技术设计：技术认识的形象化

程海东，陈 凡

(东北大学 马克思主义学院，辽宁 沈阳 110819)



技术设计：技术认识的形象化

程海东，陈 凡

(东北大学 马克思主义学院，辽宁 沈阳 110819)

技术设计是运用设计理论和方法，在创制和改造技术人工物的过程中，把思维中的技术构思规范化、定量化，把它们以标准的图纸或说明书的形式展现出来的创造性活动。技术设计是解决技术问题的关键，通过分析问题、综合取舍、实践评估等环节使得抽象的技术认识得以形象化、具体化，从而形成切实的技术问题解决方案。在不同的认识情形下，技术设计或者被当作一个黑箱，或者被当作一个白箱，或者被当作一个系统，这三种不同的设计方式分别反映出技术设计的创造性、合理性和过程控制。

技术设计；技术认识；技术认识论

随着上个世纪80年代技术哲学“经验转向”的兴起，技术设计逐渐成为技术哲学研究者关注的重心。荷兰学者克罗斯认为技术设计过程就是“一种解决问题的过程，在这个过程中一种功能被翻译或转换成一种结构，它通常是以收集关于所渴望的功能的知识为开始，以一个设计为结束，这个设计则是一个关于可实现所苛求功能的物理客体、系统或过程的蓝图。”[1]张华夏和张志林教授认为技术设计“是技术认识论的中心概念之一”，是要说明如何构造一个尚未存在的人工客体，技术设计由两部分构成，一是“操作原理”，用来说明装置是怎么工作的，即其各个组成部分是如何组合起来实现去有效功能的；二是“具体型构”，用来说明装饰的外形、结构和组织形式[2]。尽管学者们认为技术设计是技术认识的中心，但还少见从认识论的角度反思技术设计的研究成果。从认识论的角度分析技术设计，就需要明确什么是技术设计，技术设计的一般过程以及技术设计的方式。

一、何为技术设计

设计最初被认为是建筑师、工程师、工业设计者以及其他人绘制出委托人或者出资人所需要的图纸。现在，人们对设计的认识理和解也出现了多样化。侯悦民等在《设计的科学属性及核心》一文中列举了9种设计的界定[3]：

1)意指制作一个特定的人工制品或理解一个特定的活动的计划或者安排。

2)是用知识连接功能和结构。

3)是一种社会性的调解活动。

4)转换需求为设计描述，需求一般称为功能，此功能具体表达所设计的人工制品的目的。

5)是一种有目的的人类活动，使用认知过程转换人类需求和意图为物化的实体。

6)将想法转化为现实。是复杂的问题求解活动。对一个特定的项目寻找最好的可能解。以最好的可能方式满足特定需要的智力尝试。

7)是通过理解和应用自然定律，缓解人类条件的匮乏的创造和实现活动。

8)是一种由设计代理(设计者)为获得在设计状态下以及其相关设计过程的知识变化而进行的活动或认知过程，以达到某个设计目标。设计代理关注的主体是目标、行动和知识。

9)是推理性认知活动，被分解为更小的步骤、过程、和/或阶段。

当然，对设计的不同理解不仅仅只有上述9种，还有很多其他的界定，如“开始在人造物中实施改变”[4](P4)等，“从广义上讲，设计是人类改变自我和世界的创造性活动，是人类发展的基础。一般而言，设计就是设想、运筹、计划和预算，它是人类为实现某种特定目的而进行的创造性活动。”[5]米切姆也认为，“设计是将制作(making)变成了思考(thinking)，而且还是一种在如何制作之前就进行的思考。”[6]……对如此众多的定义进行细致的分析，就会发现两个有趣的情况：一是这些界定是如此的不同，以至于很少有相同的概念出现在不同的界定中，二是他们都没有提到绘图，然而绘图是所有的设计中最常见的一种活动。尽管如此，我们仍然可以体会到，设计是人类的一种自觉地创造活动，是人类为了一定的目的而进行的改造人工物的思维过程。

那么，技术认识论视野中的技术设计究竟是什么呢？技术设计是工程师运用设计理论和方法，在创制和改造技术人工物的过程中，把思维中的技术构思规范化、定量化，并把它们以标准的图纸或说明书的形式展现出来的创造性活动。从外延上看，我们所讨论的技术设计包括工程设计、工业设计和产品设计等设计活动。技术认识论所探讨的技术设计具有如下特征。

