Analisi. Sotto analisi comprendere la divisione di un oggetto (mentalmente o effettivamente) nelle sue parti componenti ai fini del loro studio separato. Tali parti possono essere alcuni elementi materiali di un oggetto o le sue proprietà, segni, relazioni, ecc. L'analisi è una fase necessaria nella cognizione di un oggetto.

In corso sintesi si realizza il collegamento tra loro delle parti costitutive (lati, proprietà, segni, ecc.) dell'oggetto in esame, smembrato a seguito dell'analisi. Su questa base avviene un ulteriore studio dell'oggetto, ma già nel suo insieme. Allo stesso tempo, sintesi non significa un semplice collegamento meccanico di elementi sconnessi in sistema unificato... Rivela il posto e il ruolo di ciascun elemento nel sistema del tutto, ne stabilisce l'interconnessione e l'interdipendenza, cioè ci permette di comprendere la vera unità dialettica dell'oggetto in esame.

L'analisi e la sintesi sono utilizzate con successo nella sfera dell'attività mentale umana, cioè nella conoscenza teorica, ma qui, così come a livello empirico della conoscenza, analisi e sintesi non sono due operazioni che si separano l'una dall'altra.

Analogia- un metodo di cognizione, che consente, sulla base della somiglianza degli oggetti con alcuni segni, di trarre una conclusione sulla loro somiglianza con altri. Un'analogia si chiama inferenza dal singolare al singolare o dal particolare al particolare.

Una stretta analogia è il metodo confronti , permettendo di stabilire non solo la somiglianza, ma anche la differenza tra oggetti e fenomeni. L'analogia e il confronto non hanno grandi risorse esplicative, ma aiutano a stabilire ulteriori connessioni e relazioni dell'oggetto. L'analogia e il confronto ci permettono di avanzare nuove ipotesi e quindi di contribuire allo sviluppo della conoscenza scientifica.

modellazione- questa è l'operazione di un oggetto che è analogo a un altro, per qualche motivo inaccessibile alla manipolazione. Grazie alla modellazione, è possibile penetrare nelle proprietà inaccessibili di un oggetto usando il suo analogo. Sulla base delle conoscenze ottenute con l'aiuto del modello, viene fatta una conclusione sulle proprietà dell'originale. La modellazione si basa sull'analogia.

Principi etici della ricerca scientifica:

Autostima della verità

Critica iniziale

Libertà di creatività scientifica

La novità della conoscenza scientifica

Uguaglianza degli scienziati di fronte alla verità

La disponibilità generale della verità

La bioetica è una direzione al confine tra scienza e sistema dei valori umani. Studia il complesso dei problemi associati a qualsiasi interferenza con l'attività vitale dei sistemi viventi (trapianto, ingegneria genetica, rianimazione, nuove tecnologie riproduttive, stato dell'embrione umano, problema della morte umana, inclusa l'eutanasia)

Attività pseudoscientifica(alchimia, astrologia, ecc.) ha preceduto la scienza e successivamente si è affiancata alla scienza. La moderna pseudoscienza, come la vera scienza, è molto eterogenea nella composizione. Ciò include vari insegnamenti esoterici e mistici, le attività pratiche di stregoni, maghi, sensitivi. Questi insegnamenti, che possono essere chiamati parascientifici (dal greco Para- "circa"), infatti, non hanno bisogno di una base scientifica. Lo status scientifico a cui aspirano è necessario

solo per aumentare il loro rating, autorità. Queste pseudoscienze includono la parapsicologia, la bioenergetica, la dottrina del biocampo, l'astrologia, ecc. Le idee pseudoscientifiche sorgono nelle profondità della scienza reale, quando gli scienziati "dimenticano" i metodi scientifici, l'etica scientifica, cercando di fare rivoluzione scientifica sul posto vuoto. Gli oggetti di studio di tali pseudoscienziati sono oggetti volanti non identificati (ufologia), campi di torsione e di informazione, proprietà olografiche laser di oggetti biologici e altri problemi del cosiddetto scienza deviante.

Per il PCC, le tappe della formazione sono la storia dello sviluppo di KSE

Come dividere un modello in sottomodelli, come costruire una gerarchia di modelli per lo studio degli elementi (scomposizione) e come combinarli in seguito per studiare il sistema nel suo insieme, per spiegare il tutto attraverso i particolari - il problema principale della modellazione.

La metodologia generale si basa su una combinazione di metodi di analisi e sintesi. La sintesi consiste nel creare una descrizione di un oggetto, analisi - nel determinare le proprietà di un oggetto dalla sua descrizione, ad es. durante la sintesi si formano progetti di oggetti e durante l'analisi si valutano progetti di oggetti.

L'unità di analisi e sintesi si applica a tutti i rami della conoscenza, incl. alla modellazione. Come sai, non esistono algoritmi di "analisi-sintesi" - viene definita solo la metodologia generale (come vengono eseguite le operazioni di analisi e sintesi).

L'interazione degli elementi del sistema è caratterizzata da diretta e feedback. L'essenza dell'analisi del sistema è identificare queste connessioni e stabilire la loro influenza sul comportamento dell'intero sistema nel suo insieme.

Analisi (da gr. analisi - decomposizione, smembramento) comporta lo studio del comportamento e delle proprietà di un sistema di una data struttura quando interagisce con l'ambiente esterno (esiste un oggetto, è necessario indagare sulle sue proprietà - analisi del sistema, analisi spettrale, analisi del sangue, ecc.).

Lo scopo della ricerca è una valutazione qualitativa e quantitativa delle proprietà del sistema, delle diverse strategie di gestione dei processi, delle caratteristiche degli elementi e dei loro aggregati. La procedura principale dell'analisi è la costruzione di un modello generalizzato che rifletta adeguatamente le proprietà del sistema reale e le sue interrelazioni di interesse per il ricercatore. Le caratteristiche dei processi sono definite in funzione dei parametri del sistema.

Per comprendere il sistema, studiarlo, investigarlo (il problema di analisi), è necessario descrivere il sistema, fissarne le proprietà, il comportamento, la struttura ei parametri, cioè costruire uno o più modelli.

Per fare questo, devi rispondere tre domande principali:

- cosa fa il sistema(scopri il comportamento, la funzione del sistema);

- come funziona sistema (scopri la struttura del sistema);

- qual è la qualità del sistema?(quanto bene svolge la sua funzione).

Descrizione dell'oggetto come sistema

Esiste una certa dipendenza tra i diversi tipi di parametri: i parametri di output dell'oggetto (e, quindi, la sua qualità) dipendono dalle influenze di input, dai parametri dell'ambiente esterno e dalla qualità degli elementi che compongono l'oggetto ( X-parametri).

Questa dipendenza è presentata in forma analitica e si chiama globale funzione (integrativa) dell'oggetto.

