Модель и метод моделирования в научном исследовании

Содержание

Введение

1. Понятие модели

2. классификация моделей и видов моделирования

. Моделирование целей

. Основные функции моделирования

4.1 моделирование как средство экспериментального исследования

4.2 моделирование и проблема истинности

5. место моделей в структуре эксперимента, модельный эксперимент

Вывод

Список использованных источников

Введение

Человек начинает сталкиваться с процессом моделирования и различными моделями с самого раннего детства. Так, еще не научившись уверенно ходить, малыш начинает играть с кубиками, строя из них различные конструкции (точнее, модели). Его окружают разнообразные игрушки, и большинство из них воспроизводят (имитируют) в большей или меньшей степени индивидуальные свойства и формы реальных предметов и предметов. В этом смысле такие игрушки также можно рассматривать как модели соответствующих объектов.

В школе практически все обучение основано на использовании моделей в той или иной форме. Действительно, для ознакомления с основными конструкциями и правилами родного языка используются различные структурные схемы и таблицы, которые можно считать моделями, отражающими свойства языка. Процесс написания эссе следует рассматривать как моделирование определенного события или явления с использованием родного языка. На уроках биологии, физики, химии и анатомии к плакатам и схемам (то есть моделям) добавляются макеты (также модели) изучаемых реальных объектов. На уроках рисования или рисования модели различных объектов создаются на листе бумаги или ватмана, выражаются на визуальном языке или на более формализованном языке рисования.

Даже такую трудноформализуемую область знания, как история, можно рассматривать как непрерывную эволюционирующую совокупность моделей прошлого любой нации, государства и т. д. Устанавливая закономерности в возникновении различных исторических событий (революции, войны, ускорение или стагнация исторического развития), можно не только выяснить причины, приведшие к этим событиям, но и спрогнозировать и даже управлять их возникновением и развитием в будущем.

Итак, моделями можно считать картину, написанную художником, произведение искусства и скульптуру. Даже жизненный опыт человека, его представления о мире являются примером модели. Более того, поведение человека определяется моделью, сформированной в его сознании. Психолог или педагог, изменяя параметры такой внутренней модели, может в некоторых случаях существенно влиять на поведение человека.

Не будет преувеличением сказать, что в своей сознательной жизни человек имеет дело исключительно с моделями определенных реальных объектов, процессов и явлений. При этом один и тот же объект воспринимается разными людьми по-разному, иногда прямо противоположно. Это восприятие, мысленный образ объекта также является своеобразной моделью последнего (так называемой когнитивной моделью) и существенно зависит от многих факторов: качества и объема знаний, особенностей мышления, эмоционального состояния конкретного человека "здесь и сейчас" и от многих других, зачастую недоступных рациональному осознанию. Роль моделей и моделирования в современной науке и технике особенно важна.

Можно ли обойтись без использования определенных типов моделей в технике? Очевидный ответ-нет! Конечно, новый самолет можно построить "с головы" (без предварительных расчетов, чертежей, экспериментальных образцов, т. е. используя только ту единственную идеальную модель, которая существует в мыслях конструктора), но вряд ли это будет достаточно эффективная и надежная конструкция. Его единственное преимущество-уникальность. Ведь даже автор не сможет воссоздать точно такой же самолет, так как в процессе изготовления первого экземпляра будет накоплен некоторый опыт, который обязательно изменит идеальную модель в сознании самого конструктора.

Чем сложнее и надежнее должен быть технический продукт, тем больше типов моделей потребуется на стадии проектирования.

Как правило, сложные продукты создаются целыми командами разработчиков. Весь набор различных моделей, используемых ими, позволяет сформировать идеальную модель разрабатываемого продукта, общую для всей команды. Реальный технический продукт можно рассматривать как материальную модель (аналог) идеальной модели, созданной авторами. [1. С1]

Повышенный интерес философии и методологии познания к теме моделирования обусловлен тем значением, которое метод моделирования получил в современной науке, и особенно в таких областях, как физика, химия, биология, кибернетика, не говоря уже о многих технических науках.

