Метод моделирования в науке



Метод моделирования внауке

Рахматуллин Рафаэль Юсупович, доктор философских наук, профессор;

Якупова Гульназ Сагитовна, магистрант

Башкирский государственный аграрный университет (г. Уфа)

Метод в переводе с греческого означает путь к чему-либо. Это способ достижения цели при помощи определенным образом упорядоченной деятельности. Одним из важнейших научных методов является моделирование, представляющее собой изучение объекта путем создания его копии — модели. Часто тот или иной объект по каким-то причинам недоступен для исследования. Он может быть слишком большим, дорогостоящим, сложным и т. п. В этих случаях создают другой предмет, копирующий интересующий нас объект или его фрагмент. Этот объект-заместитель и называют моделью. В технике создание и изучение модели часто предшествует созданию оригинала и позволяет избегать дорогостоящих ошибок в его конструировании. Прежде чем построить гигантскую электростанцию, создают ее уменьшенную техническую модель и проводят с ней серию экспериментов. Эти данные позволяют избежать ошибок в строительстве электростанции. Сейчас нередко говорят о математическом моделировании, когда изучается не материальный объект, а система математических уравнений, с помощью которой он описывается. В этом случае практическая деятельность заменяется теоретической, и мы имеем дело уже с абстрактными объектами теории.

В течение тысячелетий в качестве исходного источника знаний при создании орудий труда служили изучение и практика. Такой подход к созданию орудий труда преобладал до конца XVIII века, когда эпизодическое применение научных знаний дало основу для развития современных теоретических и эмпирических исследований. Но на этом этапе наука как таковая ещё отставала от развития техники, а научные знания мало влияли на ее развитие. Постепенно, по мере вступления человечества в промышленную революцию, наука начинает развиваться в тех же масштабах, что и техника. Лишь тогда, когда человеком были открыты основные законы природы и созданы фундаментальные отрасли наук — физика, математика, химия и другие, появилась возможность создавать и эффективно применять знания в производстве, используя для этого не только эмпирические исследования, но и теоретические методы, отражающие в абстрактной форме законы природы. Таковыми, к примеру, являются физические и биологические теории, а также математические методы их формализации. Этим самым был открыт путь для изыскания новых, более эффективных и менее длительных по времени методов и моделей научного исследования.

На этапе, продолжающемся до наших дней, развитие науки невозможно представить без процесса познания и использования технологий моделирования. Моделирование применялось людьми ещё в древности, однако лишь в современном мире, в эпоху новых цифровых и информационных технологий и компьютеризации, этот метод приобрел столь разнообразные формы и средства реализации. Использование моделей при описании объектов и процессов окружающего мира, дает, прежде всего, то, что модели позволяют имитировать функции объектов, прогнозировать их будущие свойства или поведение в новых ситуациях и, что самое главное, принимать на основе этой информации верные решения. Кроме этого, модель также позволяет удешевить проведения опытов исследования объекта или явления, таким образом, что модель позволяет заменить предмет. Роль моделей в познании легче всего уяснить при помощи давно исследованной темы визуализации в науке [1; 2; 3 и др.]. Однако очень важно отличить модель и образ. Когда мы имеем дело с моделью, мы осознаем ее искусственный характер. Образ же, как правило, переживается как сам объект-оригинал, из-за интенциональности сознания [4; 5]. Моделью называют объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств последнего. К примеру, чтобы изучить структуру здания, необязательно увидеть все своими глазами, достаточно в этих целях использовать фотографии или же макет (миниатюрную копию) здания. В этом случае фотография и макет выступают как объекты-заместители, которых можно назвать моделями.

Замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели и называется моделированием. Таким образом, процесс моделирование включает три элемента: субъект исследования, объект исследования и модель, опосредствующую отношения познающего субъекта и познаваемого объекта. В некоторых случаях модель предваряет исследование самого объекта. Как правило, такая ситуация возникает при творческих процессах [6; 7].

Модель проще самого оригинального объекта; обычно она имитирует не все, а лишь наиболее важные для исследования его особенности характеристики и потому она удобна для изучения. В определенном смысле модель описывает лишь приближенно реальный объект. Однако иногда бывает, когда принятая искусственно созданная модель описывает реальный объект совершенно неправильно, как говорят, модель оказывается н соответствующей объекту исследования. Это очень важная характеристика и моделей, образов-репрезентантов [8; 9; 10].