L'esistenza di una funzione globale non significa che sia nota al ricercatore o al progettista dell'oggetto: è necessario trovare questa funzione.

Se la funzione globale non può essere presentata in forma analitica, per gli oggetti complessi viene fornita una descrizione algoritmica dell'oggetto (sotto forma di un modello di simulazione comportamentale).

Operazione di analisi di base (informale) - decomposizione(dividendo il tutto in parti). Per quanto riguarda la costruzione della struttura del modello, la definizione della composizione del modello (componenti).

Componente: qualsiasi parte dell'area tematica che può essere identificata come entità indipendente. Questo è il sistema (modello) nel suo insieme e qualsiasi parte del sistema (modello) - un sottosistema, un elemento.

Il principale complessità della decomposizione- definizione di modelli base (indivisibili) di componenti, rapporto tra modelli di approccio micro e macro. La scomposizione si basa sul raggiungimento di un compromesso tra la completezza dell'insieme dei modelli formali del sistema considerato e la semplicità - può essere ottenuta se il modello include solo modelli di componenti significativi rispetto all'obiettivo della modellazione.

Esempi di metodi di analisi - metodi analitici spesso utilizzati in matematica: espansione di funzioni in serie, analisi spettrale, calcolo differenziale e integrale, ecc .; in fisica - metodi di dinamica molecolare; in produzione - tecnologia di produzione di nastri trasportatori.

Le principali disposizioni della tecnologia di analisi

Nell'analisi del sistema, uno dei criteri più importanti per l'efficacia della scomposizione sono i criteri per la completezza della scomposizione e la sua semplicità, che sono direttamente correlati alla completezza del modello di sistema, preso come quello iniziale per la scomposizione e la obiettivi della sua costruzione.

L'operazione principale nell'analisi è dividere il tutto in parti, ad es. la decomposizione è un metodo per scomporre un sistema in elementi separati, che può essere eseguito in sequenza più volte.

Nella scomposizione deve essere adottato un certo compromesso tra completezza e semplicità, raggiunto se nel modello strutturale sono inclusi solo gli elementi essenziali in relazione allo scopo dell'analisi.

Algoritmo di decomposizione aggregata

Il numero di livelli di scomposizione (livelli della struttura ad albero) è determinato come segue.

La scomposizione lungo ciascuno dei rami della struttura ad albero viene eseguita fino a quando non porta alla ricezione di elementi del sistema che non richiedono ulteriore scomposizione. Tali componenti sono chiamati elementari.

Per determinare l'elementarità, vengono utilizzati criteri sia formalizzati che non formalizzati (esperti).

La parte del sistema che non può essere considerata elementare in base ai criteri selezionati è soggetta a ulteriore scomposizione. Se il ricercatore non ha raggiunto l'elementarità su nessun ramo della struttura ad albero, allora nel modello vengono introdotti nuovi elementi, presi come base, e la scomposizione prosegue lungo di essi.

Processo di sintesi del modello basato su un approccio sistemico include i seguenti passaggi:

1. Formazione dei requisiti per il modello di sistema in base all'obiettivo della ricerca (determinato dalle domande a cui il ricercatore vuole ottenere risposte utilizzando il modello) in base ai dati iniziali, incluso lo scopo del modello, le condizioni operative del sistema , l'ambiente esterno per il sistema e le restrizioni imposte.

2.Determinazione dei sottosistemi del modello in base alle azioni del sistema necessarie per raggiungere lo scopo del sistema.

3. Selezione degli elementi dei sottosistemi del modello sulla base dei dati per la loro implementazione.

4. La scelta degli elementi costitutivi del modello futuro.

Il modello risultante è un tutto integrato.

Sintesi comporta la creazione della struttura e delle caratteristiche del sistema che forniscono le proprietà ad esso assegnate.

Sintesi del sistema include:

Determinazione di tutte le funzioni necessarie per risolvere il problema;

Trovare modi per eseguire ciascuna funzione (formare sottosistemi);

Determinazione di un tale schema di interazione dei sottosistemi, che consentirebbe di svolgere i compiti assegnati nel miglior modo possibile.

Le varianti alternative degli schemi strutturali e funzionali compilati a seguito della sintesi vengono studiate nel processo di analisi - vengono studiate le proprietà delle varianti di progetto precedentemente sviluppate e l'efficacia di ciascuna variante.

I parametri di output dell'oggetto (e, quindi, la sua qualità) dipendono dalle azioni di input, dai parametri dell'ambiente esterno e dalla qualità degli elementi che compongono l'oggetto.

Le principali disposizioni della tecnologia di sintesi

La varietà dei campi di applicazione dei sistemi complessi, delle possibili strutture e strategie per il controllo dei processi dà luogo a un'enorme varietà di opzioni per la loro costruzione, che porta all'impossibilità di risolvere il problema di sintesi in un contesto generale.

L'insieme degli elementi ottenuti come risultato della decomposizione (analisi) oltre all'integrità esterna (cioè un certo isolamento da ambiente ben descritto dal modello “scatola nera”) deve avere l'integrità interna.

L'integrità interna è correlata al modello della struttura del sistema, ad es. stabilire relazioni tra elementi, la cui esecuzione è chiamata operazione di aggregazione - combinare più elementi in un unico insieme. Il risultato dell'aggregazione (sintesi) è un sistema chiamato aggregato.

Le proprietà di un componente non sono solo un insieme di proprietà dei suoi singoli elementi. Un componente può avere proprietà che non sono presenti in nessuno dei suoi elementi presi separatamente, ad es. il componente ha una nuova qualità che non sarebbe potuta apparire senza questa combinazione.

Esempi di sistemi complessi

Spazio Sistema di osservazione della Terra come sistema tecnico complesso

Obiettivi del sistema di osservazione della Terra dallo spazio

Oggi si aggravano problemi di portata globale: la riduzione degli stock di critici risorse naturali, aumento dell'inquinamento e del degrado dell'habitat, aumento del numero di disastri naturali e provocati dall'uomo, il riscaldamento globale clima, la crescita del terrorismo e del narcotraffico. Il supporto informativo di questi problemi - sulla base della raccolta operativa, dell'elaborazione e della fornitura delle informazioni necessarie agli utenti - è fornito dal sistema spaziale per il monitoraggio globale della Terra.

Oggi ci sono dozzine di paesi nel mondo che partecipano all'implementazione di programmi di osservazione spaziale: il livello di informatizzazione sta diventando un criterio sempre più importante per valutare il potere e la sicurezza di qualsiasi stato e un importante mezzo per sviluppare strategie interne ed esterne.

