조작적 정의

조작적 정의(operational definition)는 구성개념을 표상하기 위해 설계된 구체적이고 재현 가능한 절차를 명시한다. 미국의 심리학자 S.S. 스티븐스(S.S. Stevens, 1935)의 말에 따르면, "조작이란 하나의 개념을 알려주기 위해 우리가 수행하는 행위이다."[^5][^6] 예를 들어, "공포"(구성개념)의 조작적 정의는 인지된 위협에 대한 반응으로 나타나는 측정 가능한 생리적 반응을 포함하는 경우가 많다. 따라서 "공포"는 심박수, 피부전기활동, 동공 확장, 혈압의 특정 변화로 조작적으로 정의될 수 있다.[^7]

개요

조작적 정의는 구성개념이라고도 하는 개념 또는 이론적 정의를 모형화하거나 표상하기 위해 설계된다. 과학자들은 다른 연구자들이 자신의 연구를 재현할 수 있을 만큼 충분히 구체적으로 해당 개념을 정의하는 조작(절차, 행위 또는 과정)을 기술해야 한다.[^8][^9]

조작적 정의는 또한 특정하고 공개적으로 접근 가능한 준비 과정이나 검증 시험의 관점에서 시스템 상태를 정의하는 데에도 사용된다.[^10] 예를 들어, 섭씨 100도는 해수면 높이에서 물을 끓는 것이 관찰될 때까지 가열하는 과정으로 조작적으로 정의될 수 있다.

케이크는 케이크 레시피로 조작적으로 정의될 수 있다.[^11]

적용

이 개념의 논쟁적인 철학적 기원, 특히 논리실증주의와의 밀접한 연관성에도 불구하고, 조작적 정의는 논란의 여지가 없는 실용적 응용 분야를 가지고 있다. 이는 특히 사회과학과 의학 분야에서 두드러지는데, 핵심 용어의 조작적 정의는 가설과 이론의 명확한 경험적 검증 가능성을 유지하기 위해 사용된다. 조작적 정의는 자연과학에서도 중요하다.

철학

Richard Boyd가 집필한 스탠퍼드 철학 백과사전의 과학적 실재론 항목에 따르면, 현대적 개념은 부분적으로 Percy Williams Bridgman에게서 기원한다. 그는 과학적 개념의 표현이 종종 추상적이고 불명확하다고 느꼈다. Ernst Mach에게 영감을 받은 Bridgman은 1914년에 관측 불가능한 실체를 측정에 사용되는 물리적·정신적 조작의 관점에서 구체적으로 재정의하려고 시도했다.[^1] 이에 따라, 각 관측 불가능한 실체의 정의는 그것을 정의하는 데 사용된 계측 장비와 고유하게 연결되었다. 처음부터 이 접근 방식에 대한 반론이 제기되었는데, 대부분 그 경직성을 둘러싼 것이었다. Boyd가 지적하듯이, "실제로, 그리고 분명히 신뢰할 수 있는 과학적 실천에서, 이론적 용어와 관련된 계측 장비의 변경은 일상적이다. 그리고 이는 분명히 과학의 발전에 결정적이다. '순수한' 조작주의적 관점에 따르면, 이러한 종류의 수정은 방법론적으로 허용되지 않을 것인데, 각 정의가 고유한 '대상'(또는 대상의 부류)을 식별하는 것으로 간주되어야 하기 때문이다."[^1]

과학

특수 상대성 이론은 사건의 동시성과 거리에 대한 조작적 정의의 도입, 즉 이 용어들을 정의하는 데 필요한 조작을 제공하는 것으로 볼 수 있다.[^2]

양자역학에서 조작적 정의의 개념은 관측 가능량의 개념, 즉 측정할 수 있는 것에 기반한 정의와 밀접하게 관련되어 있다.[^3][^4]

조작적 정의는 심리학과 정신의학 분야에서 종종 가장 어려운 과제가 된다. 지능과 같은 직관적 개념은 과학적 조사가 가능해지기 전에 조작적으로 정의되어야 하며, 예를 들어 IQ 검사와 같은 과정을 통해 이루어진다.

비즈니스

1970년 10월 15일, 오스트레일리아 멜버른의 웨스트게이트 교량이 붕괴하여 35명의 건설 노동자가 사망했다. 이후 조사에서 엔지니어들이 평평한 강판의 공급량을 지정했기 때문에 파손이 발생한 것으로 밝혀졌다. 이 맥락에서 평평한이라는 단어에는 조작적 정의가 없었기 때문에, 특정 선적물을 수용하거나 거부하거나 품질을 관리하기 위한 시험 방법이 존재하지 않았다.

