التعريف التشغيلي

يشير مقال ريتشارد بويد في موسوعة ستانفورد للفلسفة حول الواقعية العلمية إلى أن المفهوم الحديث يعود في أصله جزئيًا إلى بيرسي ويليامز بريدجمان ، الذي رأى أن التعبير عن المفاهيم العلمية غالبًا ما يكون مجردًا وغير واضح. مستلهمًا من إرنست ماخ ، حاول بريدجمان في عام 1914 إعادة تعريف الكيانات غير القابلة للملاحظة بشكل ملموس من حيث العمليات الفيزيائية والعقلية المستخدمة لقياسها. ^{[ 8 ]} وبناءً على ذلك، تم ربط تعريف كل كيان غير قابل للملاحظة بشكل فريد بالأجهزة المستخدمة في تعريفه. منذ البداية، أُثيرت اعتراضات على هذا النهج، ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى عدم مرونته. وكما يشير بويد، "في الممارسة العلمية الفعلية، والتي تبدو موثوقة، تُعد التغييرات في الأجهزة المرتبطة بالمصطلحات النظرية أمرًا روتينيًا، بل وحاسمًا على ما يبدو لتقدم العلم. ووفقًا لمفهوم عملي "بحت"، فإن هذه الأنواع من التعديلات لن تكون مقبولة منهجيًا، حيث يجب اعتبار كل تعريف بمثابة تحديد "كائن" فريد (أو فئة من الكائنات)". ^{[ 8 ]}

يمكن النظر إلى النظرية النسبية الخاصة على أنها إدخال لتعريفات عملية لتزامن الأحداث والمسافة ، أي أنها توفر العمليات اللازمة لتعريف هذه المصطلحات. ^{[ 9 ]}

في ميكانيكا الكم، يرتبط مفهوم التعريفات التشغيلية ارتباطًا وثيقًا بفكرة الكميات القابلة للرصد ، أي التعريفات القائمة على ما يمكن قياسه. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

غالباً ما تكون التعريفات الإجرائية هي الأكثر صعوبة في مجالات علم النفس والطب النفسي ، حيث تحتاج المفاهيم البديهية، مثل الذكاء، إلى تعريف إجرائي قبل أن تصبح قابلة للبحث العلمي، على سبيل المثال، من خلال عمليات مثل اختبارات الذكاء .

في الخامس عشر من أكتوبر عام ١٩٧٠، انهار جسر ويست جيت في ملبورن ، أستراليا ، مما أسفر عن مقتل ٣٥ عامل بناء. وخلص التحقيق اللاحق إلى أن سبب الانهيار هو أن المهندسين حددوا كمية معينة من ألواح الصلب المسطحة. لم يكن لمصطلح "مسطحة" في هذا السياق تعريف عملي، لذا لم يكن هناك معيار لقبول أو رفض شحنة معينة أو لمراقبة الجودة.

في كتاباته الإدارية والإحصائية، أولى دبليو إدواردز ديمينغ أهمية كبيرة لقيمة استخدام التعريفات التشغيلية في جميع الاتفاقيات التجارية.

في سياق العمليات، قد يشير مصطلح "تشغيلي " إلى منهج عمل أو فلسفة تركز بشكل أساسي على علاقات السبب والنتيجة (أو المحفز/الاستجابة، السلوك، إلخ) ذات الأهمية الخاصة لمجال معين في وقت محدد. وباعتباره منهج عمل، فإنه لا يأخذ في الاعتبار القضايا المتعلقة بمجال معين والتي تكون أكثر عمومية، مثل القضايا الأنطولوجية ، وما إلى ذلك.

يستخدم العلم الحوسبة، وتستخدم الحوسبة العلم. لقد شهدنا تطور علوم الحاسوب. وقلةٌ هم من يستطيعون الجمع بين هذه الجوانب الثلاثة. ومن آثار ذلك أنه عند الحصول على نتائج باستخدام الحاسوب، قد يستحيل تكرارها إذا كان الكود موثقًا بشكل سيئ، أو يحتوي على أخطاء، أو إذا حُذفت أجزاء منه بالكامل. ^{[ 12 ]}

في كثير من الأحيان، ترتبط المشكلات باستمرارية ووضوح استخدام المتغيرات والدوال وما إلى ذلك. كما أن اعتماد الأنظمة يمثل مشكلة. باختصار، يعتمد الطول (كمعيار) على المادة كأساس تعريفي له. فماذا يمكن استخدامه إذن عند صياغة المعايير حسابيًا؟

لذا، يمكن استخدام التعريف الإجرائي في مجال تفاعلات البشر مع الأنظمة الحاسوبية المتقدمة. وبهذا المعنى، يتناول أحد مجالات الخطاب التفكير الحاسوبي في العلوم، وكيف يمكن أن يؤثر فيها. ^{[ 13 ]} وكما ورد في مجلة "أمريكان ساينتست":

• لقد أثرت ثورة الحوسبة بشكل عميق على طريقة تفكيرنا في العلوم والتجريب والبحث.