Problemi moderni risolti dal sistema di osservazione della Terra spaziale:

Osservazione meteorologica e analisi dei cambiamenti climatici del pianeta;

Ricerca di minerali, giacimenti di petrolio e gas;

Analisi delle dinamiche su larga scala della copertura vegetale;

Monitoraggio delle risorse biologiche acquatiche, supervisione e controllo delle attività dei pescherecci;

Analisi delle condizioni del ghiaccio;

Monitoraggio dello stato tecnico di complessi industriali;

Contabilità e monitoraggio dello sviluppo urbano (controllo delle risorse territoriali e immobiliari);

Previsione operativa e controllo delle emergenze naturali e provocate dall'uomo (monitoraggio dei precursori dei terremoti, ambiente ecologico, incendi boschivi).

Questi compiti determinano i requisiti per le apparecchiature di sorveglianza satellitare: osservazione operativa, aumento della risoluzione delle immagini, aumento della larghezza di banda del rilevamento, padronanza di tutte le gamme informative dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche.

Principali tendenze di sviluppo moderno osservazione satellitare - il passaggio alla rappresentazione dei dati digitali delle informazioni spaziali, nonché ai database spaziali digitali come base per il lavoro analitico relativo alla modellazione di oggetti o processi.

L'importanza dell'aspetto militare sta crescendo: sempre più paesi desiderano disporre di mappe digitali di risoluzione sempre maggiore (risolvere compiti di ricognizione e designazione di obiettivi) e aggiornarle costantemente.

I dati spaziali, collegati al terreno tramite i moderni sistemi di navigazione, servono come base per varie informazioni e il processo di aggiornamento è infinito.

Il sistema di navigazione satellitare congiunto europeo e americano (Galileo e GPS) consentirà di determinare le coordinate con una precisione di 2-3 m in modalità normale e fino a millimetri in modalità differenziale - utilizzando una stazione differenziale ( un ricevitore di segnali di navigazione accuratamente legato al terreno, che, in una certa zona, emette una correzione ad altri ricevitori di navigazione satellitare).

Sono apparse nuove opportunità: piccole stazioni di ricezione e prodotti software che consentono di ricevere in modo indipendente dati di rilievo grezzi in tempo reale e di elaborarli immediatamente (che è molto più economico rispetto all'acquisto di immagini elaborate). Questo è particolarmente importante per alcuni compiti operativi, ad esempio, in situazioni di emergenza, durante il monitoraggio ambientale o il monitoraggio operativo della produzione (controllo delle condizioni tecniche).

Si stanno sviluppando notevolmente piccoli veicoli spaziali (di peso fino a 150 kg), sulla base dei quali in futuro potranno essere formati sistemi multi-satellite indipendenti e convenienti per l'osservazione globale super-operativa delle emergenze naturali e provocate dall'uomo in più rapido sviluppo . I sistemi orbitali basati su piccoli veicoli spaziali saranno in grado di fornire una combinazione di elevate caratteristiche di informazione con un'elevata efficienza. Ciò stimola la crescita della domanda di informazioni spaziali, che fornirà un elevato potenziale di investimento per tali progetti.

Il sistema di osservazione della Terra è un complesso sistema tecnico multifunzionale: un insieme di un gran numero di diversi tipi di elementi e connessioni eterogenee tra loro, combinati per svolgere compiti complessi.

Il sistema ha un obiettivo, i componenti interconnessi formano una struttura multilivello e svolgono funzioni volte al raggiungimento dell'obiettivo, ha il controllo, grazie al quale tutti i componenti funzionano in modo coordinato e mirato.

Composizione e struttura dello spazio Sistema di osservazione della Terra

Il sistema di osservazione della Terra spaziale può essere parte di un sistema più ampio per lo studio delle risorse naturali (a seconda degli obiettivi del sistema), compreso lo spazio, il suolo aeronautico, i sistemi di osservazione marina.

L'isolamento di un sistema specifico dall'ambiente esterno è un fattore soggettivo ed è determinato dagli obiettivi di progettazione.

La qualità della risoluzione dei problemi è determinata dai parametri del sistema e dalle caratteristiche dei componenti inclusi nel sistema spaziale.

Il sistema spaziale di osservazione della Terra è una raccolta di veicoli spaziali funzionalmente interconnessi e basati a terra mezzi tecnici progettato per risolvere problemi di destinazione. La struttura del sistema è mostrata in Figura 1.1, flussi informativi - in Figura 1.2.

Il principale elemento funzionale del sistema spaziale di osservazione della Terra è il veicolo spaziale (SC).

Navicella spaziale in quanto sistema tecnico complesso, ha lo scopo di funzionare (osservazione della Terra e trasmissione di informazioni sui risultati dell'osservazione alla Terra), è costituito da elementi interconnessi che assicurano il raggiungimento dello scopo del sistema, è un elemento di un sistema di livello superiore (sistema di osservazione della Terra spaziale).

L'ambiente esterno del veicolo spaziale è l'ambiente naturale (spazio esterno) e altri componenti del sistema di osservazione della Terra.

Strutturalmente, il veicolo spaziale è costituito da due sottosistemi principali - il carico utile - l'hardware di destinazione (hardware e software necessari per ottenere le informazioni richieste) e la piattaforma che garantisce il funzionamento del carico utile e la trasmissione delle informazioni ricevute alla Terra (il servizio sottosistema).

La composizione dell'attrezzatura di destinazione è determinata dai compiti assegnati al sistema spaziale di osservazione della Terra e dalle caratteristiche dell'oggetto di osservazione (ambiente esterno).

Per ottenere dati su vari oggetti naturali ed economici si utilizzano sistemi sia passivi (fotografici, ottico-meccanici e ottico-elettronici, radiometrici, spettrometrici) che attivi (radar) nell'ultravioletto (UV), nel visibile (V), nell'infrarosso (IR) e regioni dello spettro a microonde (microonde, cioè microonde).

Piattaforma spaziale fornisce le condizioni per il normale funzionamento del carico utile: mantenimento dei parametri specificati dell'orbita e dell'assetto del veicolo spaziale, garanzia delle condizioni operative richieste per l'apparecchiatura (alimentazione, condizioni termiche), emissione di comandi di controllo al carico utile, raccolta del bersaglio e informazioni telemetriche e trasmetterle alla Terra, garantendo integrità strutturale e rigidità.

I principali sottosistemi della piattaforma:

Sistema di controllo;

Sistema di orientamento e stabilizzazione;

Sistema di alimentazione;

Sistema di comando e misurazione;

Apparecchiature di navigazione satellitare;

Sistema di orientamento dei pannelli solari;

Sistema di propulsione correttivo;

Costruzione (compresi cablaggio di bordo, antenne, sistema di separazione e gestione termica).

