Инструмент — это предмет , который может расширить возможности индивидуума по изменению характеристик окружающей среды или помочь ему выполнить определенную задачу. Хотя многие животные используют простые инструменты , только люди , чье использование каменных инструментов насчитывает сотни тысяч лет , были замечены с использованием инструментов для изготовления других инструментов.
Ранние человеческие орудия труда, сделанные из таких материалов, как камень , кость и дерево , использовались для приготовления пищи , охоты , изготовления оружия и обработки материалов для производства одежды и полезных артефактов и ремесел , таких как керамика , а также для строительства жилья , предприятий , инфраструктуры и транспорта . Развитие металлообработки сделало возможным появление дополнительных типов инструментов. Использование источников энергии , таких как сила животных , ветра или пара , позволило использовать все более сложные инструменты для производства еще большего ассортимента предметов, а промышленная революция ознаменовала переломный момент в использовании инструментов. Внедрение повсеместной автоматизации в XIX и XX веках позволило инструментам работать с минимальным контролем со стороны человека, что еще больше увеличило производительность человеческого труда .
В более широком смысле концепции , которые поддерживают систематическое или исследовательское мышление, часто называют «инструментами» или «наборами инструментов».
Хотя общепринятое понимание значения термина «инструмент» широко распространено, было предложено несколько формальных определений.
В 1981 году Бенджамин Бек опубликовал широко используемое определение использования инструментов. [1] Оно было изменено следующим образом:
Внешнее использование неприкрепленного или манипулируемого прикрепленного объекта окружающей среды для более эффективного изменения формы, положения или состояния другого объекта, другого организма или самого пользователя, когда пользователь держит и непосредственно манипулирует инструментом во время или перед использованием и несет ответственность за правильную и эффективную ориентацию инструмента. [2]
Были предложены и другие, более краткие определения:
Объект, переносимый или сохраняемый для будущего использования.
— Финн, Трегенца и Норман, 2009. [3]
Использование физических объектов, отличных от собственного тела или конечностей животного, в качестве средства расширения физического воздействия, осуществляемого животным.
— Джонс и Камил, 1973 [4]
Объект, который был изменен для соответствия какой-либо цели... [или] Неодушевленный объект, который кто-то использует или изменяет каким-либо образом, чтобы вызвать изменение в окружающей среде, тем самым способствуя достижению поставленной цели.
— Хаузер, 2000 [5]
Антропологи полагают, что использование орудий было важным шагом в эволюции человечества . [6] Поскольку орудия широко используются как людьми (Homo sapiens), так и дикими шимпанзе , широко распространено мнение, что первое повседневное использование орудий имело место до расхождения двух видов обезьян . [7] Однако эти ранние орудия, вероятно, были сделаны из недолговечных материалов, таких как палки, или состояли из немодифицированных камней, которые невозможно отличить от других камней в качестве орудий.
Каменные артефакты датируются примерно 2,5 миллионами лет назад. [8] Однако исследование 2010 года предполагает, что вид гомининов Australopithecus afarensis ел мясо, разделывая туши животных каменными орудиями. Это открытие отодвигает самое раннее известное использование каменных орудий среди гомининов примерно на 3,4 миллиона лет назад. [9] Находки настоящих орудий датируются по крайней мере 2,6 миллионами лет назад в Эфиопии . [10] Одной из самых ранних различимых форм каменных орудий является ручной топор .
До недавнего времени оружие, найденное при раскопках, было единственными орудиями «первобытного человека», которые изучались и которым придавалось значение. Теперь все больше орудий признаются культурно и исторически значимыми. Помимо охоты, другие виды деятельности требовали инструментов, такие как приготовление пищи, «...сбор орехов, обработка кожи , сбор зерна и обработка дерева...» [11] В эту группу включены «орудия из отщепов камня».