Однако моделирование как специфический инструмент и форма научного знания не является изобретением 19-го или 20-го века. Достаточно указать на идеи Демокрита и Эпикура об атомах, их форме и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объясняющих физические свойства различных вещей (и вызываемых ими ощущений) с помощью идеи круглых и гладких или крючковатых частиц, "связанных между собой, как вплетенный в ветви" (Лукреций), вспомнить, что знаменитая антитеза геоцентрического и гелиоцентрического мировоззрений базировалась на двух принципиально различных моделях мироздания, описанных в Альмагесте Птолемея и работе Н.Коперника "о природе Вселенной". вращения небесных сфер", чтобы обнаружить очень древнее происхождение этого метода. Если внимательно присмотреться к историческому развитию научных идей и методов, то легко заметить, что модели никогда не исчезали из Арсенала науки. [2, из 3]

1. понятие модели

Слово "модель" происходит от латинского слова "modelium", означающего: мера, метод и т. д. Его первоначальное значение было связано с искусством строительства, и почти во всех европейских языках оно использовалось для обозначения образа или вещи, которая чем-то похожа на другую вещь." [2, с7] по мнению многих авторов [3,4], модель изначально использовалась как изоморфная теория (две теории называются изоморфными, если они имеют структурное сходство относительно друг друга).

С другой стороны, в таких естественных науках, как астрономия, механика и физика, термин "модель" стал использоваться для обозначения того, что он описывает. " В широком смысле под моделью понимается мысленно или практически созданная структура, воспроизводящая часть действительности в упрощенной и наглядной форме. Таковы, в частности, представления Анаксимандра о земле как о плоском цилиндре, вокруг которого вращаются полые трубы с отверстиями, заполненными огнем. В этом смысле модель выступает как некая идеализация, упрощение действительности, хотя сама природа и степень вносимого моделью упрощения могут со временем меняться. В более узком смысле термин "модель"употребляется, когда хотят изобразить определенную область явлений с помощью другой, более изученной, более понятной. Так, физики XVIII века пытались изобразить оптические и электрические явления через механические ("планетарная модель атома" - строение атома изображалось как строение Солнечной системы). Таким образом, в этих двух случаях под моделью понимается либо специфический образ изучаемого объекта, проявляющий реальные или предполагаемые свойства, либо другой объект, реально существующий наряду с изучаемым объектом и сходный с ним по определенным специфическим свойствам или структурным признакам. В этом смысле модель не является теорией, но то, что описывается этой теорией, является своего рода предметом этой теории.

Во многих дискуссиях, посвященных эпистемологической роли и методологическому значению моделирования, этот термин использовался как синоним познания, теории, гипотезы и т. д. например, модель часто используется как синоним теории, когда теория еще недостаточно развита, существует мало дедуктивных шагов и много неясностей. Иногда этот термин употребляется как синоним какой-либо количественной теории, математического описания. Непоследовательность такого словоупотребления с гносеологической точки зрения заключается в том, что "такое словоупотребление не вызывает никаких новых гносеологических проблем, которые были бы специфичны для моделей." Существенным признаком, отличающим модель от теории (по И. Т. Фролову), является не уровень упрощения, не степень абстракции и, следовательно, не количество этих достигнутых абстракций и отвлечений, а характерный для модели способ выражения этих абстракций, упрощений и отвлечений.

В философской литературе, посвященной вопросам моделирования, предлагаются различные определения модели. определение И. Т. Фролова: "моделирование-это материальное или ментальное подражание реальной системе путем специального построения аналогов (моделей), воспроизводящих принципы организации и функционирования этой системы"[5 С20]. На наш взгляд, наиболее полное определение понятия "модель" дано В. А. Шитовым в его книге "моделирование и философия": "под моделью понимается такая мысленно представленная или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна заменить его таким образом, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте." [2 C22]

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

2. классификация моделей и виды моделирования

В литературе, посвященной философским аспектам моделирования, представлены различные классификационные признаки, в соответствии с которыми выделяются различные типы моделей. Например, в (2С23) называются следующие функции::

 Метод построения (форма модели);

 Качественная специфика (содержание модели).

По способу построения моделей различают материальные и идеальные. Давайте сосредоточимся на группе материальных моделей. Несмотря на то, что эти модели созданы человеком, но они существуют объективно. Их назначение специфично-отражать пространственные свойства, динамику изучаемых процессов, зависимости и связи. Материальные модели связаны с объектами отношением аналогии.