Requisiti generali alla costruzione:

Peso morto minimo;

Fornitura degli angoli di visualizzazione richiesti per sensori di apparecchiature informatiche e sistemi di controllo dell'assetto;

Il sistema di apertura dei pannelli solari deve rispondere a requisiti di sicurezza e affidabilità, e la disposizione di questi pannelli deve garantire il minimo momento d'inerzia possibile sull'albero motore SOSB per ridurre la massa e il consumo energetico di quest'ultimo;

Garantire minimi momenti di disturbo dalla luce e dalla pressione aerodinamica;

Il design dovrebbe fornire facilità di installazione, test e debug del lavoro a terra, senza ostacolare l'accesso ai dispositivi e alla rete via cavo;

Quando si posiziona l'apparecchiatura, è necessario tenere conto della condizione di ridurre al minimo la lunghezza dei collegamenti dei cavi al fine di ridurre le perdite di energia nei cavi e garantire la compatibilità elettromagnetica dell'apparecchiatura.

Sistema di terra (segmento di terra) fornisce il monitoraggio e il controllo del veicolo spaziale, la trasmissione di comandi per la ricezione e l'elaborazione di informazioni sul carico utile e informazioni di telemetria e l'emissione di informazioni ai consumatori. Componenti tipici del segmento di terra: un complesso di controllo, un complesso di ricezione, elaborazione e diffusione delle informazioni, un centro di pianificazione e archiviazione dei rilievi.

Se il sistema di osservazione include più di un veicolo spaziale, la loro combinazione forma un sottosistema separato: una costellazione orbitale. In questo caso, l'astronave viene creata sulla base di una piattaforma spaziale unificata.

Il sistema di osservazione della Terra basato sullo spazio può anche includere complessi di razzi spaziali per creare e mantenere la costellazione orbitale del sistema.

Figura 1 Struttura di un sistema di osservazione della Terra dallo spazio

Figura 2 Flussi informativi del sistema di osservazione della Terra spaziale

Il sistema spaziale è un unico complesso multifunzionale multicomponente distribuito in uno spazio tridimensionale quasi illimitato. Componenti separati di sistemi spaziali possono essere contemporaneamente componenti di altri sistemi.

In quanto sistema cibernetico, il sistema spaziale ha le seguenti caratteristiche specifiche:

è distribuito;

ha un alto grado di automazione, ha un'alta percentuale della componente informativa, diversità tecnica e tecnologica;

ha un'elevata stabilità di funzionamento;

i sottosistemi operano in condizioni di incertezza sull'ambiente esterno;

è un sistema in continuo sviluppo;

ha un carattere fortemente innovativo.

Dal punto di vista della teoria dei sistemi, una costellazione orbitale è proprio un sistema, e non solo un insieme di veicoli spaziali: i compiti del veicolo spaziale e della costellazione orbitale sono fondamentalmente diversi. Un veicolo spaziale non è in grado di garantire l'adempimento del compito target: l'adempimento del compito target da parte del sistema spaziale può essere raggiunto solo come risultato del funzionamento combinato del veicolo spaziale.

La disposizione degli elementi nello spazio non è casuale, i compiti tra i veicoli spaziali sono rigorosamente distribuiti, il funzionamento di un singolo veicolo spaziale in un dato momento dipende dal funzionamento del veicolo spaziale rimanente e dallo stato dell'intero sistema, le informazioni sull'obiettivo da ciascuno il singolo veicolo spaziale è incluso nel flusso generale.

I veicoli spaziali nella costellazione orbitale sono in relazioni diverse tra loro: per posizione nello spazio, per compiti funzionali, ecc. Una costellazione orbitale è un oggetto spaziale artificiale multicomponente distribuito nello spazio. Questo oggetto funge da grande stazione spaziale nel sistema spaziale.
Sistema socio-economico complesso.

Sotto sistema economico indica qualsiasi sistema in cui operano le variabili del valore o delle merci naturali.

Una singola impresa può agire come un sistema economico; un sistema tecnico o tecnologico che tenga conto del costo di mezzi o prodotti tecnici; industria; l'economia dello Stato.

Il sistema economico in cui operano i fattori sociali si chiama socio-economico. In particolare, qualsiasi sistema macroeconomico di uno stato o di una regione non può che includere il settore sociale ed è quindi un socio-economico 1.

La norma internazionale ISO 9000: 2000 definisce un'organizzazione come un gruppo di lavoratori e i mezzi necessari con la distribuzione di responsabilità, autorità e relazioni.

Si può dare un'altra definizione: un'organizzazione è un'associazione sistematizzata e consapevole delle azioni delle persone nel perseguimento di obiettivi specifici.

Il concetto di "organizzazione" è mostrato in Fig. 1 modello di termini tecnici.

Riso. 1. Tipi di organizzazioni rappresentate dal modello dei termini tecnici

Riso. 2. Rapporti dell'organizzazione di sistema con l'ambiente esterno.

Il modello creato dovrebbe rispondere alle seguenti domande:

Chi nell'organizzazione dovrebbe svolgere funzioni specifiche?

In quali condizioni deve essere eseguita una funzione?

Cosa dovrebbe fare un dipendente all'interno di questa funzione?

Come dovrebbe essere fatto?

Quali risorse sono necessarie per questo?

Quali sono i risultati dell'esecuzione della funzione?

Quali strumenti di informazione sono necessari?

Come conciliare tutto questo?

Come si può fare tutto questo nel modo più efficace?

Come puoi cambiare o costruire un processo aziendale?

Come ridurre il rischio e aumentare l'efficacia del cambiamento?

2 COSTRUZIONE DI MODELLI MATEMATICI

2.1 Modello matematico, modellazione matematica - concetti di base, termini e definizioni

Nessuna definizione può coprire completamente le attività di modellazione matematica della vita reale. Nonostante ciò, le definizioni sono utili in quanto cercano di evidenziare le caratteristiche più significative.

È auspicabile trovare una tale definizione di un modello matematico che permetta di classificare (coprire) tutti i modelli esistenti e di nuova creazione. Soffermiamoci sulla formulazione di un modello matematico, che riflette la sua essenza di destinazione basata sul concetto di modellazione matematica come processo di costruzione di un modello e ricerca con il suo aiuto.

Il termine "modellazione matematica" copre lo sviluppo e l'uso di modelli metodologicamente debolmente accoppiati. A volte ciascuna di queste due fasi viene chiamata modellazione separatamente.

La modellazione matematica è un modo per studiare vari processi studiando fenomeni che hanno contenuti fisici diversi, ma sono descritti dalle stesse relazioni matematiche.

Uno degli aspetti della modellazione matematica come metodo di cognizione è lo studio di un sistema, un fenomeno che utilizza un esperimento computazionale (in questo senso, il termine "esperimento computazionale" può essere sinonimo del termine "modellazione matematica").

Molti problemi nello studio dei sistemi sono difficili da formalizzare abbastanza bene e ridurre a modelli matematici che consentono di formulare e risolvere i problemi assegnati. L'incomprensione (o l'incapacità di formulare chiaramente il problema) porta spesso alla "vittoria della matematica sulla ragione". Un ricercatore di sistemi deve essere in grado di formalizzare in termini matematici un compito di ricerca specifico: sviluppare un modello matematico.

