X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Практически во всех науках построение и использование моделей является мощным орудием познания. Активное использование моделей в современных исследованиях обусловлено, прежде всего, высокой сложностью изучаемых явлений. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что оптимальным способом их изучения часто является построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и потому многократно более простой. Понимание широких возможностей моделирования как метода познания привело к его «популярности». Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность этого подхода.

Термин «модель» произошел от латинского слова modus, modulus, что означает мера, образ, способ и т.д. Именно, это самое общее значение слова «модель» послужило основанием для того, чтобы использовать его в качестве научного термина в математических, естественных, технических и социальных науках.

Рассматривая модель в качестве объекта научного познания, исследователи пытались выделить основные признаки, которые отличают ее от других подобных методов. Множество определений понятию «модель» можно объяснить тем, что определение модели также модель, а разным целям требуется сопоставить разные аспекты моделей, поэтому различие в определении моделей неизбежно. Необычайная общность понятия модели, тесная связь со свойствами отражения в природе ведут к тому, что достаточно точное определение не может быть простым и включает весьма общие категории.

Наиболее точное и функциональное определение модели дает В.А. Штофф в своей книге «Моделирование и философия». Он понимает под моделью такую мысленно представляемую или материально реализованную систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте [1]. В данном определении автор акцентирует внимание на получении новой информации об изучаемом объекте в процессе моделирования, исходя из чего можно сделать вывод, что именно информативность и функциональность (т.е. возможность использования для получения информации) являются критерием качества построенной модели.

Опираясь на определение модели, данное В.А. Штоффом, определим понятие моделирование как триединый процесс построения, изучения и применения моделей.

При построении научной классификации моделей весьма важным яв­ляется правильный выбор ее основания: это помогает понять сущность классифицируемых явлений. Цель моделирования диктует, какие стороны оригинала должны быть отражены в модели. Различным целям соответствуют разные модели одного и того же объекта.

В литературных источниках встречаются различные классификации моделей по соответствующим им целям [2]:

-По назначению модели можно разделить на познавательные, прагматические и инструментальные, что соответствует делению целей построения моделей на теоретические и практические. Наиболее наглядно разница между познавательными и прагматическими моделями проявляется в их отношении к оригиналу в процессе деятельности. Познавательные моделиявляются формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с уже имеющимися. Потому при обнаружении расхождения между моделью и реальностью встает задача устранения этого расхождения с помощью изменения модели. Прагматические моделиявляются средством управления и организации практических действий, а также способом представления образцово правильных действий или их результат. Основное различие между познавательными и прагматическими моделями можно выразить так: познавательные модели отражают существующие свойства и закономерности, а прагматические не существующие, но желаемые и (возможно) осуществимые. Инструментальная модель - это средство построения, исследования и (или) использования прагматических и (или) познавательных моделей.

-По уровню моделирования модели можно разделить на эмпирические, теоретические, смешанные. Эмпирические модели строятся на основе эмпирических фактов и зависимостей. Теоретические на основе математических описаний. Смешанные (полуэмпирические) - используют эмпирические зависимости и математические описания.

-По способу возникновения модели классифицируют следующим образом: возникшие в результате прямого наблюдения, изучения и осмысливания (феноменологические модели), возникшие в результате некоторого процесса дедукции, когда новая модель получается как частный случай из некоторой более общей модели (асимптотические модели), возникшие в результате некоторого процесса индукции, когда новая модель является естественным обобщением «элементарных моделей» (индуктивные модели).

В.А. Штофф разделил модели в зависимости от способа построения и средств, с помощью которых производится моделирование изучаемых объектов, на два класса: материальные и идеальные модели. К первому классу относятся всевозможные модели, которые хотя и созданы, построены человеком, но существуют объективно, будучи воплощены в материальных предметах. Сюда же сле­дует отнести и так называемые живые модели, которые, правда, не созданы искусственно, а отобраны человеком в силу прису­щих им определенных свойств, позволяющих в упрощенной форме имитировать изучаемый сложный процесс. Их назначение специфическое — воспроизведение структуры, характера протекания, сущности изучаемого процесса [1].

Основными разновидностями материальных моделей являются физические и аналоговые модели. При физическом моделировании реальному объекту ставится в соответствие его увеличенная или уменьшенная копия. Эта копия создается на основе теории подобия, что и позволяет утверждать, что в модели сохранились требуемые свойства. Такое подобие называют прямым[2].