جمع أحد المشاريع المذكورة خبراء في ديناميكيات الموائع، بمن فيهم خبراء في النمذجة العددية المتعلقة بديناميكيات الموائع الحسابية، ضمن فريق مع علماء حاسوب. واتضح في النهاية أن علماء الحاسوب لم يكونوا على دراية كافية للمساهمة بالقدر الذي كانوا يطمحون إليه. لذا، اقتصر دورهم، وللأسف، في كثير من الأحيان على مجرد مبرمجين.

شهدت بعض مشاريع الهندسة القائمة على المعرفة تجربة مماثلة، حيث وُجدت مفاضلة بين محاولة تعليم البرمجة لخبير في مجال معين، وبين جعل المبرمج يفهم تعقيدات ذلك المجال. وهذا، بطبيعة الحال، يعتمد على طبيعة المجال. باختصار، على كل عضو في الفريق أن يقرر أي جانب من هذه المفاضلة سيُكرّس وقته له.

أصدرت الجمعية الدولية للتكنولوجيا في التعليم كتيباً يشرح "تعريفاً عملياً" للتفكير الحسابي. وفي الوقت نفسه، حاولت الجمعية تعريف المهارات ذات الصلة. ^{[ 14 ]}

من المهارات المعترف بها القدرة على تقبّل الغموض والتعامل مع المشكلات المفتوحة. فعلى سبيل المثال، يمكن لنظام هندسي قائم على المعرفة أن يُحسّن من أدائه التشغيلي، وبالتالي استقراره، من خلال زيادة مشاركة الخبير المختص ، مما يُثير قضايا تتعلق بالحدود البشرية. ففي كثير من الأحيان، يجب أخذ نتائج الحسابات كما هي نظرًا لعدة عوامل (ومن هنا تبرز ضرورة اختبار "البطة ") لا يستطيع حتى الخبير تجاوزها. وقد يكون الدليل النهائي هو النتائج النهائية (محاكاة معقولة من خلال المحاكاة أو النموذج ، أو تصميم عملي، إلخ) التي لا يُضمن تكرارها، وقد تكون مكلفة من حيث الوقت والمال، وما إلى ذلك.

في النمذجة المتقدمة، مع الدعم الحسابي اللازم كالهندسة القائمة على المعرفة، يجب الحفاظ على علاقات ربط بين الكائن الواقعي، ونظائره المجردة كما يحددها المجال وخبراؤه، ونماذج الحاسوب. ويمكن أن تُثير حالات عدم التطابق بين نماذج المجال ونظائرها الحسابية إشكالياتٍ تتعلق بهذا الموضوع. وتتطلب التقنيات التي تسمح بالنمذجة المرنة اللازمة للعديد من المشكلات المعقدة حل مشكلات الهوية والنوع، وما إلى ذلك، مما يؤدي إلى أساليب مثل اختبار التصنيف الديناميكي. وتستخدم العديد من المجالات، ذات التركيز العددي ، نظرية النهايات، بأنواعها المختلفة، للتغلب على ضرورة اختبار التصنيف الديناميكي بدرجات متفاوتة من النجاح. ومع ذلك، لا تزال هناك مشكلات قائمة، إذ تؤثر أطر التمثيل بشكل كبير على ما يمكننا معرفته.

في معرض دفاعه عن منهجية قائمة على الكائنات، أشار بيتر ويغنر ^{[ 15 ]} إلى أن "الفلسفات العلمية الوضعية، مثل المنهج العملي في الفيزياء والسلوكية في علم النفس" كانت تُطبَّق بقوة في أوائل القرن العشرين. إلا أن الحوسبة غيّرت المشهد. ويلاحظ أنه يتعين علينا التمييز بين أربعة مستويات من "التجريد الفيزيائي والحسابي غير القابل للعكس" (التجريد الأفلاطوني، والتقريب الحسابي، والتجريد الوظيفي، وحساب القيمة). بعد ذلك، يجب أن نعتمد على أساليب تفاعلية تركز على السلوك (انظر اختبار البطة).

