ПОНЯТТЯ І ОСНОВНІ ЕТАПИ НАУКОВО–ТЕХНІЧНОГО ПРОГРЕСУ
Використання людського інтелекту, що винаходить нові товари або більш ефективні технології виробництва - найважливіше джерело економічного зростання.
За останні 250 років розвиток техніки буквально перетворив наше життя. Спочатку парова машина, потім - двигун внутрішнього згоряння, електрика і ядерний реактор замінили мускули людини і тварин як основне джерело енергії. Автомобілі, автобуси, поїзди і літаки витіснили коня і віз як основні способи пересування. Технічний прогрес продовжує змінювати наше життя і сьогодні. Лазерні програвачі, мікрокомп'ютери, текстові редактори, мікрохвильове печення, відеокамери, магнітофони, автомобільні кондиціонери істотно змінили характер нашої роботи і дозвілля протягом останніх двадцяти років .
Науково-технічний прогрес, визнаний у всьому світі як найважливіший чинник економічного зростання, все частіше і в західній, і в вітчизняній літературі зв'язується з поняттям інноваційного процесу.
Це, як справедливо відмітив американський економіст Джеймс Брайт, єдиний в своєму роді процес, об'єднуючий науку, техніку, економіку, підприємництво і управління. Він перебуває в отриманні нового продукту і тягнеться від зародження ідеї до її комерційної реалізації, охоплюючи таким чином весь комплекс відносин: виробництва, обміну, споживання.
У цих обставинах інновація спочатку націлена на практичний комерційний результат. Сама ідея, що дає поштовх, має меркантильний зміст: це вже не результат "чистої науки", отриманий університетським вченим у вільному, нічим не обмеженому творчому пошуку. У практичній спрямованості інноваційної ідеї і перебуває її приваблива сила для підприємств, що працюють у ринковій економіці.
Потенційні можливості розвитку та ефективності виробництва визначаються передовсім науково-технічним прогресом, його темпами і соціально-економічними результатами. Що цілеспрямованіше та ефективніше використовуються новітні досягнення науки і техніки, котрі є першоджерелами розвитку продуктивних сил, то успішніше вирішуються пріоритетні (щодо виробничих) соціальні завдання життєдіяльності суспільства. Науково-технічний прогрес (НТП) у буквальному розумінні означає безперервний взаємозумовлений процес розвитку науки і техніки; у ширшому суттєво-змістовому значенні — це постійний процес створення нових і вдосконалення застосовуваних технологій, засобів виробництва і кінцевої продукції з використанням досягнень науки.
НТП можна тлумачити також як процес нагромадження та практичної реалізації нових наукових і технічних знань, цілісну циклічну систему «наука — техніка — виробництво», що охоплює кілька стадій: фундаментальні теоретичні дослідження; прикладні науково-дослідні роботи; дослідно-конструкторські розробки; освоєння технічних нововведень; нарощування виробництва нової техніки до потрібного обсягу, її застосування (експлуатація) протягом певного часу; техніко-економічне, екологічне й соціальне старіння виробів, їхня постійна заміна новими, ефективнішими зразками .
НТП властиві еволюційні (зв'язані з накопиченням кількісних змін) та революційні (зумовлені стрибкоподібними якісними змінами) форми вдосконалення технологічних методів і засобів виробництва, кінцевої продукції. До еволюційних форм НТП відносять поліпшення окремих техніко-експлуатаційних параметрів виробів чи технології їхнього виготовлення, модернізацію або створення нових моделей машин, обладнання, приладів і матеріалів у межах того самого покоління техніки, а дореволюційних. — зміну поколінь техніки й кінцевої продукції, виникнення принципово нових науково-технічних ідей, загально-технічні (науково-технічні) революції, у процесі яких здійснюється масовий перехід до нових поколінь техніки в провідних галузях виробництва.
