Операционное определение определяет конкретные, воспроизводимые процедуры, предназначенные для представления конструкции. По словам американского психолога С. С. Стивенса (1935), «операция — это действие, которое мы совершаем для того, чтобы познать понятие». [1] [2] Например, рабочее определение «страха» (конструкт) часто включает измеримые физиологические реакции, которые возникают в ответ на предполагаемую угрозу. Таким образом, «страх» можно функционально определить как определенные изменения частоты сердечных сокращений, кожно-гальванической реакции, расширения зрачков и артериального давления. [3]
Операционное определение предназначено для моделирования или представления концепции или теоретического определения , также известного как конструкция. Ученые должны описывать операции (процедуры, действия или процессы), определяющие концепцию, с достаточной конкретикой, чтобы другие исследователи могли повторить их исследования. [4] [5]
Операционные определения также используются для определения состояний системы с точки зрения конкретного, общедоступного процесса подготовки или проверочного тестирования. [6] Например, 100 градусов по Цельсию можно определить как процесс нагрева воды на уровне моря до момента ее кипения.
Торт можно функционально определить по рецепту торта. [7]
Несмотря на спорное философское происхождение этой концепции, особенно ее тесную связь с логическим позитивизмом , операциональные определения имеют бесспорное практическое применение. Это особенно справедливо в социальных и медицинских науках, где оперативные определения ключевых терминов используются для сохранения однозначной эмпирической проверяемости гипотез и теорий. Операционные определения также важны в физических науках .
Статья о научном реализме в Стэнфордской энциклопедии философии , написанная Ричардом Бойдом , указывает на то, что современная концепция частично обязана своим происхождением Перси Уильямсу Бриджмену , который считал, что выражение научных концепций часто было абстрактным и неясным. Вдохновленный Эрнстом Маха , в 1914 году Бриджмен попытался дать конкретное определение ненаблюдаемым объектам с точки зрения физических и умственных операций, используемых для их измерения. [8] Соответственно, определение каждого ненаблюдаемого объекта было однозначно идентифицировано с помощью инструментов, используемых для его определения. С самого начала против такого подхода были высказаны возражения, в основном из-за его негибкости. Как отмечает Бойд: «В реальной и очевидно надежной научной практике изменения в инструментах, связанных с теоретическими терминами, являются рутинными и, очевидно, имеют решающее значение для прогресса науки. Согласно «чистой» операционалистской концепции, такого рода модификации не будут быть методологически приемлемым, поскольку каждое определение должно рассматриваться как идентифицирующее уникальный «объект» (или класс объектов)». [8] Однако этот отказ от операционализма как общего проекта, предназначенного в конечном итоге однозначно определить все экспериментальные явления, не означал, что операциональные определения перестали иметь какое-либо практическое применение или что они не могли применяться в частных случаях. [ нужна цитата ]
Специальную теорию относительности можно рассматривать как введение оперативных определений одновременности событий и расстояний , то есть как предоставление операций, необходимых для определения этих терминов. [9]
В квантовой механике понятие операционных определений тесно связано с идеей наблюдаемых , то есть определений, основанных на том, что можно измерить. [10] [11]
Операционные определения часто являются наиболее сложными в областях психологии и психиатрии , где интуитивные понятия, такие как интеллект , должны быть операционально определены, прежде чем они станут доступными для научного исследования, например, с помощью таких процессов, как тесты IQ .
15 октября 1970 года мост Западные Ворота в Мельбурне , Австралия , обрушился, в результате чего погибли 35 строителей. Последующее расследование показало, что сбой произошел из-за того, что инженеры уточнили поставку определенного количества плоских стальных листов. Слово « плоский» в этом контексте не имело практического определения, поэтому не было никаких тестов для принятия или отклонения конкретной партии или для контроля качества.
В своих управленческих и статистических трудах У. Эдвардс Деминг придавал большое значение использованию операционных определений во всех деловых соглашениях. Как он сказал:
Операционный в контексте процесса также может обозначать метод работы или философию, которая фокусируется главным образом на причинно-следственных связях (или стимулах/реакциях, поведении и т. д.), представляющих особый интерес для конкретной области в конкретный момент времени. В качестве рабочего метода он не рассматривает вопросы, связанные с предметной областью, которые являются более общими, такими как онтологические и т. д.
Наука использует компьютеры. Компьютерные технологии используют науку. Мы видели развитие информатики. Немногие могут соединить все три из них. Одним из последствий является то, что результаты, полученные с помощью компьютера, невозможно воспроизвести, если код плохо документирован, содержит ошибки или если некоторые части полностью опущены. [12]
Часто проблемы связаны с постоянством и ясностью использования переменных, функций и т. д. Кроме того, проблемой является системная зависимость. Короче говоря, длина (как стандарт) имеет в качестве основы определения материю. Какую молитву можно использовать, когда стандарты необходимо разработать с помощью вычислений?
Следовательно, операционное определение может использоваться в сфере взаимодействия людей с продвинутыми вычислительными системами. В этом смысле одна из областей дискурса посвящена вычислительному мышлению в науке и тому, как оно может повлиять на науку. [13] Цитируем американского ученого:
Один упомянутый проект объединил экспертов по жидкостям, в том числе тех, кто был экспертом в численном моделировании, связанном с вычислительной гидродинамикой, в команду с учеными-компьютерщиками. По сути, оказалось, что компьютерщики знали недостаточно, чтобы высказать столько, сколько им хотелось. Таким образом, к их огорчению, их роль часто была «просто» программистом.