W. Edwards Deming은 자신의 경영 및 통계 관련 저술에서 비즈니스의 모든 합의에서 조작적 정의를 사용하는 것의 가치를 매우 중요시했다.

일반적 과정

조작적이라는 용어는 과정의 맥락에서, 특정 시점에 특정 영역에 관련된 인과 관계(또는 자극/반응, 행동 등)에 주로 초점을 맞추는 작업 방법이나 철학을 나타낼 수도 있다. 작업 방법으로서, 이는 존재론적 문제 등과 같이 해당 영역에 대해 더 일반적인 문제는 고려하지 않는다.

컴퓨팅에서

과학은 컴퓨팅을 사용한다. 컴퓨팅은 과학을 사용한다. 우리는 컴퓨터 과학의 발전을 목격해 왔다. 이 세 가지를 모두 연결할 수 있는 사람은 많지 않다. 그 결과 중 하나는, 컴퓨터를 사용하여 결과를 얻었을 때, 코드가 제대로 문서화되지 않았거나, 오류를 포함하고 있거나, 일부가 완전히 누락된 경우 결과를 재현하는 것이 불가능할 수 있다는 것이다.[^12]

많은 경우 문제는 변수, 함수 등의 지속성과 사용의 명확성에 관련되어 있다. 또한 시스템 의존성도 문제가 된다. 간단히 말해, 길이(표준으로서)는 물질을 그 정의적 기반으로 한다. 표준이 계산적으로 구성되어야 할 때 대체 무엇을 사용할 수 있는가?

따라서, 조작적 정의는 인간과 고급 컴퓨터 시스템 간의 상호작용 영역에서 사용될 수 있다. 이러한 의미에서, 담론의 한 영역은 컴퓨팅 사고와 그것이 과학에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 다룬다.[^13] 아메리칸 사이언티스트를 인용하면:

컴퓨터 혁명은 과학, 실험, 연구에 대한 우리의 사고 방식에 깊은 영향을 미쳤다.

한 참고 프로젝트는 전산유체역학과 관련된 수치 모델링 전문가를 포함한 유체 전문가들을 컴퓨터 과학자들과 한 팀으로 모았다. 본질적으로, 컴퓨터 전문가들이 자신들이 원하는 만큼 의견을 제시하기에는 충분한 지식을 갖추고 있지 않다는 것이 밝혀졌다. 따라서 그들의 역할은, 그들의 당혹감에도 불구하고, 많은 경우 "단순한" 프로그래머에 불과했다.

일부 지식 기반 공학 프로젝트에서도 마찬가지로, 도메인 전문가에게 프로그래밍을 가르치는 것과 프로그래머에게 도메인의 복잡한 사항을 이해시키는 것 사이에 절충이 있다는 것을 경험했다. 물론 이것은 도메인에 따라 다르다. 간단히 말해, 모든 팀원은 동전의 어느 면에 자신의 시간을 투자할지 결정해야 한다.

국제교육기술학회(ISTE)는 컴퓨팅 사고의 "조작적 정의"를 상세히 설명하는 소책자를 발행했다. 동시에 ISTE는 관련 기술을 정의하려는 시도를 했다.[^14]

인정되는 기술 중 하나는 모호성에 대한 관용과 개방형 문제를 다루는 능력이다. 예를 들어, 지식 기반 공학 시스템은 주제 전문가의 더 많은 참여를 통해 운영적 측면을 향상시키고 이를 통해 안정성을 높일 수 있지만, 이는 인간이라는 한계와 관련된 문제를 열어놓게 된다. 즉, 많은 경우 계산 결과는 전문가조차도 극복할 수 없는 여러 요인들(따라서 오리 검사의 필요성이 대두됨) 때문에 액면 그대로 받아들여야 한다. 최종 증명은 반복 가능하다고 보장되지 않으며, 달성하는 데 비용이 많이 들었을 수 있고(시간과 비용), 기타 등등인 최종 결과(시뮬레이션이나 인공물에 의한 합리적 모사, 작동하는 설계 등)일 수 있다.

