ФИЛОСОФИЯ. 6.Философия науки.
Ермоленко Д.В., аспирант
Омский государственный университет путей сообщения
МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАУЧНОМ ПОЗНАНИИ
Познание объектов в
нашем мире возможно разными способами, методами. Каждый выбирает тот, который
способен в наибольшей степени удовлетворить желание исследователя в достижении
цели его исследования.
В настоящей работе
автором предпринимается попытка к идентификации моделирования как метода
научного познания с выявлением его наиболее общих и существенных сторон, позволяющих
достигать поставленных в исследованиях целей. Для этого автор исследует
категорию метод и науку его изучающую – методологию, в рамках которых
существует данный метод.
Цель работы –
представить характеристику моделирования как метода научного познания.
Для решения
поставленной в настоящей работе цели необходимо решить следующие задачи:
1.
Определить место моделирования в системе методов
познания;
2.
Проанализировать существующие точки зрения на
понятие категории «моделирование»;
3.
Определить цели и задачи, стоящие переде
моделированием;
4.
Выявить значение моделирования в системе методов
познания;
5.
Отразить возможные классификационные единицы
моделирования;
6.
Определить основные принципы, соблюдение которых
обязательно при моделировании.
В ходе написания
настоящей работы автор использовал материалы по общей философии,
математическому моделированию, теории систем.
Так, Алексеев, П.В.,
Голубинцев, В.О., Харин, Ю.А., Спиркин, А.Г. позволили определить суть понятия
«метод», который позволяет приблизиться к теме самой работы.
В работах
Арженовского, С.В., Громовой, Н.М., Грекова, И.Е., Бируля, И.О., Кобелева,
Н.Б., Советова, Б.Я., Алиева, Т.И., Алексеева,П.В., Кубланова, М.С. отражены
вопросы сущности моделирования как метода познания, его классификации и
принципы.
Несмотря на частое
упоминание в научной и специализированной литературе трактовки понятия
«моделирование», методологическая основа метода в рамках каждой конкретной
научной области является малоизученной. Поэтому считается целесообразным
вернуться к базовым понятием этого метода с целью выявления наиболее
существенных элементов, присутствие которых необходимо при упоминании
моделирования в рамках научных изыскательств.
Моделирование в
системе методов научного познания
Человеческие мышление - сложный познавательный
процесс, состоящий из множества разных приемов, методов и форм познания. При
этом, приемы - есть общелогические и гносеологические операции, используемые
человеком во всех сферах и на любых этапах и уровнях научного познания. Методы
- это более сложные познавательные процедуры, включающий в себя набор различных
приемов исследования.
В таблице 1 представлен обзор точек зрения
специалистов на определение категории «метод»
Таблица 1 - Обзор точек зрения специалистов на
определение категории «метод»
|
№ п/п |
Автор |
Содержание |
|
1 |
Алексеев П.В. [12,
с. 354] |
Метод - система
принципов, приемов, правил и требований, которыми необходимо
руководствоваться в процессе познания |
|
2 |
Голубинцев В.О. [14,
с. 125] |
Метод как
совокупность приемов, операций практического и теоретического освоения
действительности |
|
3 |
Харин, Ю.А. [13, с. 248] |
Метод – есть совокупность правил, приемов, операций,
практического и теоретического освоения действительности, служащие, прежде
всего, получению и обоснованию истинного знания. |
|
4 |
Спиркин, А.Г. [11, с. 452] |
Метод — это система регулятивных принципов преобразующей,
практической или познавательной, теоретической деятельности |
Как утверждает Алексеев П.В., метод - система
принципов, приемов, правил и требований, которыми необходимо руководствоваться
в процессе познания [12, с. 354]. Голубинцев В.О. рассматривает метод как
совокупность приемов, операций практического и теоретического освоения
действительности [14, с. 125]. Владение методом означает последовательность совершения
тех или иных действий для решения каких-либо задач, а также применять это знание
на практике.
