Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёвристическа€ ценность изобразительного моделировани€




„ем же объ€сн€етс€ высока€ эвристическа€ ценность изобразительных моделей, обеспечивша€ их широкое использование в практике научного ис≠следовани€. ѕо-видимому, решающим €вл€етс€ тот факт, что применение знаковых моделей позвол€ет заменить реальный исследуемый объект, функционирующий по естественным, природным законам, моделью, правила по≠строени€ и функционировани€ которой выбираютс€, задаютс€ людьми. ќпе≠рирование с последними значительно облегчаетс€ тем, что в каждом конкрет≠ном случае могут быть выбраны наиболее оптимальные правила их построе≠ни€, скажем, вид проекции, в которой выполнен чертеж, тип условных зна≠ков, приемы преобразовани€ схем и т.д. ¬еро€тно, это один из важнейших факторов, обеспечивающих высокую эффективность графических средств в научном познании.

¬ажнейший этап создани€ научной теории св€зан с формированием ее объекта. ¬ науке используютс€ различные методы решени€ этой проблемы. »х можно предварительно разделить на две группы. ћетоды первой группы основываютс€ на использовании различных типов абстракции, привод€щей к выделению каких-либо (обычно немногих) важных в данном отношении свойств эмпирических объектов и отвлечение от остальных. ѕроцедуру фор≠мировани€ объекта теории при этом обычно именуют идеализацией[43]. ћетоды второй группы могут быть названы, в отличие от методов первой группы, конструктивными. »х характерна€ черта Ч формирование объектов теории из таких компонентов, которые не могут быть выделены путем абстрагирова≠ни€ из известных эмпирических свойств изучаемого объекта[44].

»з вышеописанного видно, что между инженерной, конструкторской и исследовательской де€тельностью существует фундаментальна€ св€зь, поэто≠му пон€ти€ "конструирование", "конструкторска€ работа" используютс€ и при описании процесса научного познани€. ќни выражают глубокие закономер≠ности этого процесса.

„тобы вы€снить специфику теоретического конструировани€, обратим≠с€ к приемам построени€ умозрительных моделей, играющих важную роль при создании теории. »звестно, например, что такие модели во многих слу≠ча€х примен€л ƒж. .ћаксвелл. "“еори€ электричества, которую € лично предпочитаю, Ч писал он в одной из своих статей, Ч отрицает действие на рассто€нии и приписывает электрическое действие нат€жени€м и давлени€м во всепроникающей среде, причем нат€жени€ принадлежат к тому же роду, который известен технике, среда же идентична той, в которой, как мы пред≠полагаем, распростран€етс€ свет"[45]. ¬ другой статье[46] он развивает вихревую модель атома и т.п.

–оль этих моделей в становлении теории была, по-видимому, в значи≠тельной мере вспомогательной, они служили своего рода искусственной конструкцией, помогающей вы€вить закономерную св€зь €влений. ќригиналь≠ность пути, которым шел ученый, отмечает ƒ.“омсон: "можно лишь пора≠жатьс€, что ћаксвелл пришел к своим уравнени€м с помощью рассуждений, где фигурировала сложна€ модель с вращающимис€ вихр€ми, изображаю≠щими магнитные силы; эти силы передавались частицами, игравшими роль свободных шестеренок в зубчатой передаче Ч аналоге электрического тока. ≈сли бы такое доказательство кто-нибудь увидел сегодн€, то хватило и бегло≠го взгл€да, чтобы, не колебл€сь, выбросить этот труд в мусорную корзину. ѕодвод€ итог, ћаксвелл отбросил почти весь этот механизм, в результате по€вилась теори€..."[47].

ќтметим важные дл€ понимани€ дальнейшего изложени€ особенности приемов работы ћаксвелла: 1. образные модели конструируютс€ из элемен≠тов, которым могут быть найдены аналоги в практической производственной де€тельности ("напр€жени€ принадлежат к тому же роду, который известен технике"; подчеркнуто мною Ч ¬. .); 2. эти модели как и объекты теории вообще, занимают некоторое промежуточное положение, работают лишь как средства построени€ теории и могут быть "отброшены" при переходе к мате≠матическому формализму (когда он уже сформулирован) или заменены дру≠гими при обращении к эмпирическим данным.

“аким образом, дл€ теоретического моделировани€ характерным €вл€≠етс€ создание элементов, из которых строитс€ объект теории (модель), и пра≠вил оперировани€ с ними. ѕравила построени€ такой модели выбираютс€, создаютс€ ученым в зависимости от поставленной задачи. ¬ приведенном примере эти правила должны были (как и вс€ конструкци€ в целом) обеспе≠чить переход от эмпирически наблюдаемых фактов к математическому, опи≠санию.