Инструменты — самые важные предметы, которые древние люди использовали, чтобы подняться на вершину пищевой цепи ; изобретая инструменты, они могли выполнять задачи, которые не могли человеческие тела, например, использовать копье или лук , чтобы убить добычу , поскольку их зубы были недостаточно острыми, чтобы пронзить шкуры многих животных. «Человек-охотник» как катализатор изменений гоминидов был поставлен под сомнение. Основываясь на отметинах на костях в археологических памятниках, теперь более очевидно, что доисторические люди поедали туши других хищников, а не убивали свою собственную добычу. [12]
Многие инструменты были изготовлены в доисторические времена или в первые века зафиксированной истории, но археологические свидетельства могут предоставить даты их разработки и использования. [13] [14] [15]
Несколько из шести классических простых машин ( колесо и ось , рычаг , блок , наклонная плоскость , клин и винт ) были изобретены в Месопотамии . [16] Механизм колеса и оси впервые появился вместе с гончарным кругом , изобретенным на территории современного Ирака в 5-м тысячелетии до н. э. [17] Это привело к изобретению колесного транспортного средства в Месопотамии в начале 4-го тысячелетия до н. э. [18] Рычаг использовался в водоподъемном устройстве шадуф , первой крановой машине, которая появилась в Месопотамии около 3000 г. до н. э. , [ 19] а затем в древнеегипетской технологии около 2000 г. до н. э . [20] Самые ранние свидетельства использования блоков относятся к Месопотамии в начале 2-го тысячелетия до н. э. [21]
Винт , последний из простых изобретенных механизмов, [22] впервые появился в Месопотамии в неоассирийский период (911–609 гг. до н. э.). [21] Ассирийский царь Сеннахирим (704–681 гг. до н. э . ) утверждает, что изобрел автоматические шлюзы и был первым, кто использовал водяные винтовые насосы весом до 30 тонн, которые отливались с использованием двухкомпонентных глиняных форм, а не методом « выплавляемого воска ». [23] Акведук Джерван ( ок. 688 г. до н. э.) сделан из каменных арок и облицован водонепроницаемым бетоном. [24] Самые ранние свидетельства существования водяных колес и водяных мельниц относятся к древнему Ближнему Востоку в 4 веке до н. э., [25] в частности, в Персидской империи до 350 г. до н. э., в регионах Месопотамии (Ирак) и Персии (Иран). [26] Это новаторское использование энергии воды , возможно, стало первым применением механической энергии . [27]
Механические устройства значительно расширили свое применение в Древней Греции и Древнем Риме с систематическим использованием новых источников энергии, особенно водяных колес . Их использование расширилось в Темные века с добавлением ветряных мельниц .
Станки вызвали всплеск производства новых инструментов в период промышленной революции . Доиндустриальные машины создавались различными мастерами — слесари строили водяные и ветряные мельницы, плотники делали деревянные рамы, а кузнецы и токари изготавливали металлические детали. Деревянные компоненты имели недостаток: они меняли размеры в зависимости от температуры и влажности, а различные соединения имели тенденцию к расшатыванию (разбалтыванию) со временем. По мере развития промышленной революции все более распространенными становились машины с металлическими деталями и рамами. [28] [29]
Другие важные применения металлических деталей были в огнестрельном оружии и резьбовых крепежных элементах, таких как крепежные винты, болты и гайки. Также была необходимость в точности при изготовлении деталей. Точность позволила бы улучшить работу машин, взаимозаменяемость деталей и стандартизацию резьбовых крепежных элементов. Спрос на металлические детали привел к разработке нескольких станков . Они берут свое начало в инструментах, разработанных в 18 веке изготовителями часов и научными приборами, чтобы позволить им производить небольшие механизмы партиями. До появления станков металл обрабатывался вручную с использованием основных ручных инструментов: молотков, напильников, скребков, пил и зубил. Следовательно, использование металлических деталей машин было сведено к минимуму. Ручные методы производства были очень трудоемкими и дорогостоящими, а точности было трудно достичь. [30] [31] Благодаря присущей им точности станки позволяли экономично производить взаимозаменяемые детали . [28] [29] [32]
Примеры станков включают в себя: [28] [29]
Сторонники нанотехнологий ожидают подобного всплеска, поскольку инструменты становятся микроскопическими по размеру. [33] [34]
Классифицировать инструменты можно по их основным функциям:
Некоторые инструменты могут быть комбинациями других инструментов. Например, будильник — это комбинация измерительного инструмента (часов) и инструмента восприятия (будильника). Это позволяет будильнику быть инструментом, который выходит за рамки всех упомянутых выше категорий.
Существуют некоторые дебаты о том, следует ли считать предметы защитного снаряжения инструментами, поскольку они напрямую не помогают выполнять работу, а просто защищают работника, как обычная одежда. Они соответствуют общему определению инструментов и во многих случаях необходимы для завершения работы. Средства индивидуальной защиты включают такие предметы, как перчатки , защитные очки , наушники и костюмы биологической защиты . [38]
Часто, по замыслу или совпадению, инструмент может иметь общие ключевые функциональные характеристики с одним или несколькими другими инструментами. В этом случае некоторые инструменты могут заменять другие инструменты, либо как временное решение, либо в целях практической эффективности. «Один инструмент делает все» — это девиз, имеющий определенное значение для рабочих, которые не могут практически носить каждый специализированный инструмент к месту выполнения каждой рабочей задачи, например, плотник, который не обязательно работает в мастерской весь день и должен выполнять работу в доме клиента. Замену инструмента можно разделить на два общих класса: замена «по замыслу» или «многоцелевая» и замена как временная замена. Замена «по замыслу» — это инструменты, которые специально разработаны для выполнения нескольких задач с использованием только одного инструмента.
