Метод моделювання в екологічних дослідженнях

Загальнонаукові категорії й методи пізнання.

Лекція №2. Поняття моделі і метод моделювання.

В сучасних умовах обсяг, зміст, сфера дії ряду традиційних і нових понять неухильно зростає. У науковій літературі їх називають загальнонауковими категоріями принципово новий тип понять науки, народжений НТР. Вони дозволяють підійти до вивчення різних об’єктів і відношень з визначеної і більш загальної точки зору.

Загальнонаукові категорії за своїм обсягом і змістом наближаються до філософських, тому вони стають основою формування нових методів (підходів) пізнання об’єктивної реальності. Загальнонаукові категорії істотно впливають на розвиток і обновлення традиційних методів дослідження. Так, у науці широко використовується ряд загальнонаукових категорій і понять.

Досвід останніх років переконливо показав, що всі перераховані поняття і категорії, а також відповідні їм методи (підходи) не виключають, а доповнюють один одного у процесі наукових досліджень на різних рівнях (емпіричному, теоретичному, метатеоретичному). Однак у залежності від об’єкта пізнання, мети і характеру вивчення цей або інший метод може мати пріоритетне значення. Але пряме протиставлення методів, а тим більше абсолютизація одного із них є серйозним недоліком, так як кожний метод (підхід) виконує лише притаманні йому функції.

Необхідно відмітити, що збагачення екологічних наук новими загальнонауковими категоріями й методами (підходами) повинно проходити не формально, а творчо, з метою подальшого її конструктивного розвитку як в теоретичному, так і в прикладних аспектах, шляхом глибокого і всестороннього аналізу і осмислення.

Виникнення і розвиток кібернетики як самостійної науки про управління складними динамічними системами зумовили з’явитися таких понять, як “система”, “структура”, “функція”, “інформація”, “модель” і т.д. Всі вони значно збагачують більш конкретні галузі знань, в т.ч. екологічні науки, однак це дуже складний процес.

У процесі пізнання складних еколого-географічних систем важливе місце належить методу моделювання. Моделювання стану довкілля – метод дослідження будови, функціонування, динаміки та розвитку екологічних об’єктів або процесів з використанням моделей, які певною мірою відповідають оригіналові. Основний методологічний принцип моделювання стану довкілля – системний підхід. Моделювання стану довкілля застосовують переважно з іншими методами, зокрема експериментом і спостереженням.

Моделювання – це опосередковане дослідження тих об’єктів пізнання, безпосереднє вивчення яких іншими методами дуже утруднене або неможливе.

У генетичному відношенні прості способи моделювання (наприклад, зображення) виникли у результаті багатовікової діяльності людини. Наукове моделювання у своїй першочерговій формі появилось вже в античній науці, а потім відродилось у XV – XVI ст. і отримало подальший розвиток переважно у астрономії, механіці, фізиці, хімії, архітектурі. Однак труднощі, пов’язані з переносом отриманої інформації з допомогою моделі на об’єкт пізнання, довгий час не дозволяли широко застосовувати цей метод у наукових дослідженнях. У результаті НТП у XX ст. метод моделювання набирає важливого гносеологічного значення. Він проникає у всі галузі науки й техніки, де вивчення визначених об’єктів дуже утруднене без побудови й оперування моделями.

Вихідною науковою категорією метода моделювання є “модель”. У широкому розумінні вона трактується дуже багатозначно: як образ, прообраз, зображення, копія, рисунок, план, карта, графік, формули, матриці, описи і т.д. [16, c.830]

Моделювання, дослідження яких-небудь явищ, процесів або систем об’єктів шляхом побудови й вивчення їх моделей; використання моделей для визначення або уточнення характеристик і раціоналізації способів побудови знову конструювати об’єкти. Моделювання – одна із основних категорій теорії пізнання: на ідеї моделювання базується будь-який метод наукового дослідження – як теоретично (при якому використовуються різноманітні знакові, абстрактні моделі), так і експериментально (використовуючи предметні моделі) [16, c.830].

Отже, під моделлю розуміється така думкою представлена або матеріально реалізована система, яка відображаючи або відтворюючи об’єкт дослідження, здатна замінити її так, що її вивчення дає нам нову інформацію про цей об’єкт. У даний час виділяють два основних типи моделей – предметні, або матеріальні, і знакові, або ідеальні.

Предметні (матеріальні) моделі функціонують за законами свого буття, незалежно від того, чи створена ця модель природою або ж сконструйована людиною. Так, сучасні ЕОМ, що використовуються у якості моделюючих улаштувань, є матеріальними моделями, оскільки вони функціонують на основі механічних, електричних і інших фізичних законів світу.

Знакові (ідеальні) моделі, створені людиною в процесі наукового дослідження, а також втілюються у визначену матеріальну форму у вигляді різного роду карт, схем, графіків, формул і т.д.

У процесі екологічних досліджень створені моделі можуть відтворювати, відображати, імітувати ті або інші принципи.

Моделювання включає ряд взаємопов’язаних етапів: 1) формулювання теорії чи гіпотези; 2) розробка екологічної моделі для перевірки цієї теорії; 3) оцінка параметрів обраної моделі; 4) перевірка моделі, статистичні висновки; 5) прогнозування на основі отриманої моделі; 6) застосування моделі (для контролю тощо).

Отже, метод, моделювання завжди передбачає наявність трьох складових елементів – об’єкт пізнання (оригінал), дослідник (суб’єкт), модель. Взаємозв’язки між ними є не природними, а складними соціальними відношеннями.

Перенесення одержаних результатів на реальний прототип моделі здійснюють на підставі логічних висновків, гіпотез чи теорії досліджуваних явищ, що уточнюють ідею подібності, пов’язану з формалізованою процедурою моделювання. Іноді початковою стадією моделювання стану довкілля є описові (вербальні) еколого-географічні моделі. Виділяють також наочну форму моделювання стану довкілля, яка передбачає просторові зв’язки об’єктів, співвідношення та взаємозв’язок його частин. Наприклад, у графічних моделях такі зв’язки відображають за допомогою геометричних фігур, стрілок тощо.

У залежності від цілей і рівня еколого-географічного дослідження застосовують різні форми, способи і прийоми моделювання: картографічні, статистичні, математичні, абстрактно-логічні та ін.

Картографічне моделювання. Його основою є атласне картографування.

Статистичне моделювання. Цей спосіб поєднує статистичне картографування (картограми, картодіаграми), порівняльні і динамічні статистичні діаграми і графіки. У процесі еколого-географічних досліджень воно не виключає картографічного моделювання, а значно доповнює його. Карти-моделі повинні включати діаграми і графіки. В еколого-географічних дослідженнях може застосовуватись математична статистика на основі якої створюються морфометричні карти-моделі.

Математичне моделювання. Йому належить особливе місце у еколого-географічних дослідженнях. Математичні методи в екології, коли еколого-географічні явища й процеси представляють у вигляді логіко-математичних схем, рівнянь, алгоритмів. Останні є основою машинного моделювання – чисельного (з використанням ЕОМ) або імітаційного (на аналогових машинах).

Абстрактно-логічне моделювання. Воно охоплює поняття й категорії, закони й закономірності, гіпотези й теорії, логічні й графічні моделі.

Дата добавления: 2014-01-07