Моделирование как метод познания окружающего мира

Слово "модель" произошло от латинского слова "modelium", означает: мера, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью". По мнению многих авторов, модель использовалась первоначально как изоморфная теория (две теории называются изоморфными, если они обладают структурным подобием по отношению друг к другу).

С другой стороны, в таких науках о природе, как астрономия, механика, физика термин "модель" стал применяться для обозначения того, что она описывает. В. А. Штофф отмечает, что "здесь со словом "модель" связаны два близких, но несколько различных понятия". Под моделью в широком смысле понимают мысленно или практически созданную структуру, воспроизводящую часть действительности в упрощенной и наглядной форме. Таковы, в частности представления Анаксимандра о Земле как плоском цилиндре, вокруг которого вращаются наполненные огнем полые трубки с отверстиями. Модель в этом смысле выступает как некоторая идеализация, упрощение действительности, хотя сам характер и степень упрощения, вносимые моделью, могут со временем меняться. В более узком смысле термин "модель" применяют тогда, когда хотят изобразить некоторую область явлений с помощью другой, более изученной, легче понимаемой. Так, физики 18 века пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических ("планетарная модель атома" - строение атома изображалось как строение солнечной системы). Таким образом, в этих двух случаях под моделью понимается либо конкретный образ изучаемого объекта, в котором отображаются реальные или предполагаемые свойства, либо другой объект, реально существующий наряду с изучаемым и сходный с ним в отношении некоторых определенных свойств или структурных особенностей. В этом смысле модель - не теория, а то, что описывается данной теорией - своеобразный предмет данной теории.

Во многих дискуссиях, посвященных гносеологической роли и методоло­гическому значению моделирования, этот термин употреблялся как синоним познания, теории, гипотезы и т.н. Например, часто модель употребляется как синоним теории в случае, когда теория еще недостаточно разработана, в ней мало дедуктивных шагов, много неясностей. Иногда этот термин употребляют в качестве синонима любой количественной теории, математического описания. Несостоятельность такого употребления с гносеологической точки зрения, по мнению В.А. Штоффа, в том, "что такое словоупотребление не вызывает никаких новых гносеологических проблем, которые были бы специфичны для моделей"(15). Существенным признаком, отличающим модель от теории (по словам И.Т. Фролова), является не уровень упрощения, не степень абстракции, и, следовательно, не количество этих достигнутых абстракций и отвлечений, а способ выражения этих абстракций, упрощений и отвлечений, характерный для модели.

В соответствии с различными назначениями методов моделирования понятие модель используется не только и не столько с целью получения объяснений различных явлений сколько для предсказания интересующих исследователя явлений. «Объяснительная» функция моделирования проявляется в педагогиче­ских целях, «предсказательная» - при прощупывании новых идей, получении «выводов по аналогии».

При всем разнообразии этих аспектов их объединяет представление о мо­делировании прежде всего как орудии познания, т.е. как об одной из важней­ших философских категорий.

В философской литературе, посвященной вопросам моделирования, предлагаются различные определения модели. А.А. Зиновьев и И.И. Ревзин да­ют следующее определение: "Пусть Х есть некоторое множество суждений, описывающих соотношение элементов некоторых сложных объектов А и В. Пусть Y есть некоторое множество суждений, получаемых путем изучения А и отличных от суждения X. Пусть есть некоторое множество суждений, относящихся к В и также отличных от X. Если выводится из конъюнкции Х и Y по правилам логики, то А есть модель В, а В есть оригинал модели. [1] Здесь модель - лишь средство получения знаний, а не сами знания, следовательно, из рассмотрения выпадают идеальные модели (мысленные), т.к. их значение в качестве элементов знания реальных объектов отрицать нельзя. Определение И. Т. Фролова: «Моделирование означает материальное или мысленное имитирование реально существующей системы путем специального конструирования аналогов (моделей), в которых воспроизводятся принципы организации и функционирования этой системы". Здесь в основе мысль, что модель - средство познания, главный ее признак - отображение. На мой взгляд, наиболее полное определение понятия «модель» дает В.А. Штофф в своей книге "Моделирование и философия": "Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализуемая система, которая отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте".

При дальнейшем рассмотрении моделей и процесса моделирования будем исходить из того, что общим свойством всех моделей является их способность отображать действительность. В зависимости от того, какими средствами, при каких условиях, по отношению к каким объектам познания это их общее свойство реализуется, возникает большое разнообразие моделей, а вместе с ним и проблема классификации моделей.

Классификация моделей и виды моделирования. Единая классификация видов моделирования затруднительна в силу многозначности понятия модель в науке и технике. Ее можно проводить по различным основаниям по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения. В биологии применяются в основном три вида модели­рования - биологические, физико-химические, математические.

В литературе, посвященной философским аспектам моделирования, представлены различные классификационные признаки, по которым выделены различные типы моделей. Например, называются такие признаки, как:

• Способ построения (форма модели),

• Качественная специфика (содержание модели).

По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Остановимся на группе материальных моделей. Несмотря на то, что эти модели созданы человеком, но они существуют объективно. Их назначение специфическое - отразить пространственные свойства, динамику изучаемых процессов, зависимости и связи. Материальные модели соединены с объектами отношением аналогии.

Материальные модели неразрывно связаны с воображаемыми (даже, прежде чем что-либо построить - сначала теоретическое представление, обоснование). Эти модели остаются мысленными даже в том случае, если они воплощены в какой-либо материальной форме. Большинство этих моделей не претендует на материальное воплощение. По форме они могут быть:

• образные, построенные из чувственно наглядных элементов;

• знаковые, в этих моделях элементы отношения и свойства моделируе­мых явлений выражены при помощи определенных знаков,

• смешанные, сочетающие свойства и образных, и знаковых моделей.

Достоинства данной классификации в том, что она дает хорошую основу для анализа двух основных функций модели:

• практической (в качестве средства научного эксперимента)

• теоретической (в качестве специфического образа действительности, в котором содержатся элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и единичного).

Другая классификация есть у Б.А. Глинского в его книге "Моделирова­ние как метод научного исследования", где наряду с обычным делением моделей по способу их реализации, они делятся и по характеру воспроизведения сторон оригинала: субстанциональные, структурные, функциональные, смешанные.

Теперь перейдем к рассмотрению вопросов, связанных непосредственно с самим моделированием. "Моделирование - метод исследования объектов познания на их моделях, построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (органических и неорганических систем, инженерных устройств, разнообразных процессов - физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализации способов их построения управления и т.п." (16). Моделирование может быть:

•предметным (исследование основных геометрических, динамических, функциональных характеристик объекта на модели),

• физическое (воспроизведение физических процессов),

• предметно - математическое (исследование физического процесса пу­тем опытного изучения каких-либо явлений иной физической природы, но описываемых теми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс),

• знаковое (расчетное моделирование, абстрактно - математическое). Прежде чем переходить к вопросам применения моделирования, рассмот­рим основные функции моделей.