Материальные модели неразрывно связаны с воображаемыми (еще до того, как что-то построить, сначала нужна теоретическая идея, обоснование). Эти модели остаются ментальными, даже если они воплощены в какой-то материальной форме. Большинство из этих моделей не претендуют на материализацию. В своей форме они могут быть:

образ образный, построенный из чувственно-зрительных элементов;

знак знак, в этих моделях отношения элементов и свойства моделируемых явлений выражаются с помощью определенных знаков;

 смешанные, сочетающие в себе свойства как образных, так и знаковых моделей.

Преимущества этой классификации заключаются в том что она дает хорошую основу для анализа двух основных функций модели:

практической практическая (как средство научного эксперимента)

теоретический (как специфический образ действительности, содержащий элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и индивидуального).

Другая классификация встречается в книге Б. А. Глинского "моделирование как метод научного исследования", где наряду с обычным делением моделей по способу их реализации, они также делятся по характеру воспроизведения сторон оригинала:

 существенные

 структурные особенности

 функциональных

 смешанные

В зависимости от образа мышления исследователя модели, его взгляда на мир и используемой алгебры модели могут принимать различные формы. Использование различных математических средств в дальнейшем приводит к различным возможностям в решении задач.

Модели могут быть:

фено феноменологический и абстрактный;

 активный и пассивный;

 статические и динамические;

дискрет discrete and continuous;

 детерминированный и стохастический;

функциональные functional and object functions.

Феноменологические модели сильно привязаны к конкретному явлению. Изменения ситуации часто затрудняют использование модели в новых условиях. Это связано с тем, что при составлении модели не удалось построить ее с точки зрения сходства с внутренней структурой моделируемой системы. Феноменологическая модель передает внешнее сходство.

Абстрактная модель воспроизводит систему с точки зрения ее внутренней структуры и более точно копирует ее. Он имеет больше возможностей и более широкий класс задач для решения.

Активные модели взаимодействуют с пользователем, они могут не только давать ответы на вопросы пользователя как пассивные модели, но и сами активировать диалог, изменять его линию, иметь свои цели. Все это связано с тем, что активные модели могут меняться сами.

Статические модели описывают явления без развития. Динамические модели отслеживают поведение систем, поэтому в их обозначениях используются, например, дифференциальные уравнения, производные от времени.

Дискретные и непрерывные модели. Дискретные модели меняют состояние переменных не по дням, а по часам, поскольку в них нет подробного описания взаимосвязи между причинами и следствиями, а часть процесса скрыта от исследователя.

Непрерывные модели более точны и содержат информацию о деталях перехода.

Детерминированные и стохастические модели. Если следствие точно определяется причиной, то модель представляет процесс детерминистически. Если из-за незнания деталей невозможно точно описать взаимосвязь причин и следствий, а возможно только описание в целом, статистически (что часто бывает для сложных систем), то модель строится с использованием понятия вероятности.

Распределенные, структурированные и сгруппированные модели. Если параметр, описывающий свойство объекта, имеет одно и то же значение во всех точках (хотя и может изменяться со временем!), то это система с сосредоточенными параметрами. Если параметр принимает разные значения в разных точках объекта, то говорят, что он распределен, и модель, описывающая объект, распредел распределена. Иногда модель копирует структуру объекта, но параметры объекта сосредоточены, тогда модель является структурной.

Функциональные и объектные модели. Если описание основано на поведении, то модель строится на функциональной основе. Если описание каждого объекта отделено от описания другого объекта, если описываются свойства объекта, из которых следует его поведение, то модель объектно-ориентирована.

Каждый подход имеет свои преимущества и недостатки. Разные математические аппараты имеют разные возможности (мощности) для решения задач и разные потребности в вычислительных ресурсах. Один и тот же объект может быть описан по-разному. Инженер должен правильно применять то или иное представление, исходя из текущих условий и стоящей перед ним задачи.