¬ качестве подобного рода моделей широко примен€ютс€ геометриче≠ские построени€, причем не только в науках, изучающих прот€женные объек≠ты. ¬о многих случа€х они используютс€ дл€ моделировани€ непространственных параметров процессов, например, химических и иных свойств веще≠ства. ’орошо известен менделеевский "пась€нс". ѕространственное распределение химических элементов по их атомным весам (и некоторым другим свойствам) помогло увидеть св€зи между ними, объединить их в периодиче≠скую систему[48].

ƒ.».ћенделеев и в других случа€х обращалс€ к пространственным, геометрическим построени€м, в частности, в период становлени€ физической химии при поисках методов физико-химического анализа. »сследу€ свойства растворов, он высказал идею о том, что "на кривых, выражающих свойства растворов, в зависимости от состава, должны... быть "особые точки" в смыс≠ле геометрическом, т.е. максимумы, разрывы, переломы и т.п."[49].

¬от как характеризует этот метод один из основоположников теории физико-химического анализа Ќ.—. урнаков: "¬ отличие от обычно приме≠н€емого "препаративного" пути физико-химический анализ изучает не от≠дельные тела, а свойства полной равновесной системы, составленной из оп≠ределенного числа компонентов. ѕолучаема€ при этом диаграмма состав- свойство представл€ет графическое изображение той сложной функции, кото≠ра€ определ€ет отношение между составом и свойствами однородных тел или фаз, образующихс€ в системе. Ќе зна€ в большинстве случае алгебраического уравнени€ этой функции, мы можем выразить точно, графическим путем, взаимные соотношени€ состава и свойства, и притом не только качественно, но и количественно"[50].

√еометрические построени€ здесь рассматриваютс€ как совершенно очевидные и эффективные средства изучени€ химических свойств вещества. —воеобразие процесса познани€ таково, что непространственные, химические свойства наход€т наиболее адекватное отображение в пространственных гео≠метрических построени€х. √еометрические изображени€ позвол€ют создать теоретическую (графическую) модель химической системы. ¬ конечном счете такой подход привел к разработке высокоэффективного метода физико-химического анализа.

ѕостроение пространственных конфигураций не есть нечто второсте≠пенное дл€ научного исследовани€. ќно входит в саму ткань мыслительного процесса ученого. ћенделеев не знал заранее, что получитс€ из его "пась€нса", как не знали этого и другие ученые в приводимых примерах. —ледовательно, в этих построени€х реализуетс€ кульминационный этап науч≠ного творчества, этап исключительной важности, раскрывающий диалектику творческого прогресса.

Ќеобходимо поэтому сказать несколько слов о геометрических по≠строени€х вообще. ѕостроение и преобразование геометрических фигур часто представл€етс€ как сугубо элементарна€, не св€занна€ с творческим мыслительным процессом, де€тельность. Ќа самом деле она может, как мы только что убедились, опосредовать самые глубинные, творческие шаги научного познани€. ћожно вспомнить в этой св€зи данную Ёнгельсом характеристику становлени€ тригонометрии: "ѕосле того, как синтетическа€ геометри€ до конца исчерпала свойства треугольника, поскольку последний рассматривает≠с€ сам по себе, и не в состо€нии более сказать ничего нового, перед нами благодар€ очень простому, вполне диалектическому приему открываетс€ некоторый более широкий горизонт. “реугольник более не рассматриваетс€ в себе и сам по себе, а беретс€ в св€зи с некоторой другой фигурой Ч окружно≠стью.... ≈сли гипотенуза равна R, то катеты образуют синус и косинус; (правильнее говорить Ч отношени€ катетов к гипотенузе Ч ¬. .)... Ѕлагода≠р€ этому стороны и углы получают совершенно иные определенные взаимо≠отношени€, которых нельз€ было открыть и использовать без этого отнесени€ треугольника к кругу, и развиваетс€ совершенно нова€, далеко превосход€≠ща€ старую теори€ треугольника, котора€ применима повсюду..."[51].

»так, процедура построени€ чертежа и оперирование с ним есть "вполне диалектический прием", демонстрирующий, вы€вл€ющий и реали≠зующий творческую силу мышлени€.

