Mokslinis modeliavimas

Mokslinis modeliavimas yra abstrakčių ar konceptualių modelių kūrimas. Mokslas siūlo platų asortimentą metodų ir teorijų apie įvairių rūšių mokslinį modeliavimą. Pagrindinė teorija apie mokslinį modeliavimą yra pagrįsta filosofijos teorijos, sistemų teorijos ir žinių vizualizavimo teorijomis.

Bendra apžvalga

Modeliavimas yra esminė ir neatsiejama mokslinės veiklos dalis. Profesionalus modeliuotojas pasitelkia specialius gebėjimus ir metodus tam, kad galėtų gauti įžvalgius, patikimus ir naudingus rezultatus. Metodai susidedantys iš modernių statistinių metodų, kompiuterių simuliacijos, sistemos atpažinimo, ir jautrumo analizės yra vertingi įrankiai. Tačiau jie nėra tokie svarbūs, kaip galimybė suprasti kompleksinės sistemos dinamikos esmę. Šis supratimas yra reikalingas tam, kad galima būtu nustatyti ar modelio prielaidos yra teisingos ir pilnos. Modeliuotojas turėtų sugebėti atpažinti ar modelis atspindi tikrovę ir turi mokėti atskirti teoriją ir duomenis.

Vienas pagrindinių mokslinio modeliavimo tikslų yra pritaikyti kiekybinius samprotavimus aplinkos stebėjimui, tikintis pamatyti tuos aspektus, kurių kiti galėjo ir nepastebėti. Dabar modeliuotojai naudoja įvairaus tipo specialią techniką, kuri įgalina mus atrasti tam tikrus realybės aspektus, kurie yra akivaizdūs ne kiekvienam iš mūsų. Vienas iš pagrindinių aspektų yra suprasti kokį svarbų vaidmenį modelio kūrime vaidina prielaidos ir hipotezės. Dažniausiai modelio kūrime charakterizuojama sistema, daromos tam tikros prielaidos kaip ji veikia ir kaip ji perteikiama į matematines lygtis ir stimuliatorius. Po simuliatoriaus vienas iš finalinių žingsnių yra pripažinimas, ar mes galime pasitikėti duomenimis gautais iš modelio bandymo.

Mokslinis modeliavimas

Modelis

Modelis yra fizikinis, matematinis ar loginis sistemos esybių, reiškinių ar procesų atvaizdavimas. Simuliacija yra modelio įgyvendinamumas. Simuliacija suteikia modeliui „gyvybę“ ir parodo, kaip elgsis atskiri objektai ar reiškiniai. Tai yra naudinga testavime, analizėje arba apmokymuose kur tikras pasaulio sistemas gali atspindėti modeliai.

Mokslininkams modeliavimas padeda praplėsti suvokimo ribas. Modeliai, kurie yra pateikti programiškai leidžia mokslininkams simuliuoti, vizualizuoti ir manipuliuoti aplinkinio pasaulio esybes, reiškinius bei procesus.

Modelio kūrimo procesas

Modeliavimas, kaip modelio kūrimas, yra konceptualus reiškinio atspindys. Dažniausiai modelis gali atspindėti nuo vieno iki kelių reiškinio aspektų, o du to paties reiškinio modeliai bus visiškai skirtingi, kur skirtumas bus kur kas daugiau nei skirtingi pavadinimai. Tai gali būti susiję su skirtingais reikalavimais modeliams ir naudotojams arba koncepciniais ar estetiniais skirtumais tarp modeliuotoju o taip pat ir sprendimais priimtais kuriant modelį. Estetiniai sumetimai, kurie gali įtakoti modelio struktūrą, gali būti tik modeliuotojo teikiama pirmenybė sumažėjusiai ontologijai. Dėl šios priežasties naudotojai turi suprasti tikrąjį modelio tikslą ir jo prielaidų pagrįstumą. Modeliai esminiai yra skirti sukelti kūrybiškumą iš chaoso.

Modelio vystymo procesas

Modelis pirmiausia yra įvertinamas empirinių duomenų patikimumu; bet kuris modelis nesuderinamas su gaunamais stebėjimais turi būti pakeistas arba atmestas. Tačiau empirinių duomenų atitikimas atskirai nėra pakankamas pagrindas kad modelis būtų pripažintas tinkamu. Kiti svarbūs faktoriai modeli kūrime yra:

• galimybė paaiškinti buvusius stebėjimus
• galimybė nuspėti ateities stebėjimus
• galimybė valdyti procesus
• panaudojimo kaštai ypač kelių modelių kombinacijose
• paprastumas arba net estetinė išvaizda

Žmonės gali pabandyti įvertinti modelio naudodami pagalbines funkcija.

Mokslinio modeliavimo taikymai

Modeliavimas ir simuliacija turi daugybę pritaikymų praktikoje., nuo koncepcinės analizės iki disponavimo analizės, programos gali panaudoti šimtus skirtingų simuliacijų, stimuliatorių ir modelio analizavimo įrankių.

Čia yra integruoto modeliavimo ir simuliavimo pavyzdys. Modeliavimas ir simuliavimas šiame paveiksle yra atvaizduotas viduryje kaip trys konteineriai.

Mokslinio modeliavimo formos

Verslo procesu modeliavimas

Verslo procesų modeliavime kompanijos procesų modelį dažniausiai atvaizduoja verslo procesų modelis. Verslo procesų modeliai yra esminiai procesų inžinerijoje. Procesų modeliai yra:

• Aplinkos procesai kurie klasifikuojami kartu su modeliu
• Proceso aprašymas modelio lygmenyje
• Kadangi procesas yra modelio lygmenyje, procesas yra jo atvaizdas

Tas pats proceso modelis yra pakartotinai naudojamas daugeliui taikomųjų programų vystymui.

Vienas iš procesų modelio panaudojimų yra aprašyti, kaip viskas privalo, turi, ar gali būti daromi. Tuo tarpu procesas parodo kas vyksta iš tikrųjų. Proceso modelis yra galimas atvaizdas to, kaip atrodys procesas.

Kitos formos

• Klimato modelis
• Duomenų modelis
• Ekosistemos modelis
• Ekonominis modelis
• Galimybių studijos
• Geologinis modelis
• Grafinis modelis
• Hidrografija
• Hidrologijos modelis
• Hidrogeologija
• Matematinis modelis
• Orų prognozės
• Molekulinis modeliavimas
• Simuliacija
• Programinis modeliavimas
• Statistika
• Sistemų dinamika

Nuorodos

• Models in Science. Entry in the Stanford Encyclopedia of Philosophy
• Research in simulation and modeling of various physical systems Archyvuota kopija 2012-11-05 iš Wayback Machine projekto.