Науково-технічна революція (НТР) відбиває докорінну якісну трансформацію суспільного розвитку на засаді новітніх наукових відкриттів (винаходів), що справляють революціонізуючий вплив на зміну знарядь і предметів праці, технології, організації та управління виробництвом, характер трудової діяльності людей. Зміст сучасної НТР найбільш повно розкривається через її особливості, зокрема:
• перетворення науки на безпосередню продуктивну силу (втілення наукових знань у людині, технології і техніці; безпосередній вплив науки на матеріальне виробництво та інші сфери діяльності суспільства);
• новий етап суспільного поділу праці, зв'язаний з перетворенням науки на провідну царину економічної і соціальної діяльності, що набирає масового характеру (наука перебрала на себе найбільш революціонізуючу, активну роль у розвитку суспільства; сама практика потребує випереджаючого розвитку науки, оскільки виробництво все більше стає технологічним утіленням останньої);
• прискорення темпів розвитку сучасної науки і техніки, що підтверджується скороченням проміжку часу від наукового відкриття до його практичного використання;
• інтеграція багатьох галузей науки, самої науки з виробництвом з метою прискорення й підвищення ефективності всіх сучасних напрямків науково-технічного прогресу;
• якісне перетворення всіх елементів процесу виробництва — засобів праці (революція в робочих машинах, поява керуючих машин, перехід до автоматизованого виробництва), предметів праці (створення нових матеріалів з наперед заданими властивостями; використання нових, потенційно невичерпних джерел енергії), самої праці (трансформація її характеру та змісту, збільшення в ній частки творчості).
Науково-технічний прогрес, що завжди здійснюється у взаємозв'язаних еволюційних і революційних його формах, є домінантою (визначальним чинником) розвитку продуктивних сил, невпинного підвищення ефективності виробництва. Він безпосередньо впливає передовсім на формування й підтримування високого рівня техніко-технологічної бази виробництва, забезпечуючи неухильне зростання продуктивності суспільної праці. Спираючись на суть, зміст та закономірності сучасного розвитку науки і техніки, можна виокремити характерні для більшості галузей народного господарства загальні напрямки НТП, а для кожного з них — пріоритети принаймні на найближчу перспективу .
За умов сучасних революційних перетворень у технічному базисі виробництва ступінь його технічної досконалості та рівень економічного потенціалу в цілому визначаються прогресивністю використовуваних технологій -— способів одержання й перетворювання матеріалів, енергії, інформації, виготовлення продукції. Технологія стає завершальною ланкою і формою матеріалізації фундаментальних досліджень, засобом безпосереднього впливу науки на сферу виробництва. Якщо раніше її вважали забезпечуючою підсистемою виробництва, то зараз вона набула самостійного значення, перетворившись на авангардний напрям НТП.
Сучасним технологіям властиві певні тенденції розвитку й застосування. Головними з них є: по-перше, перехід до малостадійних процесів через поєднання в одному технологічному агрегаті кількох операцій, що раніше виконувались окремо; по-друге, забезпечення в нових технологічних системах мало- або безвідходності виробництва; по-третє, підвищення рівня комплексності механізації процесів на засаді застосування систем машин і технологічних ліній; по-четверте, використання в нових технологічних процесах засобів мікроелектроніки, що дає змогу одночасно з підвищенням ступеня автоматизації процесів досягати більш динамічної гнучкості виробництва.
Технологічні методи все більше й усе частіше визначають конкретну форму і функції засобів та предметів праці, а отже, ініціюють появу інших напрямків НТП, витискують з виробництва технічно та економічно застарілі знаряддя праці, породжують нові машини та устаткування, засоби автоматизації. Зараз принципово нові види техніки розробляються й виготовляються під нові технології, а не навпаки, як це було раніше, коли панував примат засобів праці.
НТП у галузі знарядь праці довів, що технічний рівень та якість сучасних машин (устаткування) безпосередньо залежать від прогресивності характеристик застосовуваних для їхнього виробництва конструкційних та інших допоміжних матеріалів. Звідси випливає величезна роль створення й широкого використання нових матеріалів, що характеризує один з важливих напрямків НТП.
У галузі предметів праці варто виділити такі тенденції НТП:
1) істотне поліпшення якісних характеристик матеріалів мінерального походження, стабілізація і навіть зменшення питомих обсягів їхнього споживання;
2) інтенсивний перехід до застосування у все більшій кількості легких, міцних й корозійностійких кольорових металів (сплавів), що став можливим унаслідок появи принципово нових технологій, які значно зменшили вартість їхнього виробництва;
3) істотне розширення номенклатури і форсоване нарощування обсягів продукування штучних матеріалів із наперед заданими та унікальними властивостями.
