แบบจำลองคือการนำเสนอความเป็นจริงในรูปแบบเชิงนามธรรมบางอย่าง (เช่น เชิงคณิตศาสตร์ เชิงกายภาพ เชิงสัญลักษณ์ เชิงกราฟิก หรือเชิงพรรณนา) ซึ่งออกแบบมาเพื่อสะท้อนแง่มุมบางประการของความเป็นจริงนั้นและให้คำตอบต่อคำถามที่กำลังศึกษาอยู่
“แบบจำลอง” ในที่นี้หมายถึงวัตถุที่มีตัวตนจริงหรือวัตถุที่คิดขึ้นในใจ ซึ่งในกระบวนการศึกษาวิจัยจะทำหน้าที่แทนวัตถุต้นแบบ โดยยังคงรักษาคุณลักษณะบางประการที่มีความสำคัญต่อการวิจัยนั้นไว้ กระบวนการสร้างและใช้แบบจำลองเรียกว่าการสร้างแบบจำลอง
แบบจำลองมีความจำเป็นเพื่อ:
- ทำความเข้าใจว่าวัตถุหนึ่ง ๆ มีการจัดระเบียบอย่างไร ทั้งโครงสร้าง ความสัมพันธ์ภายใน คุณสมบัติพื้นฐาน กฎการพัฒนา การพัฒนาตนเอง และปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม
- เรียนรู้วิธีควบคุมวัตถุหรือกระบวนการ และกำหนดวิธีการควบคุมที่ดีที่สุดภายใต้เป้าหมายและเกณฑ์ที่กำหนดไว้
- พยากรณ์ผลที่จะตามมาทั้งทางตรงและทางอ้อม
เมื่อกล่าวถึงการสร้างแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ ควรทำความเข้าใจให้ชัดเจนถึงความหมายของคำว่า “แบบจำลอง” และ “ทฤษฎี” ในวรรณกรรมวิทยาศาสตร์ร่วมสมัย แนวคิดทั้งสองนี้ถูกตีความในหลายลักษณะ และเส้นแบ่งระหว่างทั้งสองก็ไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ในระเบียบวิธีวิทยาศาสตร์ปัจจุบันมีการยอมรับการตีความดังต่อไปนี้:
- แบบจำลองคือเครื่องมือที่มุ่งเน้นเป็นหลักในการศึกษาพฤติกรรมและคุณสมบัติของวัตถุหนึ่ง ๆ โดยมีเป้าหมายเพื่อควบคุมวัตถุนั้นหรือพยากรณ์คุณสมบัติของมัน
- ทฤษฎีเป็นเครื่องมือที่มีความเป็นนามธรรมมากกว่าแบบจำลอง โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่ออธิบายพฤติกรรมหรือคุณสมบัติไม่ใช่ของวัตถุใดวัตถุหนึ่งโดยเฉพาะ แต่ของวัตถุทั้งกลุ่มประเภท กล่าวได้ว่าทฤษฎีหนึ่งประกอบด้วยชุดของแบบจำลองเฉพาะจำนวนจำกัดหรือแม้กระทั่งจำนวนอนันต์
เมื่อสร้างแบบจำลองเฉพาะเจาะจงขึ้นมา จะใช้กฎและสมการของทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง แบบจำลองจะตอบคำถาม “อย่างไร” และ “เพราะเหตุใด” สำหรับวัตถุหนึ่ง ๆ ในขณะที่ทฤษฎีจะตอบคำถามเหล่านี้สำหรับวัตถุทั้งตระกูลที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม พึงสังเกตว่าในการพัฒนาแบบจำลองของกระบวนการและปรากฏการณ์ที่ซับซ้อน มักจำเป็นต้องนำแนวคิดและความสัมพันธ์จากหลายทฤษฎีซึ่งอยู่ในสาขาวิชา แขนง และแม้กระทั่งศาสตร์ที่แตกต่างกันมาใช้ร่วมกัน
แบบจำลองสามารถสร้างขึ้นในจินตนาการ กล่าวคือในใจโดยผ่านความคิด และแบบจำลองเช่นนี้เรียกว่าแบบจำลองนามธรรม อีกทางหนึ่ง แบบจำลองสามารถสร้างขึ้นจากวัตถุและกระบวนการที่มีอยู่จริง ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่าแบบจำลองที่แท้จริง แบบจำลองที่เป็นวัตถุ หรือบางครั้งเรียกว่าแบบจำลองกายภาพ ในแง่หนึ่งอาจกล่าวได้ว่าตำแหน่งกึ่งกลางนั้นถูกครองโดยแบบจำลองที่แท้จริงซึ่งมีเนื้อหาเชิงนามธรรม นั่นคือแบบจำลองเชิงสัญลักษณ์ (สัญญะ) แนวคิดเรื่องแบบจำลองไม่ได้เกี่ยวข้องกับตัววัตถุเพียงอย่างเดียว แต่ในบางแง่มุมยังครอบคลุมถึง: ผู้ที่จัดการความพยายามในการสร้างแบบจำลองและภารกิจที่การสร้างแบบจำลองนั้นถูกดำเนินการเพื่อให้บรรลุ (ทั้งสองผ่านเป้าหมาย); วัตถุต้นแบบที่กำลังถูกสร้างแบบจำลอง; วัสดุที่ใช้สร้างแบบจำลองขึ้นมา; และสภาพแวดล้อมที่แบบจำลองนั้นจะทำงานอยู่
“โดยแบบจำลอง เราหมายถึงความรู้ที่ถูกทำให้ง่ายขึ้น หรือหากจะกล่าวอีกนัยหนึ่งคือถูกบรรจุไว้ ซึ่งบรรทุกข้อมูลที่เฉพาะเจาะจงและจำกัดเกี่ยวกับเรื่อง (ปรากฏการณ์) หนึ่ง ๆ โดยสะท้อนคุณสมบัติบางประการของสิ่งนั้น แบบจำลองอาจถูกมองว่าเป็นรูปแบบพิเศษของการเข้ารหัสข้อมูล ต่างจากการเข้ารหัสทั่วไปซึ่งข้อมูลต้นทางทั้งหมดเป็นที่ทราบอยู่แล้วและเราเพียงแค่แปลงมันเป็นภาษาอื่น แบบจำลอง ไม่ว่าจะใช้ภาษาใดก็ตาม ยังเข้ารหัสข้อมูลที่มนุษย์ยังไม่เคยรู้มาก่อนอีกด้วย กล่าวได้ว่าแบบจำลองบรรจุความรู้ที่แฝงอยู่ ซึ่งมนุษย์สามารถได้มาโดยการศึกษาแบบจำลองนั้น ทำให้มันชัดแจ้งขึ้น และนำไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้จริง” (เอ็น. เอ็น. โมอิเซเยฟ)