предполагает создание и совершенствование знаний, технических средств и производственных возможностей.
Метаразвитие направлено на совершенствование методов, посредством которых эти результаты достигаются.
Следовательно, объектом Метаразвития становится сам научно-технологический процесс.
Второе положение связано с различием между эволюционными изменениями и технологическим скачком.
Эволюция обычно осуществляется посредством последовательного накопления улучшений.
Технологический скачок может возникать вследствие перехода к новой физической, архитектурной или организационной основе.
Однако нельзя считать, что любой скачок можно заранее гарантировать.
Управляемость должна пониматься как возможность проектировать исследовательскую программу, проверять альтернативы и рационально распределять ресурсы.
Третье положение связано с технологией развития технологий.
Показано, что её предметом должны становиться способы постановки задач, формирования гипотез, организации экспериментов, проверки результатов и производственного освоения.
Но отдельное улучшение исследовательского метода ещё не означает появления генеральной технологии META.
Необходимо доказать, что соответствующий механизм способен воспроизводимо повышать эффективность последующих исследований.
Четвёртое положение связано с проектированием новых технологических траекторий.
Для этого необходимо сочетать целевую постановку, физическую строгость, исследование альтернатив, критические эксперименты, независимую проверку и системный экономический анализ.
Особое значение имеет поиск технологических триггеров — решений, способных создавать качественно новые возможности.
Однако любой предполагаемый триггер должен оцениваться экспериментально.
Пятое положение связано с научным статусом Метаразвития.
В настоящей главе предложено рассматривать его как самостоятельный объект исследования, предметом которого являются закономерности и методы целенаправленного совершенствования научно-технологического развития.
Но научная состоятельность соответствующей концепции зависит от способности формулировать проверяемые гипотезы.
Разрабатывать эксперименты.
Сопоставлять результаты.
И сохранять возможность отклонения неподтверждённых положений.
Особое значение приобретает различие между единичным ускорением исследования и устойчивым совершенствованием самого исследовательского процесса.
Именно второе направление составляет центральный предмет Метаразвития.
В авторской концепции настоящей книги генеральная технология META должна развиваться на основе двух базовых субтехнологий.
PICO направлена на поиск новых физических оснований электронной техники.
NOO — на создание интеллектуально-креативных средств научного и инженерного проектирования.
При этом их развитие должно начинаться одновременно.
Первоначальная NOO может использовать существующую вычислительную инфраструктуру.
Исследования PICO могут опираться на современные методы физики, материаловедения и атомарной метрологии.
В дальнейшем предполагается исследовать возможность их взаимного усиления.
Однако соответствующий эффект не должен считаться доказанным без экспериментальных результатов.
Для генеральной программы Метаразвития особенно важна возможность возникновения положительной обратной связи.
Совершенствование NOO может повышать эффективность физико-технологических исследований.
Новые физические вычислительные средства могут расширять возможности последующих интеллектуальных систем.
Но наличие подобной взаимосвязи требует независимой проверки на нескольких последовательных технологических циклах.
Именно поэтому стратегическая задача опережения опережения не должна ограничиваться увеличением скорости отдельных исследований.
Её содержание значительно шире.
Необходимо научиться совершенствовать сами методы достижения научно-технологического преимущества.
Но и такое совершенствование не может считаться безусловно неограниченным.
Реальные физические и экономические системы обладают пределами.
Возможны отрицательные результаты.
Возникновение новых ограничений.
И изменение эффективности при переходе к другим задачам.
Следовательно, программа Метаразвития должна сохранять научную критичность.
Её результаты должны измеряться по времени, затратам, качеству, воспроизводимости и эффективности последующих исследований.
Особое значение имеет способность доказывать, что новые методы действительно улучшают процесс создания технологий, а не только увеличивают объём используемых ресурсов.
В результате можно сформулировать центральное положение настоящей главы.
Метаразвитие представляет собой проектируемую научно-технологическую систему, предназначенную для воспроизводимого совершенствования методов создания новых знаний, изобретений и технологий. Её стратегическая цель заключается в переходе от обычного технологического опережения к совершенствованию самих механизмов достижения опережения.
Однако соответствующая технология остаётся исследовательской задачей.
Её практическая реализация должна подтверждаться не декларациями о будущем, а сравнительными экспериментами.
Необходимо создать первые функциональные системы.
Определить их возможности.
Проверить преимущества.
Установить ограничения.
И исследовать переносимость полученных методов.
Именно такой подход может создать научные основания для дальнейшей разработки генеральной технологии META.
От развития отдельных технологий — к исследованию механизмов их создания.
От совершенствования технических устройств — к совершенствованию способов их проектирования.
От эволюционных улучшений — к поиску новых технологических траекторий.
От поиска траекторий — к проектированию управляемых технологических скачков.
От единичного скачка — к воспроизводимому совершенствованию методов технологического развития.
От технологического опережения — к исследованию возможности опережения самого опережения.