第一，创新性。技术设计是创造出原本不存在的技术人工物或者对原有的技术人工物进行改造，这一过程是工程师根据现有的信息来预测人工物的未来状态，最终的设计成果在出现之前必须被假定为它一定会出现，因此，设计者在活动过程中，必须依据假定的结果而不断的回视，并随时做出调整以期假定的结果能够出现。预测的未来必须是正确的，否则设计就不能成功，所以，在技术设计过程中，除了逻辑思维之外，还有大量的非逻辑思维，灵感、猜测等发散式思维和形象式思维在技术设计中会起着关键的作用。

第二，实践性。西蒙认为，“工程师及更一般的设计师主要考虑的问题是，事物应当怎样做，即为了达到目的和发挥效力，应当怎样做。”[7]因此，技术设计不仅是以实践为指向的，而且其自身就是一个技术实践活动。“技术设计越来越多地考虑满足人的使用功能、社会心理需求、个性要求等方面，技术人工物的外观、形态、功能等方面不断进行改进越来越趋于实用化、美观化、多样化和新颖化。”[8]

第三，社会性。技术设计并非一个单纯的工程技术活动，设计的对象是一个技术-社会系统，因此还必须考虑到众多的其他社会因素，除了上述使用者的个体的文化和心理因素之外，更多的包含着制度性、社会文化、社会心理等因素。在技术设计的过程中，相关社会利益群体的意志都会影响到设计的方向，因此，技术设计是一个相关利益群体相互博弈的过程，设计的最终成果只能是一个兼容折中的方案。正如陈昌曙先生所说，“现实的技术活动，面临着复杂的、相互牵制的因素和关系，人们可能会建构和提出多种各有所长的实践方案，而却没有一种方案能最全面兼容各种设计的优点，而又能最大限度的排除它们的弊端，而只能在这些方案中做出相对合理有效的折中选择，避免顾此失彼而有折中兼容。”[9]

第四，系统性。除了社会性使得技术设计具有很强的系统性以外，技术设计自身也是一个系统工程。较为典型的技术设计包括：设计准备、设计初步、设计深入完善、制造指导几个阶段。准备阶段，工程师要熟知设计对象的相关知识，并明确此设计所要解决的技术问题；初步阶段，工程师对设计对象进行初步的构思，并以草图的形式呈现出多种方案，并从中选优；深入完善阶段，工程师对入选方案进行具体细致的设计并做出评价，依据实际需要确定设计对象的尺寸，以效果图或者模型的方式呈现。当然，技术设计的每一步骤都需要回视前面的步骤，以保证预测的结果能够实现，因此技术设计自身就是一个系统性的整体工程。

从上述四个基本特征可以看出，技术设计与艺术、科学和数学很相关，需要明确的是，技术设计并非它们中的一种，整个技术设计过程需要这三者的参与。艺术家和科学家面对的时间是当下，数学家面对的抽象关系不受时间的影响，但是工程师却必须把可设想的未来当作真实的存在来对待，并且还需要详细说明能够使这种预见能够实现的方法。对于工程师来说，在做出预测之前，需要了解当下，这就需要科学的怀疑和认知实验结果的能力；但是在做预测的时候，科学的怀疑就不起作用了，而必须采用其他的方式。当工程师进入初步设计阶段，面临着大量的取舍，需要从中选择一个能够支持他们决定的方案时，“艺术手法”的作用就突出了。在这种情况下，工程师需要做出快速的反应，形成相应的模型，这种模型由随手所做的草图、头脑中精确的图景和实验性的设计构成，这就是灵感。灵感不仅艺术创作需要，技术设计同样需要。数学家的方法就是用抽象符号来表述他的假设，然后推演这些符号并找到答案。但是在技术设计中，只有当问题明确了并且不会发生改变的情况下，来解决目标与细节之间的冲突时，这种数学的方法才会有用。为不断变化的问题寻找解决办法是技术设计中最困难的，也是最有挑战性的工作。当一个设计问题能够用数学的方式表述时，那它就可以在电脑中自动的解决而不需要人的介入了。

二、技术设计的一般过程

一般地描述技术设计的过程，可以将这一过程区分为分析、综合和评估三个阶段，即分析问题、重新综合、实践检验。在具体的技术设计过程中，这个顺序循环很多次，只是每一次循环都会比上一次更具体。