Существует область знания, специально
занимающаяся изучением методов, называемую методологией, а конкретизация
каждого из методов находит свое отражение в методике, т.е. конкретных приемах,
средствах получения и обработки фактического материала. Она производна от
методологических принципов и основана на них [12, с.452]
Методы научного познания принято разделять на
следующие группы. Первая группа включает общефилософские методы - диалектический
и метафизический. Вторая группа включает общенаучные методы. Третья группа
содержит частнонаучные методы.
Моделирование относится к второй группе,
рассмотрение которой содержится далее по тексту.
Классификация общенаучных методов тесно связана
с понятием уровней научного познания. Их существует ровно два - эмпирический и
теоретический. При этом, существуют методы, применяемые как в рамках только
одного из уровней, так и совместно (например, моделирование).
1.
общенаучные
методы эмпирического познания подразделяются на наблюдение, эксперимент,
измерение.
2.
общенаучные
методы теоретического познания состоят из следующего набора методов:
абстрагирование, идеализация (мысленный эксперимент), формализация.
3.
общенаучные
методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях познания
представляют собой следующую совокупность: анализ и синтез, аналогия и
моделирование, индукция и дедукция.
В настоящее время практически все области
человеческой деятельности используют в той или иной степени метод моделирование.
Особенно это относится к сфере управления различными системами, где основными
являются процессы принятия решений на основе получаемой информации.
Если с точки зрения целей исследования между
двумя объектами есть сходство, то вместо одного можно исследовать другой.
Первый называется оригиналом, а второй – моделью. Модель – это заместитель
оригинала, позволяющий изучить некоторые его свойства в определенных условиях.
При этом следует подчеркнуть, что сходство может быть не по всем
характеристикам: форме, цвету, структуре и т.п. Достаточно, чтобы сходство было
лишь в тех свойствах, которые являются объектом данного исследования.
Выбор необходимых для исследования свойств и
условий дает возможность на основании предварительного изучения оригинала
планомерно строить модель, удовлетворяющую поставленным целям (определенным
требованиям точности, широты применения, ответа на поставленные вопросы и
т.п.).
Среди специалистов нет единого подхода к
определению понятия моделирование. Обзор точек зрения специалистов представлен
в таблице 2.
Таблица 2 - Обзор точек
зрения специалистов на определение понятия «моделирование»
|
№ п/п |
Автор |
Содержание |
|
1 |
Арженовский, С.В. [2, с.8]. |
Моделирование - построение поисковых и нормативных моделей
с учетом вероятного или желательного изменения прогнозируемого явления на
период упреждения прогноза по имеющимся прямым или косвенным данным о
масштабах и направлениях изменений. |
|
2 |
Громова, Н.М. [4, с.58]. |
Моделирование - распространенную методику описания тех или
иных процессов и явлений. |
|
3 |
Греков, И.Е. [3]. |
Моделирование - построение и изучение моделей реально
существующих предметов и явлений, а также конструируемых объектов для
определения, либо улучшения их характеристик, рационализации способов их
построения, управления ими и т.п. |
|
4 |
Бируля, И.О. [15] |
Моделирование - процесс построения, изучения и применения
моделей. |
|
5 |
Кобелев, Н.Б. [6, с. 13]. |
Моделирование – эффективный инструмент изучения объектов и
способ принятия решений по их поведению в реальных жизненных условиях |
|
6 |
Советов, Б.Я. [9, с. 6]. |
Моделирование – замещение одного объекта другим с целью
получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью
объекта-модели. |
|
7 |
Алиев, Т.И. [1, с. 8]. |
Моделирование – сложнейший многоэтапный процесс
исследования систем, направленный на выявление свойств и закономерностей,
присущих исследуемым системам, с целью их создания или модернизации |
|
8 |
Алексеев, П.В. [12, с.376] |
Моделирование – такой метод исследования, при котором
интересующий исследователя объект замещается другим объектом, находящимся в
отношении подобия к первому объекту. |
|
9 |
Кубланов, М.С. [7, с.10] |
Моделирование - это процесс выбора или построения модели
для исследования определенных свойств оригинала в определенных условиях |
Так, Арженовский, С.В. определяет моделирование
как «построение поисковых и нормативных моделей с учетом вероятного или
желательного изменения прогнозируемого явления на период упреждения прогноза по
имеющимся прямым или косвенным данным о масштабах и направлениях изменений» [2,
с.8].
