Procesul de modelare

Procesul de modelare poate fi reprezentat ca o tranziție de la modele ale unei clase la modele ale alteia. În mod convențional, se disting trei mari clase de modele: modele cognitive, modele conceptuale și modele formale. Acestea constituie trei niveluri interdependente ale modelării, care nu pot fi analizate izolat unul față de celălalt. Influența reciprocă a nivelurilor de modelare este legată de proprietatea de potențialitate a modelelor. Crearea oricărui model este însoțită de apariția unor noi cunoștințe despre obiectul studiat, ceea ce conduce la reevaluarea și precizarea concepțiilor și punctelor de vedere asupra obiectului modelat la diferite niveluri. Această circumstanță conduce, la rândul ei, la revizuirea modelelor conceptuale și cognitive corespunzătoare, asigurând o dezvoltare spiralată a tuturor nivelurilor de modelare ale obiectului studiat.

Modele cognitive și modele conceptuale

Prin observarea obiectului original, în mintea cercetătorului se formează o imagine mentală a obiectului — modelul său ideal, denumit în literatura științifică model cognitiv (mental, care favorizează cunoașterea). Formând un astfel de model, cercetătorul urmărește, de regulă, să răspundă la întrebări concrete, de aceea din structura infinit de complexă a obiectului se elimină tot ceea ce este inutil, cu scopul de a obține o descriere mai compactă și mai concisă a acestuia. Reprezentarea modelului cognitiv în limbaj natural se numește model conceptual.

Modelele cognitive sunt subiective, deoarece sunt formate de cercetător în mod speculativ, pe baza tuturor cunoștințelor și experienței sale anterioare. O reprezentare a modelului cognitiv poate fi obținută doar prin descrierea sa în formă simbolică. Nu se poate afirma că modelele cognitive și cele conceptuale sunt echivalente, deoarece primele pot conține elemente pe care cercetătorul nu le poate sau nu dorește să le formuleze. În același timp, dacă modelul conceptual a fost formulat de altcineva sau este produsul unei creații colective, interpretarea sa, nivelul de înțelegere și gradul de încredere pot varia semnificativ în funcție de interpretator. Modelul conceptual este adesea numit formularea tehnică a problemei.

După criteriul funcțional și după scopuri, modelele conceptuale se împart în descriptive, explicative și predictive:

• Modelul descriptiv poate fi definit ca orice descriere a unui obiect.
• Modelul explicativ permite răspunsul la întrebarea de ce se întâmplă ceva.
• Modelul predictiv trebuie să descrie comportamentul viitor al obiectului. Se poate observa că modelul predictiv nu este obligat să includă în sine modelul explicativ.

Modele conceptuale

Prin model conceptual se înțelege în mod tradițional un model conceptual la a cărui formulare sunt utilizate noțiunile și reprezentările domeniilor de cunoaștere care se ocupă cu studierea obiectului modelat.

Într-un sens mai larg, prin model conceptual se înțelege un model conceptual bazat pe o anumită concepție sau punct de vedere. Se disting trei tipuri de modele conceptuale: logico-semantice, structural-funcționale și cauzale.

• Modelul logico-semantic reprezintă o descriere a obiectului în termenii și definițiile domeniilor de cunoaștere corespunzătoare, incluzând toate afirmațiile și faptele cunoscute, logic necontradictorii. Analiza unor astfel de modele se realizează cu mijloacele logicii, apelând la cunoștințele acumulate în domeniile respective.
• La construirea modelului structural-funcțional, obiectul este considerat de obicei ca un sistem integrat, care este descompus în elemente sau subsisteme separate. Părțile sistemului sunt legate prin relații structurale care descriu subordonarea, succesiunea logică și temporală a rezolvării unor sarcini individuale. Pentru reprezentarea unor astfel de modele sunt convenabile diverse tipuri de scheme, hărți și diagrame.
• Modelul cauzal este utilizat frecvent pentru explicarea și prognozarea comportamentului unui obiect. Aceste modele sunt orientate în principal spre: 1) identificarea principalelor interrelații dintre elementele componente ale obiectului studiat; 2) determinarea modului în care modificarea unor factori influențează starea componentelor modelului; 3) înțelegerea modului în care modelul va funcționa în ansamblu și dacă va descrie adecvat dinamica parametrilor de interes pentru cercetător.

Modele formale

Modelul formal reprezintă o descriere a modelului conceptual cu ajutorul unuia sau mai multor limbaje formale (de exemplu, limbaje ale teoriilor matematice, limbaje speciale de modelare sau limbaje algoritmice). În științele umaniste, procesul de modelare se încheie în multe cazuri cu crearea unui model conceptual al obiectului. În disciplinele naturale, de regulă, este posibil să se construiască un model formal.

Dacă importanța modelelor conceptuale și formale pentru procesul de cunoaștere este mai mult sau mai puțin conștientizată de cercetători, rolul modelelor cognitive este adesea subestimat. Aceasta se datorează subiectivității unor astfel de modele și caracterului ascuns al procesului de gândire. Cu toate acestea, există obiecte și procese pentru care rolul modelelor cognitive este deosebit de mare. De exemplu, operatorul sau factorul de decizie realizează gestionarea unui obiect sau proces în principal pe baza propriilor modele cognitive. Rolul acestui tip de modele este semnificativ și în științele sociale.

Modelarea matematică reprezintă o modelare formală simbolică științifică ideală, în care descrierea obiectului se realizează în limbajul matematicii, iar studierea modelului se desfășoară cu ajutorul uneia sau alteia dintre metodele matematice.

Orice model matematic destinat cercetărilor științifice permite, pe baza datelor inițiale date, să se determine valorile parametrilor de interes ai obiectului sau fenomenului modelat. Prin urmare, se poate presupune că esența oricărui astfel de model constă în maparea unui set dat de valori ale parametrilor de intrare pe mulțimea valorilor parametrilor de ieșire. Această circumstanță permite considerarea modelului matematic ca un operator matematic. Conceptul de operator poate fi interpretat suficient de larg. Acesta poate fi o funcție care leagă valorile de intrare și de ieșire, dar și o reprezentare simbolică a unui sistem de ecuații algebrice, diferențiale, integro-diferențiale sau integrale. Poate fi un algoritm, un ansamblu de reguli sau tabele care permit determinarea (sau stabilirea) parametrilor de ieșire pe baza valorilor inițiale date.

Definirea modelului matematic prin conceptul de operator este mai constructivă din perspectiva elaborării unei clasificări a unor astfel de modele, deoarece include toată diversitatea modelelor matematice existente în prezent.

Avantajele modelării matematice în comparație cu experimentul natural:

• economicitate (în special, conservarea resurselor sistemului real);
• posibilitatea modelării unor obiecte ipotetice, adică nerealizate în natură;
• posibilitatea implementării unor regimuri periculoase sau greu de reprodus în realitate;
• posibilitatea modificării scării de timp;
• simplitatea analizei multiaspectuale;
• forță predictivă mai mare datorită posibilității de identificare a legităților generale;
• universalitatea suportului tehnic și software al lucrărilor desfășurate (sisteme de programare și pachete de programe aplicative de uz general).

Modelul informațional — un model al unui obiect, reprezentat sub forma unor informații care descriu parametrii și variabilele esențiale ale obiectului pentru considerația dată, legăturile dintre ele, intrările și ieșirile obiectului, și care permite, prin furnizarea către model a informațiilor despre modificările valorilor de intrare, simularea stărilor posibile ale obiectului.