第一，分析问题。技术问题的凸显表明在原有的技术环境中已不能轻易的解决它，而需要在更大的范围内纳入新的因素才能找到解决的办法。在分析问题阶段，需要明确问题的范围和所涉及的相关因素，明确技术设计的目标和实现方式。为此，工程师不能忽视认识与问题相关的信息，在获得大量信息的基础上，要不断的进行反问和深究，尽可能的避免先入之见的束缚，对相关信息进行重组。对设计目标和问题范围的调整会造成不同的影响，工程师会探究相关重要因素，如发起人、使用者、生产者和市场等对这些不同影响的反应。可见，在分析阶段，工程师需要不断的深入了解和掌握问题自身以及与问题有关的所有信息，明确其真实性，尽可能的做出合理成熟的决定。分析阶段的目的就是解构，以最快的速度，花最少的投入，用最有效的方法探求到解决问题的途径。

第二，综合取舍。综合取舍阶段的主要工作就是制定方案。此阶段工程师们具有很高的创造性，将设计情境中的政治、经济、社会文化和道德因素纳入设计方案中。

1)在分析阶段所获成果的基础上，形成一个尽可能适当的方案，方案要能妥善处理所有的分歧，包括设计情境中所有的相关因素。

2)明确设计规范之后，确定设计目标、设计要点和问题域。

3)根据问题的分解，连续或分别单独的解决不同的子问题。

4)方案的形成过程中，如果需要调整，首先是调整子目标来找到可行的方案，以避免对整体方案的重大调整。

5)尽可能预测到每个子目标的可行性及其影响。这种预测主要依靠核心工程师的经验判断，在某些情况下，还需要经过科学的测试。

第三，实践评估。经过对技术问题的分析和对设计方案的综合取舍，最终的设计方案似乎可以确定了，但对于现代系统设计来说，综合形成的多种备选方案还必须经过实践评估才能最终确定。实践评估的主要目的就是尽可能快的减少方案的不确定性，排除那些不值得深究的方案，其中有两个问题尤其需要注意：(1)产品的使用弹性。每个使用者都不一样，所谓的典型人并不存在，设计方案需要增强产品在使用上的弹性，使用者可以根据自己的需要进行调节。(2)使用者的“选择性注意”。当人们发现问题时，注意力会集中在这个问题上，而把其他事情排除在注意力之外，设计方案中要考虑到这种现象，设法把人们不常注意到的因素在设计中突出表现出来，或者采用强迫性功能。在实践评估中很有可能会出现意外问题，工程师就可能需要回到之前的阶段，通过调整方案，提前考虑到或者避免出现此类问题。所以，实践评估就是在多种备选方案中选定一个既能又快又好的解决技术问题，满足用户需要，又不会出现意外问题的方案。

三、技术设计的三种方式

在技术设计过程中，设计者需要用到创造性思维、逻辑分析思维以及系统性思维。如果从创造性的角度看，技术设计过程可以看作是一个黑箱，能看到其中一些创造性飞跃；从逻辑分析的角度看，技术设计过程则可以看作是一个白箱，可以清楚的把握到其中合理性过程；从系统性的角度看，技术设计过程其实是对这一过程的控制，以此找到解决技术问题的路径。

第一，技术设计作为黑箱。从创造性的角度分析技术设计，关注点在于工程师大脑思维的创造性，由于现阶段不能细致的把握大脑思维的具体过程，因此，技术设计的思维过程也就成了一个黑箱，工程师不能详细的说明是如何获得这种设计方案的。“所谓创造性思维，乃是认识主体在科技实践中，由于发现合适问题的引导而以该问题的解决为目标前提下，基于其意识和无意识两种心理能力的交替作用，当暂时放弃意识心理主导而由无意识心理驱动时，突然出现认知飞跃而产生出新观念，并通过逻辑和非逻辑两种思维形式协作互补以完成其过程的思维。”[10]所以，把设计看做是黑箱时，创造性的人类行为只能被解释为神经系统的作用而没有意识的介入，如同我们能够成功的拿到书桌上的铅笔而眼睛并没有看到它那样。当我们的大脑接收到外界输入的信息之后，它就会调整自己的工作模式，在经过多次尝试之后，新输入的信息在刺激大脑的同时，还与大脑中记忆中的信息相协调，从而形成创造性的设想。当技术设计作为黑箱时，需要明确以下四点：