In pratica, la modellazione matematica come metodo di ricerca non ha limiti, poiché:

Il sistema di modellazione può contenere contemporaneamente descrizioni di elementi di azione continua e discreta,

Essere influenzato da numerosi fattori casuali di natura complessa;

È accettabile una descrizione di un sistema ad alto rapporto dimensionale; la facilità di transizione da un problema all'altro è assicurata dall'introduzione di parametri variabili, perturbazioni e varie condizioni iniziali.

Un modello matematico come mezzo di cognizione, la ricerca del mondo reale si forma sulla base di metodologia generale di ricerca del sistema.

Tra i molti approcci ai sistemi di costruzione, si possono distinguere due principali (approcci "dal basso" e "dall'alto"): il desiderio di studiare i sistemi della vita reale e, sulla base di questo, trarre conclusioni sui modelli osservati ( approccio di L. Bertalanffy), e considerare l'insieme di tutti i sistemi concepibili, riducendolo a limiti razionali (approccio di W. Ashby).

Modellazione matematica come uno dei tipi di modellazione dei segni è una descrizione formale di un oggetto nel linguaggio della matematica e lo studio di un modello usando metodi matematici.

Modellazione matematica- il processo di stabilire la corrispondenza ad un dato oggetto reale di qualche oggetto matematico, chiamato modello matematico, e lo studio di questo modello, che permette di ottenere le caratteristiche dell'oggetto reale in esame.

I modelli matematici appartengono ai modelli dei segni.

Modello matematico- descrizione sotto forma di relazioni matematiche (ad esempio formule, equazioni, disuguaglianze, condizioni logiche, operatori) dello stato, del cambiamento, dell'andamento dei processi nel sistema o del fenomeno (compreso il funzionamento del sistema), a seconda dei parametri del sistema, segnali di ingresso, condizioni iniziali e tempo.

Modello matematico- questo è l'"equivalente" di un oggetto, che riflette in forma matematica le sue proprietà più importanti - le leggi a cui obbedisce, le connessioni insite nelle sue parti costitutive.

Modello matematico- una rappresentazione matematica astratta di un processo, dispositivo o idea teorica; utilizza un insieme di variabili per rappresentare input, output e stati interni e insiemi di equazioni e disequazioni per descrivere le loro interazioni. (La definizione si basa sull'idealizzazione di "input - output - state" mutuata dalla teoria degli automi).

Infine, la definizione più sintetica di modello matematico: un'equazione che esprime un'idea.

Il tipo di modello matematico dipende sia dalla natura dell'oggetto reale che dai compiti di studio dell'oggetto, dall'affidabilità e dall'accuratezza richieste per risolvere questo problema. Il modello matematico riflette esattamente quelle caratteristiche che devono essere studiate per risolvere il problema.

Solitamente un modello matematico descrive solo approssimativamente il comportamento di un sistema reale, essendo la sua astrazione, poiché la conoscenza di un sistema reale non è mai assoluta, e le ipotesi sono spesso forzate o deliberatamente a non tener conto di alcuni fattori.

Per supportare la modellazione matematica, sviluppato sistemi di simulazione al computer, ad esempio Matlab, Matcad, ecc. Consentono di creare modelli formali e a blocchi di processi e dispositivi sia semplici che complessi e di modificare facilmente i parametri dei modelli durante la simulazione. Modelli a blocchi sono rappresentati da blocchi (il più delle volte grafici), il cui insieme e la cui connessione sono impostati dal diagramma del modello.

La qualità principale dei modelli matematici è " varianza". Sistemi e fenomeni fisicamente diversi sono codificati da un'unica descrizione simbolica. Lo stesso modello può essere utilizzato per studiare grande numero opzioni per il suo comportamento (modificando i parametri).

Versatilità dei modelli: fenomeni reali fondamentalmente diversi possono essere descritti dallo stesso modello matematico. Ad esempio, i processi oscillatori di natura completamente diversa sono descritti dallo stesso modello matematico: studiamo contemporaneamente un'intera classe di fenomeni descritti da esso.

Il compito principale della modellazione matematica: in base ai parametri di input dati, trova i valori dei parametri di output del sistema (mappa un dato set X dei valori dei parametri di input x al set Y dei valori dei parametri di output y ).

Il modello è un modello che converte i valori di input in output: sì = m(X). Questo può essere inteso come una tabella, un grafico, un'espressione da formule, una legge (equazione), ecc. Questa è una domanda su come scrivere un modello. sì- qualche indicatore di interesse per il ricercatore.

Su questa base, quando si definisce il concetto di "modello matematico", viene utilizzato un ampio concetto di operatore: una funzione, un algoritmo, un insieme di regole che garantiscono la creazione di parametri di output per determinati parametri di input.

Un modello matematico può essere considerato come un determinato operatore matematico e il concetto di modello matematico può essere formulato come segue.

Modello matematico - qualsiasi operatore (regola) UN, che permette di utilizzare i valori dei parametri di ingresso x per impostare i corrispondenti valori di uscita dei parametri y del sistema:

: x → y, xÎ X, sìÎ Y.

Una definizione così ampia include non solo l'intera varietà di modelli matematici, ma anche modelli informativi: la procedura per la ricerca di dati in un database può essere rappresentata sotto forma di un operatore. In questo contesto, un modello di informazione è una forma specifica di un modello matematico.

I concetti di base nei sistemi di modellazione sono determinati dalla corrispondenza a concetti simili del sistema: elemento di sistema, connessione, ambiente esterno.

La modellazione come metodo di ricerca ha la seguente struttura: impostazione di un problema, creazione di un modello, ricerca di un modello, trasferimento di conoscenza da un modello a un originale.

La matematica è una scienza che studia schemi modello senza riguardo alla loro specifica implementazione e metodi (modi) di utilizzo dei modelli per risolvere problemi specifici. I requisiti per garantire il rigore matematico nella ricerca dei sistemi sono irrealistici (pretese di verità assoluta), la base della ricerca dei sistemi è una semplificazione informale del problema, adeguata agli obiettivi prefissati.

Dunque più modelli di un oggetto: ogni bersaglio richiede il proprio modello dello stesso oggetto (molteplicità di modelli di un oggetto, ad esempio modelli di aeroplani per studi aerodinamici e di forza).

Il modello può concentrarsi sulle funzioni del sistema (modello funzionale) o sui suoi oggetti (modello dati).

Modelli funzionali allocare eventi nel sistema, rappresentano con il grado di dettaglio richiesto un sistema di funzioni, che a loro volta riflettono le loro relazioni attraverso gli oggetti del sistema.

Modelli di dati allocare oggetti sistemi che collegano le funzioni tra loro e al loro ambiente e rappresentano una descrizione dettagliata degli oggetti di sistema associati alle funzioni di sistema.

Metodi scientifici di ricerca teorica.