Замена является «импровизацией», когда в игру вступает человеческая изобретательность, и инструмент используется для непреднамеренной цели, например, использование длинной отвертки для отделения рычага управления автомобиля от шарового шарнира вместо использования камертона. Во многих случаях разработанные вторичные функции инструментов не широко известны. Например, многие ручные пилы для резки дерева интегрируют квадрат , включив специальную форму ручки, которая позволяет отмечать углы 90° и 45°, совмещая соответствующую часть ручки с краем и делая разметку вдоль заднего края пилы. Последнее иллюстрируется высказыванием «Все инструменты можно использовать как молотки». Почти все инструменты можно использовать в качестве молотка, [39] хотя лишь немногие инструменты специально предназначены для этого и еще меньше работают так же хорошо, как оригинал.
Инструменты часто используются для замены многих механических устройств, особенно в старых механических устройствах. Во многих случаях дешевый инструмент может быть использован для того, чтобы занять место отсутствующей механической части. Оконный ролик в автомобиле можно заменить плоскогубцами . Переключатель передач или замок зажигания можно заменить отверткой. Опять же, это будут считаться инструментами, которые используются не по назначению, заменой в качестве временной меры. Такие инструменты, как вращающийся инструмент, будут считаться заменой «по конструкции» или «многоцелевой». Этот класс инструментов позволяет использовать один инструмент, который имеет как минимум две различные возможности. «Многоцелевые» инструменты в основном представляют собой несколько инструментов в одном устройстве/инструменте. Такие инструменты часто являются электроинструментами, которые поставляются со многими различными насадками, как вращающийся инструмент, поэтому можно сказать, что электрическая дрель является «многоцелевым» инструментом. [40]
Многофункциональный инструмент — это ручной инструмент, который объединяет несколько инструментов в одном портативном устройстве; швейцарский армейский нож представляет собой один из самых ранних примеров. [41] Другие инструменты имеют основное назначение, но также включают в себя и другие функции — например, плоскогубцы линейного монтера включают в себя захват и резак и часто используются в качестве молотка; [39] а некоторые ручные пилы включают в себя квадрат в прямом углу между тупым краем лезвия и рукояткой пилы. Это также будет категория «многоцелевых» инструментов, поскольку они также являются несколькими инструментами в одном (многоцелевой и многоцелевой могут использоваться взаимозаменяемо — сравните ручной топор ). Эти типы инструментов были специально сделаны, чтобы привлечь внимание многих разных мастеров, которые путешествовали, чтобы выполнить свою работу. Для этих рабочих эти типы инструментов были революционными, потому что они были одним инструментом или одним устройством, которое могло выполнять несколько разных задач. Благодаря этой новой революции инструментов, путешествующему мастеру не придется брать с собой так много инструментов на рабочие площадки, поскольку его пространство будет ограничено транспортным средством или вьючным животным, которым он управляет. Многоцелевые инструменты решают проблему необходимости иметь дело со множеством различных инструментов.
