автореферат диссертации по истории, специальность ВАК РФ 07.00.10
диссертация на тему: Разработка инженерно-информационных основ изучения эволюции научно-технического освоения недр Земли

Полный текст автореферата диссертации по теме "Разработка инженерно-информационных основ изучения эволюции научно-технического освоения недр Земли"

Государственный комитет СССР по народному образованию

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ГЕЙМАН Леонид Михайлович

УДК 622.2. (091).001.3

РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНО-ИНФОРМАЦИОННЫХ ОСНОВ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР ЗЕМЛИ

Специальность 07.00.10 — «История науки и техники (горная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1989

х

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени издательстве «Советская энциклопедия» Государственного комитета СССР по печати.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. КУЗИН А. А.,

докт. техн. наук, проф. ЛОМОНОСОВ Г. Г.,

докт. техн. наук, проф. РЕБРИК Б. М.

Ведущая организация — Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР.

Защита диссертации состоится « ...» . . . 1989 г.

в ... час. на заседании специализированного совета ДР-053.12.99 при Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте по адресу: 117049, ГСП-1, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « . . . »..... 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета

докт. техн. наук, проф. ИЛЬИН С. А.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Исторически новый период в развитии советского общества начался с перестройки сложившихся консервативных по своему характеру общественных отношений и социальных структур, преодоления догматизма в науке и идеологии. Выработаны программа обновления советского общества и качественно новые механизмы развития социалистических общественных отношений. В отчетном докладе XXVII съезду КПСС отмечалось: «Многогранные задачи ускорения, его взаимосвязанные аспекты — политические, экономические, научно-технические, социальные, культурно-духовные и психологические — нуждаются в дальнейшем глубоком и всеобъемлющем анализе. Мы испытываем настоятельную потребность в серьезных философских обобщениях, обоснованных экономических и социальных прогнозах, глубоких теоретических исследованиях». В полной мере такой новый комплексный подход необходим при системном исследовании научно-технического по содержанию процесса освоения недр Земли, начавшегося в каменном веке и имеющего эволюционный характер.

В современный период извлечение полезных ископаемых из недр Земли приобрело планетарные масштабы и выявило противоречия между все возрастающими потребностями общества в минеральном сырье, с одной стороны, и прогрессирующим истощением запасов в недрах и экологически неблагоприятными последствиями горных работ — с другой. В от-ченом докладе на XXVII съезде КПСС говорилось: «Никогда человек не взимал с природы столько дани и никогда не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же создал». В связи с этим выдвигается серьезная задача, диктуемая потребностью «...в эффективных международных процедурах и механизмах, которые обеспечивали бы рациональное использование планеты как общечеловеческого достояния». Поэтому исследование, установление и уточнение : исторически сложившихся инженерных по характеру закономерностей , развития горного дела как системы с использованием информационных методик приобретает исключительно важное значение для разработки его достоверных моделей на перспективу, в частности, для оптимизации взаимодействия общества с геологической средой. . " . Л.'1Л.'Л7.

Трактовка информации как формы отражения, связанной с самоуправляемыми системами, превращает информационный подход в общенаучное средство исследования, в частности, историко-технического.

Инженерное мышление в области горного дела зародилось на самых ранних этапах освоения недр Земли и развивалось на основе аккумуляции знаний и передачи их от поколения к поколению информационными средствами. Любая техническая мысль и всякое техническое средство—в определенной мере продукт интеллектуального производства и носитель качественно новой информации на основе творческого синтеза имеющейся информации. Этим обусловлена объективная взаимосвязь технических, инженерных и информационных принципов, которая позволяет рассматривать их как новый метод познания закономерностей развития горного дела.

В качестве основных объектов инженерного мышления при освоении недр Земли можно особо выделить горные орудия труда и горные технологии. Прогрессивное развитие этих объектов во времени и географическом пространстве происходило под влиянием совершенствования средств коммуникативного взаимодействия между людьми и выражалось непрерывным накоплением горных знаний.

На современном этапе важной научно-технической проблемой является преобразование массива исторически накопленной горной информации в систему представления знаний эталонного типа для перехода к международным информационным системам коммуникаций, повышения эффективности процесса горного образования и научных исследований, а также выявления основополагающих закономерностей развития горной техники, горной технологии, горных знаний.

Этими положениями определяется актуальность данной работы, в которой решается крупная научная проблема по формированию инженерно-информационных основ изучения научно-технического освоения недр Земли.

Идея работы состоит в использовании методов информатики для системной оценки истории научно-технического освоения недр Земли.

. Цель работы: разработка инженерно-информационных принципов представления знаний о научно-техническом освоении недр Земли.

Задачи исследования.

В соответствии с поставленной целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

— предложить новые научно-методологические принципы историко-технической науки в области освоения недр Земли на инженерно-информационной основе;

— обосновать структуру и методы новой научной дисциплины горной геоинформатики и определить ее место в системе горных наук;

— разработать единую периодизацию истории освоения недр Земли, основанной на системной информационной оценке развития горной техники, технологии, знаний;

— на новой методической основе представить общую системную картину истории освоения недр Земли;

— сформулировать главные особенности современного этапа освоения недр Земли;

— спроектировать и реализовать систему представления знаний об освоении недр Земли в энциклопедической форме;

— обосновать методические принципы создания системы эталонной информации в области освоения недр Земли.

Научные положения, представляемые к защите.

1. В эволюционном процессе освоения недр Земли каждый качественно отличный период развития горной техники и технологии связан с качественным иным этапом становления средств и способов информационного взаимодействия в обществе.

2. Наиболее эффективная реализация системы представления знаний об освоении недр Земли достигается при помощи методов и средств горной геоинформатики. Консолидация горных знаний и совершенство их описания возрастают в соответствии с развитием механизма информационного взаимодействия в обществе.

3. Освоение недр Земли — основополагающий раздел технологической цивилизации, определяемой как ступень общественного развития, материальной и духовной культуры, являющейся результатом реализации в общественном производстве технико-технологических знаний.

4. Границы исторических периодов эволюции освоения недр Земли характеризуются научно-техническими по содержанию революциями, обеспечивающими переход к качественно иным технологиям горного производства, формам его организации, введением в разработку новых видов полезных ископаемых. Современный этап освоения недр Земли перерастает в геотехнологическую революцию; ее главные особенности— требование экологической безопасности горных работ, прогрессирующее истощение минеральных ресурсов литосферы, электронизация производственных процессов — позволяют разработать качественные прогнозные модели развития горного дела.

5. Инженерно-информационные принципы структуризации и систематизации информации о научно-техническом освоении недр Земли—научный инструмент по созданию системы представления эталонных энциклопедических знаний в этой области.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: представительностью, содержательностью и полнотой исходного массива информации, вовлеченного в источниковедческий анализ, проводившийся по трем направлениям — письменные источники, вещественные источники, документы изобразительного характера; адекватностью методов исследования (инженерно-информационное моделирование, горно-информационный инфраструктурный анализ, дедуктивная и индуктивная классификация) характеру решаемых в работе задач; практическим использованием результатов исследования в многотомной «Горной энциклопедии», получившей положительную оценку (результат социологического опроса читателей), а также в учебном процессе в системе высшего образования.

Научная новизна работы. В работе впервые: сформулированы инженерно-информационные принципы историко-техни-ческой науки об освоении недр Земли, позволивший решить проблему системной оценки истории горного дела; установлены новые закономерности развития горного дела как системы взаимосвязанных категорий: горной техники, горной технологии, горного производства и горной информации; установлены существенные черты и разработана периодизация технологической цивилизации, в рамках которой развивается горное дело; разработаны принципы формирования эталонной системы знаний в области освоения недр Земли; разработаны структура, задачи и методы комплексной дисциплины — горной геоинформатики.

Научное и практическое значение работы.

Научное значение диссертационной работы состоит в создании новых инженерно-информационных принципов оценки эволюции освоения недр Земли.

Практическое значение диссертации заключается в создании единой системы горных знаний энциклопедического типа.

Реализация результатов исследований.

Результаты диссертационной работы реализованы в структуре, методике подготовки, терминологическом составе и научном содержании фундаментального научно-справочного издания — «Горной энциклопедии». Результаты исследования по истории горного дела внедрены в учебном процессе: в Ленинградском горном институте, Московском горном институте, Днепропетровском горном институте, Московском государственном университете, Якутском государственном университете, Московском геолого-разведочном институте; предложенные автором принципы горного терминоведения внедрены в процессе рецензирования проектов государственных стандартов по горным терминам и при разработке международных и национальных нормативно-терминологических документов Главной терминологической комиссией Госстандарта СССР. : Классификация и анализ источников исследования.