يُعرّف نيكولاس ليونارد سادي كارنو درجة الحرارة وفقًا لنظرية الديناميكا الحرارية ، بأنها حرارة "تتدفق" بين "مستودعات لا نهائية". هذا التعريف مجرد للغاية وغير مناسب للتطبيق العملي في مجال العلوم والتجارة. ولتوضيح الفكرة، تُعرّف درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة الغاز. إلا أن هذه المقاييس أجهزة دقيقة ومعقدة، ولا تُستخدم إلا في مختبرات التقييس الوطنية.

للاستخدام اليومي، يُستخدم المقياس الدولي لدرجة الحرارة لعام 1990 (ITS) ، الذي يُعرّف درجة الحرارة بناءً على خصائص أنواع محددة من أجهزة الاستشعار اللازمة لتغطية النطاق الكامل. ومن هذه الخصائص المقاومة الكهربائية للثرمستور ، ذي البنية المحددة، والذي تتم معايرته وفقًا لنقاط ثابتة محددة تشغيليًا.

يُعرَّف التيار الكهربائي بدلالة القوة بين موصلين متوازيين لا نهائيين ، يفصل بينهما مسافة محددة. هذا التعريف مجرد للغاية بحيث يصعب قياسه عمليًا، لذا يُستخدم جهاز يُعرف بميزان التيار لتحديد الأمبير عمليًا.

بخلاف درجة الحرارة والتيار الكهربائي ، لا يوجد مفهوم فيزيائي مجرد لصلابة المادة . إنها فكرة غامضة وذاتية إلى حد ما، تشبه إلى حد ما فكرة الذكاء . في الواقع، تقودنا هذه الفكرة إلى ثلاث أفكار أكثر تحديدًا:

1. صلابة الخدش مقاسة على مقياس موس ؛
2. صلابة الانضغاط؛ و
3. الصلابة الارتدادية، أو الديناميكية، التي يتم قياسها باستخدام منظار شور الصلب .

ومن بين هذه العوامل، تؤدي صلابة الانضغاط نفسها إلى العديد من التعريفات التشغيلية، وأهمها ما يلي:

1. اختبار صلابة برينل - باستخدام  كرة فولاذية قطرها 10 مم؛
2. اختبار صلابة فيكرز – باستخدام رأس ماسي هرمي الشكل؛ و
3. اختبار صلابة روكويل - باستخدام رأس مخروطي ماسي.

في جميع هذه الطرق، تُحدد عملية تحميل أداة الضغط، وقياس الانخفاض الناتج، وحساب قيمة الصلابة. تُنتج كل سلسلة من عمليات القياس الثلاث هذه قيمًا تتوافق مع مفهومنا الشخصي للصلابة. فكلما زادت صلابة المادة وفقًا لتصورنا غير الرسمي، زادت القيمة التي ستحصل عليها على مقاييس الصلابة الخاصة بنا. علاوة على ذلك، أظهرت النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها باستخدام طرق القياس هذه أن قيمة الصلابة يمكن استخدامها للتنبؤ بالإجهاد اللازم لتشويه الفولاذ بشكل دائم، وهي خاصية تتوافق جيدًا مع مفهومنا لمقاومة التشوه الدائم. مع ذلك، لا توجد دائمًا علاقة بسيطة بين مقاييس الصلابة المختلفة. إذ تُظهر قيم صلابة فيكرز وروكويل سلوكًا مختلفًا نوعيًا عند استخدامها لوصف بعض المواد والظواهر.

تُعدّ كوكبة العذراء كوكبةً محددةً من النجوم في السماء، ولذا لا يُمكن اعتبار عملية تشكّلها تعريفًا عمليًا، لأنها عملية تاريخية وغير قابلة للتكرار. مع ذلك، فإنّ عملية تحديد موقع العذراء في السماء قابلة للتكرار، وبالتالي يُمكن تعريفها عمليًا. في الواقع، يُمكن أن يكون للعذراء عددٌ لا يُحصى من التعريفات (مع أننا لا نستطيع أبدًا إثبات أننا نتحدث عن العذراء نفسها )، وقد يكون أيٌّ منها عمليًا.

تظهر التخصصات الأكاديمية الجديدة استجابةً للنشاط متعدد التخصصات في الجامعات. وقد أشار أحد الأكاديميين إلى أن مجالًا موضوعيًا ما يصبح تخصصًا عندما يستخدم أكثر من اثني عشر قسمًا جامعيًا الاسم نفسه لنفس الموضوع تقريبًا. ^{[ 16 ]}