В некоторых инженерных проектах, основанных на знаниях, аналогичным образом наблюдался компромисс между попыткой научить программированию эксперта в предметной области и заставить программиста понять тонкости предметной области. Это, конечно, зависит от домена. Короче говоря, любому члену команды приходится решать, на какую сторону медали потратить свое время.
У Международного общества технологий в образовании есть брошюра, подробно описывающая «операционное определение» вычислительного мышления. В то же время ISTE предпринял попытку определить соответствующие навыки. [14]
Признанным навыком является терпимость к двусмысленности и способность решать открытые проблемы. Например, инженерная система, основанная на знаниях, может повысить ее эксплуатационный аспект и, следовательно, ее стабильность за счет более активного участия эксперта в данной области , тем самым открывая проблемы ограничений, связанных с человеческим существованием. Как и во многих случаях, результаты вычислений приходится принимать за чистую монету из-за нескольких факторов (отсюда и возникает необходимость теста на утке ), которые не может преодолеть даже эксперт. Конечным доказательством могут быть окончательные результаты (разумное факсимиле с помощью моделирования или артефакта , рабочий проект и т. д.), повторяемость которых не гарантируется, достижение которых может быть дорогостоящим (время и деньги) и т. д.
При расширенном моделировании с необходимой вычислительной поддержкой, такой как инженерия, основанная на знаниях, необходимо поддерживать сопоставления между объектом реального мира, его абстрактными аналогами, определенными предметной областью и ее экспертами, и компьютерными моделями. Несоответствия между моделями предметной области и их вычислительными зеркалами могут вызвать проблемы по этой теме. Методы, позволяющие гибкое моделирование, необходимое для решения многих сложных задач, должны решать вопросы идентичности, типа и т. д., что затем приводит к появлению таких методов, как утиное типирование. Во многих областях, ориентированных на числовые значения , с разной степенью успеха используются теории пределов различных видов, чтобы преодолеть необходимость «уточного теста». Тем не менее, с этим проблемы все еще остаются, поскольку репрезентативные структуры сильно влияют на то, что мы можем знать.
Приводя аргументы 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 ситуацию. Он отмечает, что нам необходимо различать четыре уровня «необратимой физической и вычислительной абстракции» (абстракция Платона, вычислительная аппроксимация, функциональная абстракция и вычисление значений). Затем мы должны полагаться на интерактивные методы, основное внимание в которых уделяется поведению (см. тест на утке).
Термодинамическое определение температуры , данное Николя Леонаром Сади Карно , относится к теплу, «текущему» между «бесконечными резервуарами». Все это очень абстрактно и не подходит для повседневного мира науки и торговли. Для конкретизации идеи температура определяется через операции с газовым термометром. Однако это сложные и деликатные инструменты, 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 таких является электрическое сопротивление термистора определенной конструкции, откалиброванное по функционально определенным фиксированным точкам.
Электрический ток определяется как сила между двумя бесконечными параллельными проводниками, разделенными заданным расстоянием. Это определение слишком абстрактно для практического измерения, поэтому для оперативного определения силы тока используется устройство, известное как баланс тока .
В отличие от температуры и электрического тока не существует абстрактного физического понятия твердости материала . Это слегка расплывчатая, субъективная идея, чем-то похожая на идею интеллекта . Фактически, это приводит к трем более конкретным идеям:
Из них твердость при вдавливании сама по себе приводит к множеству эксплуатационных определений, наиболее важными из которых являются:
Во всех этих случаях определен процесс загрузки индентора, измерения полученного отпечатка и расчета показателя твердости. Каждая из этих трех последовательностей операций измерения дает числа, соответствующие нашему субъективному представлению о твердости. Чем сложнее материал для нашего неформального восприятия, тем большего числа он достигнет на наших соответствующих шкалах 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, и эта характеристика хорошо согласуется с нашим представлением о сопротивлении остаточной деформации. Однако между различными шкалами твердости не всегда существует простая связь. Числа твердости по Виккерсу и Роквеллу демонстрируют качественно различное поведение при описании некоторых материалов и явлений.
Созвездие Девы – это специфическое созвездие звезд на небе, поэтому процесс формирования Девы не может быть оперативным определением, так как он исторический и неповторяемый. Тем не менее, процесс, посредством которого мы находим Деву на небе, повторяем , поэтому таким образом Дева определяется операционально. На самом деле определений у Девы может быть сколько угодно (хотя мы никогда не сможем доказать, что речь идет об одной и той же Деве), а оперативных может быть любое количество.
Новые учебные дисциплины появляются как ответ на междисциплинарную деятельность в университетах. Ученый предположил, что предметная область становится дисциплиной, когда более дюжины университетских факультетов используют одно и то же название примерно для одной и той же темы. [16]
Электрическая стимуляция миндалевидного тела вызывает многие модели поведения, используемые для определения состояния страха, при этом определенные целевые области миндалевидного тела вызывают специфические эффекты (рис. 1).