Классификация источников исследования включает четыре основополагающих признака: характер, место хранения, группу и вид, период.развития человеческого общества. В связи с этим среди массива информации, вовлеченной в исследование, выделяются три группы.

Группа 1. Письменные источники (в том числе архивные материалы), в которую входят труды основоположников марксизма-ленинизма, официально-документальные материалы КПСС, энциклопедические статьи отраслевого и универсального характера, книжная литература (монографии, учебники, брошюры, статистические сборники), научные статьи и актовые материалы. Книжная литература — наиболее крупный по объемам информации вид источников первой группы. Он потребовал тщательного сопоставления фактологического материала вследствие многочисленных расхождений в датах, именах, географических названиях и т. п. При анализе расхождений принимались во внимание точно установленные факты исторической науки, археологические и др. данные, смежные с горным делом дисциплины, сведения патентного характера. Для уточнения расхождений в сопоставление вводился также массив архивной информации, приоритетное начало отдавалось также данным городских, областных и краевых музеев. Рассматривавшиеся в работе научные статьи посвящены сугубо конкретным, частным проблемам горного дела. Это позволяло расценивать приводящиеся в них фактические данные как достаточно достоверные в части информации по результатам археологических экспедиций, натурных описаний, научно обоснованных исследований исторического характера, статистических сведений и т. п. Актовые материалы, включавшие грамоты, акты, законодательные памятники и другие материалы по горной тематике, исследовались в фондах ЦГАДА (Центральный Государственный архив древних актов), ЦГИА (Центральный Государственный исторический архив), архива АН СССР, архива Ленинградского горного института, Свердловского областного архива, Пермского областного архива. Использовались документы музеев: Алтайского краевого краеведческого музея, Архангельского областного краеведческого музея, Змеиногорского музея городского отдела культуры, Иркутского государственного объединенного музея, Карельского государственного краеведческого музея, Кемеровского областного краеведческого музея, музея Ленинградского горного института, Минусинского краеведческого музея им. Н. М. Мартьянова, Мурманского краеведческого музея, Нерчинского межрайонного краеведческого музея, Пермского областного краеведческого музея, Приморского краевого краеведческого музея им. В. К. Арсеньева, Свердловского государственного объединенного историко-революционного музея, Соликамского краеведческого музея, Хакасского област-

ного музея краеведения, Челябинского областного краеведческого музея, Якутского государственного объединенного музея истории и культуры народов Севера имени Емельяна Ярославского.

Всего в работе по теме исследования было проанализировано свыше 1400 единиц письменной информации; в библиографический перечень из них включено 510 основных источников.

Группа 2. — Вещественные источники. Эта группа была представлена следующими видами объектов исследования.

1. Предметы и орудия горного производства, хранящиеся в музеях Ленинградского и Свердловского горных институтов, Политехнического института в Москве, а также в зарубежных музеях (Фрайберской горной академии, Музее хеттов в Анкаре).

2. Сооружения горного характера обследованы в районе Баку (нефтяные колодцы), в Грузии (пещерный жилой комплекс Вардзиа), в Болгарии (пещерный монастырский комплекс вблизи Варны), пещерные и подземные города в Каппа-докии (Турция), подземное здание больницы вблизи Перга-ма, Турция (впервые описаны автором в советской литературе).

Группа 3. — Документы изобразительного характера: рисунки, картины, миниатюры и другие материалы изобразительного искусства, посвященные горному делу прошедших эпох; фотодокументы, включавшие фотографии, подбираемые по фотоальбомам Миненкова и других авторов, почтовые открытки, посвященные в основном открытым горным разработкам XIX в. в России, и др.

Анализ основных источников исследования включал в себя определение: подлинности, научной значимости и выяснение достоверности содержащихся в них сведений. Научные обобщения в историографическом плане проводились в результате критического отбора отдельных фактов в процессе тщательного просмотра всех видов информации по теме диссертации и близким к ней областям. Включение в научный анализ архивных документов позволило не только дополнить общую фактологическую картину, но и в ряде случаев выявить фактические ошибки, встречающиеся в публикациях.

Важнейшим элементом исследования стало комплексное рассмотрение источников информации различных видов во взаимодействии, то есть информации по горному делу, технике, энергетике, материаловедению и общеисторических, экономических, социальных публикаций как единого процесса развития технологической цивилизации. При этом мы исходили из положения В. И. Ленина: «Весь дух марксизма, вся его система требует, чтобы каждое положение рассматривалось лишь (а) исторически; (р) лишь в связи с другим; (у) лишь в связи с конкретным опытом истории».

Апробация работы и публикации. Основные положения, методы и результаты исследований, включенных в диссертацию, излагались и были одобрены на пленумах Советского национального объединения истории и философии естествознания и техники (Москва, 1971 г.; Москва, 1974 г.; Москва, 1975 г.; Москва, 1981 г.; Москва, 1984 г.; Москва, 1985 г.), на Всесоюзной конференции по терминологии (Москва, 1981 г.), научных семинарах и региональных совещаниях (ИПКОН АН СССР, 1986 г. и 1988 г.; ПО «Уралгеология», 1986 г.; Кременчугский филиал ХПИ, 1986 г.), Всесоюзной научно-технической конференции «Технология и техника открытых горных разработок при извлечении полезных ископаемых» (Москва, 1988 г.), IV Пленуме Центрального правления Всесоюзного научно-технического горного общества (Донецк, 1989 г.), на заседаниях Редакционной коллегии «Горной энциклопедии» в 1979—1989 гг.

По теме диссертации опубликовано 66 научных работ, в т. ч. два учебных пособия, шесть авторских монографий и брошюр, проблемные энциклопедические и журнальные статьи.

Структура и объем работы. Структуру диссертации определили основные задачи исследования и понимание единства трех сторон естествознания: эмпирического, теоретического и производственно-прикладного. Эмпирическое направление нашло выражение в установлении событийных фактов, их регистрации и накоплении. Теоретическое реализовано путем обобщения, создания новых оригинальных методик исследования, генерализации событийной информации, разработки новых периодизаций и научном прогнозе эволюции освоения недр Земли. Производственно-прикладное направление заключается в создании реальной системной картины истории освоения недр Земли и интегральной информационной системы знаний по горному делу эталонного вида в виде первой в мире пятитомной «Горной энциклопедии». В соответствии с этими положениями работа состоит из введения, трех разделов и заключения; библиография включает список литературы и архивных источников из 510 названий, общий объем работы 273 страницы машинописного текста. В работу включено 14 таблиц, 36 рисунков и одна горно-историческая карта.

Инженерно-информационные принципы для изучения научно-технического освоения недр Земли

Первые исторические исследования в области горного дела проводились в России в XIX — начале XX века и носили описательный характер. В числе наиболее представительных работ можно назвать труды А. Ф. Дерябина (1807 г.), Г. Д. Романовского (1873 г.), В, К. Андриевича (1886 г.),

М. Е. Соловьева (1891 г.), А. М. Лоранского (1900 г.), С. С. Абамелек-Лазарева (1902 г.), А. А. Кёппен (1904 г.), В. Н. Вебера (1917 г.).

Второй этап связан с подробным описанием, главным образом, горной техники конкретных периодов (каменного века, античности, средневековья) в различных регионах (Средиземноморье, Средняя Азия, Урал и др.), что нашло отражение в публикациях 30-х — начала 50-х годов: М. Е. Массон (1934 г.), В. В. Данилевский (1934 г.). Д. Н. Лев (1934 г. и 1936 г.), А. А. Иессен (1935 г.), Р. В. Шмидт (1935 г.), Е. А. Цейтлин (1936 г.), П. Н. Шульц (1936 г.), И. М. Лурье (1936 г. и 1940 г.), Е. Ч. Скржинская (1936 г.), Л. П. Левит-ский (1941 г.), С. С. Черников (1949 г.), А. В. Хабаков (1950 г.), В. Т. Сургай (1951 г.) и др.