Перша тенденція виявляється в значному збільшенні випуску низьколегованої сталі, листового і термообробленого прокату, поширенні порошкової металургії, беззливкового прокату кольорових металів, що забезпечують підвищення надійності й зниження металомісткості різних технічних конструкцій; друга тенденція — у всезростаючому використанні як конструкційних матеріалів алюмінію, титану, магнію та їхніх сплавів, що уможливлює кількаразове (2—10 разів) зменшення маси машин (устаткування), транспортних засобів тощо; третя тенденція, найперспективніша за своєю прогресивністю та економічною ефективністю, — у випереджаючому розвитку виробництва полімерних, композиційних (полімерних із наповнювачем) і керамічних матеріалів, що порівняно з традиційними мають більш високу термічну, абразивну та ерозійну стійкість, меншу питому щільність, є інертними до агресивних середовищ, а нерідко мають цілком унікальні властивості, завдяки чому стають незамінними конструкційними матеріалами для багатьох найновіших типів сучасної техніки.
До сучасних виробничих процесів ставляться такі вимоги, як досягнення максимально можливої безперервності, безпеки, гнучкості й продуктивності, що можуть бути реалізовані лише за відповідного рівня їхньої механізації та автоматизації — інтегрованого та завершального напрямку НТП. Механізація й автоматизація виробництва, яка відображає різний ступінь заміни ручної праці машинною, у своєму безперервному розвитку послідовно, паралельно або паралельно-послідовно переходить від нижчої (часткової) до вищої (комплексної) форми.
За умов інтенсифікації виробництва, гострої необхідності багаторазового зростання продуктивності праці та радикального поліпшення її соціологізації, докорінного підвищення якості продукованих виробів автоматизація виробничих процесів стає стратегічним напрямком НТП для підприємств більшості галузей народного господарства.
Пріоритетне завдання полягає в забезпеченні комплексної автоматизації, оскільки впровадження окремих автоматичних машин та агрегатів часто не дає бажаного економічного ефекту, через значний залишок ручної праці. Новий і досить перспективний напрямок комплексної автоматизації зв'язано зі створенням і впровадженням гнучких автоматизованих виробництв. Форсований розвиток таких виробництв, передовсім у машинобудуванні та деяких інших галузях, зумовлено об'єктивною необхідністю постійно забезпечувати високоефективне використання дорогого автоматичного устаткування і достатню мобільність виробництва з частим оновленням номенклатури продукції.
Механізація виробництва
Це широке впровадження взаємопов'язаних і взаємодоповнюючих систем машин, апаратів, приладів, обладнання на всіх ділянках виробництва, операціях і видах робіт. Вона сприяє інтенсифікації виробництва, зростанню продуктивності праці, скороченню частки праці у виробництві, полегшенню і поліпшенню умов праці, зниженню трудомісткості продукції.
Під терміном механізація розуміється головним чином витіснення ручного труда і заміна його машинним у тих ланках, де він ще досі залишається ( і в основних технологічних операціях, і у допоміжних, підсобних, транспортувальних та інших трудових операціях).
У процесі розвитку механізація проходила декілька етапів: від механізації основних технологічних процесів, відмінних найбільшою трудомісткістю, до механізації практично всіх основних технологічних процесів і частково допоміжних робіт. При цьому склалася певна диспропорція, яка призвела до того, що тільки в машинобудуванні і металообробці більше за половину робочих місць зайнято на підсобних і допоміжних роботах.
Наступний етап розвитку комплексна механізація, при якому ручний труд замінюється машинним комплексно на всіх операціях технологічного процесу не тільки основних, але і допоміжних. Впровадження комплексності різко підвищує ефективність механізації, оскільки навіть при високому рівні механізації більшості операцій їх високу продуктивність може практично нейтралізувати наявність на підприємстві декількох немеханізованих допоміжних операцій. Тому комплексна механізація в більшій мірі, ніж некомплексна, сприяє інтенсифікації виробництва. Але і при комплексній механізації залишається ручна праця.
ВПЛИВ ФІЗИКИ НА СУСПІЛЬНИЙ РОЗВИТОК ТА НАУКОВО-ТЕХНІЧНИЙ ПРОГРЕС
Навколишній простір заповнений радіохвилями, які приходять до нас не тільки від радіо- і телевізійних станцій, а й з космосу - від галактик і квазарів. На протязі мільйонів і мільярдів років, вдень і вночі. Проте ще 150 років тому ніхто про них нічого не знав, - крім однієї людини - Джеймса Клерка Максвела, який відкрив існування електромагнітних хвиль.