Приведенная выше классификация идеальна. Модели сложных систем обычно имеют сложный вид и используют несколько видов одновременно. Если удается свести модель к единому типу, для которого уже сформулирована алгебра, то изучение модели и решение на ней задач существенно упрощается и становится типичным. Для этого модель должна быть сведена к канонической форме различными способами (путем упрощения, переопределения и др.), То есть к той форме, для которой Алгебра и ее методы уже были сформулированы. В зависимости от типа используемой модели (алгебраической, дифференциальной, Графовой и др.) на разных этапах ее исследования используются различные математические средства.

Теперь перейдем к вопросам, непосредственно связанным с самим моделированием. "Моделирование-метод изучения объектов познания по их моделям; построение и изучение моделей органических и неорганических систем, технических устройств, различных процессов-физических, химических, биологических, социальных) и построенных объектов с целью определения или улучшения их характеристик, рационализации методов их построения, управления и т. д." (8 стр. 421). Симуляция может быть:

� предмет предметный (исследование основных геометрических, динамических и функциональных характеристик объекта на модели);

� физическое физические (воспроизведение физических процессов);

� предмет предметно-математический (изучение физического процесса путем экспериментального изучения каких-либо явлений иной физической природы, но описываемых теми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс);

знак знак (вычислительное моделирование, абстрактное математическое моделирование).

3. моделирование целей

Хорошо построенная модель обычно более доступна, информативна и удобна для исследователей, чем реальный объект. Рассмотрим основные цели, преследуемые при моделировании в научной области. Наиболее важной и распространенной целью моделей является их использование при изучении и прогнозировании поведения сложных процессов и явлений. Следует иметь в виду, что некоторые объекты и явления вообще нельзя изучать непосредственно. Например, недопустимы масштабные “натурные” эксперименты с экономикой страны или со здоровьем ее населения (хотя и то и другое настраивается и реализуется с определенной периодичностью). Эксперименты с прошлым любого государства или народа принципиально неосуществимы ("история не терпит сослагательного наклонения”). Невозможно (по крайней мере, в настоящее время) провести эксперимент по непосредственному изучению строения звезд. Многие эксперименты неосуществимы из-за их высокой стоимости или риска для человека или окружающей среды. Как правило, в настоящее время всем сторонним предварительным исследованиям различных моделей явления предшествуют любые сложные эксперименты. Кроме того, эксперименты на моделях с использованием компьютера позволяют разработать план полевых экспериментов, выяснить необходимые характеристики измерительной аппаратуры, запланировать время и провести наблюдения, а также оценить стоимость такого эксперимента. Другое, не менее важное, назначение моделей состоит в том, что они помогают выявить наиболее значимые факторы, формирующие те или иные свойства объекта, поскольку сама модель отражает лишь некоторые основные характеристики исходного объекта, которые необходимо учитывать при изучении того или иного процесса или явления. Например, при изучении движения массивного тела в атмосфере вблизи земной поверхности, основываясь на известных экспериментальных данных и предварительном физическом анализе, можно обнаружить, что ускорение существенно зависит от массы и геометрической формы этого тела (в частности, от размера поперечного сечения объекта по направлению движения), в определенной степени от шероховатости поверхности, но не зависит от цвета поверхности. При рассмотрении движения одного и того же тела в верхних слоях атмосферы, где сопротивлением воздуха можно пренебречь, как форма, так и шероховатость поверхности становятся незначительными.

Конечно, модель любого реального процесса или явления "беднее" самой себя как объективно существующего (процесса, явления). В то же время хорошая модель "богаче", чем то, что подразумевается под реальностью, поскольку в сложных системах человек (или группа людей) обычно не в состоянии понять весь набор связей "сразу". Модель позволяет "играть" с ней: включать или отключать определенные соединения, изменять их для того, чтобы понять важность для поведения системы в целом.

Модель позволяет узнать, как правильно управлять объектом, тестируя различные варианты управления. Использование реального объекта для этой цели часто рискованно или просто невозможно. Например, безопаснее, быстрее и дешевле получить первые навыки управления современным самолетом на тренажере (т. е. модели), чем подвергать риску себя и дорогой автомобиль.

Если свойства объекта изменяются во времени, то задача прогнозирования состояния такого объекта под воздействием различных факторов становится особенно важной. Например, при проектировании и эксплуатации любого сложного технического устройства желательно уметь прогнозировать изменения надежности функционирования как отдельных подсистем, так и всего устройства в целом.