Первые обобщающие исследования по всеобщей истории горного дела выполнил А. А. Зворыкин (1950 г. и 1957 г.), который методически разработал и ввел в программу горных вузов курс по истории горного дела и создал общую периодизацию развития горной техники. Крупным вкладом в изучение истории горного дела послужили работы С. М. Шухардина (1961 г.), предложившего научно обоснованную классификацию источников исторического исследования для естественных наук и техники, А. А. Кузина (1961 г.), обосновавшего принципы обобщения обширной исторической информации применительно к освоению недр в России, А. Е. Фаермана (1958 г.), обобщившего историю отечественной горной науки. Основополагающее значение для теоретической постановки вопросов истории горного дела имеют труды Б. М. Кедрова (1961 г.), разработавшего философскую концепцию классификации наук и И. Я. Конфедрова (1956 г.), определившего предмет и метод истории техники.

Новый этап в изучении истории освоения недр Земли связан с появлением философских работ А. А. Кузина (1968 г.) и Г. М. Доброва (1969 г.), а также с подробным изучением горного дела каменного века С. А. Семеновым (1968 г.) и Н. Н. Гуриной (1976 г.), периода античности — Е. Н. Черных (1966 г., 1970 г. и 1972 г.) и С. Я. Лурье (1967 г.), средневе--ковъя — X. Вильсдорфом и В. Кюльмальцем (1971 г.), К. Ма-сленкивицем (1965 г.), в отдельных регионах СССР — В. Г. Карпенко (1963 г.), Я- И. Сунчугашевым (1969 г.), М. А. Кашкай, И. Р. Селимхановым (1973 г.), Ю. Ф. Буряко-вым (1974 г.), М. А. Бубновой (1975 г.), О. И. Исламовым (1976, 1977 г.), Л. А. Гольденбергом (1985 г.) и др. Достаточно подробно в СССР и за рубежом исследовались в этот период проблемы развития конкретных горных технологий (Ю. И. Заведецкий, В. В. Гавриленко, А. М. Панйй, М. С. Соколова; 1986 г.; Дж. СакстоН, 1986 г. и др.).

Благодаря этим работам были заложены основы понимания освоения недр Земли как научно-техннческого по содержанию исторического процесса, собран крупный массив фактологической информации по горному делу. Однако в этих работах обобщение материалов, относящихся к всеобщей истории освоения недр Земли, носило фрагментарный характер, не было проанализировано влияние развития средств и способов информации на механизм научно-техннческого прогресса горного дела, недостаточно внимания уделялось разработке концептуального методического аспекта проблемы, не была создана единая периодизация освоения недр Земли, не были выявлены исторические особенности формирования горной терминологии и динамика ее структурного состава.

С учетом изложенного возникла необходимость затронуть и обобщить широкий круг вопросов о природе, обществе, мышлении и выработать методологический аппарат установления фундаментальных взаимосвязей между свойствами материи, техникой, технологией, знаниями на основе методов материалистической диалектики п современной формальной логики.

Историческое развитие и теоретическое обоснование освоения недр Земли как системы нельзя рассматривать обособленно от развития земной цивилизации и ее составной части— технологической цивилизации. В характере ее развития логический и прогнозируемый переход от теории познания к практике обеспечивает инженерное мышление. Рождение любого инженерного решения в этой области деятельности связано с предварительной творческой переработкой значительных объемов информации; в то же время каждое инженерное решение облекается в определенную информационную форму (главным образом графическую и знаковую математическую). Этими положениями обусловлена сущность метода инженерно-информационного моделирования; горно-исторические модели создаются на математической, логической, картографической и инженерно-графической основах. Математические горно-исторические модели позволяют формализовать не только существующую информацию, но и выявить неизвестные факты, которым предстоит превратиться в знания. Логические модели позволяют на основе установленных закономерностей прогнозировать качественно новые структуры горной науки и организации производства. Картографические модели на базе синтеза разнородной по характеру информации дают возможность комплексной оценки горно-зкономических, горно-исторических, горно-экологических и других явлений во времени и географическом пространстве. Инженерно-графические модели позволяют создать базисные горно-технологические реконструкции различных периодов освоения недр Земли. Таким образом, инженерно-информационное моделирова-

ние служит целям исторического прогноза, выявляя в основном качественные стороны исследуемых объектов.

Исторические исследования оперируют большими массивами разнообразных по содержанию данных; это дало основание автору ввести понятие «информационная инфраструктура», которое применительно к освоению недр Земли включает не только горную событийную информацию, но и фактологию исторического, общетехнического, общетехнологнческого, общенаучного, социально-экономического характера. Благодаря такому подходу установление достоверных фактов, их датировка и накопление в единой хронологической последовательности позволили создать единую формализованную основу данного исторического исследования, включающую свыше 600 опорных информационных элементов, объединенных в матричную структуру.

Для анализа информационной инфраструктуры в работе выделены три ортогональные координаты: 1) временная — характеризующая период, в течение которого анализируется информация; 2) пространственная (территориальная) — мир в целом, континент, крупный регион, государство, район, объект; 3) тематическая — горное дело в целом, отрасль горной промышленности, горная технология, горная научная школа и т. д.

Горная тематика определила инженерную составляющую предлагаемых методов, так как любое нововведение в технику и технологию характеризуется прежде всего развитием инженерного по содержанию мышления. В процессе исторического развития горного дела это выражается в создании и совершенствовании орудий труда, определении рациональной формы горных выработок, способов их закрепления и общей конфигурации в недрах Земли, методах разрушения горных пород, последовательности и сочетании процессов горных работ и т. п. Поэтому системный анализ исторических материалов целесообразен на основе комплексирования информационных методов анализа с инженерными оценками.

Содержание информационных методов раскрывается наиболее полно при их совокупном рассмотрении в рамках новой дисциплины — горной геоинформатики, в задачи которой входит изучение структуры, способов создания, преобразования и продуцирования информации в области горного дела. Горно-геологическая по содержанию информация не только влияет на эффективность решения конкретной проблемы, но и выступает в роли продукта интеллектуального производства, обработка которого приводит к получению других информационных продуктов. Структура информации в области истории горного дела включает книги, как системы локальных представлений знаний, библиографические указатели, как поисковые системы по определенной тематике, карты, как про-

страпственные образно-знаковые системы, цифры, как количественные характеристики процессов и явлений, изобретения, как формулы качественно новых понятий в горной технике и технологии; инженерно-графические изображения, как пространственные образные конструкционные системы, произведения изобразительного искусства, как документальные свидетельства прошедших периодов. В соответствии с этим горная геоинформатика включает: горное книговедение, горную картографию, горную статистику, горное патентоведение, горную инженерную графику, горную изодокументалистику. Эти дисциплины по методам исследований принадлежат к более общим областям знаний — книговедению, картографии, статистике, патентоведению, инженерной графике и изобразительному искусству; объединяет их предмет исследований —горная тематика и общее свойство — информационные образы.

Горное книговедение является научной дисциплиной по изучению письменных произведений в области горного дела, а также исследует процессы их создания, распространения и использования. Наиболее актуальные задачи горного книговедения связаны с разработкой детального рубрикатора научно-технической и архивной литературы, крупных банков данных библиографического и архивного характера.

Горная инженерная графика является научной дисциплиной по системной реализации конструкционного мышления в области освоения недр Земли. Применительно к горно-историческим исследованиям важной областью горной инженерной графики является объемная историческая реконструкция горных технологий прошлого, разработанная и внедренная автором.

Горная картография представляет собой научную дисциплину по изучению освоения недр Земли с помощью особых территориальных знаковых моделей — карт различного назначения (горно-исторических, горно-геологических, горноэкономических, горнопромышленных и др.). Автором разработан и внедрен новый тип карт — горнопромышленные карты, впервые создана карта горных заводов России XVII—XVIII вв.— масштабная геоинформационная модель, увязавшая временные, географические и этимологические характеристики исторических объектов горного производства.

Предметом горной статистики является измерение и анализ массовых количественных отношений и взаимосвязей в горном производстве; в наиболее полном виде измерение количественных и стоимостных показателей производства минерального сырья было организовано в России в конце XIX — начале XX в., информация о которых публиковалась в форме специальных ежегодников. Начиная с 30-х годов XX в. такая информация стала носить все более ограниченный и закрытый характер, что не позволяет организовать системный

статистический анализ производимой минеральной продукции с целью оптимизации организации горного производства в целом. В задачи горной статистики, в частности, входят разработка системы показателей состава горной промышленности; ее географического размещения, итогов деятельности; характер сбора, обработки и экономического анализа фактических данных горного производства; пути создания общемирового банка горной статистики.