1)工程师输出的信息由三种输入信息支配：当下问题的输入信息，以前问题的输入信息和经验的输入信息。

2)在工程师接收了大量的信息输入之后，如果在更加随意的情况下，排除社会的抑制因素，其信息输出速度会更快。

3)把问题的结构设想为一个整体，在给定的时间内，工程师的输出能力取决于他所能吸收的信息和对这些信息的处理。在经过长时间徒劳的找寻解题方法之后，工程师可能会突然察觉到一个新的构建问题的方式，矛盾就这样被解决了。这种愉悦的体验有时被称为内部的飞跃，通过它，复杂的问题就能够被简单化。

4)控制信息输入方式的能力有助提高获得有益于解决技术设计问题的输出信息的机会。

第二，技术设计作为白箱。与把技术设计视为黑箱的观点相比，大多数的技术设计方式建立在合理性的基础上，即使对设计过程中某些决策，工程师并不能给出令人信服的解释，但整个设计过程是可以解释的。合理性的技术设计“强调用逻辑的、实践的、解决问题的、有条理的和有纪律的方法来处理客观事物，它依靠计算、精确和衡量以及系统概念，从这些方面来看，它是和传统的、习惯的那种宗教方式、美学方式和直观方式相对立的。”[11]在合理性的技术设计中，工程师就像电脑那样处理输入的信息，根据计划好的顺序，首先对输入的信息进行分析，然后综合其中有用的信息形成初步的方案，再然后对形成的初步方案进行评估，如果评估中的方案不能通过，那么重复上述步骤直到在所有可能的方案中找到最合适的那个。作为白箱的技术设计需要具备以下几个条件：

1)设计的目的、设计及过程中的变量和设计方案的标准是预先确定的。

2)在设计之前，对所要解决的问题和具备的条件都有了较为明确的认知。

3)对方案的评估是逻辑的而非实验性的。

4)设计的步骤都是预先确定的，它们之间是连续的并且可以循环。

所以，这种设计方式面临着一个关键问题，那就是设计活动能否分解为可以连续解决或者一并解决的小问题。如果可以，那么更多的精力就会投入到每个子问题的解决中，整个设计过程就会缩短。当然，大的工程设计活动通常都是分解成部分，以便集中很多工程师一起工作，但是每个部分的完成方式不是单一的，而是多样化的。如同电话系统那样，整个系统是开放的，每一个功能都已指派给某一个单独的元件，这些元件通过事先确定的插口连接起来，功能与元件之间是一对一的关系，输入和输出装置在一开始就已经确定了，即便是出现的小背离不会破坏已经安排好的设计顺序。但是在很多情况下，设计物的功能不能指派给那些单独的组件，而是一个复杂的整体，因此要把设计活动分解开是很困难或者是不可能的。这种情况下，就需要一个责任工程师，无论是整体的布局还是细节的设计，都由他来做出关键性的决策。当然，在他确定整体的布局和把剩下的工作分配给他的下属之前，责任工程师已经凭借自己的经验或者创造性解决了那些关键的子问题。

在某些情况下，设计活动是可以重复的，但这样的习惯性设计一旦发生错误，代价也是很高昂的。完全习惯性的技术设计是不可能的，因为必要的经验是不可能预先存在的，它只能在设计过程中经过探索和检验才能形成。可见，在技术设计过程中，无论“白箱”还是“黑箱”的方式，都不能完全满足要求，需要一种能够综合二者优势的新方式。

第三，技术设计作为系统。把技术设计过程看作是“黑箱”或者“白箱”，扩展了寻找解决技术问题途径的领域，但在具体的设计过程中，工程师既不能完全依靠直觉来做出选择，也不能完全依靠高速计算机来自动完成。也就是说，既不能把设计过程单纯的看作是黑箱，也不能单纯的看作是白箱，而应该看作是一个系统。

技术设计过程作为系统由两部分构成：一是设计，二是控制和评估。也就是说将技术设计过程分为两个相对独立的子系统，负责设计的工程师只关注自己的设计工作，而无需对整个设计项目进行控制，也无需对输出的成果(设计方案)进行评估；负责控制和评估的工程则不涉及具体的设计过程，只需要对整个设计过程进行控制和对设计方案进行评估。为什么要区分为这样两个子系统？因为“设计人员对自己的产品熟悉到一定程度后，就很难再预测用户会遇到什么样的问题，对产品会有什么样的误解，以及可能会出现什么样的错误操作。如果设计人员无法作这样的预测，他们就不会设法去降低操作错误发生的几率或是去减轻操作错误造成的不良后果。”[12]