Итак, модель нужна для того, чтобы:

) понять, как работает конкретный объект: какова его структура, внутренние связи, основные свойства, законы развития, саморазвития и взаимодействия с окружающей средой.;

) научиться управлять объектом или процессом, определить наилучшие способы управления им с заданными целями и критериями;

3) прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации указанных методов и форм воздействия на объект. [matmod d13]

моделирование научного эксперимента

4. основные функции моделирования

.1 моделирование как средство экспериментального исследования

Рассмотрение материальных моделей как средств экспериментальной деятельности вызывает необходимость выяснить, чем отличаются те эксперименты, в которых используются модели, от тех, в которых они не используются. Превращение эксперимента в одну из основных форм практики, происходившее параллельно с развитием науки, стало фактом с тех пор, как стало возможным широкое применение естествознания в производстве, что в свою очередь явилось результатом первой промышленной революции, открывшей эру машинного производства. Специфика эксперимента как формы практической деятельности заключается в том, что эксперимент выражает активное отношение человека к действительности. По этой причине марксистская эпистемология проводит четкое различие между экспериментом и научным знанием. Хотя каждый эксперимент включает в себя наблюдение как необходимый этап исследования. Однако, помимо наблюдения, эксперимент содержит и такую существенную для революционной практики черту, как активное вмешательство в ход исследуемого процесса. "Под экспериментом понимается вид деятельности, осуществляемый с целью научного познания, открытия объективных закономерностей и заключающийся в воздействии на изучаемый объект (процесс) с помощью специальных средств и приспособлений." [2 C301].

Существует особая форма эксперимента, которая характеризуется использованием существующих материальных моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Эта форма называется модельным экспериментом. В отличие от обычного эксперимента, где экспериментальные средства так или иначе взаимодействуют с объектом исследования, здесь взаимодействия нет, так как экспериментируют не с самим объектом, а с его заменителем. В этом случае замещающий объект и экспериментальная установка объединяются, сливаются в одну в текущей модели. Таким образом, модель играет двойную роль в эксперименте: она одновременно является и объектом исследования, и экспериментальным инструментом. По мнению некоторых авторов [2, 6], модельный эксперимент характеризуется следующими основными операциями::

. переход от природного объекта к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова);

. экспериментальное исследование модели;

. переход от модели к природному объекту, заключающийся в переносе на этот объект результатов, полученных в ходе исследования.

Модель включается в эксперимент, не только заменяя объект исследования, но и может заменить условия, в которых изучается какой-то объект нормального эксперимента. Типичный эксперимент предполагает существование теоретического момента только на начальном этапе исследования - выдвижение гипотезы, ее оценка и т. д., а также на завершающем этапе - Обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение. В модельном эксперименте также необходимо обосновать отношение подобия между моделью и природным объектом и возможность экстраполяции полученных данных на этот объект. В. А. III в своей книге "моделирование и философия" говорит, что теоретической основой модельного эксперимента, главным образом в области физического моделирования, является теория подобия. Он предоставляет правила моделирования для случаев, когда модель и природа имеют одинаковую (или почти одинаковую) физическую природу (2c31). Но сейчас практика моделирования вышла за пределы относительно ограниченного круга механических явлений. Возникающие математические модели, отличающиеся по своей физической природе от моделируемого объекта, позволили преодолеть ограниченные возможности физического моделирования. В математическом моделировании основой отношения модель - природа является обобщение теории подобия, учитывающей качественную неоднородность модели и объекта, их принадлежность к различным формам движения материи. Это обобщение принимает форму более абстрактной теории изоморфизма систем.