Выделение горного патентоведения в самостоятельную дисциплину позволит более эффективно обрабатывать, изучать, классифицировать, хранить и организовать поиск имеющихся изобретений в области горного дела и в смежных отраслях знаний.

В качестве самостоятельного научного направления в работе выделена горная изодокументалистика, отражающая этапы познания в освоении недр Земли с древнейших времен в форме произведений живописи, скульптуры, художественной графики и, позднее, филателии, фото- и киноискусства. Во многих случаях произведения изобразительного искусства являются единственными документальными свидетельствами орудий горного производства, приемов и способов горных работ прошедших исторических периодов. На конкретных примерах горной изодокументалистики выполнены горно-исторические реконструкции, показана высокая педагогическая роль этой дисциплины для изучения истории горного дела в вузах.

С достаточной научной корректностью мы относим к горной геоинформатпке горные разделы трех дисциплин — науковедения, археологии, терминоведения. Эти дисциплины используют средства и методы исследования своих наук; их объединяет предмет исследования — горное дело, которое носит инженерный характер. Эта специфика позволила нам впервые выработать особые требования к методике изучения и анализа научной информации в области горных знаний, исторических объектов горного производства, горных терминов.

В работе сформулированы основные задачи, цели, методы и особенности развития горного науковедения — научной дисциплины, от состояния которой зависит эффективность научной деятельности в области освоения недр Земли. Установлена причинно-следственная связь развития горных наук с состоянием горной терминологии, упорядочение которой является необходимым условием построения новой структуры горных наук по системному принципу.

Раскрыто содержание предмета горной археологии, определены основные задачи этой дисциплины и методы для их решения. Предложена структура кадастра исторических объектов горного дела, который должен стать базой для планирования целевых исследований. Показана необходимость горноинженерного подхода к исследованию древних объектов

горного производства. Автором на примерах комплексного изучения таких объектов периода античности на территории Малой Азии впервые осуществлены их горно-исторические реконструкции, которые позволили восстановить характер горных технологий этого периода. В работе предложена единая хронологическая шкала для изучения археологических памятников горного дела.

Горная терминология включает горные термины как символы-носители конкретных понятий в области освоения недр Земли; термины выполняют номинативные функции предметов (вещей, явлений, процессов), отраженных в этих понятиях. В работе показано, что механизм познания любого предмета включает возникновение в человеческом сознании определенного его отображения, классифицирование, формирование понятия, условной краткой (кодовой) формой выражения которого является термин: явление реального мира->-отображение в сознании и классификация-иадеализация и формирование понятия->-термин. Термины формируют связи и семантические отношения в языке горной науки и техники. В неявной форме терминосистемы содержатся в конкретных монографиях, отраслевых справочниках, учебниках; в явной (поисковой) форме терминосистемы представлены предметными указателями к книгам (закрытый, недефинированный вариант), теза-урасами, словарями, энциклопедиями, автоматизированными банками эталонной информации (открытый, дефинированный вариант). В качестве характерной особенности горной терминосистемы нами выделено ее логическое смыкание с геологической терминосистемой и наличие общей крупной терминологической области, содержащей понятийный аппарат объектов освоения недр Земли (природных минеральных тел и их свойств, явлений и природных процессов в недрах Земли и т. д.). Вторая особенность — политехнический характер гор-нон терминосистемы, который отражает общность развития орудий и средств горного производства и техники в целом. Автором разработана структура классификационной системы по горной терминологии и выделены два этапа ее упорядочения: построение упорядоченной системы понятий на базе анализа предметов объективной реальности с разделением их на иерархические уровни и установление логических связей между понятиями; создание дефиниций (толкований) с учетом иерархического уровня понятий, выявленных связей и зависимости (по вертикали), и указания на существенные качественные признаки, дифференцирующие конкретное понятие от других понятий того же уровня (по горизонтали). Регламентированное упорядочение горной терминологии (т. е. ее стандартизация) имеет философскую, лингвистическую и техническую основы. Выявлена общая закономерность развития горной терминологии, которая состоит в том, что количествен-

ный состав горной терминосистемы пропорционален массе знаний, соответствует уровню их развития и языковому аспекту в понятийном, лексическом, деривационном и грамматическом планах на каждом историческом этапе становления горного дела. В соответствии с этим в работе выделены и обоснованы основные периоды истории горной терминологии, что как в плане выражения, так и в плане содержания имеет практическое значение для понимания особенностей развития горного дела.

Существенной стороной процесса познания материального мира является закономерность перехода от формы представления информации к ее содержанию. На этом основан метод создания эталонной горной информации, когда развитие системы представлений о материальном мире реализуется в непрерывном усовершенствовании триады: предмет (вещь или явление)—понятие — термин. Эталонная горная терминология является продуктом горной геоинформатики и выражается в максимальной адекватности термина обозначаемому понятию, рациональному соотношению русского термина иностранным эквивалентам. Для инженерно-графических построений это выражается в абстрагировании элементов горной техники и технологии от конкретного объекта и привязке их к исторической канве рассматриваемого периода; для математических и картографических моделей — в системном обобщении исходных параметров. Принцип выделения эталонной информации исключительно важен для создания систем (банков) данных различного уровня, так как позволяет использовать в исследованиях наиболее достоверную и компактно закодированную информацию. Исторические исследования позволяют уточнять параметры эталонной информации и выделять новые эталоны, что придает эталонной информации характер постоянно развивающейся системы горных знаний. В наиболее совершенном для современного периода виде эталонная информация в области освоения недр Земли представлена в пятитомной «Горной энциклопедии» — первой интегральной по характеру крупной информационной системе горных знаний.

Новым положением явилось введение информации как обобщающей категории для изучения механизмов исторического развития горного дела и понимание информации как свойства материи, что является фундаментом для новых классификационных построений. В связи с истолкованием информации как свойства материи важно отметить, что запись и передача информации присуща органическому и неорганическому миру и существует также вне земного пространства. Информация имеет физическую, химическую, биологическую и механическую формы существования. Ее физическая и химическая формы носят космический характер и были свойст-

венны доорганическому этапу Земли, биологическая форма информации — ровесница жизни на Земле. В органическом мире запись и передача информации осуществляются, например, в виде генетического кода, объекты фауны обладают избирательными и всегда конкретными сигнальными способами передачи информации, флоре присущ динамичный процесс информационной записи в продолжении всего жизненного цикла (например, годовые кольца деревьев). Высшего развития механизмы записи, воспроизводства, передачи и усвоения информации достигли у человека. Поэтому переход от чисто биологической информации к появлению ее механической формы (первобытная графика) можно рассматривать как начало технологической цивилизации. На качественно новом уровне передача носителей информации реализуется спустя 30 тысячелетий благодаря изобретению способа передачи звука, а позднее изображения, на расстояние; химическая форма благодаря изобретению фотографии и кинематографии. Дальнейшее развитие физической формы информации связано с разработкой электронной вычислительной техники, особенно с созданием разных типов ЭВМ с магнитной и оптической памятью.

Глазная особенность информации состоит в ее двойственных функциях: она является одновременно объектом изучения и инструментом познания. Объектом изучения служит информационная символика, информационные средства и информационные коммуникации на общем фоне непрерывного накопления в обществе массива информации событийного фактического и научного характера. Запись, хранение, воспроизводство, передача и обработка информации — зародились на заре технологической цивилизации, а процесс их совершенствования стал внутренним содержанием информатики, позволяющим рассматривать ее развитие в виде крупной эволюциони-зирующей системы, имеющей благодаря универсальности прикладное значение в различных научно-практических областях человеческой деятельности (например, применительно к изучению Земли можно говорить о геоинформатике, а к освоению недр Земли — о горной геоинформатике). Это открывает возможность эффективно решать сугубо прикладные задачи на информационной основе.

Начиная с появления человеческой речи, которая использовала неосязаемую несущую информации, следует выделить три главные фазы ее развития — добумажную, бумажную и безбумажную, причем в последней фазе на качественно новом уровне завершается крупнейший исторический виток возврата к неосязаемой несущей информации, когда скорость ее передачи (посредством электромагнитных волн) возросла в миллионы раз по сравнению со скоростью человеческой речи.