ѕоскольку приведенные примеры относ€тс€ к XIX в., может сложитьс€ впечатление, что описанный метод теоретической работы характерен дл€ науки прошлого века и не €вл€етс€ эффективным на современном этапе. ќд≠нако это далеко не так. —реди самых впечатл€ющих открытий нашего столе≠ти€ Ч раскрытие структуры ƒЌ  в 50-х годах. » здесь при решении пробле≠мы на завершающем этапе был использован прием, чрезвычайно близкий, практически тождественный описанным выше. ќдна из принципиальных трудностей состо€ла в необходимости найти приемлемые способы сочетани€ четырех оснований (аденина, тимина, цитозина, гуанина) в структуре ƒЌ .

¬от как описывает решающий шаг один из авторов открыти€ ƒ.ƒ.”отсон. ¬ырезав точные изображени€ оснований из картона, ”отсон прин€лс€ раскладывать на столе пары оснований, соединенных в молекуле ƒЌ  водородными св€з€ми. "» вдруг € заметил, Ч пишет он, Ч что пара аденин-тимин, соединенна€ двум€ водородными св€з€ми, имеет точно такую же форму, как и пара гуанин-цитозин, тоже соединенна€ по меньшей мере двум€ водородными св€з€ми"[52]. «атем была собрана конструкци€, в которой макеты атомов были расположены в трехмерном пространстве "как того тре≠бовали и рентгенографические данные и законы стереохимии. ѕолучилась правозакрученна€ двойна€ спираль с противоположным направлением це≠пей"[53].

“аким образом, процесс научного исследовани€ оказываетс€ не только теоретическим воспроизведением материальной производственной де€тель≠ности, но включает в себ€ операции и процедуры, аналогичные по своим параметрам предметно-орудийной де€тельности человека. Ќаличие в процес≠се создани€ научной теории процедур, чрезвычайно близких приемам конст≠руировани€ и некоторым технологическим операци€м, может рассматриватьс€ как подтверждение единства принципов, на которых строитс€ материаль≠на€ производственна€ де€тельность и познание.

¬ процессе познани€ оказываютс€ неразрывно св€занными сугубо тео≠ретические приемы абстрагировани€ с приемами предметно-практической де€тельности, обусловливающими созидательный, творческий характер мышлени€.

Ќаука развиваетс€ как социальный организм, и ученый работает по за≠крепленным в социальной пам€ти нормативам. Ёти нормативы мен€ютс€ от одного этапа развити€ науки к другому. ¬ основе научного метода лежит опирающеес€ на многовековой опыт представление о том, что познание всегда имеет дело с объектами (вещами, свойствами, отношени€ми). »менно поэтому социально обусловленные нормативы, привод€щие к получению знани€, которое нельз€ отнести непосредственно к эмпирическим объектам, и "вынуждает" ученого конструировать теоретический объект Ч модель.

ƒвижение научного познани€ идет в направлении все большего отвле≠чени€ от конкретного многообрази€ свойств, присущих объектам материаль≠ного мира, и приводит на известном этапе к по€влению идеальных (теоретических) объектов научного знани€. ќднако оперирование этими абст≠рактными объектами требует их опредмечивани€. “акие объекты конструи≠руютс€, "собираютс€" из "деталей", выделенных в результате чувственно- практического познани€. “аким способом выдел€ютс€, например, качествен≠на€ и количественна€ определенность вещей, формируютс€ научные пред≠ставлени€ о величине, пространстве и т.д. «нание относитс€ теперь уже не к изучаемым объектам материального мира непосредственно, а к абстрактным объектам, которые опредмечиваютс€ с помощью тех или иных средств науч≠ного познани€. “акое знание выступает уже как знание теоретическое.

Ќа некотором этапе развити€ какой-либо отрасли естествознани€ по≠степенно накапливаютс€ новые факты, которые нельз€ отнести к сформиро≠ванным ранее теоретическим объектам. “акое неорганизованное" знание начинает сдерживать дальнейшее движение в сфере научного познани€. „то≠бы организовать его, привести в систему, нужен переход к новому уровню.   уже сформированным объектам теории в такой ситуации подход€т как к эм≠пирическим и стро€т из них, бер€ их в качестве элементов, новую организа≠цию знани€, объект нового уровн€, выступающий по отношению к сущест≠вующим как теоретический, идеальный, репрезентирующий новые, неизвест≠ные ранее, св€зи и отношени€.

ѕодобного рода переходы составл€ют одну из существенных особенно≠стей научного познани€. ¬ этой св€зи приемы построени€ теоретических объ≠ектов науки можно рассматривать как про€вление в де€тельности ученого диалектического взаимодействи€ способов и средств материального произ≠водства и научного познани€.

