Modelleme Süreci

Modelleme süreci, bir sınıftaki modellerden diğerine geçiş olarak düşünülebilir. Genel olarak üç büyük model sınıfı ayırt edilir: bilişsel, içeriksel ve biçimsel modeller. Bu sınıflar, birbirinden bağımsız ele alınamayacak, birbirine bağlı üç modelleme düzeyini oluşturur. Modelleme düzeylerinin karşılıklı etkileşimi, modellerin potansiyellik özelliğiyle ilişkilidir. Herhangi bir modelin oluşturulması, incelenen nesne hakkında yeni bilgilerin ortaya çıkmasını beraberinde getirir; bu da farklı düzeylerde modelleme nesnesine ilişkin kavram ve görüşlerin yeniden değerlendirilmesine ve netleştirilmesine yol açar. Bu durum, sırasıyla ilgili içeriksel ve bilişsel modellerin gözden geçirilmesini zorunlu kılar ve incelenen nesnenin tüm modelleme düzeylerinin sarmal biçimde gelişmesini sağlar.

Bilişsel ve İçeriksel Modeller

Özgün nesneyi gözlemlerken araştırmacının zihninde nesnenin zihinsel bir imgesi, yani nesnenin ideal modeli oluşur; bu model bilimsel literatürde bilişsel (zihinsel, bilgiyi kolaylaştıran) model olarak adlandırılır. Araştırmacı böyle bir model oluştururken genellikle belirli soruları yanıtlamaya çalışır; bu nedenle nesnenin sonsuz karmaşık yapısından gereksiz her şey ayıklanarak daha yoğun ve özlü bir tanımlamaya ulaşılır. Bilişsel modelin doğal dilde ifade edilmesi, içeriksel model olarak adlandırılır.

Bilişsel modeller özneldir; zira araştırmacı tarafından tüm önceki bilgi ve deneyimleri temelinde sezgisel olarak oluşturulur. Bilişsel model hakkında bir fikir edinmek ancak onu simgesel biçimde betimlemekle mümkündür. Bilişsel ve içeriksel modellerin eşdeğer olduğunu söylemek doğru olmaz; zira birinciler, araştırmacının ifade etmek istemediği ya da edemediği öğeleri barındırabilir. Öte yandan, içeriksel model başkası tarafından oluşturulmuşsa ya da ortak bir yaratımın ürünüyse, onun yorumu, anlaşılma düzeyi ve güvenilirlik derecesi yorumcudan yorumcuya önemli ölçüde değişebilir. İçeriksel model, çoğunlukla problemin teknik tanımı olarak da adlandırılır.

İşlevsel özellikleri ve amaçları bakımından içeriksel modeller tanımlayıcı, açıklayıcı ve öngörücü olmak üzere üçe ayrılır:

• Tanımlayıcı model, bir nesnenin herhangi bir betimlemesi olarak tanımlanabilir.
• Açıklayıcı model, bir şeyin neden gerçekleştiği sorusunu yanıtlamayı sağlar.
• Öngörücü model, nesnenin gelecekteki davranışını tanımlamak zorundadır. Öngörücü modelin açıklayıcı modeli kapsamak zorunda olmadığı görülmektedir.

Kavramsal Modeller

Kavramsal model, modelleme nesnesinin incelenmesiyle ilgilenen bilgi alanlarının kavram ve görüşlerinin kullanılarak formüle edildiği içeriksel model olarak tanımlanır.

Daha geniş anlamda kavramsal model, belirli bir kavrama veya bakış açısına dayanan içeriksel model olarak anlaşılır. Üç tür kavramsal model ayırt edilir: mantıksal-anlamsal, yapısal-işlevsel ve neden-sonuç modelleri.

• Mantıksal-anlamsal model, nesnenin ilgili bilgi alanlarının terim ve tanımları çerçevesinde, bilinen tüm mantıksal olarak tutarlı önerme ve olguları kapsayacak biçimde betimlenmesidir. Bu tür modellerin analizi, mantık araçları ve ilgili bilgi alanlarında birikmiş bilgilerle gerçekleştirilir.
• Yapısal-işlevsel modelin oluşturulmasında nesne genellikle bütünleşik bir sistem olarak ele alınır ve ayrı öğelere ya da alt sistemlere bölünür. Sistemin parçaları; bağımlılığı, ayrı görevlerin çözümündeki mantıksal ve zamansal sırayı tanımlayan yapısal ilişkilerle birbirine bağlanır. Bu tür modellerin gösterimi için çeşitli şemalar, haritalar ve diyagramlar kullanışlıdır.
• Neden-sonuç modeli, nesnenin davranışını açıklamak ve öngörmek amacıyla sıklıkla kullanılır. Bu modeller temel olarak şu amaçlara yöneliktir: 1) incelenen nesnenin bileşen öğeleri arasındaki temel bağlantıların ortaya çıkarılması; 2) bazı faktörlerdeki değişimlerin modelin bileşenlerinin durumunu nasıl etkilediğinin belirlenmesi; 3) modelin bütün olarak nasıl işleyeceğinin ve araştırmacının ilgilendiği parametrelerin dinamiğini yeterince açıklayıp açıklamayacağının anlaşılması.