Информационные взрывы в истории технологической цивилизации определялись переходом ко все более совершенным носителям и способам передачи информации. История развития механизма распространения и обмена информацией дала основание для понимания информации как единой интеграционной основы развития всех областей знаний, этапы которой в основном совпадают с периодами становления естествознания и с более ранними по времени периодами накопления знаний в обществе.

Предлагается рассматривать информационные модели как элементы теории исторического исследования. Языком таких моделей служат знаки (цифры, буквы) как носители информации, линии (графика) и их территориальные сочетания (картография). Горно-историческое моделирование позволяет достоверно воссоздавать недостающие элементы и прогнозировать горную событийную информацию в ретроспективном и перспективном планах.

Центральным вопросом историко-технической науки об освоении недр Земли является создание единой периодизации и, на ее основе, более частных модификаций. Освоение недр Земли мы соотносим как самостоятельную часть глобальной системы материализации творческой человеческой деятельности по производству все более совершенного технического продукта, которая определяет содержание технологической цивилизации. Катализаторами развития технологической цивилизации являются система представления знаний и информационные коммуникации для их передачи, которые в приложении к горному делу составляют горную геоинформатику.

Производственное содержание технологической цивилизации в различные исторические периоды было неоднозначно: вначале определяющим было познание и использование субстрата, то есть основы (камня, затем металлов), следующая крупная фаза связана с созданием и приоритетным развитием энергетики как главной динамической составляющей технического прогресса, последняя фаза — с созданием тесно увязанных по времени и пространстве совокупностей производственных процессов на базе информатики и компьютеризации. Накопление качественно новых признаков внутри относительно однородных по содержанию исторических структур технологической цивилизации и пороговый (революционный) переход к более высоко организованным структурам позволили выработать следующую общую историческую систему: неолитическая фаза (10—6 тыс. до н. э.); горнометаллургическая фаза (этап бронзы с 6—5 тыс. до н. э., этап железа с VIII до н. э.), энергетическая фаза (этап гидросиловых установок с XII—XIV в.; этап паровых машин с конца XVII в.; этап электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания с конца XIX в.); информационно-технологическая фаза (со второй половины XX в.). Показательно, что все три выбран-16

ных нами основополагающих критерия — вещество, энергия и информация — представляют собой свойства материи и последовательная смена лидерства этих критериев происходила на фоне технологического единства названной триады. Предлагаемая общая схема периодизации технологической цивилизации позволила по-новому осмыслить и оценить сущность социально-производственных процессов в горном деле и обозначить общие границы периодов в эволюции освоения недр Земли.

В качестве содержательного критерия для разработки периодизации освоения недр Земли выбран энергетический потенциал орудий горного производства, которыми определяет- ' ■ ся эффективность взаимодействия человека с объектом природы (недрами Земли). Исходя из известной параллели, проводимой К- Марксом между биологической эволюцией в природе и эволюцией орудий производства, в качестве отличительных (руководящих) признаков эволюции освоения недр Земли мы считаем изменчивость горной техники и технологии, их преемственность (наследование качеств) и сознательный отбор. Изменчивость горной техники (и технологии) в процессе исторического развития определялась направленным совершенствованием исходного материала, типа привода и его энергетического источника, развитием инженерной мысли. Это приводило к созданию новых видов горной техники и технологии. Преемственность горной техники и технологии характеризуется тем обстоятельством, что систематизированные сведения об их прошлом состоянии в определенной степени предвосхищают предстоящее совершенствование; важным фактором является процесс передачи сведений о вновь создаваемых видах техники и технологии от поколения к поколению — этим определяется ускорение научно-технического прогресса. Сознательный отбор предопределяет сменяемость одних видов горной техники и технологии другими г. соответствии с изменяющимися потребностями общества, его социальными и экономическими законами. Принцип сознательности отбора (в отличие от естественного отбора) предопределил активное участие знаний в процессе эволюции; накопление массы знаний происходило на фоне развития средств и способов информационного взаимодействия — своеобразного механизма проводника знаний. Сменяемость средств закрепления (кодирования) горных знаний выражается в создании новых способов их продуцирования, хранения и передачи. Таким образом, сознательный отбор основных параметров многофакторной по содержанию системы освоения недр Земли в историческом процессе обеспечивал ее революционные по характеру переходы в новое состояние, обозначая границы периодов.

В качестве опорных элементов детальной периодизации освоения недр Земли нами приняты: материалы горных ору-

2

17

дий труда, энергия и тип их привода, знания (уровень инженерного мышления, средства и способы информационного взаимодействия); учитывалась смена общественно-экономических формаций. Временные границы периодов явились производными от этих элементов. Материалы, используемые для орудий труда, характеризуют этапы познания человеком материального мира. Благодаря развитию источников энергии протекают процессы жизнеобеспечения цивилизации; вовлечение в технологическую цивилизацию все более совершенных источников энергии отражает этапы исторического движения общества. Знания отражают интеллектуальные ценности общества на каждом историческом этапе его развития. Прирост знаний в обществе определяется средствами информационного взаимодействия, то есть сумма знаний в обществе пропорциональна разрешающей способности информационных средств. Это ставит информацию (то есть зафиксированные знания) по значимости в один ряд с энергией.

Исходя из высказанных предпосылок, выделяются семь периодов эволюции освоения недр Земли (табл.).

Инженерно-информационная оценка истории освоения недр Земли

Разработанные теоретические принципы историко-техниче-ской науки позволили по-новому решить практическую задачу— системно изложить развитие горной техники, горной технологии, горных знаний и горного производства во времени и географическом пространстве. Таким образом, история освоения недр Земли является в данном исследовании практическим объектом приложения разработанного научно-методического аппарата инженерно-информациоиного характера. В работе показано, что развитие горного дела как системы происходило под взаимным влиянием пяти опорных параметров: энергии, материалов, форм информационного взаимодействия, горно-инженерных знаний и социально-экономических условий. Качественное изменение этих параметров всегда приводило к изменению масштабов, способов и структуры добычи полезных ископаемых. Благодаря этому горное дело приобрело характер саморегулируемой (в определенной степени) системы, базирующейся до последнего времени на устойчивой минерально-сырьевой базе, которая выполняет роль системы жизнеобеспечения горного дела.

Горная техника развивается по тем же закономерностям, что и техника в целом. Проблемы исторического развития техники тесно связаны с проблемами философии и социологии, так как каждая новая ступень социально-экономического развития основывалась на новой технической базе. История развития техники представляет собой историю изменения ее ве-

Периоды эволюции в освоении недр Земли

Период Фаза технологической цивилизации Время Определяющий признак горноэксплуатационной технологии Основные горные орудия труда (нововведения) Общественно-экономическая формация

Каменных горных орудий труда Неолитическая 2 млн. лет до н. э. — 35—40 тыс. лет до н. э. 35—40 тыс. лет назад — 6 тыс. лет до н. э. Собирательство каменного материала с поверхности Неглубокие выемки для добычи высококачественного камня. Древние карьеры Каменные молоты, кайла, кирки; роговые кайла Первобытнообщинный строй

Металлического горного инструмента Горно-металлургическая (этап бронзы) 6 тыс. лет до н. э.— IX в. до и. э. Подземные выработки в теле полезного ископаемого для добычи руд. Огневые работы. Механический вруб Бронзовые кайла, кирки, клинья, молоты. Колесные механизмы Рабовладельческий строй

Горных механизмов Горно-металлургическая (этап железа) VIII в. до п. э. — V в. н. э. Разветвленные сети подземных выработок для добычи руд. Искусственное проветривание. Колодезная добыча нефти Железные кайла, клинья, молоты, механические приспособления для шахтного подъема и водоотлива

Горных машин с простейшим приводом Энергетическая (этап гидросиловых установок) VI—VIII вв. — XVIII в. Упорядоченные в пространстве и во времени отработки, шахтные выработки для добычи руд и соли. Прообраз шахтных систем разработки руд. Порохострелыше работы Примитивные горные механизмы для обогащения, шахтного подъема, водоотлива. Горные машины с приводом от водяного колеса, конной тяги. Рельсовые вагонетки. Взрывобезопасный светильник, система вентиляции Феодализм. Мануфактурная стадия капитализма

Горных машин с паровым двигателем Энергетическая (этап паровых двигателей) XVIII в.— кон. XIX в. Системы шахтной разработки угля, механизированное бурение скважин, аналитически рассчитанные системы шахтной разработки, многоуступная открытая разработка. Взрывные работы. Гидромеханизация Выемочные горные машины, одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, буровые станки, врубовые машины, транспортные машины с паровым и электрическим приводами, с д. в. с. Конвейеры Домонополистический капитализм

