Ideális és anyagi modellek

A „modell" fogalmának többértelműsége, a modellezési típusok hatalmas száma és ezek gyors fejlődése jelenleg megnehezíti a modellek logikailag lezárt, mindenki számára kielégítő osztályozásának felépítését. Minden ilyen osztályozás feltételes, mivel egyrészt a szerzők szubjektív nézőpontját tükrözi, másrészt a tudományos megismerés véges számú területén meglévő korlátozott ismereteiket.

Ezt az osztályozást egy bizonyos eszköz vagy modell felépítésére tett kísérletnek kell tekinteni, amelynek célja magának a modellezési folyamatnak a tulajdonságait és jellemzőit vizsgálni. A modellezés az általános tudományos megismerési módszerek egyike. A modellezés alkalmazása a kutatás empirikus és elméleti szintjein a modellek feltételes felosztásához vezet anyagi és ideális modellekre.

Az anyagi modellezés olyan modellezés, amelynek során az objektum vizsgálata annak anyagi analógja segítségével történik, amely reprodukálja az adott objektum fő fizikai, geometriai, dinamikai és funkcionális jellemzőit. Az anyagi modellezés fő változatai a természetes és az analóg modellezés. Mindkét modellezési típus a geometriai vagy fizikai hasonlóság tulajdonságain alapul.

Az ideális modellezés abban különbözik az anyagitól, hogy nem az objektum és a modell materializált analógiáján alapul, hanem ideális, gondolati analógián, és mindig elméleti jellegű. Az ideális modellezés elsődleges az anyagihoz képest. Először az emberi tudatban alakul ki az ideális modell, majd ennek alapján épül fel az anyagi.

Anyagi modellezés

Az anyagi modellezés fő változatai a természetes és az analóg modellezés. Mindkét modellezési típus a geometriai vagy fizikai hasonlóság tulajdonságain alapul. Két geometriai alakzat hasonló, ha az összes megfelelő hosszúság és szög aránya azonos. Ha ismert a hasonlóság együtthatója – a lépték –, akkor az egyik alakzat méreteinek a léptékkel való egyszerű szorzásával meghatározhatók a másik, azzal hasonló geometriai alakzat méretei. Két jelenség fizikailag hasonló, ha az egyik adott jellemzői alapján a másik jellemzői egyszerű átszámítással megkaphatók, ami analóg a mértékegységrendszerek közötti átváltással. A jelenségek hasonlóságának feltételeit a hasonlóság elmélete vizsgálja.

A természetes modellezés olyan modellezés, amelynek során a valós objektumnak megfeleltethető annak megnagyobbított vagy kicsinyített anyagi analógja, amely lehetővé teszi a vizsgálatot (általában laboratóriumi körülmények között), majd a modellen megfigyelt folyamatok és jelenségek tulajdonságait a hasonlóság elmélete alapján az objektumra vetítik.

Az analóg modellezés olyan modellezés, amely különböző fizikai természetű, de formálisan azonosan leírható (azonos matematikai összefüggésekkel, logikai és strukturális sémákkal leírható) folyamatok és jelenségek analógiáján alapul. Az analóg modellezés alapja a különböző objektumok matematikai leírásának egybeesése.

A fizikai és analóg típusú modellek a valós objektum anyagi tükörképei, és szorosan kapcsolódnak hozzá geometriai, fizikai és egyéb jellemzőiken keresztül. Az ilyen típusú modellek vizsgálatának folyamata lényegében természetes kísérletek sorozatának elvégzésére vezethető vissza, ahol a valós objektum helyett annak fizikai vagy analóg modelljét alkalmazzák.

Ideális modellezés

Az ideális modellezést két fő típusra osztják: intuitív és tudományos modellezésre.

Az intuitív modellezés olyan modellezés, amely a kutatás tárgyáról alkotott intuitív (a formális logika szempontjából nem megalapozott) elképzelésen alapul, amely nem formalizálható vagy nem igényel formalizálást. Az ember körülöttünk lévő világáról alkotott intuitív modelljének legszemléletesebb példájaként bármely ember élettapasztalata tekinthető. Minden empirikus tudás, amely nem magyarázza a megfigyelt jelenség okait és mechanizmusait, szintén intuitívnak minősül.

A tudományos modellezés mindig logikailag megalapozott modellezés, amely minimális számú feltevést alkalmaz, amelyeket hipotézisként fogad el a modellezés tárgyának megfigyelései alapján.

A tudományos modellezés és az intuitív modellezés közötti fő különbség nem csupán abban rejlik, hogy képes elvégezni a modellezés szükséges műveleteit és lépéseit, hanem abban is, hogy ismeri a közben alkalmazott „belső" mechanizmusokat. Mondhatjuk, hogy a tudományos modellezés nemcsak azt tudja, hogyan kell modellezni, hanem azt is, miért kell így tenni. Hangsúlyozni kell az intuíció és az intuitív modellek rendkívül fontos szerepét a tudományban – minden bármilyen új tudás nélkülük sem nélkülözhető. Az utóbbi kizárólag a formális logika módszereivel nem érhető el.

Az intuitív és a tudományos (elméleti) modellezést semmiképpen sem szabad egymással szembeállítani. Jól kiegészítik egymást, felosztva egymás között alkalmazási területeiket.

Jelmodellezésnek nevezzük azt a modellezést, amely valamilyen típusú jelképes ábrázolásokat használ modellként: sémákat, grafikonokat, rajzokat, szimbólumkészleteket, beleértve a kiválasztott jelképes formációkkal és elemekkel való műveletek törvényeinek és szabályainak összességét is. Ilyen modellek példájaként bármely nyelv megnevezhető, például: a szóbeli és írásbeli emberi kommunikáció, az algoritmikus nyelv stb. A jelforma mind a tudományos, mind az intuitív tudás közvetítésére szolgál. A matematikai összefüggésekkel végzett modellezés szintén a jelmodellezés egyik példája.

Az intuitív tudás az új tudás generátora. Azonban korántsem minden sejtés és ötlet állja ki az azt követő kísérleti és a tudományos megközelítésre jellemző formális logikai ellenőrzést, amely egyfajta szűrőként működik a legértékesebb ismeretek kiszűrésére.