Від відкриття - до практичного застосування
Радіомовлення, як ми його тепер розуміємо, існує вже біля 100 років. Таким чином, інопланетні цивілізації, які здатні прийняти радіопередачі земних радіостанцій, повинні знаходяться від нас на відстані, не більшій, ніж 100 світлових років. Ті, що мешкають далі - навіть не підозрюють про наше існування! Це не так вже й далеко, саме на такій відстані потужні телескопи можуть встановити наявність у зорі планет.
Радіоприймач якому 60 років
Насправді, радіозв’язок здійснюється досить складним способом через систему ретрансляторів, телевізійних супутників і волоконно-оптичних ліній.
Цілком можливо, що в природі існують способи телекомунікації набагато кращі і надійніші, ніж радіохвилі, але ми нічого про них не знаємо.
Усього 50 років назад телевізор міг прийняти максимум 12 телевізійних каналів, а реально їх було не більше шести, і якість зображення була не найкраща. Самі телевізійні приймачі були громіздкими, а розміри екранів - маленькими.
Порівняйте з сьогоднішніми можливостями - тисячі каналів, зображення високої чіткості, 3D-зображення, можливість прийняти сигнал навіть на кишеньковий прилад через Інтернет.
Телевізору - 50 років
Прискорення технічного прогресу
Щоб теоретичні знання втілилися в створення парової машини, знадобилося біля 100 років. Шлях радіо - від ідеї до широкого вжитку - також зайняв близько 100 років, фотографії - 110 років. В останні 20 років спостерігається небувале прискорення технічного і технологічного прогресу. Мобільні телефони системи 3G з’явилися біля 10 років назад. П’ять років назад з’явились айфони, три роки назад - планшети.
Можливо, через 20 років цей екран також викличе посмішку
Айфон
Планшети з’явились зовсім недавно
В галузі фотографії сталася справжня революція. Відбувся спочатку перехід до машинного друку фотографій, а згодом - до створення цифрових фотоапаратів і цифрових зображень (мал. 39.1). А ще не так давно фахівці сперечалися, чи вистачить наявних у світі запасів срібла для виготовлення фотоплівок! Основою нових технологій є мікроелектроніка і дослідження в галузі напівпровідникових матеріалів.
Стрімкий перехід від плівок до «цифри»
Можливості нанотехнологій
Інженерів давно будоражить ідея про космічний ліфт - трос, який зв’яже наземну станцію з геостаціонарним супутником і замінить дорогі ракети. По цьому тросу, довжиною 36 000 км буде їздити ліфт, який возитиме вантажі на космічну станцію. Донедавна ця ідея відносилася до розряду фантастичних, оскільки сталевий трос рветься під власною вагою вже при довжині 6 км.
Поява у 1991 році вуглецевих нанотрубок надала винахідникам оптимізму. Новий матеріал втричі легший і в 120 разів міцніший за сталь. Сьогодні нанотрос діаметром 1 мм здатний витримати вантаж 10 т і це не межа.
Багато лабораторій цілеспрямовано створюють матеріали з наперед заданими властивостями, і ця галузь науки набуває промислового розмаху.
Ще один дивовижний матеріал створено зовсім недавно - аерогель . Цей матеріал міцніший за цеглу і майже такий за густиною, як повітря. Він дуже погано проводить тепло і його можна буде використовувати як ідеальний теплоізолятор.
Космічний ліфт
Вуглецеві нанотрубки набагато легші і міцніші за сталь
Аерогель має густину, як у повітря і міцність цегли
Роботизація виробництва
В останні десятиріччя відбувається бурхливий розвиток нових галузей механіки, зокрема - робототехніки. Наприклад, сучасне виробництво автомобілів майже повністю роботизоване .
Роботи звільнили людей від важкої та одноманітної праці
Багато лабораторій і компаній інтенсивно працюють над створенням роботів, які можуть ходити і самостійно навчатися. Роботи звільнили людей від важкої та одноманітної праці.
З’являється все більше заводів, де можна побачити тільки поодиноких інженерів і техніків, які зайняті, в основному творчою роботою. Підвищиласяякість продукції, адже роботи не помиляються.