Громова, Н.М. определяет моделирование как
«распространенную методику описания тех или иных процессов и явлений» [4,
с.58].
Греков, И.Е. описывает моделирование как «построение и изучение моделей реально
существующих предметов и явлений, а также конструируемых объектов для
определения, либо улучшения их характеристик, рационализации способов их
построения, управления ими и т.п.» [3].
Советов, Б.Я. рассматривает моделирование как
«замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших
свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели» [9, с. 6].
Кобелев, Н.Б. под моделированием подразумевает
«эффективный инструмент изучения объектов и способ принятия решений по их
поведению в реальных жизненных условиях» [, с. 13].Бируля, И.О. рассматривает
моделирование как «…процесс построения, изучения и применения моделей» [15].
Алиев, Т.И. рассматривает моделирование как
способ замещения одного исходного объекта
другим объектом, моделью, и проведение экспериментов с моделью с целью
получения информации о системе путем исследования свойств модели [1, с. 8].
Алекссев, П.В. под моделированием понимает такой метод исследования, при котором интересующий
исследователя объект замещается другим объектом, находящимся в отношении
подобия к первому объекту [12, с.376].
Кубланов, М.С. под моделированием понимает
процесс выбора или построения модели для исследования определенных свойств
оригинала в определенных условиях [7,
с.10].
Обобщая вышесказанное, автор делает вывод, что
научное сообщество подходит к определению моделирования как методу, способу
научного познания, позволяющему изучать свойства объектов на их моделях. Моделирование
представляется как способ определения характеристик объекта исследования на
основе построения и изучения свойств моделей.
При этом, определения понятия моделирование
представляют исследователю основные качественные его характеристики: замещение
реального объекта подобным, исследование на основе модели его. Однако
направления использования моделирования будут различаться в зависимости от научного
основания исследователя.
Определение целей моделирования возможно при
раскрытии содержания самого понятия. При этом, в научной литературе нет
единства мнений относительно того, какие цели преследует моделирование.
Арженовский, С.В. считает, что цель
моделирования – дать упреждающий прогноз о масштабах и направлениях изменений [2,
с.8].
Обобщая вышесказанное, в рамках настоящей
работы, автор будет считать, что перед моделированием поставлена следующая цель
- составление прогноза о будущих масштабах деятельности и изменениях в ней.
Достижение этой цели, возможно при решении
определенных задач.
Алиев, Т.И утверждает, что моделирование, как
процесс исследования сложных систем, в общем случае, предполагает решение таких
взаимосвязанных задач, как разработка модели; анализ характеристик системы;
синтез системы; детальный анализ синтезированной системы [1, с. 18].
Советов, Б.Я. определяет гносеологическую роль
моделирования в наличии того общего, что присуще моделям различным по своей
природе объектов реального мира. Это общее заключается в наличии структуры,
подобной структуре объекта, позволяющей получить необходимые знания об объекте
[9, с.6].
Казиев, В.М. определяет значение моделирование в
разрезе его назначения, утверждая, что моделирование позволяет: обучаться;
познавать и разрабатывать теории исследуемых систем; прогнозировать; управлять;
автоматизировать процессы системы [5, с.130].
Как творческий процесс познания, моделирование
проходит ряд последовательных этапов.
На рисунке 1 представлены основные стадии
моделирования.
Рис. 1 – Стадии
моделирования
Постановка задачи исходит из знаний, полученных
в результате наблюдения, изучения объекта, а также из той практической
проблемы, которую требуется решить. При этом из всего множества влияющих на
объект факторов надо суметь отобрать существенные и определить диапазоны их
изменения и особенности влияния на конечный результат. Это – уже искусство,
здесь не существует общих приемов и рекомендаций. Кроме того, к этой стадии
относится оценка требуемой точности результатов, диктуемая целью исследования.