В этой последовательности заключается исходная теоретическая логика Метаразвития как генеральной технологии научно-технического развития нового уровня.
Следующая глава будет посвящена непосредственной постановке и формализации задачи опережения опережения, включая сравнительный анализ времени, стоимости, качества, воспроизводимости и изменения эффективности последовательных технологических циклов.
Основные источники и научная литература к главе 1
Авторская концепция Метаразвития, PICO и NOO
Петросян В. К. (Вадимир). Мировая пикоэлектроника. Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития. Том 1. Lag.ru. 2026. Авторская постановка генеральной технологии Метаразвития, субтехнологий PICO и NOO, проекта International NooMachines и задачи опережения опережения.
Электронная публикация
Петросян В. К. (Вадимир). Мировая пикоэлектроника. Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития. Том 2. Lag.ru. 2026. Продолжение авторского исследования перспектив PICO, NOO и генеральной технологии META.
Электронная публикация
Экономическая эволюция и технологические парадигмы
Schumpeter J. A. Capitalism, Socialism and Democracy. New York: Harper & Brothers, 1942. Классическое исследование экономических преобразований, предпринимательских инноваций и созидательного разрушения.
https://search.worldcat.org/title/30488029
Kuhn T. S. The Structure of Scientific Revolutions. Chicago: University of Chicago Press, 1962. Фундаментальное исследование научных парадигм и закономерностей их изменения.
Dosi G. Technological Paradigms and Technological Trajectories: A Suggested Interpretation of the Determinants and Directions of Technical Change. Research Policy. 1982. Vol. 11. No. 3. P. 147–162. Теоретические основания различия между эволюцией существующей технологии и переходом к новой парадигме.
DOI: https://doi.org/10.1016/0048-7333(82)90016-6
Nelson R. R., Winter S. G. An Evolutionary Theory of Economic Change. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1982. Эволюционная теория экономических и технологических изменений, организационного обучения и отбора инноваций.
https://www.hup.harvard.edu/books/9780674272286
Arrow K. J. The Economic Implications of Learning by Doing. The Review of Economic Studies. 1962. Vol. 29. No. 3. P. 155–173. Экономические механизмы накопления технологического опыта.
DOI: https://doi.org/10.2307/2295952
Arthur W. B. Competing Technologies, Increasing Returns, and Lock-In by Historical Events. The Economic Journal. 1989. Vol. 99. No. 394. P. 116–131. Возрастающая отдача, технологическая зависимость от выбранной траектории и ограничения перехода к альтернативным решениям.
Arthur W. B. The Nature of Technology: What It Is and How It Evolves. New York: Free Press, 2009. Теория эволюции технологий посредством комбинирования, адаптации и преобразования существующих технических принципов.
https://sites.santafe.edu/~wbarthur/technologybook.html
March J. G. Exploration and Exploitation in Organizational Learning. Organization Science. 1991. Vol. 2. No. 1. P. 71–87. Теоретическое исследование соотношения поиска новых возможностей и совершенствования уже освоенных решений.
DOI: https://doi.org/10.1287/orsc.2.1.71
Henderson R. M., Clark K. B. Architectural Innovation: The Reconfiguration of Existing Product Technologies and the Failure of Established Firms. Administrative Science Quarterly. 1990. Vol. 35. No. 1. P. 9–30. Значение архитектурных преобразований для возникновения новых технологических преимуществ.
DOI: https://doi.org/10.2307/2393549
Теории технологического роста и инноваций
Romer P. M. Endogenous Technological Change. Journal of Political Economy. 1990. Vol. 98. No. 5. Part 2. P. S71–S102. Модель технологических изменений как результата целенаправленной исследовательской деятельности.
https://www.nber.org/papers/w3210
Aghion P., Howitt P. A Model of Growth Through Creative Destruction. Econometrica. 1992. Vol. 60. No. 2. P. 323–351. Модель экономического роста, обусловленного инновациями и замещением прежних технологий.
DOI: https://doi.org/10.2307/2951599
Bresnahan T. F., Trajtenberg M. General Purpose Technologies: Engines of Growth? Journal of Econometrics. 1995. Vol. 65. No. 1. P. 83–108. Теория технологий общего назначения и инновационной взаимодополняемости.
DOI: https://doi.org/10.1016/0304-4076(94)01598-T
Bloom N., Jones C. I., Van Reenen J., Webb M. Are Ideas Getting Harder to Find? American Economic Review. 2020. Vol. 110. No. 4. P. 1104–1144. Эмпирическая оценка изменения результативности исследовательских усилий в различных технологических областях.
DOI: https://doi.org/10.1257/aer.20180338
Mokyr J. The Gifts of Athena: Historical Origins of the Knowledge Economy. Princeton: Princeton University Press, 2002. Исторические механизмы накопления, распространения и практического использования полезных знаний.
https://www.jstor.org/stable/j.ctt7rz25
Науковедение и автоматизация исследовательской деятельности
Fortunato S., Bergstrom C. T., B;rner K. et al. Science of Science. Science. 2018. Vol. 359. No. 6379. Article eaao0185. Современная теоретическая и эмпирическая основа исследования процессов научного производства.