»митационное моделирование [54]

ѕоследние достижени€ в области вычислительной техники породили новое направление в исследовани€х сложных социальных, главным образом экономических, процессов Ч имитационное моделирование. —овременные Ё¬ћ обладают не только необходимым быстродействием и пам€тью, но и развитыми внешними устройствами и совершенным программным обеспечением. ¬се это дает возможность эффективно организовать диалог человека и машины. ћашина становитс€ непосредственным продолжением человека, и это открывает новые возможности дл€ научной де€тельности. —истема чело≠век Ч машина становитс€ быстродействующей системой с большой пам€тью и богатыми возможност€ми неформального анализа, свойственного творческому процессу. Ёта система обладает способностью следовать логике что человеческой мысли, по ходу отбрасыва€ неудовлетворительные варианты.

"»митационна€ модель Ч формализованное описание в Ё¬ћ изучаемого €влени€. ¬нешнее математическое обеспечение Ч совокупность упрощенных моделей €влени€ (или отдельных его сторон) и методов анализа них моделей. ¬нутреннее обеспечение системы Ч набор программ и устройств, реализующих эффективный диалог человека и машины"[55].

“аким образом, имитационна€ система представл€ет собой машинный аналог сложного реального €влени€. ќна позвол€ет заменить эксперимент с реальным процессом экспериментом с математической моделью этого процесса в Ё¬ћ. »митационные системы и имитационные эксперименты все шире примен€ютс€ дл€ проектировани€ сложных объектов и дл€ изучени€ сложных процессов, особенно в тех случа€х, когда реальный эксперимент слишком дорог или вообще невозможен.

ѕостроение имитационной системы и экспериментирование с ней дело чрезвычайно трудное. «десь еще мало опыта и многое остаетс€ не€сным. ќб€зательным этапом €вл€етс€ тщательное предварительное изучение моделируемого €влени€ традиционными, классическими методами естественных наук. "Ќеобходимо со всей €сностью пон€ть, что проблема построении имитационной модели, как и вс€кой другой модели, это проблема адекватною описани€ объективных законов реального мира. Ёта проблема стою перед наукой уже много столетий и по€вление самой мощной вычислительной техники ее не решает. я убежден, что и сейчас, и через 20 лет, так же, как 20 лет и 20 веков назад, открытие новых законов (т.е. построение новых моделей €влений окружающего нас мира) будет совершатьс€ ценой напр€женной творческой де€тельности, ценой неимоверных затрат человеческого интеллек≠та и духа. Ќикакие затраты машинного времени не замен€т их, Ё¬ћ только облегчает этот процесс, бер€ на себ€ все больше и больше рутинных процедур"[56].

“ем не менее реализуемый на Ё¬ћ метод имитационного моделирова≠ни€ уже находит применение. ¬ частности при исследовани€х, св€занных с совершенствованием и организацией производства, технологии, автоматиза≠ции планировани€, учета и управлени€ в промышленности, на транспорте и в других област€х.

ќсобенности метода имитационного моделировани€ можно проиллю≠стрировать на примере экономических моделей, описывающих сложную эко≠номическую систему с взаимосв€з€ми, в материально-вещественную основу которых вплетаютс€ также социальные отношени€. —труктура и динамич≠ность рассматриваемой системы обусловливают известные трудности при разработке планов, поскольку значительно увеличиваетс€ разнообразие и количество возможных вариантов плановых решений и осложн€етс€ выбор наилучших способов развити€.

ќписание реальных отношений между экономическими объектами и планово-производственными процессами наиболее рационально и в полной мере осуществл€етс€ с помощью моделей имитационного типа. ѕервоначаль≠ным следует считать подход, св€занный с использованием моделей, приво≠д€щих к задачам типа математического программировани€. ќбщей исходной предпосылкой дл€ применени€ этого подхода €вл€етс€ признание того, что правило выбора наилучшего варианта развити€ в принципе существует зара≠нее, до решени€ задачи, может быть записано формальным образом в терми≠нах прин€той математической модели. ќднако известны многие ситуации, когда по существу изучаемой проблемы невозможно сформулировать €сный априорный критерий отбора наилучших вариантов, а следует решать задачу выбора в процессе самого расчета. ѕри этом правило выбора зачастую дела≠етс€ на основе неформальных соображений, с использованием опыта и зна≠ний лица, принимающего решение.