1. Analisi teorica e sintesi. Analisi elementare. Analisi unitaria.

2. Metodi di astrazione e concretizzazione. Salendo dall'astratto al concreto.

3. Metodo di modellazione.

4. Esperimento mentale come tipo di modellazione.

5. Induzione e deduzione.

6. Formalizzazione.

7. Metodo ipotetico-deduttivo, la sua essenza.

8. Metodo assiomatico.

Il livello teorico della conoscenza scientifica riflette fenomeni e processi dal lato delle loro connessioni e schemi interni universali, ciò si ottiene mediante l'elaborazione razionale dei dati del livello empirico di conoscenza. Pertanto, tutte le forme di pensiero sono coinvolte in esso: concetti, giudizi, inferenze, metodi logici generali, nonché metodi associati a operazioni mentali, astrazione, idealizzazione, formalizzazione, ecc.

Lo scopo del livello teorico non è solo stabilire i fatti e rivelare le connessioni esterne tra loro, ma anche spiegare perché esistono, cosa li ha provocati, identificare le possibilità della loro trasformazione.

I metodi teorici (e questo è il loro svantaggio) non hanno un impatto diretto sulla varietà dei fatti osservati, tuttavia consentono di scoprire modelli nascosti nei fatti, generali, necessari, essenziali, per comprendere l'influenza reciproca dei fattori che determinano il sviluppo.

Le verità che vengono rivelate dai metodi della ricerca teorica sono verità teoriche che non sono direttamente verificate empiricamente, in modo pratico, ma per via dimostrativa. Nel sostanziare le verità teoriche, la pratica partecipa in modo indiretto, attraverso verità già verificate. Ciò è dovuto alla composizione di questo metodo.

La differenza più importante tra conoscenza teorica ed empirica è che consente di trasferire le conclusioni ottenute in determinate condizioni e sulla base dell'analisi di alcuni oggetti ad altre condizioni e oggetti, compresi quelli che non esistono ancora, proiettati, quindi lontano creato mentalmente, nell'immaginazione. ...

Passiamo alle caratteristiche dei metodi della ricerca teorica (cognizione).

Analisi teorica e sintesi. Analisi elementare. Analisi unitaria.

Originalità metodo di analisi teorica e sintesi nella sua capacità universale di considerare i fenomeni ei processi della realtà nelle loro combinazioni più complesse, di evidenziare i segni e le proprietà, le connessioni e le relazioni più essenziali, di stabilire le leggi del loro sviluppo.

Analisi(Greco - decomposizione, smembramento) - la divisione di un oggetto nelle sue parti componenti ai fini del loro studio indipendente.

Compito di analisiè quello di da vari tipi di dati che riflettono fenomeni e fatti individuali, per comporre un quadro olistico complessivo del processo, per identificare i suoi modelli intrinseci, le tendenze.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alle caratteristiche dell'analisi dal punto di vista della dialettica, dove è visto come accoglienza speciale ricerca dei fenomeni e sviluppo delle conoscenze teoriche su questi fenomeni. Il principale compito cognitivo dell'analisi dialettica è individuare la sua essenza dalla varietà dei lati del soggetto studiato non dividendo meccanicamente il tutto in parti, ma isolando e studiando i lati della principale contraddizione nel soggetto, per trovare la base che collega tutte le sue parti in un tutto unico, e da questa base dedurre la regolarità del tutto che si sviluppa.

Nel lavoro sociale, l'analisi agisce come un metodo o un modo per conoscere la realtà sociale.

L'analisi è applicata sia nella vita reale (pratica) che nell'attività mentale. Esistono diversi tipi di analisi:

smembramento meccanico;

Determinazione della composizione dinamica;

Rivelare le forme di interazione degli elementi dell'insieme;

Trovare le cause dei fenomeni;

Rivelare i livelli di conoscenza e la sua struttura;

Analisi degli elementi (elementare) e analisi delle unità.

Analisi elementare- questa è la separazione mentale delle singole parti, le connessioni basate sulla decomposizione, lo smembramento del tutto. Ad esempio, quando si studiano processi sociali reali, fenomeni, contraddizioni, aggregati che contengono contraddizioni e danno origine a una situazione problematica, è possibile che l'analisi isoli separatamente i loro obiettivi, contenuto, condizioni esterne, tecnologia, organizzazione, sistema di relazioni di suoi soggetti.

Analisi unitaria presuppone lo smembramento del processo preservando l'integrità dei suoi elementi strutturali elementari, ognuno dei quali conserva i segni più importanti di un processo integrale. Nelle attività di un cliente di uno specialista del lavoro sociale, questo può essere un atto, nella progettazione socio-pedagogica - una situazione sociale di sviluppo della personalità.

Dopo aver eseguito il lavoro analitico, diventa necessario sintetizzare, integrare i risultati dell'analisi in un sistema comune.

Sintesi (Greco: connessione, combinazione, composizione) - l'unificazione del reale o mentale di vari lati, parti di un oggetto in un unico insieme.

Nel dizionario della lingua russa S.I. Ozhegova sintesi interpretato come un metodo per studiare un fenomeno nella sua unità e interconnessione di parti, generalizzazione, portando in un unico insieme i dati ottenuti dall'analisi.

In questo modo, sintesi dovrebbe essere visto come il processo di riunificazione pratica o mentale di un tutto da parti o la combinazione di vari elementi, lati di un oggetto in un unico insieme, una fase necessaria della cognizione.

Il risultato della sintesi è una formazione completamente nuova, le cui proprietà non sono solo la combinazione esterna delle proprietà dei componenti, ma anche il risultato della loro interconnessione e interdipendenza interna.

Analisi e sintesi sono dialetticamente interconnesse. Svolgono un ruolo importante nel processo cognitivo e si svolgono in tutte le sue fasi.

I metodi di astrazione e concretizzazione sono strettamente correlati ai metodi di analisi e sintesi.

2. Astrazione (lat. - distrazione)- distrazione mentale di qualsiasi proprietà o caratteristica di un oggetto dalle sue altre caratteristiche, proprietà, connessioni ( concetto di ricerca nel lavoro sociale) .

Questo viene fatto per approfondire l'argomento, isolarlo da altri oggetti e da altre proprietà, segni.

Per penetrare nell'essenza dei fenomeni sociali, per identificare le caratteristiche invarianti del processo in esame, è necessario evidenziare l'oggetto di studio in una forma "pura", essere in grado di dissociarsi da tutte le influenze collaterali, astrarsi da tutte le numerose connessioni e relazioni che ci impediscono di vedere le connessioni e le caratteristiche più essenziali che ci interessano come ricercatori.

Ad esempio, per individuare il potenziale educativo della società, in una prima fase, si può distrarre dalle condizioni di crisi socio-economica, lotta politica, fallimento pedagogico di molte famiglie e considerare in forma "pura" (senza impedimenti , influenze inibenti) le capacità educative di una famiglia, scuola, istituzioni culturali, forze dell'ordine, strutture governative e commerciali, organizzazioni pubbliche.