4.2 моделирование и проблема истинности

Интересный вопрос заключается в том, какую роль играет само моделирование в процессе доказательства истины и поиска истинных знаний. Что подразумевается под образцовой истиной? Если истина вообще есть "отношение нашего познания к объективной реальности"(2 с178), то истинность модели означает соответствие модели объекту, а ложность модели-отсутствие такого соответствия. Такое определение необходимо, но недостаточно. Необходимы дальнейшие уточнения, основанные на учете условий, при которых тот или иной тип модели воспроизводит исследуемое явление. Например, условия сходства модели и объекта в математическом моделировании основаны на физических аналогиях, которые предполагают, что при различии физических процессов в модели и объекте тождество математической формы, в которой выражены их общие законы, является более общим, более абстрактным. Таким образом, при построении тех или иных моделей они всегда сознательно отвлекаются от каких-то аспектов, свойств и даже отношений, из-за чего, очевидно, допускается не сохранять сходство между моделью и оригиналом по ряду параметров. Таким образом, планетарная модель атома Резерфорда оказалась верной в рамках исследования электронной структуры атома, а модель дж.дж. Томпсона оказалась ложной, так как ее структура не совпадала с электронной структурой. Истина-это свойство знания, а объекты материального мира не истинны, не сложны, просто существуют. Модель реализует два типа знаний::

знание самой модели (ее структуры, процессов, функций) как системы, созданной с целью воспроизведения определенного объекта;

теоретические знания, используемые для построения модели.

Имея в виду теоретические соображения и методы, лежащие в основе построения модели, можно поставить вопрос о том, насколько точно эта модель отражает объект и насколько полно она его отражает. В этом случае возникает мысль о сопоставимости любого рукотворного объекта с аналогичными природными объектами и об истинности этого объекта. Но это имеет смысл только в том случае, если такие объекты создаются с особой целью изображения, копирования, воспроизведения определенных особенностей природного объекта. Таким образом, можно сказать, что истина присуща материальным моделям:

 благодаря их связи с определенными знаниями;

 вследствие наличия (или отсутствия) изоморфизма его структуры со структурой моделируемого процесса или явления;

обусловлена отношением модели к моделируемому объекту, что делает ее частью познавательного процесса и позволяет решать определенные познавательные задачи.

"И в этом отношении материальная модель эпистемологически вторична, выступает как элемент эпистемологической рефлексии" (2 С.

Модель может рассматриваться не только как инструмент проверки того, действительно ли существуют такие связи, отношения, структуры и закономерности, которые сформулированы в этой теории и выполняются в модели. Успешное функционирование модели является практическим доказательством истинности теории, то есть является частью экспериментального доказательства истинности этой теории.

5. место моделей в структуре эксперимента, модельный эксперимент

Может показаться, что каждый правильный эксперимент предполагает использование правильной модели. В самом деле, поскольку экспериментальная установка изучает явление в его "чистом" виде и полученные результаты характеризуют не только это единичное явление в единичном эксперименте, но и другие явления этого класса, на которые так или иначе переносятся результаты эксперимента, то это явление можно считать в известном смысле моделью других явлений того же класса. Однако это не так, потому что отношение между явлениями, изучаемыми в этом единственном эксперименте, и другими явлениями в той же области есть отношение тождественное, а не аналогическое, тогда как последнее существенно для модельного отношения. Поэтому его нужно выделить по-особому! форма эксперимента, характеризующаяся использованием существующих материальных моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Такая форма эксперимента называется модельным экспериментом или симуляцией.

Существенным отличием модельного эксперимента от обычного является его своеобразная структура. Если в обычном эксперименте средства экспериментального исследования так или иначе непосредственно взаимодействуют с объектом исследования, то в модельном эксперименте такого взаимодействия нет, так как здесь экспериментируют не с самим объектом, а с его заменителем. В то же время примечательно, что замещающий объект и экспериментальная установка объединяются, сливаются воедино в текущей модели. "Моделирование, - пишет академик Л. И. Седов, - это замена изучения интересующего явления в природе изучением аналогичного явления на модели меньшего или большего масштаба, обычно в специальных лабораторных условиях. Основной смысл моделирования состоит в том, что результаты экспериментов с моделями могут дать необходимые ответы о природе эффектов и о различных величинах, связанных с явлением в натурных условиях"[10, С. 53-54]

В связи с этим рассмотрим более подробно структуру модельного эксперимента на конкретном примере. Возьмем для этой цели модель движения газов в паровом котле. Такая модель строится и исследуется следующим образом. Некоторые данные и параметры, полученные в результате промышленных испытаний котельного объекта, представлены в виде характерных значений. Используя соответствующий теоретический инструментарий (логические правила, математический инструментарий, правила и критерии теории подобия), производится расчет модели, что позволяет решить вопрос об оптимальных условиях ее построения (габариты, физическая природа элементов моделирования, выбор материалов, методов и целей ее последующего исследования). Таким образом, первый этап-это теоретический расчет модели, теоретические соображения о задачах, целях и методах последующего экспериментирования с ней. Следующий шаг - создание самой модели. Затем производятся наблюдения, измеряются необходимые параметры, изменяются и изменяются условия, повторяются условия работы модели и т. д.

