Вход

Роль моделирования в позноввательной и практической деятельности

Реферат по философии
Дата добавления: 29 сентября 2005
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 176 кб (архив zip, 26 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

"Под моделью - понимается такая мысленно представляемая или мате-риально реализованная система, которая отображает и воспроизводит объект так , что ее изучение дает новую информацию об этом объек-те".(Штоф В.А. Моделирование и философия М., 1966; c.19.)

"Модель - это система, исследование которой служит средством для получения информации о другой системе".(Уемов А.И. Логические основы метода моделирования, c.48).

Моделирование - главный способ познания нами нас самих и окру-жающего мира. Определяя гносеологическую роль моделирования, отме-тим многообразие моделей в науке и технике. Моделируемый объект назы-вается оригиналом, моделирующий - моделью. Модели классифицируют исходя из наиболее существенных признаков объектов [1]. Этими призна-ками являются:

1) закон функционирования и характерные особенности выражения свойств и отношений оригинала;

2) основания для преобразования свойств и отношений модели в свойства и отношения оригинала.

Модели можно разделить:

- по первому признаку на логические (по законам логики в сознании чело-века) и материальные (по объективным законам природы) модели;

- в свою очередь логические модели делятся на образные, знаковые, об-разно-знаковые (смешанные) модели;

- материальные модели - на функциональные, геометрические, функцио-нально-геометрические модели;

- функциональные и функционально-геометрические модели в зависимости от физической однородности и разнородности с оригиналом разделяются на физические и формальные;

- по второму признаку различают условные (на основании условия или со-глашения), аналоговые (на основании умозаключения по аналогии, непре-рывные) и математические (математические методы выражения) модели;

- из математических моделей можно выделить расчетные ( математиче-ское представление - формулы, уравнения, графики, алгоритмы и т.д.) и соответственные (математические зависимости) модели;

- из соответственных выделяются подобные модели ( пропорциональность переменных величин к соответствующим переменным оригинала);

- подобные модели могут быть логическими и материальными;

- подобные материальные модели разделяют на аналоговые ( непрерыв-ные), цифровые (дискретные) и аналого-цифровые ( комбинированные и гибридные) модели.

В общем случае процесс моделирования состоит из следующих эта-пов:

1. Постановка задачи и определение свойств оригинала, подлежащих ис-следованию.

2. Констатация затруднительности или невозможности исследования ори-гинала в натуре.

3. Выбор модели, достаточно хорошо фиксирующей существенные свойст-ва оригинала и легко поддающейся исследованию.

4. Исследование модели в соответствии с поставленной задачей.

5. Перенос результатов исследования модели на оригинал.

6. Проверка этих результатов.

Основными задачами являются: во-первых, выбор моделей и, во-вторых, перенос результатов исследования моделей на оригинал.

В диссертации предполагается составление и исследование матема-тической модели системы гашения колебаний конструкции, при различных возмущающих усилиях.

1.2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Исторически первыми моделями как заместителями некоторых объ-ектов были, несомненно, символические условные модели. Ими являлись языковые знаки, естественно возникшие в ходе развития человечества и постепенно составившие разговорный язык.

Следующим этапом развития моделирования можно считать возник-новение знаковых числовых обозначений. Сведения о результатах счета первоначально сохранился в виде зарубок. Постепенное совершенствова-ние этого метода привело к изображению чисел в виде цифр как системы знаков. Можно предположить, что именно зарубки были прототипом рим-ских цифр I, II, III, V, X.

Дальнейшее развитие знаковых моделей связано с возникновением письменности и математической символики. Наиболее древние письмен-ные тексты, известные в настоящее время, относят примерно к 2000 г. до н. э.(Египет и Вавилон). Есть основания полагать, что вавилоняне уже поль-зовались понятием подобия прямоугольных треугольников.

Значительное развитие моделирование получает в древней Греции в V-III вв. до н. э. Была создана геометрическая модель Солнечной системы, врач Гиппократ для изучения человеческого глаза воспользовался его фи-зической аналогичной моделью - глазом быка, математик Евклид создал учение о геометрическом подобии.