Esistono diversi tipi di astrazioni:

– astrazione dell'identificazione, per cui si distinguono le proprietà generali e le relazioni dei metodi studiati (in questo caso, sono distratte dal resto delle proprietà). Qui, le classi corrispondenti ad esse sono formate sulla base dello stabilire l'uguaglianza degli oggetti in determinate proprietà o relazioni, tenendo conto dell'identico negli oggetti e astraendo da tutte le differenze tra loro;

– astrazione isolante- atti della cd “pura distrazione” in cui si evidenziano alcune proprietà e relazioni, che iniziano ad essere considerate come oggetti individuali indipendenti (“oggetti astratti” - “gentilezza”, “empatia”, ecc.);

– astrazione dell'infinito reale in matematica- quando gli insiemi infiniti sono considerati finiti. Qui il ricercatore è distratto dall'impossibilità fondamentale di fissare e descrivere ogni elemento dell'insieme infinito, accettando un tale problema come risolto;

– astrazione di potenziale fattibilità- in base al fatto che è possibile eseguire qualsiasi, ma un numero finito di operazioni nel processo di attività matematica.

Le astrazioni differiscono anche nei livelli (ordini). Le astrazioni da oggetti reali sono chiamate astrazioni del primo ordine. Le astrazioni dalle astrazioni del primo livello sono chiamate astrazioni del secondo ordine, ecc. alto livello le astrazioni sono caratterizzate da categorie filosofiche.

Il caso limite di astrazione è idealizzazione . L'idealizzazione è la costruzione mentale di concetti su oggetti che non esistono e non sono realizzabili nella realtà, ma per i quali esistono dei prototipi nel mondo reale.

La base dell'astrazione durante l'idealizzazione è la connessione e la qualità dei fenomeni, fondamentalmente esistenti o possibili, ma l'astrazione viene eseguita in modo così coerente, il soggetto è così completamente isolato dalle condizioni di accompagnamento che vengono creati oggetti che non esistono nel mondo reale.

Cioè, nel processo di idealizzazione, si verifica l'ultima astrazione da tutte le proprietà reali dell'oggetto e allo stesso tempo le caratteristiche che non si realizzano nella realtà vengono introdotte nel contenuto dei concetti che si formano. Di conseguenza, si forma il cosiddetto "oggetto idealizzato", che può essere gestito dal pensiero teorico quando riflette oggetti reali.

Tuttavia, sono questi oggetti idealizzati che fungono da modelli che rendono possibile rivelare in modo molto più profondo e completo alcune connessioni e schemi che si manifestano in molti oggetti reali.

Metodo di specifica per sua natura logica, è l'opposto dell'astrazione. Consiste nella ricostruzione mentale, ricreando un oggetto sulla base di astrazioni precedentemente isolate.

La concretizzazione, tesa a riprodurre lo sviluppo di un oggetto come un sistema integrale, diventa un metodo di ricerca speciale. Pensare da astrazioni separate isolate concentra l'intero oggetto. Il risultato è un concreto, ma già mentalmente concreto (in contrasto con il reale concreto, esistente nella realtà).

L'unità della diversità, la combinazione di molte proprietà, qualità di un oggetto è chiamata qui concreta.

Astratta, al contrario, - unilaterale, isolata da altri momenti di sviluppo delle proprietà o delle caratteristiche di un dato oggetto.

Un metodo speciale di conoscenza teorica è metodo di ascesa dall'astratto al concreto, mira a riprodurre lo sviluppo e le sue fonti.

È necessario sia per la cognizione di processi complessi, sia per una tale presentazione dei risultati della cognizione, che consentirebbe la riproduzione più adeguata dello sviluppo e del funzionamento di oggetti complessi.

3. Simulazione- un metodo per studiare gli oggetti della conoscenza sui loro modelli. Implica la costruzione e lo studio di modelli di oggetti e fenomeni realmente esistenti.

La necessità di modellazione sorge quando lo studio dell'oggetto stesso è impossibile, difficile, costoso, richiede troppo tempo, ecc.

Tra il modello e l'originale dovrebbe esistere una certa somiglianza (relazione di somiglianza): caratteristiche fisiche, funzioni; comportamento dell'oggetto studiato e sua descrizione matematica; strutture, ecc. È questa somiglianza che consente il trasferimento delle informazioni ottenute a seguito dello studio del modello all'originale.

Si distinguono diversi tipi di modellazione a seconda della natura dei modelli utilizzati nella ricerca scientifica.

1. Fisico(materiale, oggettivo): caratterizzato da una somiglianza fisica tra il modello e l'originale, ha lo scopo di riprodurre nel modello i processi insiti nell'originale. Secondo i risultati della ricerca di certa Proprietà fisiche i modelli giudicano i fenomeni che si verificano in condizioni naturali ("naturali"). Trascurare i risultati di tali simulazioni può avere conseguenze disastrose. Un esempio è la storia della nave da guerra inglese Captain, costruita nel 1870. Lo scienziato costruttore navale V. Read ha condotto uno studio sul modello della nave e ha rivelato gravi difetti nel suo design. Lo riferì all'Ammiragliato, ma la sua opinione non fu presa in considerazione. Di conseguenza, quando è entrata in mare, la nave si è capovolta, causando la morte di oltre 500 marinai.

Attualmente, la simulazione fisica è ampiamente utilizzata per lo sviluppo e ricerca sperimentale varie strutture (dighe di centrali elettriche, sistemi di irrigazione, ecc.), macchine, ecc. prima di costruirli effettivamente. Ad esempio, le proprietà aerodinamiche degli aeroplani vengono studiate sui modelli.

2. Perfetto(mentale): questo tipo di M. include una varietà di rappresentazioni mentali sotto forma di alcuni modelli immaginari. I modelli appaiono sotto forma di diagrammi, grafici, disegni, formule, sistemi di equazioni, ecc.

Ad esempio, il modello dell'atomo di Rutherford assomigliava al sistema solare: gli elettroni ("pianeti") ruotano attorno al nucleo ("Sole"). Lo stesso modello può essere realizzato materialmente sotto forma di modelli fisici percepiti sensualmente.