DOI: https://doi.org/10.1126/science.aao0185
King R. D., Rowland J., Oliver S. G. et al. The Automation of Science. Science. 2009. Vol. 324. No. 5923. P. 85–89. Экспериментальная система Adam и возможность автоматизированного формирования и проверки научных гипотез.
DOI: https://doi.org/10.1126/science.1165620
Szymanski N. J., Rendy B., Fei Y. et al. An Autonomous Laboratory for the Accelerated Synthesis of Inorganic Materials. Nature. 2023. Vol. 624. P. 86–91. Интегрированная система вычислительного материаловедения и роботизированного синтеза. При использовании количественных результатов необходимо учитывать опубликованное в 2026 году исправление.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06734-w
Szymanski N. J., Rendy B., Fei Y. et al. Author Correction: An Autonomous Laboratory for the Accelerated Synthesis of Inorganic Materials. Nature. 2026. Исправление исходного исследования автономной лаборатории A-Lab.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09992-y
Системные инновации и направленное технологическое развитие
Mazzucato M. Mission-Oriented Innovation Policies: Challenges and Opportunities. Industrial and Corporate Change. 2018. Vol. 27. No. 5. P. 803–815. Методология проектирования крупных научно-технологических программ с установленными общественными целями.
DOI: https://doi.org/10.1093/icc/dty034
Schot J., Steinmueller W. E. Three Frames for Innovation Policy: R&D, Systems of Innovation and Transformative Change. Research Policy. 2018. Vol. 47. No. 9. P. 1554–1567. Сравнительный анализ подходов к инновационной политике и системным технологическим преобразованиям.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.respol.2018.08.011
Международные методики исследований, инноваций и системной инженерии
OECD. Frascati Manual 2015: Guidelines for Collecting and Reporting Data on Research and Experimental Development. Paris: OECD Publishing, 2015. Международные определения и методы измерения научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности.
DOI: https://doi.org/10.1787/9789264239012-en
OECD, Eurostat. Oslo Manual 2018: Guidelines for Collecting, Reporting and Using Data on Innovation. 4th ed. Paris: OECD Publishing, 2018. Международная методология определения и измерения инновационной деятельности.
DOI: https://doi.org/10.1787/9789264304604-en
ISO. ISO 56001:2024. Innovation Management System — Requirements. International Organization for Standardization. 2024. Международные требования к системам управления инновационной деятельностью.
https://www.iso.org/standard/79278.html
ISO/IEC/IEEE. ISO/IEC/IEEE 15288:2023. Systems and Software Engineering — System Life Cycle Processes. Международная структура процессов жизненного цикла сложных технических систем.
DOI: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2023.10123367
U.S. Government Accountability Office. Technology Readiness Assessment Guide: Best Practices for Evaluating the Readiness of Technology for Use in Acquisition Programs and Projects. GAO-20-48G. 2020. Методы оценки технологической зрелости, рисков и готовности к интеграции.
https://www.gao.gov/products/gao-20-48g
DARPA. The Heilmeier Catechism. Defense Advanced Research Projects Agency. Методология оценки радикальных исследовательских программ на основании цели, существующих ограничений, новизны, рисков, затрат и проверяемых результатов.
https://www.darpa.mil/about/heilmeier-catechism
Научная воспроизводимость, управление знаниями и рисками
Munaf; M. R., Nosek B. A., Bishop D. V. M. et al. A Manifesto for Reproducible Science. Nature Human Behaviour. 2017. Vol. 1. Article 0021. Принципы повышения достоверности, прозрачности и воспроизводимости научных исследований.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41562-016-0021
Wilkinson M. D., Dumontier M., Aalbersberg I. J. J. et al. The FAIR Guiding Principles for Scientific Data Management and Stewardship. Scientific Data. 2016. Vol. 3. Article 160018. Принципы обеспечения обнаружимости, доступности, совместимости и повторного использования научных данных.
DOI: https://doi.org/10.1038/sdata.2016.18
Tabassi E. Artificial Intelligence Risk Management Framework (AI RMF 1.0). NIST AI 100-1. National Institute of Standards and Technology. 2023. Методологическая основа управления рисками и надёжностью интеллектуальных систем.
DOI: https://doi.org/10.6028/NIST.AI.100-1
Ioannidis J. P. A. Why Most Published Research Findings Are False. PLoS Medicine. 2005. Vol. 2. No. 8. Article e124. Методологический анализ причин возникновения недостоверных научных выводов и необходимости независимой проверки результатов.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0020124
**********
Теоретические основы Метаразвития
© Copyright: Вадимир Петросян, 2026
Свидетельство о публикации №226102500993
Свидетельство о публикации №226102500993
Рецензии