Комбинированных горных машин с одиночным приводом Энергетическая (этап электродвигателей и д. в. с.) Нач. XX в.— сер. XX в. Системы комплексно-механизированных открытой и шахтной разработок полезных ископаемых, системы скважинной добычи. Управление горным давлением. Шахтная гидродобыча угля В ысокоп р ои зв оди тель-ные экскаваторы, горные комбайны, буровые установки глубокого бурения. Турбобур, электробур. Подземные самоходные машины Монополистический капитализм. Социализм

Систем горных машин с автоматизированным приводом Информа-ционно-тех-нологиче-ская С 50-х гг. XX в. Морская горная технология, микробиологическая горная технология, переход от комплексной механизации к автоматизации технологических процессов добычи и комплексному освоению недр Автоматизированные комплексы горных машин, буровые установки сверхглубокого бурения, морское горнодобычное оборудование

щественного субстрата, освоения новых энергетических источников, все более полного использования свойств материи. Связь развития техники и информации прослеживается в последовательном совершенствовании механизма отображения техники средствами информатики, которая выполняет роль творческого генератора для создания новых видов техники Описательный технический рисунок периода первых государств сменяется расчетами и чертежами механизмов периода античности. В эпоху Возрождения средства технической графики в сочетании с математическими расчетами позволили воплотить первые конструкции нового наиболее совершенного класса техники — машин. Создание всех последующих поколений машин связано с их предварительным графико-анали-тическим проектированием и закреплением приоритетной информации в виде кратких формул изобретений — патентов. На современном этапе информация приобретает две принципиально новые функции связи с техникой: программного управления машинами и воспроизводства биологической формы информации в технических средствах. Эти закономерности в полной мере характерны для развития горной техники.

Применительно к истории горной техники выделяются две эпохи: инструментальная (домашинная) и машинная. В работе проведена детальная классификация горной техники на этой основе и создана периодизация ее развития. Проанализировано качественное совершенствование горной техники в каждый исторический период, характер и сущность нововведений. В период каменных горных орудий труда повышение их энергетического потенциала достигалось совершенствованием формы и увеличением массы. Энергетический ресурс ко-стно-мышечной системы человека жестко ограничивал возможности роста механической мощности. Крупнейшим открытием становится искусственное получение огня — первого немеханического способа воздействия на массив горных пород с целью ослабления его прочности. Энергетический потенциал бронзовых горных орудий труда возрос за счет рационализации их форм благодаря высокой технологичности металла, что позволило создать целые серии новых составных орудий. Важнейшим стало использование в орудиях труда вращательного движения и создание на этой основе транспортных средств (каток и позднее его главная модификация — колесо).

Появление и внедрение железа внесло коренные изменения в горную технику. В этот период изобретаются зубчатое колесо, водяной двигатель, ворот, винт. Появляется машина в самой элементарной форме. Энергетический потенциал горных орудий труда возрастает за счет использования мускульной силы животных и технологических преимуществ железа перед бронзой, костью, деревом, камнем. Важнейшей особен-

2*

19

Ностью следующего периода, выдвинувшего горное дело в ряд ведущих в техническом отношении производств, стало изобретение горных машин с немускульным приводом, применение пороха для отбойки горных пород. Энергетический потенциал горных машин стал определяться мощностью гидроустановки и степенью совершенства привода; порох концентрировал в себе несоизмеримый с мускульной силой запас энергии. Пятый период характеризовался изобретением и внедрением (впервые для шахт Англии) парового двигателя, открывшего дорогу горным машинам с автономным приводом. Появляются целые классы новых горных машин. Замена парового двигателя электрическим и двигателем внутреннего сгорания открыла новый качественный период развития горной техники; на смену пороху пришли взрывчатые вещества, ассортимент которых быстро увеличивается. Определяющей тенденцией становится рост параметров горных машин и их энерговооруженность. Современный период характеризуется соединением машин в многооперационные комплексы, автоматизацией, созданием робототехники, электронизацией техники. Обоснована новая тенденция — уменьшения энергозатрат в горном производстве, что соответствует общей тенденции снижения энергопотребления в системе технологической цивилизации.

Горная технология представляет собой совокупность приемов и способов изменения природного состояния недр Земли с целью получения минеральных продуктов или использования подземных пространств; она формируется в сфере производительных сил и характеризует уровень их развития на каждом историческом этапе освоения недр Земли. С развитием горных технологий связано базисное направление — обеспечение общества исходным сырьем для производства новых материалов, без которых невозможно существование цивилизации.

В работе предлагается классифицировать горные технологии по пяти опорным критериям: условия природной среды, то есть ее субстратное состояние; свойства движения материи, которые реализуются в качестве материального носителя процесса; функциональная направленность; общность главных технологических элементов (горных выработок), определяющая способ воздействия; промышленный тип добываемого минерального продукта (полезного ископаемого). По условиям природной среды следует выделить материковую горную технологию (в пределах суши Земли) и экваториальную (в пределах водного пространства океанов, морей, озер, рек); в перспективе возможна космическая горная технология (на других планетах солнечной системы). Горные технологии, учитывающие формы движения материи, могут быть физические, химические, биологические, информационные; в практике распространены также комбинированные горные технологии, со-

четающие в себе два и более свойств движения материи. По функциональной направленности горные технологии делятся на горноразведочную, горностроительную, горноэксплуатационную, горноэкологическую. Общность главных технологических элементов определяет способ ведения горных работ: открытые горные выработки — открытую (карьерную) горную технологию, подземные горные выработки шахтного типа — шахтную горную технологию, подземные горные выработки скважинного типа — скважинную горную технологию; комбинация способов ведения горных работ (карьерно-шахтная, шахтно-скважинная и др.) характеризует комбинированную горную технологию. Генетический тип добываемого полезного ископаемого, его агрегатное состояние и морфологические особенности нахождения в недрах Земли определяют специфику конкретных горных технологий.

Главные закономерности развития горных технологий состоят в переходе на все более глубокие горизонты разработки полезных ископаемых, освоении новых видов минерального сырья, введении в разработку полезных ископаемых с пониженным содержанием главного полезного компонента, расширении объемов и функций промышленной утилизации подземных пространств, горнопромышленном освоении географически труднодоступных участков литосферы. На базе этих закономерностей нами разработана общая схема эволюции горных технологий в виде логической и графической моделей с эталонными реконструкциями. Показано, что в историческом аспекте развитие горных технологий можно представить в виде спирали из семи витков, каждый последующий виток которой отражает качественно новые совокупности технологических элементов.

Исключительное разнообразие функций объектов горностроительной технологии — подземных сооружений затрудняло создание их общей классификации. На основе анализа развития горностроительной технологии нами сделан вывод о том, что опорным параметром классификации может служить характер горностроительных работ. Это позволило разработать классификацию подземных сооружений, основанную на этом принципе.

При анализе развития горноэксплуатационных технологий определено время возникновения и особенности становления отдельных способов, приемов и методов выполнения технологических операций в недрах Земли на основе функциональных, структурных и субстратных изменений в горной технике. Главные тенденции развития горноэксплуатационных технологий— непрерывность, комплексность, малоотходность, экологическая безопасность, использование более сложных форм движения материи, а также проблемы оптимизации технологий на современном этапе.

Качественные изменения горных знаний происходили в процессе развития технологической цивилизации как части единого поступательного движения в познании материального мира. Рассмотрение и анализ развития горных знаний позволили установить и выработать информационные критерии оценки нарастания суммы знаний, изменения совокупности познавательных форм (стиля мышления) и изменения их структурного состава. Качественные скачки (революции) в развитии горных знаний обусловлены развитием производительных сил и согласуются со сменой общественно-экономических формаций. Накопление знаний по горному делу находится в прямой зависимости от совершенства информационного взаимодействия в обществе. Появление эффективных средств записи и передачи информации стало стимулом для появления горных научных школ, форирования горных наук. Несовершенство общей структуры горных наук во многом определяется недостаточностью горного терминологического аппарата и его неупорядоченностью. Автором предложен ряд терминов для наименования отдельных горных дисциплин и сформулированы предмет, задачи и методы ряда новых дисциплин горных наук. Научные основы структуры горных наук как системы познания базируются на современных представлениях о строении и развитии научных систем. Благодаря этому подходу разработана модель классификации горных наук и установлены прямые и обратные связи между входящими в них дисциплинами. В качестве конкретного примера подробно рассмотрено развитие системы знаний в области взрывного разрушения горных пород.