这种系统的设计方式将设计与最终的目标联系起来，避免设计过程的盲目性，使得设计团队中的每位工程师都能根据最终的目标来决定自己每一步的设计，并且通过控制和评估，使得最终的设计成果是多方协调的结果。要实现这一设计目标，首先要说明计划目标与设计情况之间的关系；其次是根据评估，合理说明每种计划最有可能出现的结果，选取其中最优的那个计划。可见，这种设计方式将每一步的设计活动与最终目标连接起来，对每一步设计都进行评估，以明确其是否有利于最终目标的实现。此外，还需要对设计计划进行控制[4](P57-58)。

1)明确关键性的决策。尽早确认每一个关键决策，并且根据新的可靠信息随时做出调整。关键性的决策包括技术设计活动中最初的假定、目的、模型的选择、计划的选择和调整计划的程序。

2)设计成本中要包括错误决策的代价。

3)把设计活动交给合适的工程师来完成。

4)确认有用的信息，信息的可信度必须经过可靠的评估。

5)探究设计成果与其使用环境之间的相互作用关系。设计成果投入使用之后，必定会根据环境的影响而做出相应的调整，环境也会因为成果的使用而发生一定的变化。设计成果与其环境之间的这种相互作用，必须在选择和调整设计计划之前做出评估，只有在把握它们之间的这种关系之后，才能做出关键的决策，才能确定设计活动的最终目标，才能弄清楚所要解决问题的结构。

技术设计过程是一个复杂的认识过程。在不同的情形下，技术设计或者被当作一个黑箱，只看到信息的输入和输出，对其过程无从把握；或者被当作一个白箱，工程师能够准确把握其过程；或者被当作一个系统，将设计过程与目标联系起来。可见，技术设计是解决技术问题的关键，通过分析问题、综合取舍、实践评估等环节使得抽象的技术认识得以形象化、具体化，从而形成切实的技术问题解决方案。

[1]Peter Kroes. Technical functions as dispositions：A critical assessment[J]. Techné，2001，5(3)：1-16.

[2]张华夏，张志林.技术解释研究[M].北京：科学出版社，2005：29.

[3]侯悦民，季林红，金德闻.设计的科学属性及核心[J].科学技术与辩证法，2007，24(3)：23-29.

[4]J Christopher Jones. Design Methods[M]. New York：John Wiley & Sons，1980.

[5]曹耀明.设计美学概论[M].杭州：浙江大学出版社，2004：3.

[6]卡尔·米切姆，布瑞特·霍尔布鲁克，尹文娟.理解技术设计[J].东北大学学报(社会科学版)，2013，15(1)：1-8.

[7]Simon H A. The Sciences of the Artificial[M]. MA：MIT Press，1981：132-133.

[8]张秀武.技术设计的哲学研究[D].太原：山西大学科学技术哲学研究中心，2008.

[9]陈昌曙.技术哲学引论[M].北京：科学出版社，1999：143.

[10]傅世侠，罗玲玲.科学创造方法论[M].北京：中国经济出版社，2000：285.

[11][美]丹尼尔·贝尔.后工业社会的来临[M].高铦，等，译.北京：商务印书馆，1986：404.

[12][美]唐纳德·诺曼.设计心理学[M].何笑梅，欧秋杏，译.北京：中信出版社，2003：162.

Technology Design: Visualization of Technological Cognition

CHENGHai-dong，CHENFan

(SchoolofMarxism,NortheasternUniversity,Shenyang,Liaoning110819，China)

The essence of technology design is a creative activity that engineers normalize and quantify the technology conception in mind and express them in standard drawings or specification with the application of theories and methods of design in the process of creating and modifying technology artifact. Meanwhile, technology design is also the key to solving technology problems, in which engineers can visualize and embody abstract technological cognition through stages such as analyzing problems, synthesizing trade-offs, practical assessment, and finally formulate practical solutions to technology problem. In different cognition situations, technology design is regarded as a black-box, or a white-box, or a system, which correspondingly reflects the creativity, rationality and process control of technology design.

technology design；technological cognition；technology epistemology

2015-05-05

国家社科基金(14CZX017)；辽宁省教育厅科学研究项目(WJ2013051)；湖南省社科基金项目(13YBB005)

程海东(1981-)，男，湖北大悟人，讲师，哲学博士后，主要从事技术哲学研究； 陈 凡(1954-)，男，辽宁沈阳人，教授，哲学博士，博士生导师，中国自然辩证法研究会技术哲学专业委员会主任，主要从事技术哲学与STS研究。

N02

A

1672-934X(2015)04-0023-06

10.16573/j.cnki.1672-934x.2015.04.003