Un modèle est une représentation abstraite de la réalité sous une certaine forme (par exemple, mathématique, physique, symbolique, graphique ou descriptive), conçue pour saisir certains aspects de cette réalité et pour fournir des réponses aux questions à l’étude.
Par « modèle », on entend un objet matériel ou conçu mentalement qui, dans le processus de recherche, se substitue à l’objet original tout en conservant certains traits essentiels pour cette recherche donnée. Le processus de construction et d’utilisation d’un modèle est appelé modélisation.
Un modèle est nécessaire pour :
- comprendre comment un objet spécifique est organisé : sa structure, ses relations internes, ses propriétés fondamentales, ses lois de développement, d’auto-développement et d’interaction avec l’environnement ;
- apprendre à contrôler l’objet ou le processus, et à déterminer les meilleures méthodes de contrôle compte tenu d’objectifs et de critères définis ;
- prévoir les conséquences tant directes qu’indirectes.
Lorsqu’on parle de modélisation scientifique, il convient de clarifier le sens des termes « modèle » et « théorie ». Dans la littérature scientifique contemporaine, ces concepts sont interprétés de diverses manières, et la frontière entre eux est floue. Les interprétations suivantes sont actuellement admises en méthodologie des sciences :
- Un modèle est un outil principalement orienté vers l’étude du comportement et des propriétés d’un objet spécifique, dans le but de le contrôler ou de prédire ses propriétés.
- Une théorie est un instrument plus abstrait qu’un modèle, dont l’objectif premier est d’expliquer le comportement ou les propriétés non pas d’un seul objet spécifique, mais de toute une classe d’objets. On pourrait dire qu’une théorie contient un ensemble fini, voire infini, de modèles spécifiques.
Lors de la construction d’un modèle spécifique, on utilise les lois et les équations de la théorie correspondante. Un modèle répond aux questions « Comment ? » et « Pourquoi ? » pour un objet particulier, tandis qu’une théorie y répond pour toute une famille d’objets partageant des propriétés similaires. Il convient toutefois de noter que, lors de l’élaboration de modèles de processus et de phénomènes complexes, il est souvent nécessaire de puiser dans des concepts et des relations issus de plusieurs théories appartenant à différentes branches, disciplines, voire domaines de connaissance.
Les modèles peuvent être construits dans l’imagination — mentalement, par la pensée — et de tels modèles sont dits abstraits. Alternativement, des modèles peuvent être créés à partir d’objets et de processus réels, auquel cas on les appelle modèles réels, matériels, ou parfois modèles physiques. En un sens, une position intermédiaire est occupée par les modèles réels à contenu abstrait — les modèles symboliques (à base de signes). La notion de modèle ne concerne pas uniquement l’objet ; à certains égards, elle englobe : le sujet qui organise l’effort de modélisation et la tâche pour laquelle la modélisation est entreprise (toutes deux à travers l'objectif) ; l’objet original modélisé ; les moyens à partir desquels le modèle est créé ; et l’environnement dans lequel le modèle est destiné à fonctionner.
« Par modèle, nous entendrons une connaissance simplifiée — ou, si l’on veut, conditionnée — portant une information tout à fait spécifique et limitée sur un sujet (phénomène), reflétant certaines de ses propriétés. Un modèle peut être considéré comme une forme particulière de codage de l’information. Contrairement au codage ordinaire, dans lequel toute l’information source est connue et où l’on ne fait que la traduire dans un autre langage, un modèle — quel que soit le langage qu’il utilise — code également des informations que les gens ne connaissaient pas encore. On pourrait dire qu’un modèle contient une connaissance potentielle qu’une personne, en étudiant le modèle, peut acquérir, rendre explicite et mettre en pratique dans la vie quotidienne » (N. N. Moïsseev).