Главное содержание горного производства составляет совместная деятельность людей и взаимный обмен информацией об этой деятельности в процессе освоения недр Земли. Поэтому в качестве опорных критериев развития горного производства следует считать его организацию и управление. К. Марксом определен всеобщий закон преемственности форм организации производства. В качестве частного приложения этого закона к практике в работе рассмотрена история развития горного производства и выделены ее главные закономерности, на формирование которых оказали воздействие социально-экономические формации. Подробно проанализированы факторы, влияющие на характер организации и управления горным производством в СССР, и созданы прогнозные модели, основанные на системном подходе к освоению недр Земли. Обобщены ресурсы горного производства как глобального технологического процесса и определена роль информации в управлении этим процессом. Исходя из предпосылок, что для конструирования качественно новых структур горного производства основой является понимание недр Земли как единой материальной общности (предмет труда), а классифи-

кационным признаком — способы ведения горных работ, — в работе определена целесообразность формирования региональных геопромышленных комплексов, которые выводят горное производство на локально замкнутые системы получения его конечных продуктов.

Рассмотрены и проанализированы этапы освоения недр Земли па территории дореволюционной России и выявлены главные особенности этого историко-технического процесса. Уточнена фактология организации горного производства в Европейской части, на Урале, Алтае, в Сибири, на Дальнем Востоке. Проанализированы становление минерально-сырьевой базы в России и динамика добычи основных полезных ископаемых в XIX — начале XX века.

Практические основы создания интегральной системы эталонной горной информации

Энциклопедическая форма представления знаний в развитой форме возникла в XVIII в., реализовав потребность общества резюмировать в удобном для пользователей концентрированном виде многообразную информацию в области естествознания и придать ей эталонный характер. На качественно новый уровень энциклопедическая информация поднимается в XIX в., когда «...встала задача энциклопедического резюмирования всего естествознания в виде некоторой интегральной системы знания» (Б. М. Кедров). Новый этап в развитии энциклопедического дела (со второй половины XX в.) связан с началом создания специализированных алфавитных энциклопедий по крупным областям знаний. В работе проанализированы этапы развития энциклопедического дела и выявлены качественные особенности отраслевых энциклопедий, для создания которых необходима достаточно высокая степень информационной готовности объекта (отрасли знаний) с целью структурированного синтеза информации. Разработана общая классификация энциклопедических изданий и определено место «Горной энциклопедии» в этой иерархически упорядоченной системе как первого советского энциклопедического издания отраслевого типа с универсальной структурой. Проанализированы принципы построения и предметный состав базисного банка горно-геологической информации, созданного по нашей методике в виде вспомогательного аппарата для подготовки «Горной энциклопедии».

В качестве одного из важнейших факторов упорядочения горной информации предложено считать ее структуризацию. Разработанная автором энциклопедическая структура включает 46 крупных тематических разделов; она позволила сформулировать методы выделения групп фундаментальных понятий из общего массива горной терминологии в виде банка ба-

зисных терминов и создать типовую терминологическую модель для корректного описания содержательной стороны горного дела; этому способствовало установление Логических связей не только внутри разделов, но и между разделами. Значимость отдельных терминов определялась в этой структуре объемами информации. По этому критерию выделено 7 категорий терминов. При разработке методики проектирования «Горной энциклопедии» практически реализованы научные принципы горной геоинформатики; проведен представительный отбор и упорядочение горной терминологии, в представленную терминосистему введены иностранные аналоги на четырех языках, ее внутренняя структура построена с учетом иерархических уровней и логических связей между терминами, дефиниции отразили существо понятий и придали терминам эталонную форму; содержание статей типизировано по представительным признакам; унифицирована горная статистика, которая приводилась по единым опорным хронологическим датам; реализована методика многоуровневого обобщения и представления горно-исторической информации; введен в научный оборот новый вид специальных карт — горнопромышленные, легенда которых разработана автором; реализован модульный принцип представления графической информации, в том числе в виде объемных эталонных реконструкций; разработана и впервые в СССР внедрена компьютерная технология подготовки энциклопедического издания; методически разработаны вопросы представления энциклопедической информации в виде циклов: типовых, тематических, межотраслевых, алфавитных. Автором разработана тематическая структура «Горной энциклопедии», позволившая воплотить идею отраслевой энциклопедии универсального вида.

Разработана и внедрена энциклопедическая форма представления горно-геологической информации, которая сочетает в себе строгую научность и наличие обширного фактографического материала с популярностью изложения и универсальностью тематики. Это позволило синтезировать крупный объем горно-геологической информации, накопленной в течение истории человечества, в едином массиве эталонных данных, расположенных в алфавитном, удобном для поиска порядке, и дополнительно снабдить развитым научно-справочным аппаратом в виде развернутого предметного указателя и англорусского, немецко-русского, французско-русского, испанско-русского словарей.

Проведенный информационный анализ итогов анкетирования читателей «Горной энциклопедии» по специально разработанной методике (впервые в советской энциклопедической практике) позволил установить: профессиональный и возрастной состав пользователей, степень эффективности использования энциклопедических информационных материалов для раз-

ных групп читателей; приоритетные тематические направления и лучшие статьи; пути совершенствования форм представления энциклопедической информации; информационную ценность «Горной энциклопедии» для конкретных профессиональных групп (в среднем 4,3 балла по пятибалльной шкале оценок). Математически обработанные результаты обратной связи с пользователями энциклопедии дали возможность определить приоритетные направления в совершенствовании энциклопедической формы представления информации и социальную значимость издания.

Благодаря предложенной автором информационной мето: дике история освоения недр Земли впервые представлена в виде крупной упорядоченной и взаимосвязанной системы знаний на шести тематических уровнях; наиболее полно эта тематика реализована применительно к территории СССР. Историческая тематика включает тексты статей, инженерную графику, изодокументальные материалы и картографическую информацию.

Созданием «Горной энциклопедии» во многом решена научно-методическая проблема обобщения, синтеза и перераг ботки исторически накопленной горной информации в единую укрупненную по масштабам, дифференцированную по тематике, иерархически упорядоченную по значимости и взаимосвязанную по содержанию систему знаний в энциклопедической форме. «Горная энциклопедия» позволила впервые создать банк эталонной горной терминологии с аналогами на английском, немецком, французском и испанском языках, что представляет собой основу международного терминологического стандарта в этой области; ввести в научный оборот новые виды специальных синтетических карт и создать эталонный картографический ряд специального масштаба; разработать и внедрить объемные модели горной графики; унифицировать отечественную и зарубежную горную статистику; уточнить горную библиографию. Этим заложены практические основы для создания интегральной системы эталонной горной информации.

В работе сформулированы принципы создания автоматизированного банка эталонной горной информации, что имеет важное практическое значение для включения в международные информационные коммуникации и повышения эффектив*-ности научных исследований в горном деле.

Заключение

В диссертационной работе решена крупная научная проблема формирования инженерно-информационных основ изучения эволюции научно-технического освоения недр Земли на базе вскрытой закономерности обязательного соответствия

уровня развития горной техники и технологии степени совершенства информационного взаимодействия в обществе на каждом этапе исторического развития.

В результате проведенных исследований:

1. Обосновано эволюционное развитие технологической цивилизации как единой системы в виде четырех основных фаз: неолитической, горно-металлургической, энергетической, информационно-технологической; в рамках этих фаз определены закономерности развития горного дела, новым инструментом познания которых является горная геоинформатика, получающая практическое выражение через средства горной изодокументалистики, горной археологии, горной картографии, горной инженерной графики, горного книговедения, горной статистики, горного патентоведения, горного науковедения, горного терминоведения.

2. Разработаны инженерно-информационные принципы системной оценки истории научно-технического освоения недр Земли, в основу которого положена информационная горная инфраструктура и анализ состояния-горной техники, горной технологии, горных знаний на каждом историческом этапе технологической цивилизации во взаимосвязи с состоянием носителей информации и средств ее передачи.

3. Впервые теоретически изучен механизм создания и упорядочения горной терминологии; сформулированы научные концепции горного картографирования, предложен и внедрен новый вид карт — горнопромышленные карты; обобщены и реализованы возможности горно-исторического информационного моделирования на математических, логических, картографических и инженерно-графическом принципах.