Ќапример, в ходе решени€ классической задачи о выборе варианта плана но одному из критериев оптимальности (максимум прибыли, минимум производственных издержек и т.д.) Ё¬ћ рекомендует выбрать конкретное изделие, удовлетвор€ющее данному критерию, однако, специалист знает о технологических или иных трудност€х, св€занных с увеличением выпуска "наилучшего" в смысле критери€ издели€. “огда он выбирает следующее по расчетной эффективности изделие и делает свою "обобщенную, экспертную" оценку. ¬ данном случае Ё¬ћ и человек выступают как едина€ система вы≠бора плана и оценки его эффективности. Ё¬ћ отводитс€ только часть функ≠ций. главным образом св€занных с перебором многочисленных вариантов и автоматизацией арифметических расчетов.

ѕодход, называемый имитационным моделированием, св€зан именно с попытками исследовать сложные процессы в подобных услови€х.

ќсновна€ характерна€ черта имитационного моделировани€ состоит в том, что изучаемое €вление описываетс€ наиболее точным способом. ѕри этом модель €влени€ не выбираетс€ из какого-либо определенного заранее заданного класса, а должна удовлетвор€ть в первую очередь требованию максимального приближени€ к исследуемому €влению, точности его воспро≠изведени€. ѕолученна€ модель подвергаетс€ предварительному анализу, в результате которого, в частности, может быть вы€снено, что эта модель при≠надлежит к какому-нибудь известному, хорошо изученному типу. ¬ этом случае задача исследовани€ значительно упрощаетс€. "ќсобенно велика роль имитационного моделировани€ при экспериментальной проверке предложе≠ний, св€занных со структурными изменени€ми, модернизацией экономиче≠ских механизмов и другими усовершенствовани€ми, не поддающимис€ фор≠мальному количественному описанию"[57].

¬ каждом конкретном случае построение имитационной модели осно≠вано на изучении действительного хода процессов и его представлении' с помощью некоторой избранной системой показателей. ќписание экономиче≠ского процесса необходимо осуществить в возможно более близкой к реаль≠ной форме. ¬ыбор этой формы производитс€ таким образом, что степень се приближени€ к реальности уточн€етс€ в каждой конкретной ситуации приме≠нительно к системе пон€тий и терминов, используемых дл€ модельного опи≠сани€ данного процесса.

“аким образом, "имитационна€ модель процесса Ч это модельное описание действительного хода процесса с помощью определенной системы пон€тий, и конечного набора показателей"[58]. »митационную модель не следу≠ет понимать как фиксированную форму, она служит исходным материалом дл€ своего собственного усовершенствовани€. ќсновным достоинством ими≠тационной модели €вл€етс€ ее подражательность (способность воспроизво≠дить процесс) и точность соответстви€ реальному процессу планировани€ или управлени€.

¬ человеко-машинной имитационной системе значительна€ часть ана≠лиза результатов, а главное Ч процесс прин€ти€ решений на основе расчетов по имитационной модели, €вл€етс€ привилегией специалиста или коллектива специалистов. ѕри этом возникает проблема "встраивани€" имитационной модели в технологию работы пользователей, а точнее проблема разработки технологии работы конкретных специалистов с имитационными модел€ми. »сследовани€ в этом направлении привели к созданию концепции автомати≠зированных рабочих мест.

ћатематические модели и современна€ вычислительна€ техника в зна≠чительной мере ускор€ют проведение счетных операций. » все-таки ускоре≠ние счета Ч не главное в применении математических моделей. √лавное же состоит в том, что в области €влений общественной жизни проводить экспе≠рименты, особенно в крупных масштабах, подчас просто невозможно, по≠скольку эксперименты процессов управлени€ затрагивают интересы огром≠ных масс людей, требуют много времени и средств. ћатематическое имита≠ционное моделирование, не требу€ больших средств и времени, в то же врем€ позвол€ет провести эксперимент сначала "на бумаге" или электронном аналоге, а затем, в случае удачи, воспроизвести модель в реальной действительно≠сти с серьезными основани€ми на успех.

* * *

ћетод моделировани€ стихийно использовалс€ в науке давно. ќднако теоретически осмыслен он был недавно. “еоретическое изучение проблем, св€занных с использованием моделей в познании, привело к разработке мно≠гочисленных методов моделировани€ в различных науках и чрезвычайно широкому его распространению. ѕостроение моделей стало одной из важ≠нейших черт современного научного исследовани€, символом научного и технического прогресса.

—»—“≈ћЌџ… ѕќƒ’ќƒ ¬ —ќ¬–≈ћ≈ЌЌќ… Ќј” ≈





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-18; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 420 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сть только один способ избежать критики: ничего не делайте, ничего не говорите и будьте никем. © јристотель
==> читать все изречени€...

515 - | 477 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.