Правильное описание объекта по соответствующим характеристикам, является важнейшим требованием, предъявляемым к модели. Полное совпадение свойств и характеристики модели и оригинала никогда не достигается, причём по очень простой причине: модель — это не оригинал. Однако модель обладает относительно более простыми свойствами, чем оригинал. Как правило, чем модель больше соответствует реальному процессу, тем она сложнее. Поэтому требования простоты и правильности в определённом смысле противоположны.

Один и тот же объект может иметь несколько переменных моделей. Это определяется тем, какие характеристики оригинала модель выражает. Выбор характеристик и свойств при построении модели непременно должен быть связан с целью моделирования. Цель создания модели оказывает влияние и на выбор формы ее представления.

Модели по форме классифицируются на материальные и информационные. Примерами материальных моделей могут выступать муляж, глобус, уменьшенный в размерах модель Вселенной и т. д. Такие модели отличаются от объектов оригиналов размерами и материалом, из которого они выполнены. Могут быть модели, воспроизводящие какие-то функции объекта. Моделью, имитирующей работу летчика является автопилот. Другой пример материальной модели: конструкторы космической техники используют приспособления для создания условий невесомости, чтобы космонавты тренировались в искусственно созданных космических условиях.

Информационной моделью называют описание объекта моделирования на свободном, формальном, математическом или каком-либо другом языке. Проще говоря это информация об объекте моделирования. Процесс создания информационной модели принято называть формализацией. Формализация — это представление какой-либо содержательной области (рассуждений, доказательств, процедур классификации, поиска информации научных теорий) как набор характерных для неё признаков, использование которых позволяет понять её более содержательным образом. К числу информационных моделей относят вербальные, графические, математические, табличные модели и др.

Вербальной моделью объекта называется его описание словами на естественном языке. К примеру, моделью понятия может служить его определение. Научные теории, сформулированные на естественном языке, милицейский протокол, правила дорожного движения также могут быть названы вербальными моделями. Графические модели предназначаются для наглядного представления объекта. В качестве примеров графических моделей можно назвать план местности, схему и т. д. Графические построения могут описывать с большой степенью правдоподобия некоторые биологические явления. Так, одной из наиболее часто встречаемых моделей роста в биологии является логарифмическая спираль. Табличные модели — наиболее удобны при работе с информацией. Таблица придаёт лаконичность и наглядность данным, структурирует их, позволяет увидеть закономерности в характере данных. К табличным моделям можно отнести расписание занятий, различные графики, периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева и т. д. Возможность манипулирования моделью, активное её использование на современной стадии развития метода моделирования делают компьютерную модель максимально близкой к реальному объекту, и потому этот метод становится для науки незаменимым. Эти модели являются примером развития методологии конструктивизма в науке [11].

Литература:

1. Жуковский В. И., Пивоваров Д. В., Рахматуллин Р. Ю. Визуальное мышление в структуре научного познания. Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1988. 180 с.
2. Юдаев А. Р., Семенова Э. Р. Роль визуализации в научном познании // Вестник научных конференций. 2016. № 1–5 (5). С. 216–217.
3. Рахматуллин Р. Ю. Герменевтическая функция образа в процессе обучения // Вестник Карагандинского университета. 2012. № 4. С. 74–79.
4. Рахматуллин Р. Ю., Сафронова Л. В., Рахматуллин Т. Р. Образ как гносеологическая категория: трудности определения // Вестник ВЭГУ. 2008. № 3. С. 6–14.
5. Рахматуллин Р. Ю., Семенова Э. Р. Образ как элемент педагогического пространства // Молодой ученый. 2013. № 10. С. 531–533.
6. Рахматуллин Р. Ю. Фрактальная концепция творчества // Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. 2015. № 7–1 (57). С. 145–147.
7. Столетов А. И. К построению философской концепции креативности // Социально-гуманитарные знания. 2007. № 12. С. 462–472.
8. Семенова Э. Р., Хамзина Д. З. Образные представления в научной коммуникации // Молодой ученый. 2013. № 7. С. 504–507.
9. Рахматуллин Р. Ю., Семенова Э. Р. Место образа в научном познании // Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. 2016. № 7–1 (69). С. 132–134.
10. Семенова Э. Р. Эмпирическое и теоретическое в научном познании // Вестник научных конференций. 2015. № 2–4 (2). С. 135–136.
11. Рахматуллин Р. Ю., Семенова Э. Р. Генезис эпистемологического конструктивизма в европейской философии // Исторические, философские, политические и юридические науки, культурология и искусствоведение. Вопросы теории и практики. 2016. № 4–1 (66). С. 151–153.