4. Разработана единая периодизация истории освоения недр Земли, основанная на анализе развития четырех главных параметров: горной техники, горной технологии, горных знаний, средств и способов информационного взаимодействия в обществе с учетом изменения общественно-экономических формаций; в качестве функционального признака выбрана горная техника, критерием развития которой является последовательное увеличение ее энергетического потенциала, а механизмом эволюции — изменчивость, преемственность ц сознательный отбор горных орудий труда.

5. Системно представлена история освоения недр Земли: установлены особенности развития горной техники, горной технологии, горных знаний во времени и географическом пространстве (в частности, для территории России); создана периодизация развития горной техники, классификация горноэксплуатационных технологий, периодизация разработки, месторождений полезных ископаемых на разных стадиях эволюции, классификация подземных сооружений, периодизация раз-

вития горного дела на территории России. Эти материалы внедрены в горных вузах при изложении вопросов истории горного дела.

6. Сформулированы главные особенности современного и предстоящего этапа освоения недр Земли, последний представляет собой начало геотехнологической революции: экологическая опасность горных работ; возрастание кратности использования различных видов минерального сырья; региональная неравномерность в производстве и потреблении минерального продукта; социальные различия в различных регионах Земли, предопределяющие качественно различные механизмы взаимодействия системы «человек — природа — цивилизация»; возникновение и развитие ноокультуры в виде искусственного минерального сырья, искусственного интеллекта, искусственной почвы и т. п.; необходимость во взаимной связи сфер производства минерального сырья, промышленной продукции, энергопотребления, продуктов питания, роста народонаселения и его экологической защиты. С учетом этих особенностей: сформулированы перспективные направления по изменению структуры горноэксплуатационных технологий с приоритетным развитием экологически малоопасных, внедрением системы экспертных оценок и автономизации процессов на базе электроники; разработаны новые структуры организации и управления горным производством, связанные с проектированием геопромышленных комплексов по выпуску полиминеральных продуктов с полной утилизацией затронутых выемкой горных пород и подземных пространств; спроектирована глобальная взаимоувязанная классификационная модель горных наук с разделением на иерархические уровни; предложены структура, методы синтеза, накопления и воспроизводства горных знаний в виде межотраслевого банка эталонной горной информации.

7. Осуществлена практическая реализация методов горной геоинформатики при создании первой в горном деле интегральной системы эталонной информации — «Горной энциклопедии»: в этом многотомном издании спроектирована и воплощена структура представлений знаний, определен тематический состав энциклопедии, создана оригинальная методика отображения горной исторической информации. Благодаря этому заложены основы формирования национального автоматизированного банка знаний в области горного дела для перехода к международным информационным системам коммуникаций.

8. Установлена практическая значимость горной геоинформатики в учебном процессе, что выразилось в научном обосновании новых дисциплин — горного терминоведения, горной картографии, горной статистики, горного книговедения, горной археологии; введены в научный оборот новые историче-

ские событийные факты горного характера и уточнена имевшаяся в предшествующих работах, фактология, впервые создана карта горных заводов в России в XVII—XVIII вв. и объемные эталонные реконструкции горных технологий для различных исторических периодов, предложены и внедрены новые горные термины, что позволило частично упорядочить горную терминосистему.

Список основных работ по теме диссертации:

1. Основные направления в строительстве подземных сооружений за рубежом. — В сб.: Подземное строительство. М.: Госгортехиздат, 1961, с. 289—305. (Соавтор Г. И. Монин).

2. Проведение горизонтальных горных выработок на шахтах капиталистических стран. —М.: ЦНИИТЭИ угольной промышленности, 1962. — 100 с.

3. Путь на горизонт 723.-^М.: Знание, 1963, —40 с,

4. В долинах золотого песка. — М.: Наука, 1963.— 160 с. (Соавтор М. С. Сальцовский).

5. Механизация и автоматизация на рудниках СССР/Под науч. ред. М. И. Агошкова. — М.: Знание, 1964. — 48 с.

6. Новые методы и перспективы развития взрывных работ на карьерах.— М.: Наука, 1966. — 203 с. (Соавторы М. Ф. Друкованый, В. М. Ко-мир).

7. Благородные металлы. — В кн.: БСЭ, 3-е изд., 1970, т. 3, с. 407—

409.

8. Производство щебня из карбонатных пород.—М.: Стройиздат, 1971, —С. 78—111.

9. Взрывные работы в строительстве. — Киев: Будивельник, 1971.— 175 с. (Соавторы В. Г. Афонин, В. М. Комир).

10. Добыча и переработка нерудных строительных материалов. — М.: Стройиздат, 1972.— 264 с. (Соавторы Ю. Д. Буянов, А. П. Давидович).

11. Моделирование разрушающего действия взрыва в горных породах./ Отв. ред. акад. Н. В. Мельников. — М.: Наука, 1972. — 215 с. (Соавторы В. М. Комир, В. С. Кравцов, Н. И. Мячина).

12. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. Учебное Пособие для горных техникумов. — М.: Недра, 1973. — 389 с. (Соавторы Ю. Д. Буянов, А. А. Краснопольский).

13. Справочное руководство по взрывным работам в строительстве. Киев: Будивельник, 1974. —382 с. (Соавторы В. Г. Афонин, В. М. Комир).

14. Взрывная технология. — М.: Знание, 1974. — 60 с.

15. Физические основы взрывной технологии. — М.: Знание, 1975.—

38 с.

16. Разработка месторождений полезных ископаемых. — В кн.: БСЭ, 3-е изд., 1975, т. 21, с. 429—430.

17. Подземные сооружения. — В кн.: БСЭ, 3-е изд., 1975, т. 20, с. 120—

121.

18. Взрыв: история, практика, перспективы./Отв. ред. акад. М. А. Садовский.—М.: Наука, 1978.— 182 с.

19. Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. Учебник для горных техникумов. — М.: Недра, 1980.— 431 с. (Соавторы Ю. Д. Буянов, А. А. Краснопольский).

20. Справочное пособие по взрывным работам в строительстве. — Киев: Будивельник, 1980.- 181 с. (Соавторы В. Г. Афоний, В. М. Комир).

21. Взрывная технология. — В кн.: Горная энциклопедия, 1984, т. 1, с. 369—373.

22. Методические указания по подготовке «Горной энциклопедии». — М.: Советская энциклопедия, 1984. — 32 с.

23. Карьер. — В кн.: Горная энциклопедия, 1986, т. 2, с. 561—565.

24. Добыча полезных ископаемых.— В кн.: Горная энциклопедия, 1986, т. 2, с. 234—235.

25. Горное дело. — В кн.: Горная энциклопедия, 1986, т. 2, с. 100—

111.

26. О периодизации знаний и формировании научных школ в области горного дела. — В кн.: Становление и развитие отечественных горных научных школ. М., ИПКОН АН СССР, 1986, с. 83—87.

27. Мельников Николай Васильевич (биографическая статья). — В кн.: Горная энциклопедия, 1987, т. 3, с. 299.

28. Научная школа горная.— В кн.: Горная энциклопедия, 1987, т. 3, с. 437—438.

29. Этапы развития знаний об открытой разработке месторождений. — В кн.: Новое в истории горной науки. М„ ИПКОН АН СССР, 1987, с. 32— 42.

30. Открытые горные разработки: ретроспектива и тенденции развития. — В сб.: Всесоюзная научно-техническая конференция «Технология н техника открытых горных разработок при извлечении полезных ископаемых» (Москва, 3—5 февр. 1988 г.). М„ МГИ, 1988, с. 111—113.

31. Проблемы исторической науки об освоении недр Земли. — Горный журнал, 1988, № Ю, с. 62—64.

32. Из истории освоения подземных пространств. — Метрострой, 1988, № 2, с. 21—24.

33. Освоение недр Земли.— В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 10—13.

34. Открытая горная технология. — В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 19—20.

35. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых.— В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 20—25.

36. Подземные сооружения. — В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 164—168.

37. История освоения минеральных ресурсов (часть статьи РСФСР).— В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 361—373.

38. История разработки россыпных месторождений. — В кн.: Горная энциклопедия, 1989, т. 4, с. 403—405.

39. Формирование системы горной терминологии и перспективы ее развития.— В кн.: Горные науки и промышленность. М., Недра, 1989, с. 293— 298.