지식 기반 공학과 같은 필수적인 계산 지원을 갖춘 고급 모델링에서는, 실세계 객체, 도메인 및 그 전문가에 의해 정의된 추상화된 대응물, 그리고 컴퓨터 모델 간의 매핑이 유지되어야 한다. 도메인 모델과 그 컴퓨터적 대응물 간의 불일치는 이 주제와 관련된 문제를 제기할 수 있다. 많은 어려운 문제에 필요한 유연한 모델링을 허용하는 기법은 정체성, 유형 등의 문제를 해결해야 하며, 이는 덕 타이핑과 같은 방법으로 이어진다. 수치적 초점을 가진 많은 도메인은 다양한 종류의 극한 이론을 사용하여 다양한 정도의 성공으로 오리 검사의 필요성을 극복한다. 그러나 그럼에도 불구하고, 표현적 프레임워크가 우리가 알 수 있는 것에 큰 영향을 미치기 때문에 문제는 여전히 남아 있다.

객체 기반 방법론을 주장하면서, Peter Wegner[^15]는 "물리학의 조작주의와 심리학의 행동주의 같은 실증주의 과학 철학"이 20세기 초반에 강력하게 적용되었다고 제안했다. 그러나 계산이 이 지형을 변화시켰다. 그는 "비가역적 물리적 및 계산적 추상화"의 네 가지 수준(플라톤적 추상화, 계산적 근사, 기능적 추상화, 값 계산)을 구별해야 한다고 지적한다. 그런 다음, 행동을 초점으로 하는 상호작용적 방법에 의존해야 한다(오리 검사 참조).

예시

온도

니콜라 레오나르 사디 카르노에 의한 온도의 열역학적 정의는 "무한한 열원" 사이에서 "흐르는" 열을 지칭한다. 이는 매우 추상적이며 과학과 무역의 일상 세계에는 적합하지 않다. 이 개념을 구체화하기 위해, 온도는 기체 온도계를 이용한 조작의 관점에서 정의된다. 그러나 이러한 기기는 정교하고 섬세한 장비로, 국가 표준화 연구소에서만 사용하기에 적합하다.

일상적인 사용을 위해 1990년 국제 온도 눈금(ITS)이 사용되며, 전체 범위를 포괄하기 위해 필요한 여러 특정 센서 유형의 특성으로 온도를 정의한다. 그 중 하나가 서미스터의 전기 저항으로, 지정된 구조로 제작되며 조작적으로 정의된 정점에 대해 교정된다.

전류

전류는 지정된 거리만큼 떨어진 두 개의 무한한 평행 도체 사이의 힘으로 정의된다. 이 정의는 실제 측정에는 너무 추상적이므로, 전류 천칭이라는 장치를 사용하여 암페어를 조작적으로 정의한다.

기계적 경도

온도 및 전류와 달리, 재료의 경도에 대한 추상적인 물리적 개념은 존재하지 않는다. 이는 지능의 개념과 다소 유사한, 약간 모호하고 주관적인 개념이다. 실제로 이는 세 가지 보다 구체적인 개념으로 이어진다:

모스 경도계로 측정하는 긁힘 경도;
압입 경도; 그리고
쇼어 경도계로 측정하는 반발 또는 동적 경도.

이 중에서 압입 경도 자체는 많은 조작적 정의로 이어지며, 가장 중요한 것들은 다음과 같다:

브리넬 경도 시험 – 10 mm 강구 사용;
비커스 경도 시험 – 피라미드형 다이아몬드 압입자 사용; 그리고
로크웰 경도 시험 – 다이아몬드 원뿔 압입자 사용.

이 모든 시험에서 압입자에 하중을 가하고, 결과로 생긴 압입 자국을 측정하며, 경도 수치를 계산하는 과정이 정의된다. 이 세 가지 측정 조작 순서는 각각 경도에 대한 우리의 주관적 개념과 일치하는 수치를 산출한다. 비공식적 인식에서 재료가 더 단단할수록, 해당 경도 척도에서 더 높은 수치를 얻게 된다. 또한, 이러한 측정 방법을 사용하여 얻은 실험 결과는 경도 수치가 강철을 영구적으로 변형시키는 데 필요한 응력을 예측하는 데 사용될 수 있음을 보여주었으며, 이는 영구 변형에 대한 저항이라는 우리의 개념과 잘 부합하는 특성이다. 그러나 다양한 경도 척도 사이에 항상 단순한 관계가 있는 것은 아니다. 비커스와 로크웰 경도 수치는 일부 재료와 현상을 설명할 때 질적으로 다른 거동을 보인다.

처녀자리

처녀자리는 하늘에 있는 특정한 별자리이므로, 처녀자리를 형성하는 과정은 역사적이며 반복할 수 없기 때문에 조작적 정의가 될 수 없다. 그럼에도 불구하고, 하늘에서 처녀자리를 찾는 과정은 반복 가능하므로, 이러한 방식으로 처녀자리는 조작적으로 정의된다. 사실, 처녀자리는 얼마든지 많은 정의를 가질 수 있으며(비록 우리가 같은 처녀자리에 대해 이야기하고 있다는 것을 결코 증명할 수는 없지만), 그 중 얼마든지 조작적일 수 있다.