По мере развития и укрупнения механического производства, метал-лургии, кораблестроения, градостроения и т. д., все чаще обнаруживается недостаточность геометрического подобия физически однородных объек-тов для прогнозирования свойств объектов больших размеров на основа-нии свойств объектов меньших размеров.

Первый шаг в развитии учения о подобии при физическом моделиро-вании был сделан И. Ньютоном (1643-1727), который сформулировал усло-вия подобия механических явлений. Далее развитие длительное время шло путем определения частных условий подобия для явлений только опреде-ленной физической природы - работы И. П. Кулибина (1735-1818) и Л. Эй-лера (1707-1783) в области строительной механики, В. Л. Кирпичева (1845-1913) в области упругости и др.

И наконец, в 1909-1914 гг. Н. Е. Жуковским, Д. Релеем, Ф. Букинге-мом была сформулирована теорема, позволяющая установить условия по-добия явлений любой физической природы.

Параллельно шло развитие логического моделирования в знаковой форме, это прежде всего развитие математики. В конце XVI в. Д. Непер (1550-1617) изобрел логарифмы. В конце XVII в. И. Ньютон и Г. Лейбниц (1646-1716) создали дифференциальное исчисление. Получают развитие численные методы решения различных задач.

К первым вычислительным устройствам можно отнести счеты (XV-XVI в.), логарифмическую линейку (начало XVII в.). Длительное время вычислительные устройства были исключительно механическими - ариф-мометр, счетно - решающие механизмы и т. п. И только в 30-х гг. нашего столетия начинается развитие электрических аналоговых и цифровых вы-числительных устройств.

И первые обобщения двух направлений материального моделирова-ния - а) физического и б) формального с помощью вычислительных уст-ройств были сделаны В. А. Вениковым (1949 г.) и Л. И. Гутенмахером (1949 г.), а затем получили дальнейшее развитие у И. М. Тетельбаума (1959 г.), А. М. Сучилина (1964 г.), П. М. Алабужева (1968 г.). Философские кон-цепции основных общих вопросов моделирования отражены В. А. Штоф-фом, И. Б. Новиковым, Н. А. Уемовым и др. [2].

1.3. АНАЛОГИЯ И ПОДОБИЕ, ИХ СОПОДЧИНЕННОСТЬ

Научной основой моделирования служит теория аналогии, в частном случае - физического и аналогового моделирования - теория подобия, в ко-торой основным понятием является - понятие аналогии -сходство объектов по их качественным и количественным признакам [1]. Тогда как в [4] ука-зывается, что как раз теория подобия лежит в основе моделирования. Но основываясь на всем что рассматривалось ранее и [2,3,5-9], следует считать верным первое утверждение.

Основные виды качественной аналогии:

- химическая;

- физическая;

- кибернетическая.

Все эти виды объединяются понятием обобщенной аналогии - абст-ракцией. Она выражает особого рода соответствие между сопоставляемы-ми объектами, между моделью и прототипом.

Кибернетическая аналогия - подобие функций, ведущее к установле-нию структурного сходства сравниваемых систем управления и нахожде-ния способа (алгоритма) управления, обеспечивающего достижение опти-мума цели путем преобразования потоков информации. Константой подо-бия в данном случае часто служит алгоритм оптимального управления.

Физическая аналогия - подобие при наличии физического аналога. Константы подобия - безразмерные величины, а результат исследования предполагает раскрытие физического смысла самих уравнений.

Основным видом количественной аналогии является понятие мате-матической аналогии. Это аналогия формы уравнений и аналогия соотно-шений между переменными в уравнениях оригинала и модели.

Частные случаи математической аналогии - геометрическая, временная. Геометрическая представляет собой подобие пространственных пропорций частей объекта, подобие геометрических образов. Временная - подобие функции времени, при котором константа подобия показывает, в каком отношении к ней находятся такие параметры, как период, задержка и т. д.

В литературе отмечается неразрывная связь модели с аналогией.