Например, изучение модели движения газа в котле заключается в следующем. Не ограничиваясь простым наблюдением, которого явно недостаточно, они фотографируют при помощи специального освещения, создают линейные рисунки, которые, хотя и несут на себе отпечаток субъективности, все же очень просты и наглядны. Для улучшения условий контроля движения жидкости по трубкам используются различные методы ее тонирования. Затем вы можете измерить давление или скорость воды или газов, расход жидкости, температуру, количество тепла и так далее.

Таким образом, на новом этапе эксперимента, когда модель построена, субъективная деятельность экспериментатора продолжается, но к ней присоединяются новые моменты, связанные с объективной стороной эксперимента - сама модель (т. е. некоторая экспериментальная установка) и технические средства (лампы, экраны, камеры, химикаты, термометры, калориметры и другие измерительные приборы), с помощью которых производятся наблюдения и измерения. Все эти инструменты, используемые при исследовании модели, являются материальными инструментами, характеризующими объективную сторону любого эксперимента. Но здесь, помимо них, сама модель, в нашем случае модель парового котла, относится к объективной стороне.

Правомерно задать вопрос: каково место модели в эксперименте? Ясно, что она является частью эпистемологического объекта, как и средства экспериментального исследования, но является ли она целиком частью последнего или чем-то отличным от них?

С одной стороны, очевидно, что модель строится не как самоцель, а как средство изучения какого-то другого объекта, который она заменяет, с которым она находится в определенных отношениях подобия или соответствия. Исследователя интересуют свойства модели не сами по себе, а лишь постольку, поскольку их изучение позволяет судить о свойствах другого объекта, получить о нем некоторую информацию. Этот субъект выступает как подлинный объект исследования, и по отношению к нему модель является лишь средством экспериментального исследования. С другой стороны, в данном эксперименте предметом исследования является модель. Изучается режим его работы в определенных условиях, на нем производятся не только визуальные наблюдения, но и измеряются его параметры с помощью специальных приборов. Она подвержена определенным причинным влияниям, и экспериментатор регистрирует реакцию этой системы на эти плановые воздействия и т. д. Короче говоря, в этом эксперименте модель изучается как определенный объект исследования, и в этом отношении она является объектом исследования.

Таким образом, модель играет в эксперименте двоякую роль: она одновременно и объект исследования (поскольку заменяет другой, подлинный объект), и инструмент эксперимента (поскольку является средством познания этого объекта).

Из-за двойственной роли модели структура эксперимента существенно меняется и усложняется. Если в нормальном или натурном эксперименте объект исследования и прибор находились в непосредственном взаимодействии, так как экспериментатор использовал прибор для воздействия непосредственно на исследуемый объект, то в модельном эксперименте внимание экспериментатора сосредоточено на изучении модели, которая теперь подвергается всем возможным воздействиям и изучается с помощью приборов. Реальный объект исследования непосредственно не вовлечен в сам эксперимент. [11, с. 95]

Модельный эксперимент характеризуется следующими основными операциями: 1) переход от натурного объекта к модели-построение модели (моделирование в собственном смысле слова); 2) экспериментальное исследование модели; 3) переход от модели к натурному объекту, заключающийся в переносе полученных в ходе исследования результатов на этот объект.

Модель включается в эксперимент, не только заменяя объект исследования, но и может заменить условия, в которых изучается какой-то объект нормального эксперимента.

Ввиду того, что в модельном эксперименте исследуется не сам объект исследования, а его заменитель, естественно возникает вопрос, на каком основании и в каких пределах можно переносить полученные на модели данные на моделируемый объект. Этот вопрос решается в зависимости от характеристик различных групп материальных моделей.

