Операциональное определение определяет конкретные, воспроизводимые процедуры, разработанные для представления конструкции. По словам американского психолога С. С. Стивенса (1935), «Операция — это действие, которое мы выполняем, чтобы сделать известную концепцию». [1] [2] Например, операциональное определение «страха» (конструкции) часто включает в себя измеримые физиологические реакции, которые происходят в ответ на воспринимаемую угрозу. Таким образом, «страх» может быть операционально определен как определенные изменения частоты сердечных сокращений, гальванической реакции кожи, расширения зрачков и артериального давления. [3]
Операциональное определение предназначено для моделирования или представления концепции или теоретического определения , также известного как конструкт. Ученые должны описывать операции (процедуры, действия или процессы), которые определяют концепцию, с достаточной конкретностью, чтобы другие исследователи могли повторить их исследование. [4] [5]
Операционные определения также используются для описания состояний системы в терминах конкретного, общедоступного процесса подготовки или проверочного тестирования. [6] Например, 100 градусов Цельсия могут быть операционально определены как процесс нагревания воды на уровне моря до тех пор, пока не будет замечено ее закипание.
Пирог можно операционально определить с помощью рецепта приготовления торта. [7]
Несмотря на спорное философское происхождение концепции, в частности, ее тесную связь с логическим позитивизмом , операциональные определения имеют бесспорные практические применения. Это особенно касается социальных и медицинских наук, где операциональные определения ключевых терминов используются для сохранения однозначной эмпирической проверяемости гипотез и теорий. Операционные определения также важны в физических науках .
Статья в Стэнфордской энциклопедии философии о научном реализме, написанная Ричардом Бойдом , указывает, что современная концепция обязана своим происхождением отчасти Перси Уильямсу Бриджмену , который считал, что выражение научных концепций часто было абстрактным и неясным. Вдохновленный Эрнстом Махом , в 1914 году Бриджмен попытался переопределить ненаблюдаемые сущности конкретно в терминах физических и умственных операций, используемых для их измерения. [8] Соответственно, определение каждой ненаблюдаемой сущности было уникально идентифицировано с инструментами, используемыми для ее определения. С самого начала были высказаны возражения против этого подхода, в основном из-за негибкости. Как отмечает Бойд, «В реальной и, по-видимому, надежной, научной практике изменения в инструментах, связанных с теоретическими терминами, являются рутинными и, по-видимому, имеют решающее значение для прогресса науки. Согласно «чистой» операционалистской концепции, такого рода модификации не были бы методологически приемлемыми, поскольку каждое определение должно рассматриваться для идентификации уникального «объекта» (или класса объектов)». [8] Однако этот отказ от операционализма как общего проекта, призванного в конечном итоге однозначно определить все эмпирические явления, не означает, что операциональные определения перестали иметь какое-либо практическое применение или что их нельзя применять в конкретных случаях. [ необходима цитата ]
Специальную теорию относительности можно рассматривать как введение операциональных определений одновременности событий и расстояния , то есть как предоставление операций, необходимых для определения этих терминов. [9]
В квантовой механике понятие операциональных определений тесно связано с идеей наблюдаемых величин , то есть определений, основанных на том, что можно измерить. [10] [11]
Операционные определения часто оказываются наиболее сложными в областях психологии и психиатрии , где интуитивные концепции, такие как интеллект, должны быть операционально определены, прежде чем они станут поддающимися научному исследованию, например, с помощью таких процессов, как тесты на IQ .
15 октября 1970 года мост West Gate в Мельбурне , Австралия, рухнул, в результате чего погибло 35 строителей. Последующее расследование показало, что авария произошла из-за того, что инженеры указали поставку определенного количества плоской стальной пластины. Слово «плоская» в этом контексте не имело операционального определения, поэтому не было теста на принятие или отклонение конкретной партии или на контроль качества.
В своих управленческих и статистических работах У. Эдвардс Деминг придавал большое значение ценности использования операциональных определений во всех соглашениях в бизнесе. Как он сказал:
Операционный , в контексте процесса, также может обозначать рабочий метод или философию, которая фокусируется в основном на причинно-следственных связях (или стимул/реакция, поведение и т. д.), представляющих особый интерес для конкретной области в конкретный момент времени. Как рабочий метод, он не рассматривает вопросы, связанные с областью, которые являются более общими, такие как онтологический и т. д.
Наука использует вычисления. Вычисления используют науку. Мы видели развитие компьютерной науки. Немногие могут объединить все три из них. Одним из последствий является то, что когда результаты получены с помощью компьютера, их невозможно воспроизвести, если код плохо документирован, содержит ошибки или если части полностью пропущены. [12]
Часто проблемы связаны с постоянством и ясностью использования переменных, функций и т. д. Также проблемой является зависимость от систем. Короче говоря, длина (как стандарт) имеет материю в качестве своей определяющей основы. Что, скажите на милость, можно использовать, когда стандарты должны быть вычислительно оформлены?
Следовательно, операциональное определение может быть использовано в сфере взаимодействия людей с передовыми вычислительными системами. В этом смысле одна из областей дискурса касается вычислительного мышления в науках и того, как оно может повлиять на них. [13] Процитируем American Scientist:
Один из упомянутых проектов объединил экспертов по жидкости, включая некоторых из тех, кто был экспертом в численном моделировании, связанном с вычислительной гидродинамикой, в команду с компьютерными учеными. По сути, оказалось, что компьютерные ребята не знали достаточно, чтобы внести свой вклад так, как им бы хотелось. Таким образом, их роль, к их огорчению, часто была «просто» программистом.