Под выбором модели понимается не просто подбор
из известного заранее множества, а именно синтез, составление общей модели из
элементарных "кирпичиков" тех наук, с помощью которых будет исследоваться
явление. Здесь действительно серьезным подспорьем является знание определений,
логических цепочек и методов соответствующих разделов науки. Однако определяющим
для правильности решения конкретной задачи оказывается строгость в использовании
этих определений, логических цепочек и методов именно в той области и в тех
условиях, где они пригодны. Нарушение такой строгости грозит внутренней
несогласованностью отдельных частей модели и, как следствие, ошибочными
результатами и выводами.
Проверка адекватности модели – это проверка
соответствия результатов, получаемых с помощью модели, реальному поведению
исследуемого объекта. На этой стадии проводится исследование и уточнение самой
модели в соответствии с поставленной задачей, а также может корректироваться и
постановка задачи, и общий подход к восприятию реальной ситуации.
Сутью решения практических прикладных задач
является прогноз поведения объекта в различных ситуациях. К построению
алгоритма прогнозирования реальной ситуации в других случаях, отличающихся от
исследованных во время процесса разработки модели, можно приступать только
после завершения всех стадий, описанных выше.
Каждая стадия этого процесса существенна.
Пренебрежение любой из них может приводить к неверным выводам по существу решаемой
практической задачи в результате таких ошибок, как:
– вычисление с недопустимой, неконтролируемой
погрешностью;
– несоответствие полученных результатов
поставленной задаче (полученные результаты могут оказаться решением совсем
другой задачи);
– неоднозначность решения при невозможности
селекции;
Следует подчеркнуть особую значимость при
моделировании четкого представления об исследуемых определенных свойствах
объекта в определенных условиях, а не всех свойствах и всех условиях. Все свойства
во всех условиях может реализовать только сам оригинал. Чем уже круг
моделируемых свойств, условий и уже диапазон значений параметров, тем проще
модель и легче добиться ее согласованности и адекватности, тем достовернее
результаты и выводы исследования. Поэтому научные методы исследования (в
отличие от дилетантского подхода) основываются на замене оригинала моделью в
четко оговоренной области свойств и условий, определяемой задачей исследования.
Моделирование – это не только удобный, но в
некоторых условиях и необходимый научный прием. Среди таких особых условий
можно выделить основные причины, вынуждающие применять моделирование, без
которого изучение оригинала невозможно:
– сложность или дороговизна натурного
исследования (например, в экономике, в экологии),
– невозможность натурного исследования по
причинам аварийности или бесконечного времени ожидания результатов (например,
аварийные ситуации при полетах, астрофизические явления).
Из всего вышесказанного следует, что любая наука
представляет собой непрерывный процесс моделирования – творческий процесс
познания реальности до такого уровня, который позволяет прогнозировать
определенные свойства оригинала в определенных условиях. Учебные дисциплины в
этом контексте можно рассматривать в качестве сборников готовых моделей
изучаемых явлений и рецептов их применения.
Как утверждает Мамзина А.С., существует 4
способа моделирования:
1. искусственный
объект помещается в искусственные условия;
2. искусственный
объект помещается в естественные условия;
3. естественный объект
помещается в искусственные условия;
4. естественный объект
помещается в естественные условия [8, с. 35].
Первый и третий способы иногда называют модельным
экспериментом.
Ключевым элементом моделирования будет являться
модель, а центральным является указание на существенные сходства между моделью
и интересующим нас объектом познания. Модель по своим характеристикам является
нормативной и целенаправленной. Она выбрана только для того, чтобы выявить
только определенные характеристики прототипа.
Многообразие областей применения моделирования,
а также универсальность этого метода, формируют множественную классификацию
видов моделирования.
В научной литературе нет единства относительно
классификационных критериев видов моделирования. Наиболее полная классификация
видов моделирования изложена у Советова, Б.Я в таблице 2, в которой он выделяет
такие классификационные критерии, как степень полноты, характер изучаемых
процессов, форма представление объекта моделирования.