Независимо от окончательного вывода о познавательных возможностях модельных экспериментов, следует сразу обратить внимание на то, что в структуре этих экспериментов значительно усиливается роль теории как необходимого звена, связывающего постановку эксперимента и его результаты с объектом исследования. Если обычный эксперимент предполагает наличие теоретического момента на начальном этапе эксперимента - возникновение проблемы, выдвижение и оценка гипотезы, вывод следствий, теоретические соображения, связанные с проектированием экспериментальной установки, а также на заключительном этапе - Обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение, то в модельном эксперименте, кроме того, необходимо теоретически обосновать связь между моделью и натурным объектом. Без такого обоснования модельный эксперимент теряет свое специфическое познавательное значение, поскольку перестает быть источником информации о реальном или природном объекте. Таким образом, в модельном эксперименте теоретическая сторона представлена гораздо сильнее, чем в нормальном, и это еще более сочетание теории и практики.

Хотя модельный эксперимент расширяет возможности экспериментального исследования ряда объектов, в только что упомянутом обстоятельстве нельзя не заметить некоторую слабость этого метода по сравнению с обычным экспериментом. Включение теории (сознательной деятельности субъекта) в качестве связующего звена между моделью и объектом может стать источником ошибок, что снижает доказательную силу модельного эксперимента. Однако неограниченные возможности практического исследования свойств, поведения и закономерностей объектов, недоступных по каким-либо причинам для обычного прямого эксперимента, а также возможность открытия новых способов расширения сферы человеческого познания с помощью модельного эксперимента указывают на его преимущества перед прямым экспериментом.

Поскольку модель непосредственно исследуется в модельном эксперименте, а результаты исследования переносятся на моделируемый объект, теоретическое обоснование права на этот перенос является предпосылкой и неотъемлемой частью такого эксперимента. Поэтому описание теоретических средств, с помощью которых результаты модельного исследования переносятся на "реальный" объект исследования, является необходимым компонентом описания сущности любого модельного эксперимента.

Вывод

В связи с вышеизложенным представляется целесообразным сделать вывод о том, что метод моделирования является одним из наиболее приемлемых, адекватных, объективных и надежных методов научного исследования, позволяющих наиболее объективно и всесторонне анализировать многие явления или процессы в большинстве наук с минимальными потерями и риском.

В статье анализируются современные взгляды на понятие моделирования как с практической, так и с методологической точки зрения. Предпринята попытка понять теоретические и философские аспекты измерения как когнитивного процесса.

В моем понимании основная задача этой работы-понять роль, которую моделирование играло и продолжает играть в становлении науки и техники в историческом аспекте, выявить философские основы моделирования.

Все вышесказанное необходимо для адекватного и плодотворного использования моделей и моделирования в процессе проведения экспериментальных работ и их математической обработки при изучении процессов, рассматриваемых в моих научных исследованиях.

Литература

1. pmtf.msiu.ru <http://www.pmtf.msiu.ru/><http://www.pmtf.msiu.ru/> " председатель31/студенты/Берков... <http://www.pmtf.msiu.ru/chair31/students/berkov/matmod13.pdf><http://www.pmtf.msiu.ru/chair31/students/berkov/matmod13.pdf>.

2. Штофф В. А. моделирование и философия. - М.: Наука, 1966.

Веденов А. А. моделирование элементов мышления. - М.: Наука, 1988.

Кочергин А. Н. моделирование мышления. - М.: Наука, 1969.

Фролов и. т. гносеологические проблемы моделирования. М.: Наука, 1961.

Батороев К. Б. кибернетика и метод аналогии. - М.: Высшая школа, 1974.

Бир С. кибернетика и управление производством. - М.: Наука, 1965.

... Эксперимент. Модель. Берлин: Наука, 1982.

9. Мухин о.и. <http://stratum.ac.ru/textbooks/modelir/lection01.html><http://stratum.ac.ru/textbooks/modelir/lection01.html> Электронный ресурс.

Седов Л. И. методы подобия и размерности в механике. М.: "гитл", 1957.

Штофф В. А. моделирование и философия. - М.: Наука, 1965.

Штофф В. А. Введение в методологию научного знания. - М.: Издательство Ленинградского университета, 1972.