Моделирование – метод исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (органических и неорганических, систем, технических устройств, различных процессов – физических, химических, биологических, социальных). В самом широком смысле моделирование представляет собой любой вариант представления информации в виде графических схем, математических уравнений, диаграмм причинно-следственных связей, таблиц и даже вербальных конструкций.
Модель (лат. modulus – мера, образец, норма) – аналог, схема, структура, знаковая система определенной части природной или социальной реальности, служащая для сохранения и расширения информации об оригинале, для его создания, преобразования, управления и т.п.
Моделирование окружающего мира внутренне присуще познанию, так как любой язык (естественный и искусственный) уже моделирует реальность своими символами, представляет собой сложный процесс шифрования и дешифровки.
В гносеологическом аспекте модель – «представление» познаваемого или преобразуемого объекта (вещи, процесса). Результаты исследования моделей распространяются на оригиналы. В логическом аспекте перенесение информации опирается на отношения изоморфизма или гомоморфизма,[86] существующие между моделью и ее оригиналом. Изоморфный либо гомоморфный образ какого-либо объекта и есть его модель. Моделирование может быть основано на более общих отношениях, например, в случае систем математических утверждений (аксиом, уравнений), описывающих некоторые фрагменты (сферы, области) реальных или абстрактных объектов в физике, космологии, математической экономике, кибернетике.
Любая научная модель является упрощенным образом реальности, поскольку имеет целевой характер, создается для решения вполне определенных задач. При этом достаточно полно и точно отображаются те стороны моделируемого объекта, которые важны для решения поставленных задач; другие стороны изучаемой системы сознательно игнорируются. Поэтому можно утверждать, что любая модель изначально содержит ошибку в отношении представляемого объекта, которая в большей или меньшей мере исказит итоговый результат моделирования или помешает решать другие задачи моделирования. Решение проблемы – в доработке первоначальной модели (путем уточнения или обобщения) либо в построении новой модели. Подобное совершенствование модели имеет циклический и в принципе бесконечный характер, стимулируя научный поиск.
Разнообразие форм моделирования зависит от характера и сфер применения используемых моделей.
По характеру моделей выделяют предметное и знаковое (информационное) моделирование. В ходе предметного моделирования исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные признаки, черты объекта-оригинала. При знаковом моделировании моделями выступают схемы, графики, чертежи, формулы, утверждения естественного или искусственного языков. Особое и важнейшее значение здесь имеет математическое (логико-математическое) моделирование с помощью знаково-символических и дедуктивных средств математики и логики.
Создание знаковых (информационных) моделей, действия со знаками всегда связаны с пониманием знаковых конструкций и правил их преобразования. Отсюда возможность мысленного моделирования – мысленно-наглядного представления знаков или операций над ними.
В эксперименте на компьютере вместо реальных операций с изучаемым объектом исследуют программу (алгоритм) его функционирования, которая и выступает в качестве модели.
По характеру той стороны объекта, которая подвергается моделированию, различают моделирование структуры объекта и моделирование его функционирования. Это особенно важно как для наук о жизни, в которых разграничение структуры и функций живого имеет статус фундаментального методологического принципа исследования, так и для кибернетики, делающей акцент на моделировании функционирования систем.
Успех моделирования, основанного на отображении моделью каких-либо сторон оригинала, предполагает еще наличие соответствующей теории или гипотезы, которая бы достаточно обоснованно указывала на возможность переноса результатов, полученных в ходе исследования модели, на допустимые при этом упрощения.
Моделирование предполагает использование абстрагирования и идеализации. Эта черта моделирования особенно существенна в случае моделирования сложных систем, поведение которых определяется большим количеством взаимосвязанных факторов различной природы. В ходе познания такие системы отображаются в разных моделях, дополняющих друг друга. При этом может возникнуть ситуация, когда создаются противоречащие друг другу модели одного и того же объекта; такое противоречие, придавая динамику развитию науки, может разрешаться на данном этапе и возникать вновь на более глубоком уровне.
Моделирование сопряжено с применением других общенаучных и специальных методов, прежде всего эксперимента. Исследование какого-либо объекта на его модели представляет особый вид эксперимента – модельный. В отличие от обычного эксперимента здесь в процессе познания используется «промежуточное звено» – модель, выступающая одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющим оригинал.
Познавательная роль моделирования заключается в способности объяснения, предсказания и эвристики.
Моделирование глубоко проникло в современное теоретическое мышление и практическую деятельность, оно служит не только одним из мощнейших средств познания, но и критерием истинности научных знаний.
Применяемое в органическом единстве с другими методами, моделирование служит углублению познания, его движению от относительно бедных информацией моделей к моделям, более полно раскрывающим сущность, свойства и отношения исследуемого объекта.