Biçimsel Modeller

Biçimsel model, kavramsal modelin bir veya birden fazla biçimsel dil (örneğin matematiksel teorilerin dilleri, özel modelleme dilleri veya algoritmik diller) aracılığıyla temsil edilmesidir. İnsani bilimlerde modelleme süreci pek çok durumda nesnenin kavramsal modelinin oluşturulmasıyla sona erer. Doğa bilimlerinde ise kural olarak biçimsel bir model inşa etmek mümkün olur.

İçeriksel ve biçimsel modellerin bilgi edinme süreci açısından önemi araştırmacılar tarafından az çok kavranabiliyorken, bilişsel modellerin rolü çoğunlukla hafife alınmaktadır. Bu durum, söz konusu modellerin öznel niteliğiyle ve düşünce sürecinin gizliliğiyle bağlantılıdır. Bununla birlikte, bilişsel modellerin rolünün özellikle büyük olduğu nesne ve süreçler mevcuttur. Örneğin, bir operatör ya da karar alıcı, nesnenin veya sürecin yönetimini büyük ölçüde kendi bilişsel modellerine dayanarak gerçekleştirir. Bu model türünün rolü, sosyal bilimlerde de son derece önemlidir.

Matematiksel modelleme; nesnenin matematiğin dili aracılığıyla tanımlandığı ve modelin araştırılmasının çeşitli matematiksel yöntemler kullanılarak yürütüldüğü ideal, bilimsel, simgesel ve biçimsel bir modelleme yöntemidir.

Bilimsel araştırmalara yönelik herhangi bir matematiksel model, verilen başlangıç verilerinden hareketle araştırmacının ilgilendiği modellenen nesne veya olgunun parametrelerinin değerlerini bulmayı sağlar. Bu nedenle, bu tür herhangi bir modelin özünün, belirli bir giriş parametreleri değerleri kümesini çıkış parametreleri değerleri kümesine eşleştirmek olduğu öne sürülebilir. Bu durum, matematiksel modelin bir tür matematiksel operatör olarak ele alınmasına olanak tanır. Operatör kavramı oldukça geniş biçimde yorumlanabilir. Bu, giriş ve çıkış değerlerini ilişkilendiren bir işlev olabileceği gibi, cebirsel, diferansiyel, integro-diferansiyel veya integral denklem sistemlerinin simgesel ifadesi olan bir dönüşüm de olabilir. Ayrıca verilen başlangıç değerlerinden çıkış parametrelerinin bulunmasını (ya da belirlenmesini) sağlayan bir algoritma, kurallar veya tablolar bütünü de olabilir.

Matematiksel modelin operatör kavramı aracılığıyla tanımlanması, bu tür modellerin sınıflandırılmasının oluşturulması bakımından daha yapıcı bir yaklaşımdır; zira günümüzde mevcut matematiksel modellerin tüm çeşitliliğini kapsamaktadır.

Matematiksel modellemenin gerçek deney karşısındaki avantajları:

• ekonomiklik (özellikle gerçek sistemin kaynaklarının korunması);
• doğada henüz gerçekleşmemiş, yani hipotetik nesnelerin modellenmesi olanağı;
• gerçek koşullarda tehlikeli ya da yeniden üretilmesi güç olan rejimlerin uygulanması olanağı;
• zaman ölçeğinin değiştirilmesi olanağı;
• çok boyutlu analizin kolaylığı;
• genel yasaların ortaya çıkarılabilmesi sayesinde daha güçlü öngörü kapasitesi;
• yürütülen çalışmada kullanılan teknik ve yazılım altyapısının evrenselliği (programlama sistemleri ve genel amaçlı uygulama yazılımı paketleri).

Bilgi modeli — bir nesnenin bilgi biçiminde temsil edilen modelidir; bu bilgi, söz konusu değerlendirme açısından önemli olan nesnenin parametrelerini ve değişken büyüklüklerini, aralarındaki bağlantıları, nesnenin giriş ve çıkışlarını tanımlar ve modele giriş büyüklüklerindeki değişikliklere ilişkin bilgi verilerek nesnenin olası durumlarının modellenmesine olanak tanır.