Моделирование

Модели́рование - метод исследования объектов на их моделях - аналогах определённого фрагмента природной или социальной реальности; построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений (органических и неорганических систем, инженерных устройств, разнообразных процессов - физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов. Моделирование необходимо также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Форма моделирования зависит от используемых моделей и сферы их применения. По характеру моделей выделяют предметное и знаковое (информационное) моделирование. При знаковом моделировании моделями служат схемы, чертежи и т.п. Важнейшим видом такого моделирования является математическое (логико-математическое) моделирование. Возможность моделирования, т.е. переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал, основана на том, что модель в определённом смысле отображает (воспроизводит) какие-либо его стороны и предполагает наличие соответствующих теорий или гипотез. Моделирование всегда применяется вместе с другими общенаучными и специальными методами; особенно тесно оно связано с экспериментом. Моделирование в обучении имеет два аспекта: моделирование как содержание, которое учащиеся должны усвоить, и моделирование как учебное действие, средство обучения. С помощью моделирования удаётся свести изучение сложного к простому, невидимого и неощутимого к видимому и ощутимому, незнакомого к знакомому. Система научных моделей, аппарат для их исследования, методика использования в практике результатов исследования входят в основы наук, которые составляют содержание учебного предмета. Моделирование объектов, которые по своей сложности или величине не поддаются исследованию и изготовлению в натуре,- составная часть технического творчества детей. В зависимости от того, какие свойства моделируемого объекта выбраны главными, один и тот же объект может быть представлен моделями различной конструкции. Так, при исследовании физических процессов стремятся к тому, чтобы по результатам опытов на модели можно было судить о явлениях, происходящих в естественных условиях. Наряду с физическим часто используется математическое моделирование. Для изучения сложных самоорганизующихся систем используют кибернетическое моделирование: создаётся функциональная модель, основанная на более простых явлениях, чем изучаемая система. Широко применяется моделирование на компьютерах.

Подробнее

Под моделированием понимается процессы как построения, так и изучения и применения моделей. Оно тесно связано с такими гносеологическими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и другими: процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез. Поэтому естественно задать вопрос: является ли моделирование особым методом научного познания, не является ли оно синонимом процесса теоретического исследования или процесса познавательной деятельности вообще?

Главная особенности моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей — моделей.

Виды моделирования

В силу многозначности понятия «модель» в науке и технике не существует единой классификации видов моделирования: классификацию можно проводить по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения моделирования (в технике, физических науках, кибернетике и т. д.). Например, можно выделить следующие виды моделирования:

  • Компьютерное моделирование
  • Математическое моделирование
  • Математико-картографическое моделирование
  • Цифровое моделирование
  • Логическое моделирование
  • Психологическое моделирование
  • Статистическое моделирование
  • Структурное моделирование
  • Физическое моделирование
  • Экономико-математическое моделирование
  • Имитационное моделирование
  • Эволюционное моделирование
  • и т. д.

Модели могут быть техническими, логическими, математическими, кибернетическими. Математическая модель представляет собой выражение или формулу, включающую переменные и отношения между ними, воспроизводящие элементы и отношения в изучаемом явлении. Техническое моделирование предполагает создание прибора или устройства, по своему действию напоминающего то, что подлежит изучению. Кибернетическое моделирование основано на использовании в качестве элементов модели понятий из области информатики и кибернетики. Логическое моделирование основано на идеях и символике, применяемой в математической логике.

Процесс моделирования

Процесс моделирования включает три элемента:

  • субъект (исследователь),
  • объект исследования,
  • модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Первый этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обусловливаются тем, что модель отображает (воспроизводит, имитирует) какие-либо существенные черты объекта-оригинала. Вопрос о необходимой и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестает быть моделью), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия от оригинала. Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от исследования других сторон. Поэтому любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.

На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о ее «поведении». Конечным результатом этого этапа является множество (совокупность) знаний о модели.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал — формирование множества знаний. Одновременно происходит переход с «языка» модели на «язык» оригинала. Процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели.

Четвертый этап — практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им.

Моделирование — циклический процесс. Это означает, что за первым четырехэтапным циклом может последовать второй, третий и т.д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта или ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование. Разработаны, например, модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, последствий атомной войны. В перспективе для каждой системы могут быть созданы свои модели, перед реализацией каждого технического или организационного проекта должно проводиться моделирование.

Литература и ссылки

Для отправки нажмите Ctrl+Enter, осталось символов для ввода: 1000

Комментарий принят на модерацию

Самые популярные материалы