Некоторые проекты по инжинирингу, основанные на знаниях, также столкнулись с тем, что существует компромисс между попыткой научить программированию эксперта в предметной области и заставить программиста понять тонкости предметной области. Это, конечно, зависит от предметной области. Короче говоря, любой член команды должен решить, на какую сторону медали тратить свое время.
У Международного общества технологий в образовании есть брошюра, в которой подробно изложено «операциональное определение» вычислительного мышления. В то же время ISTE предприняла попытку определить связанные с ним навыки. [14]
Признанным навыком является терпимость к неоднозначности и способность справляться с открытыми проблемами. Например, инженерная система, основанная на знаниях, может улучшить свой операционный аспект и, таким образом, свою стабильность за счет большего участия эксперта в предметной области , тем самым открывая вопросы ограничений, которые связаны с человеческим существом. Как во многих случаях, вычислительные результаты должны приниматься за чистую монету из-за нескольких факторов (отсюда возникает необходимость в тесте на утиное зрение ), которые даже эксперт не может преодолеть. Конечным доказательством могут быть окончательные результаты (разумное факсимиле путем моделирования или артефакта , рабочий проект и т. д.), которые не гарантированно будут повторяемыми, могут быть дорогостоящими для достижения (время и деньги) и т. д.
В продвинутом моделировании с необходимой вычислительной поддержкой, такой как инженерия на основе знаний, должны поддерживаться отображения между реальным объектом, его абстрактными аналогами, определенными доменом и его экспертами, и компьютерными моделями. Несоответствия между моделями домена и их вычислительными зеркалами могут вызывать проблемы по этой теме. Методы, которые позволяют гибкое моделирование, необходимое для многих сложных проблем, должны решать проблемы идентичности, типа и т. д., которые затем приводят к методам, таким как утиная типизация. Многие домены с численным фокусом используют теорию пределов различных видов, чтобы преодолеть необходимость утиного теста с разной степенью успеха. Тем не менее, при этом проблемы все еще остаются, поскольку репрезентативные структуры в значительной степени опираются на то, что мы можем знать.
Приводя доводы в пользу объектно-ориентированной методологии, Питер Вегнер [15] предположил, что «позитивистские научные философии, такие как операционализм в физике и бихевиоризм в психологии», активно применялись в начале 20-го века. Однако вычисления изменили ландшафт. Он отмечает, что нам необходимо различать четыре уровня «необратимой физической и вычислительной абстракции» (платоновская абстракция, вычислительная аппроксимация, функциональная абстракция и вычисление значений). Затем мы должны полагаться на интерактивные методы, которые фокусируются на поведении (см. тест на утку).
Термодинамическое определение температуры , данное Николя Леонаром Сади Карно , относится к теплу, «текущему» между «бесконечными резервуарами». Все это крайне абстрактно и не подходит для повседневного мира науки и торговли. Чтобы сделать идею конкретной, температура определяется в терминах операций с газовым термометром. Однако это сложные и тонкие приборы, адаптированные только для национальной лаборатории стандартизации.
Для повседневного использования используется Международная температурная шкала 1990 года (ITS), определяющая температуру с точки зрения характеристик нескольких конкретных типов датчиков, необходимых для покрытия всего диапазона. Одним из них является электрическое сопротивление термистора с указанной конструкцией, калиброванного по фиксированным точкам, определенным в эксплуатации .
Электрический ток определяется как сила между двумя бесконечными параллельными проводниками, разделенными определенным расстоянием. Это определение слишком абстрактно для практического измерения, поэтому для операционального определения ампера используется устройство, известное как баланс тока .
В отличие от температуры и электрического тока , не существует абстрактной физической концепции твердости материала . Это немного расплывчатая, субъективная идея, несколько похожая на идею интеллекта . Фактически, она приводит к трем более конкретным идеям:
Из них твердость при вдавливании сама по себе приводит к множеству рабочих определений, наиболее важными из которых являются:
Во всех этих случаях определяется процесс загрузки индентора, измерения полученного отпечатка и расчета числа твердости. Каждая из этих трех последовательностей измерительных операций дает числа, которые соответствуют нашему субъективному представлению о твердости. Чем тверже материал по нашему неформальному восприятию, тем большего числа он достигнет по нашим соответствующим шкалам твердости. Кроме того, экспериментальные результаты, полученные с использованием этих методов измерения, показали, что число твердости можно использовать для прогнозирования напряжения, необходимого для постоянной деформации стали, характеристики, которая хорошо соответствует нашему представлению о сопротивлении постоянной деформации. Однако не всегда существует простая связь между различными шкалами твердости. Числа твердости по Виккерсу и Роквеллу демонстрируют качественно различное поведение при использовании для описания некоторых материалов и явлений.
Созвездие Девы — это специфическое созвездие звезд на небе, поэтому процесс формирования Девы не может быть операциональным определением, поскольку он исторический и не повторяемый. Тем не менее, процесс, посредством которого мы находим Деву на небе, повторяем , поэтому таким образом Дева операционально определяется. Фактически, Дева может иметь любое количество определений (хотя мы никогда не сможем доказать, что говорим об одной и той же Деве), и любое количество может быть операциональным.
Новые академические дисциплины появляются в ответ на междисциплинарную деятельность в университетах. Один ученый предположил, что предметная область становится дисциплиной, когда существует более дюжины университетских кафедр, использующих одно и то же название для примерно одного и того же предмета. [16]
Электрическая стимуляция миндалевидного тела вызывает многие из форм поведения, используемых для определения состояния страха, при этом выбранные целевые области миндалевидного тела производят специфические эффекты (рис. 1).