Но "Аналогия не есть модель". Неопределенности порождаются нечетким различием:

a) аналогии как понятия выражающего фактическое отношение сходства между разными вещами, процессами, ситуациями, проблемами;

б) аналогии как особой логики умозаключения;

в) аналогии как эвристического метода познания;

г) аналогии как способа восприятия и осмысления информации;

д) аналогии как средства переноса апробированных методов и идей из од-ной отрасли знания в другую, как средства построения и развития научной теории.

Соответственно этому можно дать различные определения аналогии [ 3 ]:

1. Аналогия - объективная основа моделирования.

Определение: Аналогия есть понятие, выражающее определенное частич-ное или полное подобие между различными объектами в тех или иных свойствах, функциях, соотношениях элементов.

2. Отличие научной аналогии от ненаучной (метафор, аллегорий, обыденных представлений и т. д.) - условие правильного определения сущности и роли аналогии в операциях научного моделирования.

Определение: Аналогия- есть ассоциация мыслей о разных предметах.

3. Аналогия - эвристический метод моделирования.

Определение: Аналогия- есть метод научного поиска и пояснения (разъяс-нения, объяснения) изучаемого объекта посредством сопоставления его с известным наглядным объектом.

4. Аналогия - способ восприятия и теоретического осмысления информации, и в этом смысле она является средством выбора модели.

Определение: Аналогия - есть теоретический метод объяснения визуально ненаблюдаемых объектов.

5. Аналогия - логическая основа моделирования, но недостаточно ее определять как "перенос информации от модели на прототип" или как "переход от модели к прототипу".

Определение: Научная аналогия - есть умозаключение, в ходе которого на основании обнаружения сходства или общности ряда существенных при-знаков у двух объектов или частичного тождества соотношений их элемен-тов и учета различий между ними в других отношениях делается вывод о том, что одному из них присущи такие свойства, которые обнаружены при исследовании другого объекта (модели).

Вывод по аналогии включает интерпретацию информации, получен-ной исследованием модели. Такой вывод не сводится к экстраполяции ин-формации с одного объекта на другой. Главное заключается в том, чтобы объяснить информацию, осмыслить ее, определить и выразить результат исследования модели в терминах предмета-оригинала. Интерпретацию и подтверждение результатов моделирования следует рассматривать как ос-новной аргумент в пользу тезиса о том, что аналогия и ее частный случай - подобие - есть объективное и логическое основание метода моделирования.

Вообще, аналогия это среднее, опосредующее звено между моделью и объектом. Функция такого звена заключается:

а) в сопоставлении различных объектов, обнаружении и анализе объектив-ного сходства определенных свойств, отношений, присущих этим объек-там;

б) в операциях рассуждения и выводах по аналогии, т. е. в умозаключени-ях по аналогии.

Особенность способа получения выводов по аналогии в логической литературе получила название традукция - перенос отношений (свойств, функций и т. д.) от одних предметов на другие. Традуктивный способ рас-суждений используется при сопоставлении различных предметов по коли-честву, качеству, пространственному положению, временной характери-стике, поведению, функциональным параметрам структуры и т. д.

Нормативные условия, соблюдение которых повышает степень достоверности заключения по аналогии и обеспечивает правильность умозаключений:

1. Чем больше общих свойств или сходных признаков у сравнивае-мых предметов, тем вероятнее их одинаковость и в других отношениях.

2. Чем существеннее найденные общие свойства, тем выше степень правомерности вывода.

3. Чем глубже познана взаимная закономерная связь сходных при-знаков, тем вывод ближе к достоверности.

4. Существуют условия ограничения, запрещающие переносить на предмет результаты действия времени, если таковые не связаны с предме-тами по существу или по его происхождению.

5. Общие свойства должны быть возможно более характерными для сравниваемых предметов.

6. Переносимые свойства должны быть того же типа, что и общие свойства.

7. Предметы должны сравниваться по любым случайно выбранным свойствам.

В общем случае под подобием понимается такое взаимооднозначное соответствие между сопоставляемыми объектами (процессами), при кото-рых функции или правила перехода от параметров, характеризующих в том или ином смысле один из объектов, к параметрам, в том же смысле харак-теризующим другой объект, известны, а математические описания (если они имеются или потенциально могут быть получены) допускают их пре-образование к тождественному виду.

© Рефератбанк, 2002 - 2017