Аналоговые модели основаны на замене исходного объекта объектом другой физической природы, обладающим аналогичным поведением, т.е. косвенном подобии.Косвенное подобие между оригиналом и моделью устанавливается не в результате физического взаимодействия, а объективно существует в природе, обнаруживается в виде совпадения или достаточной близости их абстрактных моделей и после этого используется в практике реального моделирования [2].

Материальные, модели неразрывно связаны с воображаемыми, или идеальными, моделями главным образом потому, что человек, прежде чем построить модель из каких-либо материалов, мысленно представляет себе, теоретически обосновы­вает, рассчитывает ее. Идеальные (абстрактные) модели являются идеальными конструкциями, построенными средствами мышления, сознания. Идеальные модели можно разделить на две группы.

К первой основной группе относятся образные, или иконические модели, построен­ные с помощью графических образов. Образные модели в идеале могут представлять совокупность графических объектов, несущих в себе большой объём информации. Развитие направления образных моделей является одной из перспективных областей современной науки, использование образов значительно увеличивает количество информации, передаваемое в единицу времени, что особенно актуально на современном этапе развития общества. К образным моделям можно отнести геометрические, графические модели, если они представлены геометрическими образами и объектами.

При переходе к знаковым моделям, образующим вторую основную группу идеальных моделей, характер наглядности и образности меняется. В этих моделях элементы, отношения и свойства моделируемых явлений выражены при по­мощи определенных знаков. Особенностью таких моделей яв­ляется полное и принципиальное отсутствие сходства между элементами такой знаковой модели и соответствующими элемен­тами объекта, поскольку понятие знака исключает сходство между ним и тем предметом или явлением, которое он обозна­чает, или не предполагает этого сходства. Роль знака по отношению к обозначаемому предмету могут играть самые разнообразные явления, выбор его определяется главным образом удобством, и в этом смысле связь знака с обозначаемыми предметами произвольна [1].

Таким образом, знаковая модель не обладает наглядностью в смысле какого бы то ни было сходства ее элементов с элементами объекта. В силу знаковости такая модель по своей физической природе не имеет уже ничего общего с характером элементов моделируемых объектов.

Знаковые модели традиционно подразделяют на следующие виды:

Вербальные (текстовые) моделииспользуют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описаний той или иной области действительности.

Информационные модели- класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы. В более широком смысле под информационной моделью понимают, отражение объекта средствами конечного алфавита.

Математические модели- очень широкий класс знаковых моделей (основанных на формальных языках над конечными алфавитами), широко использующих те ли иные математические методы. Математические модели представляют описание объекта на языке математики.

Необходимо отметить, что математические модели обладают более высокой степенью абстрактности представления информации, тем не менее, граница между вербальными, информационными и математическими моделями может быть проведена весьма условно.

Практический опыт, накопленный к настоящему времени в области разработки и использования моделей позволяет сформулировать основные принципы моделирования, степень реализации которых в каждой конкретной модели может быть различной [9]:

Принцип информационной достаточности. Существует некоторый критический уровень априорных сведений о системе (уровень информационной достаточности), при достижении которого может быть построена ее адекватная модель.

Принцип осуществимости. Создаваемая модель должна обеспечивать достижение поставленной цели исследования с вероятностью, существенно отличающейся от нуля, и за конечное время.

Принцип множественности моделей. Создаваемая модель должна отражать в первую очередь те свойства реальной системы (или явления), которые влияют на выбранный показатель эффективности.

Принцип агрегирования. В большинстве случаев сложную систему можно представить состоящей из подсистем, для адекватного описания которых оказываются пригодными некоторые стандартные математические схемы. Принцип агрегирования позволяет, кроме того, достаточно гибко перестраивать модель в зависимости от задач исследования.

Принцип параметризации. Этот принцип позволяет сократить объем и продолжительность моделирования, однако параметризация снижает адекватность модели.

Список литературы:

Штофф В.А. Моделирование и философия [Текст] / В.А. Штофф. – М.: Наука, 1966. – 304 с.

Бельская Н.Л. История и философия теории моделирования: Монография. [Текст] / Н.Л. Бельская. – Тобольск, 2010. – 205 с.

Код для цитирования: Скопировать