Понятие модели и моделирования

Имеет смысл вначале остановиться на понятии модель. Термин «модель» ввел Г.Лейбниц, философ, математик, физик, языковед, разработавший, кстати, по просьбе Петра I проекты развития образования и государственного управления в России. Модели, как известно, бывают нескольких типов: физические, математические, имитационные и т.д. Будем считать в нашем случае, что модель - это удобная форма знаний об окружающем мире - своего рода информационный эквивалент объекта, созданный для определенных целей.

Построенная модель обеспечивает существенное сжатие информации, но при этом какие - то грани изучаемого процесса отбрасываются как несущественные. Укоренившееся со школьных лет представление о том, что модель может быть только математической, глубоко ошибочно[1].

Модель может быть сформулирована и на естественном языке. В любом случае модель проще, в некотором смысле грубее изучаемого явления, но зато одну и ту же модель можно использовать для описания широкого класса явлений.

Под моделью (от лат. modulus - мера, образец, норма) в широком смысле принято понимать аналог, «заместитель оригинала (фрагмента действительности), который при определенных условиях воспроизводит интересующие исследователя свойства оригинала.

Следует вдуматься в определение, даваемое Н.Н. Моисеевым «Под моделью мы будем понимать упрощенное, если угодно, упакованное знание, несущее вполне определенную, ограниченную информацию о предмете (явлении), отражающее те или иные его отдельные свойства. Модель можно рассматривать как специальную форму кодирования информации. В отличие от обычного кодирования, когда известна вся

исходная информация и мы лишь переводим ее на другой язык, модель, какой бы язык она не использовала, кодирует и ту информацию, которую люди раньше не знали. Можно сказать, что модель содержит в себе потенциальное знание, которое человек, исследуя ее, может приобрести, сделать наглядным и использовать в своих практически жизненных нуждах. Для этих целей в рамках самих наук развиты специальные методы анализа. Именно этим и обусловлена предсказательная способность модельного описания».

Более точно, но по-научному заумно, можно сказать, что модель-это концептуальный инструмент, ориентированный в первую очередь на управление моделируемым процессом или явлением. При этом функция предсказания, прогнозирования служит целям управления.

Рассмотрим типологию моделей. Чаще всего, в качестве основания для классификации моделей берется вид языка, на котором они формулируются, хотя можно предварительно разделить их на физические (например, уменьшенная пластиковая копия автомобиля) и мысленные (когнитивные). Последние уже можно классифицировать, как сказано выше.

Итак, содержательная модель формулируется на естественном языке, а формальная модель конструируется с помощью одного или нескольких формальных языков (например, языков математических теорий или языков программирования).

Если в естественно-научной среде моделирование нередко считают только математическим, то в гуманитарной сфере чаще используются содержательные модели.

Любая модель является, в конечном счете, моделью объекта, фрагмента реальности. Наблюдая за объектом, индивид формирует в голове некий мыслимый (ментальный, когнитивный) образ объекта. Стремясь сформировать модель, исследователь, как правило, стремится ответить на определенные, конкретные вопросы, поэтому из бесконечно сложной реальности отсекается все ненужное с целью получения более компактного и лаконичного описания объекта.

Следующий этап моделирования - построение содержательной модели. При этом нельзя утверждать, что эта модель является просто вербализованной копией когнитивной модели. Построение содержательной модели позволяет получить новую информацию о поведении объекта, выявить взаимосвязи и закономерности, которые не удается обнаружить при других способах анализа.

По функциональному признаку содержательные модели подразделяются на описательные, объяснительные и прогностические. Описательной модельюможно назвать любое описание объекта. Объяснительные модели призваны ответить на вопрос, почему что-либо происходит. Прогностические модели должны описывать будущее поведение объекта, т.е. отвечать на вопрос, к каким изменениям приводит то или иное воздействие на исследуемый объект.

Таким образом, модели поделим для простоты на содержательные и формальные. В дальнейшем, мы будем уделять основное внимание содержательным моделям. Моделирование состоит из двух взаимосвязанных этапов: формулировка модели (постановка задачи) и изучения модели. Методологической основой разработки и исследования рассматриваемых содержательных моделей является системный анализ.

Моделирование давно уже стало неотъемлемым элементом экономического образа мышления. Экономисты рассматривают модели как упрощенные теории, позволяющие изучать взаимосвязи между различными экономическими индикаторами.

Экономическая модель обычно принимает во внимание только небольшое число факторов, влияющих на переменные, которые она стремиться объяснить; она связывает эти переменные, делая определенные предположения о поведении людей и об ограничениях, при которых люди должны делать выбор. Экономическая модель похожа на схематический рисунок сложного механизма, на котором пытаются показать, что происходит, когда нажимают на определенные кнопки и дергают рычаги[2]»

Определенные успехи в моделировании обозначились в социологии[3]. В этой области моделированием считают, предварительный системный анализ предмета исследования - это, по существу, «моделирование» исследовательской проблемы» В результате объект изучения может быть представлен как «расчлененный на качественно различные элементы, связанные воедино в некоторую гипотетическую систему. Результат предварительного анализа может быть представлен в виде графической схемы».

Концептуальной моделью называется содержательная модель, при формулировке которой используются теоретические концепты и конструкты данной предметной области знания.

В широком смысле под концептуальной моделью понимают содержательную модель, базирующуюся на определенной концепции или точке зрения. Формулировка концептуальной модели нередко представляет собой достижение определенного уровня абстрагирования на пути от предварительного от предварительного описания объекта к его формальной модели.

Концептуальные модели воплощаются либо чисто в вербальной форме, либо в смешанном вербально-визуальном представлении. Выделяют три вида концептуальных моделей: логико-семантические, структурно-функциональные и причинно – следственные.

В социально-экономических науках формальные модели занимают скромное место. Они делятся на две группы-математические и компьютерные. Создание формальной модели дает возможностьпостичь сущность исследуемых явлений, выявить основные взаимосвязи и закономерности. Использование формальных средств анализа позволяет изучить поведение модели, получить новые, неочевидные результаты. В любом случае результаты формального моделирования используются для уточнения содержательной модели.

В педагогике моделирование набирает силу и давайте пытаемся внести посильный вклад в это направление.

Для облегчения понимания существа разрабатываемых моделей рассмотрим, например, что может представлять модель такого сложного объекта для различных специалистов, как человек. Так, для работника отдела кадров - это анкета о данном человеке, для портного - это набор цифр, представляющих его габаритные размеры: рост, объем груди и т.д. Набор этих и других сведений образует базу данных. Если же определить отношение между этими сведениями, то в совокупности мы получим базу знаний об объекте. Эта база, в свою очередь, дает возможность судить о поведении объекта в ситуации, в которой его свойства не измерялись, т.е. не записаны в базе данных. Например, по кадровой анкете нельзя определить цвет волос, а по медицинской можно. Логика здесь такова: рыжеволосые часто страдают аллергией, что отмечается обычно в медицинской анкете, следовательно, если человек склонен к аллергии, имеется большая вероятность, что он рыжеволосый. Как видно, вид модели зависит от цели создания. В этой связи приведем без комментариев пример модели человека, разработанной новосибирскими учеными Е.Я. Букиной и А.В. Чичиндаевым [4] и показанный на Рис 3.3.1.

Рис. 3.3.1 Валеологичекая синергетическая модель человека.

Кстати, физическая модель человека, в зависимости от целей ее создания, может выглядеть как манекен, кукла или скульптура из мрамора.