Поява машин зі штучним інтелектом веде до створення надійних систем управління. Вже з’явилися автомобілі, які їздять без водія, а комп’ютерні програми давно обігрують гросмейстерів. Інженери створюють роботів, які досліджують інші планети, управляються на відстані і можуть проводити самостійні дослідження .
Дослідження
Розвиток досліджень
Історики науки помітили, що більшість відкриттів було зроблено не через безпосередню практичну необхідність, а просто з цікавості.
Насправді відбувається постійна взаємодія між розвитком науки і її застосуванням на практиці. Без конструкторського бюро Антонова не було б у нас таких літаків, а без великого бажання літати - не було б конструкторів.
Україна має значні досягнення в розвитку як практичної так і теоретичної механіки. В нас будують найбільші в Європі та світі літаки , космічні ракети, оптичні та радіотелескопи, теплові, атомні та гідроелектростанції.
Складність створених машин та механізмів вражає уяву . Ці галузі науки і техніки потребують великої кількості наукових та інженерних кадрів, які здатні придумати щось нове.
Марсохід
Щоб чогось досягти - потрібно мріяти
Турбореактивний двигун сучасного літака містить біля 6000 високотехнологічних деталей
Технічний і науковий прогрес потребує нових ідей
Класична механіка, створена більш як 300 років тому Ісаком Ньютоном, з її абсолютним і непохитним простором і часом в 1905 році зазнала драматичних випробувань з боку нової механіки Альберта Ейнштейна, в якій часом можна керувати, сповільнюючи його майже до нуля при великих швидкостях. Це відкрило принципову можливість мандрівок у майбутнє, і справа тільки за технічним втіленням висновків теорії відносності.
Проте у теорії Ейнштейна є фундаментальне обмеження, яке вже 100 років не дає спокою любителям науки і науковцям - швидкості світла у вакуумі не може досягти ні один об’єкт, крім світла. Але це не спинило американського фізика українського походження Олексу-Мирона Біланюка, який створив теорію «тахіонів» - частинок, що можуть рухатися зі швидкістю більшою, ніж світлова. І хоча покищо існування цих частинок не підтверджене експериментами, не виключено, що саме хто-небудь з вас це зробить.
М’яка посадка робота-дослідника на Марс
Сучасний стан фізичної науки. Колайдер
В ЦЕРНі на кордоні між Швейцарією і Францією недалеко від м. Женева знаходиться найбільший і найдорожчий на сьогодні фізичний прилад, побудований для дослідження глибинних властивостей матерії. Ця унікальна машина працює за найновішими технологіями. В кільцевому тунелі довжиною майже 27 км і розташованому на середній глибині 100 м знаходяться дві трубки , всередині яких рухаються назустріч один одному два пучки протонів. Вакуум у трубках у 10 разів глибший, ніж у космосі.
М’яка посадка робота-дослідника на Марс
Протони утримуються на коловій орбіті 9500 надпровідними магнітами, обмотки яких охолоджені до температури -271°C.
По трубах, в яких знаходяться надпровідні кабелі тече рідкий гелій, який знаходиться у надтекучому стані, а струм у кабелі становить близько 12 000 А (двигуни тролейбуса чи трамвая споживають 200-300 А).
Протони в кількості дві мільярдні долі грама прискорюються на протязі десяти годин до швидкості, яка складає 99,9999991 % від швидкості світла. Кільце прискорювача протони проходять 11000 разів за секунду. В результаті ця мізерна за масою кількість частинок набуває енергії, яку має швидкісний потяг масою 140 тонн на швидкості 150 км/год. .
Для установки CMS, збудованої для вивчення протон-протонних зіткнень і пошуку бозона Хіггса, харківський Інститут монокристалів створив 22 тисячі детекторів з радіаційно стійкої пластмаси. Крім того, Україна поставляє залізо для магнітів і унікальні кристали.
Цей 140-тонний потяг на швидкості 150 км/год. має таку саму енергію, як дві мільярдні долі грама протонів, розігнаних майже до швидкості світла
За допомогою колайдера вчені вже сьогодні отримують і зберігають антиречовину (антиводень), вчаться лікувати рак за допомогою протонів і антипротонів, відкрили частинку Хігса (6 липня 2012 р.), намагаються зрозуміти природу темної матерії і темної маси.
1 2 3