Использование инструментов животными — это явление, при котором животное использует любой вид инструмента для достижения цели, например, добычи пищи и воды, ухода за собой , защиты, общения , отдыха или строительства . [42] Первоначально считалось, что это навык, которым обладают только люди , но использование некоторых инструментов требует сложного уровня познания. [43] Существует значительная дискуссия об определении того, что представляет собой инструмент, и, следовательно, какие виды поведения можно считать истинными примерами использования инструментов. [42] [44] Наблюдения подтвердили, что ряд видов могут использовать инструменты, включая обезьян , человекообразных обезьян , слонов , нескольких птиц и морских выдр . Теперь уникальная связь людей с инструментами считается в том, что мы являемся единственным видом, который использует инструменты для изготовления других инструментов. [42] [45]
Приматы хорошо известны тем, что используют орудия для охоты или сбора пищи и воды, укрытия от дождя и самообороны. Шимпанзе часто были объектом изучения в отношении их использования орудий, наиболее известным из которых было исследование Джейн Гудолл ; эти животные тесно связаны с людьми. Использование орудий в дикой природе у других приматов, особенно среди человекообразных обезьян и мартышек , считается относительно распространенным, хотя его полная степень остается плохо документированной, поскольку многие приматы в дикой природе в основном наблюдаются только отдаленно или кратковременно, когда находятся в своей естественной среде и живут без человеческого влияния. [42] [44] Некоторые новые способы использования орудий приматами могут возникать локализованным или изолированным образом в определенных уникальных культурах приматов , передаваясь и практикуясь среди социально связанных приматов посредством культурного обучения . [43] Многие известные исследователи, такие как Чарльз Дарвин в своей книге «Происхождение человека» , упоминали использование орудий у обезьян (например, бабуинов ). [42] [44] [46]
Среди других млекопитающих , как дикие, так и плененные слоны , как известно, создают инструменты, используя свои хоботы и ноги, в основном для того, чтобы отмахиваться от мух, царапать, затыкать водоемы, которые они вырыли (чтобы снова закрыть их, чтобы вода не испарялась), и добывать пищу, которая находится вне досягаемости. Многие другие социальные млекопитающие, в частности, были замечены за использованием инструментов. Группа дельфинов в заливе Шарк использует морские губки для защиты своих клювов во время поиска пищи. Морские выдры используют камни или другие твердые предметы, чтобы вытеснять пищу (например, морское ушко ) и разбивать моллюсков . Многие или большинство млекопитающих отряда Carnivora были замечены за использованием инструментов, часто для того, чтобы заманивать или разбивать раковины добычи, а также для царапания. [42] [44] [46]
Врановые (такие как вороны , вороны и грачи ) хорошо известны своим большим мозгом (среди птиц ) и использованием инструментов. Новокаледонские вороны являются одними из немногих животных, которые создают свои собственные инструменты. В основном они изготавливают зонды из веток и дерева (а иногда и металлической проволоки), чтобы ловить или пронзать личинок . Использование инструментов у некоторых птиц может быть лучше всего проиллюстрировано на примере сложности гнезда. Птицы-портные изготавливают «мешочки», чтобы делать в них свои гнезда. Некоторые птицы, такие как ткачи , строят сложные гнезда, используя разнообразный набор предметов и материалов, многие из которых специально выбираются определенными птицами за их уникальные качества. Дятловые вьюрки вставляют ветки в деревья, чтобы ловить или пронзать личинок. Попугаи могут использовать инструменты, чтобы расклинивать орехи, чтобы они могли раскалывать внешнюю скорлупу орехов, не выбрасывая внутреннее содержимое. Некоторые птицы пользуются деятельностью человека, например, чёрные вороны в Японии, которые бросают орехи перед автомобилями, чтобы расколоть их. [42] [44] [46]
Несколько видов рыб используют инструменты для охоты и раскалывания моллюсков, извлечения пищи, которая находится вне досягаемости, или расчистки места для гнездования. Среди головоногих моллюсков (и, возможно, уникально или в какой-то степени не наблюдаемо среди беспозвоночных ) осьминоги , как известно, используют инструменты относительно часто, например, собирая кокосовую скорлупу для создания убежища или используя камни для создания барьеров. [42] [44] [46]
В более широком смысле, концепции , которые поддерживают систематическое или исследовательское мышление, часто называют «инструментами», например, Ванесса Дай ссылается на «инструменты размышления» и «инструменты, помогающие отточить вашу профессиональную практику» для будущих учителей, [47] иллюстрируя связь между физическими и концептуальными инструментами, цитируя французского ученого Клода Берно :
мы должны менять [наши идеи], когда они отслужили свое, как мы меняем тупой ланцет , которым пользовались достаточно долго. [47]
Аналогичным образом, процесс принятия решений , «разработанный для того, чтобы помочь женщинам и их партнерам принимать уверенные и обоснованные решения при планировании места родов», описывается как «инструмент выбора места рождения»:
Инструмент призывает женщин рассмотреть возможность внебольничного лечения, когда это целесообразно, [48]
а идея «инструментария» используется Международной организацией труда для описания набора процессов, применимых к улучшению глобальных трудовых отношений . [49]
Телефон — это средство связи, которое взаимодействует между двумя людьми, ведущими разговор на одном уровне. Он также взаимодействует между каждым пользователем и сетью связи на другом уровне. Именно в области медиа и коммуникационных технологий впервые начал получать общественное признание нелогичный аспект наших отношений с нашими инструментами. Джон М. Калкин сказал: «Мы формируем наши инструменты, а затем наши инструменты формируют нас». [50] Одна группа ученых расширила это, сказав: «Люди создают вдохновляющие и расширяющие возможности технологии, но также находятся под влиянием, усилением, манипуляцией и даже заключением в тюрьму технологиями». [51]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
Медиа, связанные с инструментами на Wikimedia Commons