Un modello è una rappresentazione astratta della realtà in una qualche forma (per esempio, matematica, fisica, simbolica, grafica o descrittiva), concepita per cogliere determinati aspetti di tale realtà e fornire risposte alle domande oggetto di studio.
Per «modello» intendiamo un oggetto materiale o concepito mentalmente che, nel processo di indagine, sostituisce l’oggetto originale conservando alcune caratteristiche essenziali per la ricerca in questione. Il processo di costruzione e utilizzo di un modello è detto modellazione.
Un modello serve per:
- comprendere come è organizzato un determinato oggetto: la sua struttura, le relazioni interne, le proprietà fondamentali, le leggi di sviluppo, di autosviluppo e di interazione con l’ambiente;
- imparare a controllare l’oggetto o il processo, e determinare i metodi migliori di controllo dati specifici obiettivi e criteri;
- prevedere le conseguenze sia dirette sia indirette.
Quando si parla di modellazione scientifica, vale la pena chiarire il significato dei termini «modello» e «teoria». Nella letteratura scientifica contemporanea questi concetti sono interpretati in modi diversi e il confine tra loro è sfumato. Nella metodologia della scienza sono attualmente accettate le seguenti interpretazioni:
- Un modello è uno strumento orientato principalmente a studiare il comportamento e le proprietà di uno specifico oggetto, allo scopo di controllarlo o di prevederne le proprietà.
- Una teoria è uno strumento più astratto di un modello, il cui scopo principale è spiegare il comportamento o le proprietà non di un singolo oggetto specifico, ma di un’intera classe di oggetti. Si potrebbe dire che una teoria contiene una raccolta finita, o persino infinita, di modelli specifici.
Nella costruzione di un modello specifico si utilizzano le leggi e le equazioni della teoria corrispondente. Un modello risponde alle domande «Come?» e «Perché?» per un particolare oggetto, mentre una teoria risponde a queste stesse domande per un’intera famiglia di oggetti che condividono proprietà simili. Va notato, tuttavia, che nello sviluppo di modelli di processi e fenomeni complessi è spesso necessario attingere a concetti e relazioni provenienti da diverse teorie appartenenti a rami, discipline e persino campi del sapere differenti.
I modelli possono essere costruiti nell’immaginazione — mentalmente, per mezzo del pensiero — e tali modelli sono detti astratti. In alternativa, i modelli possono essere creati a partire da oggetti e processi reali, nel qual caso vengono chiamati modelli reali, materiali o, talvolta, modelli fisici. In un certo senso, una posizione intermedia è occupata dai modelli reali con contenuto astratto — i modelli simbolici (basati su segni). Il concetto di modello non riguarda soltanto l’oggetto; per certi aspetti esso comprende: il soggetto che organizza l’attività di modellazione e il compito per cui la modellazione viene intrapresa (entrambi tramite l’obiettivo); l’oggetto originale da modellare; i mezzi con cui il modello viene costruito; e l’ambiente in cui il modello deve funzionare.
«Per modello intenderemo una conoscenza semplificata — o, se si preferisce, confezionata — che veicola informazioni abbastanza specifiche e limitate su un soggetto (fenomeno), riflettendone alcune proprietà. Un modello può essere considerato una forma particolare di codifica dell’informazione. A differenza della codifica ordinaria, in cui tutta l’informazione di partenza è nota e ci limitiamo a tradurla in un altro linguaggio, un modello — qualunque linguaggio utilizzi — codifica anche informazioni che le persone non conoscevano ancora. Si potrebbe dire che un modello contiene una conoscenza potenziale che una persona, studiando il modello, può acquisire, rendere esplicita e mettere in pratica nella vita quotidiana» (N. N. Moiseev).