학문 분야

새로운 학문 분야는 대학에서의 학제 간 활동에 대한 반응으로 나타난다. 한 학자는 대략 같은 주제에 대해 같은 명칭을 사용하는 대학 학과가 12개 이상일 때 해당 주제 영역이 하나의 학문 분야가 된다고 제안하였다.[^16]

이론적 정의 대 조작적 정의

{| class="wikitable" |- | 이론적 정의 || 조작적 정의 |- | 무게: 물체에 작용하는 중력의 측정 || 뉴턴 스프링 저울에서 물체를 측정한 결과 |}

같이 보기

오리 시험
조작화
실용주의 격률
실용주의주의
실용주의
이론적/ 개념적 정의

더 읽을거리

Ballantyne, Paul F. 심리학의 역사와 이론 과정, Langfeld, H.S. (1945). 조작주의 심포지엄 서론. Psyc. Rev. ** 32**, 241–243.https://web.archive.org/web/20060516174703/http://www.comnet.ca/~pballan/operationism%281945%29.htm
Bohm, D. (1996) 대화에 관하여. N.Y.: Routledge.
Boyd, Richard. (1959) 과학적 실재론 논쟁의 현황에 관하여 in Erkenntnis. 19, 45–90.
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Carnap, Rudolph. (1959). 언어의 논리적 분석을 통한 형이상학의 제거 in Ayer, A.J.
Churchland, Patricia. (1986). 신경철학— 정신/뇌의 통합 과학을 향하여, MIT Press.
Churchland, Paul. (1989). 신경계산적 관점— 정신의 본질과 과학의 구조, MIT Press.
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Roepstorff, A. & Jack, A. (2004). "신뢰인가 상호작용인가? 편집자 서론, 특별호: 주체를 신뢰할 수 있는가? (제2부)." Journal of Consciousness Studies, 11(7–8), v–xxii.
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참고 문헌

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[^2]: 특수 상대성이론. Springer

[^3]: 양자 이론 강의. Imperial College Press

[^4]: 양자 물리학에서의 힐베르트 공간 연산자. Springer

[^5]: Stevens, S. S. (1935). 심리학의 조작적 기초. ''American Journal of Psychology'', '''47''' (2): 323–324, 330. [[doi:10.2307/1415841]]. "우리는 먼저 조작을 정의해야 한다; 그리고 만약 우리가

[^6]: Ribes-Iñesta, Emilio (2003). [https://behavior.org/resources/123.pdf 조작적 정의에서 정의되는 것은 무엇인가? 조작적 심리학의 사례]. ''Behavior and Philosophy'', '''31''': 115. "조작

[^7]: Lang, P. J.. 공포와 불안: 동물 모델과 인간 인지 정신생리학. (2000)

[^8]: Stevens, S. S. (1935). 심리학적 개념의 조작적 정의. ''Psychological Review'' '''42''' (6): 517–518. [[doi:10.1037/h0056973]]. "과학은 사회 구성원들이 합의한 지식이다

[^9]: 조작적 정의

[^10]: 타당화의 정의

[^11]: Vandervert, L. (1988). 조작적 정의를 간단하고, 유용하며, 지속적으로 만들기. In M. Ware & C. Brewer (Eds.), Handbook for teaching statistics and reseas (pp. 132–134). Hillsdale, NJ: Lawrence

[^12]: Collberg, C., Roebsting, T. (2016) "컴퓨터 시스템 연구에서의 재현성" Communications of the ACM, Vol. 59, No. 3, pages 62–69 (via [https://cacm.acm.org/magazines/2016/3/198873-repeatability-

[^13]: "과학에서의 컴퓨팅 사고" American Scientist, Jan/Feb 2017 (via [https://www.americanscientist.org/issues/pub/2017/1/computational-thinking-in-science My American Scientist])

[^14]: "컴퓨팅 사고의 조작적 정의" (K–12 교육용) 2011 (via [https://www.iste.org/docs/ct-documents/computational-thinking-operational-definition-flyer.pdf 웹사이트])

[^15]: Wegner, Peter. 계산 가능한 함수를 넘어서 또는 튜링 수렁으로부터의 탈출. (1994)

[^16]: [[Rustum Roy]] (1977) "캠퍼스에서의 학제 간 과학 – 실현하기 어려운 꿈", [[Chemical and Engineering News]] 55(35): 28–40