Модель как способ познания и описания¶

Модель — это упрощённое представление объекта, процесса или явления, используемое для его изучения, описания, прогнозирования или управления. Модель воспроизводит существенные черты оригинала, игнорируя второстепенные, и позволяет получать информацию об объекте без непосредственного воздействия на него. Термин происходит от латинensis modellus — «образец, мера».

¶Основные понятия

Любая модель характеризуется рядом признаков:

• Идеализация — сознательное упрощение объекта, выделение главных свойств.
• Аналогия — сходство модели с оригиналом в определённых отношениях.
• Репрезентативность — способность модели отражать поведение объекта в заданной области.
• Исследуемость — возможность проводить с моделью операции, недопустимые с оригиналом.

Модель всегда существует относительно конкретной цели: одна и та же система может описываться множеством различных моделей, каждая из которых пригодна для решения своей задачи.

¶Классификация

¶По способу представления

• Материальные (физические) модели — объекты, существующие в физическом пространстве: макеты, макромодели, аналоги. Примеры: модель самолёта в аэродинамической трубе, муляж космического аппарата.
• Ментальные (мысленные) модели — представления, формируемые в сознании человека на основе опыта. Изучаются в когнитивной психологии.
• Знаковые (символические) модели — описания, построенные на формальном языке: математические формулы, схемы, графики, тексты, компьютерные программы.

¶По типу связи с оригиналом

• Аналоговые модели — свойства модели непрерывно соответствуют свойствам оригинала (электрическая схема, имитирующая механическую систему).
• Цифровые (дискретные) модели — данные представлены в дискретной форме, например компьютерные программы и алгоритмы.

¶По области применения

• Научные модели — используются для объяснения и прогнозирования явлений (модель атома, модель Солнечной системы, модель распространения эпидемий).
• Инженерные модели — проектируемые прототипы и расчётные схемы.
• Экономические модели — формальные описания экономических процессов (модель макроэкономического равновесия, модель рынка).
• Социальные модели — представления о структуре общества и поведении социальных групп.
• Компьютерные модели — реализации моделей в виде программного обеспечения, в том числе имитационное моделирование.

¶Моделирование как метод

Моделирование — это процесс построения и исследования моделей. Оно является одним из основных методов познания наряду с наблюдением и экспериментом. Моделирование применяется, когда:

• эксперимент с реальным объектом невозможен, опасен или дорог (испытания ядерного оружия, космические полёты);
• объект слишком велик или мал для прямого изучения (модели галактик, атомов);
• требуется прогнозировать развитие процесса во времени (погода, экономика);
• необходимо обучение персонала (тренажёры пилотов, хирургов).

Классический пример — математическая модель: система уравнений, описывающая зависимость между переменными. Решение такой системы позволяет предсказывать поведение объекта при заданных условиях.

¶Философский аспект

В философии науки модель понимается как эпистемологический инструмент, связывающий теорию и реальность. Различают реализм (модель отражает подлинную структуру мира) и инструментализм (модель — лишь удобный инструмент для предсказаний, без претензии на истинность). Проблема «модель — оригинал» обсуждается в работах М. Блока, М. Хаммина, Р. Броди.

¶Модели в разных областях знания

• В математике — формальная структура, интерпретирующая теорию (модель теории множеств).
• В логике — множество с интерпретацией символов, делающее формулы истинными.
• В информатике — структурированное представление данных (ER-модель, UML).
• В биологии — модельный организм (дрожжи, дрозофила, мышь), на котором изучают общие биологические процессы.
• В когнитивной психологии — внутреннее представление о внешнем мире, направляющее поведение человека.

¶Ограничения

Любая модель неточна по определению: она отражает объект лишь частично. Известна формулировка статистика Джорджа Бокса: «Все модели неверны, но некоторые полезны». Ошибки моделирования возникают при неверном выборе существенных свойств, недостатке данных или нарушении области применимости. Проверка моделей осуществляется сопоставлением их прогнозов с экспериментальными данными.

¶См. также

• Моделирование
• Математическая модель
• Системный анализ
• Теория систем

¶Источники

• Клочков В. Г. «Концепции современного естествознания»
• Новиков А. М., Новиков Д. А. «Методология научно-исследовательской работы»
• Бокс Дж., Хантер У., Хантер Дж. «Статистика в эксперименте»
• Фрумкин И. Г. «Моделирование: методология и философия»