Моделирование как теоретический способ получения новых знаний

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов.

Модель (лат. «modulus» — мера) — это искусственно создаваемый объект, заменяющий некоторый объект реального мира (объект моделирования) и воспроизводящий ограниченное число его свойств.

Понятие модели относится к фундаментальным общенаучным понятиям, а моделирование — это метод познания действительности, используемый различными науками.

Объект моделирования — широкое понятие, включающее объекты живой или неживой природы, процессы и явления действительности. Сама модель может представлять собой либо физический, либо идеальный объект. Первые называются натурными моделями, вторые — информационными моделями.

Практически во всех естественных и социальных науках построение и использование моделей является мощным орудием исследований. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения оказывается построение модели, отображающей лишь какую-то часть реальности.

Моделирование — один из основных методов познания, образования и создания искусственных систем, который заключается в выделении из сложного явления (объекта) некоторых частей и замещении их другими объектами, более понятными, простыми и удобными для описания, объяснения и разработки. Иными словами моделирование — это построение моделей, предназначенных для изучения и исследования объектов, процессов или явлений.

Объект, для которого создается модель, называют оригиналом или прототипом.

Любая модель не является абсолютной копией своего оригинала, она лишь отражает некоторые его качества и свойства, наиболее существенные для выбранной цели исследования. При создании модели всегда присутствуют определенные допущения и гипотезы. Создание универсальных моделей — это следствие использование системного подхода.

Моделирование (эксперимент) незаменимо. Исследование явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей — это основной способ научного познания.

В информатике данный способ называется вычислительный эксперимент и основывается он на трех основных понятиях: модель, алгоритм, программа.

Использование компьютера при моделировании возможно по трем направлениям:

• 1. Вычислительное — прямые расчеты по программе.
• 2. Инструментальное — построение базы знаний, для преобразования ее в алгоритм и программу.
• 3. Диалоговое — поддержание интерфейса между исследователем и компьютером

Моделирование — это представление объекта моделью для получения информации о нём путём проведения экспериментов с его моделью. Оно облегчает изучение объекта с целью его создания, дальнейшего преобразования и развития.

Моделирование — процесс целенаправленного отражения свойств некоторого объекта, называемого оригиналом, в другом объекте — модели, существенных для исследователя, посредством создания и использования этой модели, с целью получения информации (данных и знаний) об оригинале.

Теория познания выделяет два фундаментальных метода и рассматривает их как раздельно, так и в сочетании.

• 1. Теория.
• 2. Экспериментальные методы познания.

Они формируют еще два метода: теоретико-экспериментальный и экспериментально-теоретический.

Теория — полный спектр теоретических методов, ориентированных на модель.

Эксперимент — включает планируемые эксперименты, на основе математических методов планирования экспериментов, пассивные эксперименты, наблюдения за объектом, мысленно-экспериментальное исследование.

Моделирование занимает спектр между чистой теорией и чистым экспериментом. Методология (единая система методов), занимает одно ранговое место наряду с теорией и экспериментом.

На идее модели по существу базируется любой метод научного исследования, как теоретический (при котором используются различного рода знаковые, абстрактные модели), так и экспериментальный, использующий предметные модели.

Наиболее очевидными с точки зрения применения методов моделирования, несомненно, являются процессы управления, где на основе полученной информации необходимо принимать соответствующие решения.

Обычно моделирование используется для исследования существующей системы, когда реальный эксперимент проводить нецелесообразно из-за значительных финансовых и трудовых затрат, а также при необходимости проведения анализа проектируемой системы, т. е. которая ещё физически не существует в данной организации. Для человека информационная модель является источником информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки.

Весь процесс построения модели является творческой процедурой, трудно поддающейся формализации. Модельные представления являются абстрактными образами элементов системы (объектов, технических средств, программного обеспечения и др.). Вместе они позволяют получить достаточно полное представление о создаваемой системе.

Главная цель проведения моделирования любой системы — изыскание вариантов решений, которые позволяют улучшить основные показатели её деятельности.

Необходимым элементом моделирования является анализ потоков данных. Используют методы интеллектуального анализа данных, позволяющие на основе накопленной информации принимать нетривиальные решения и генерировать качественно новые знания, способствующие повышению эффективности решений и деятельности людей, предприятий, организаций и т. п.

Сбор, обработка и анализ реальных данных функционирования системы или объекта моделирования даёт требуемые количественные оценки для разработки вариантов программно-технического обеспечения автоматизированных систем.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что моделирование — один из основных теоретических способов познания, которое предназначено для изучения и исследования объектов, процессов, а также явлений. Основной целью, которой является изыскание вариантов решений. Все это говорит о ее универсальности и необходимости в нашей жизни.