La modellazione ideale si riferisce alla cosiddetta "modellazione mentale", che è classificata in (vedi tabella 1):

1) modellazione visivaè realizzato sulla base delle idee del ricercatore su un oggetto reale creando un modello visivo che mostra i fenomeni e i processi che si verificano nell'oggetto
Ipotetico- viene posta un'ipotesi sulle leggi del corso dei processi in un oggetto reale, che riflette il livello di conoscenza del ricercatore sull'oggetto e si basa su relazioni causali tra l'input e l'output dell'oggetto in studio	Analogico basato sull'uso di analogie a vari livelli, il modello analogico riflette più o solo un lato del funzionamento dell'oggetto	Modello associato alla creazione di un modello di un oggetto reale a una certa scala e al suo studio
2) modellazione simbolicaè un processo artificiale di creazione di un oggetto logico che sostituisce quello reale ed esprime le sue proprietà di base utilizzando un sistema particolare segni e simboli. A seconda delle unità semantiche utilizzate, si suddivide in
linguistico (descrittivo)	segno (grafico)
3) modellazione matematica basato sulla descrizione di un oggetto reale utilizzando un apparato matematico

La complessità, l'inesauribilità, l'infinità dell'oggetto della ricerca nel servizio sociale ci fa cercare analoghi più semplici perché la ricerca penetri nella sua essenza, nella sua struttura interna e dinamica. Un oggetto di struttura più semplice e accessibile allo studio diventa un modello di un oggetto più complesso chiamato prototipo (originale). Si apre la possibilità di trasferire le informazioni ottenute utilizzando il modello, per analogia al prototipo. Questa è l'essenza di uno dei metodi specifici del livello teorico: il metodo di modellazione.

Il metodo di modellazione è in continua evoluzione, sostituendo alcuni tipi di modelli con il progresso della scienza, altri ne vengono. Allo stesso tempo, una cosa rimane invariata: l'importanza, la pertinenza e talvolta l'indispensabilità della modellazione come metodo di conoscenza scientifica.

4. Un tipo speciale di modellazione basata sull'astrazione è esperimento mentale.

In tale esperimento, il ricercatore, sulla base della conoscenza teorica del mondo oggettivo e dei dati empirici, crea oggetti ideali, li correla in un certo modello dinamico, imitando mentalmente quel movimento e quelle situazioni che potrebbero essere in sperimentazione reale. Allo stesso tempo, modelli e oggetti ideali aiutano in forma "pura" a identificare i più importanti per le connessioni e le relazioni conoscitive, essenziali, per riprodurre situazioni proiettate, estirpare opzioni inefficaci o troppo rischiose.

5. Induzione (lat. - guida) - un metodo logico (tecnica) di ricerca, associato alla generalizzazione dei risultati di osservazioni ed esperimenti e al movimento del pensiero dal singolare al generale.

In I., i dati dell'esperienza "conducono" al generale, lo inducono. Poiché l'esperienza è sempre infinita e incompleta, le inferenze induttive sono sempre di natura problematica (probabilistica). Generalmente le generalizzazioni induttive sono viste come verità empiriche o leggi empiriche.

Nel dizionario della lingua russa, l'induzione è intesa come un modo di ragionare da fatti particolari, disposizioni a conclusioni generali.

Valery Pavlovich Kokhanovsky sceglie i seguenti tipi di generalizzazioni induttive:

1) Induzione popolare, quando si ripetono regolarmente le proprietà osservate in alcuni rappresentanti dell'insieme studiato (classe) e fissate nelle premesse dell'inferenza induttiva vengono trasferite a tutti i rappresentanti dell'insieme studiato (classe), comprese le parti inesplorate di esso.

Quindi, ciò che è vero in "n" casi osservati è vero nel prossimo o in tutti i casi osservati simili a loro. Tuttavia, questa conclusione si rivela spesso falsa (ad esempio, "tutti i cigni sono bianchi") a causa di una generalizzazione frettolosa. Quindi, questo tipo di generalizzazione induttiva esiste finché non si incontra un caso che lo contraddice (ad esempio, il fatto che ci siano cigni neri). L'induzione popolare è spesso chiamata induzione dell'elenco dei casi.

Cioè, quando il numero dei casi non è limitato, praticamente infinito, si tratta di induzione incompleta. Questa è una procedura per stabilire una proposta generale basata su diversi casi individuali, in cui è stata osservata una certa proprietà, caratteristica di tutti i possibili casi simili all'osservabile, è chiamata induzione per semplice enumerazione.

Il problema principale dell'induzione completa è la questione di quanto sia legittimo un tale trasferimento di conoscenza dai singoli casi a noi noti, elencati in frasi separate, a tutti i casi possibili e persino sconosciuti.

2) Induzione incompleta- dove si conclude che tutti i rappresentanti dell'insieme studiato appartengono alla proprietà "n" sulla base del fatto che "n" appartiene ad alcuni rappresentanti di questo insieme.

Ad esempio, alcuni metalli hanno la proprietà di conduttività elettrica, il che significa che tutti i metalli sono elettricamente conduttivi.

3) Induzione completa, in cui si conclude che la proprietà "n" appartiene a tutti i rappresentanti dell'insieme studiato in base alle informazioni ottenute nello studio sperimentale che la proprietà "n" appartiene a ciascun rappresentante dell'insieme studiato.

Quelli. l'offerta generale è stabilita elencando sotto forma di singole frasi tutti i casi che in essa sono sussunti. Se potessimo elencare tutti i casi, e questo è il caso quando il numero di casi è limitato, allora abbiamo a che fare con l'induzione completa.

Considerando la piena induzione, si deve tener presente che essa non dà nuova conoscenza e non va oltre quanto contenuto nelle sue premesse. La conclusione generale ottenuta sulla base dello studio di casi speciali riassume le informazioni in essi contenute, consente di generalizzarle, sistemarle.

4) Induzione scientifica, in cui, oltre alla giustificazione formale della generalizzazione ottenuta per induzione, viene data una ulteriore conferma sostanziale della sua verità, anche con l'ausilio della deduzione (teorie, leggi). L'induzione scientifica fornisce una conclusione affidabile a causa del fatto che qui l'accento è posto sulle relazioni necessarie, naturali e causali.

In qualsiasi ricerca scientifica, è spesso importante stabilire relazioni causali tra vari oggetti e fenomeni. Per questo vengono utilizzati metodi appropriati basati su inferenze induttive.

Considera il principale metodi induttivi per stabilire la causalità(regole della ricerca induttiva di Bacon – Mill).

un) Metodo di somiglianza singola: se i casi osservati di qualsiasi fenomeno hanno in comune una sola circostanza, allora, ovviamente (probabilmente), è la causa di questo fenomeno.

B) Metodo della singola differenza: se i casi in cui un fenomeno si verifica o non si verifica differiscono solo in una circostanza precedente, e tutte le altre circostanze sono identiche, allora questa circostanza è la causa di questo fenomeno

v) Metodo combinato di somiglianza e differenza si forma a conferma del risultato ottenuto con il metodo della singola somiglianza, applicandovi il metodo della singola differenza: si tratta di una combinazione dei primi due metodi.

G) Metodo di accompagnamento delle modifiche: se un cambiamento in una circostanza provoca sempre un cambiamento in un'altra, allora la prima circostanza è causa della seconda. In questo caso, il resto dei fenomeni antecedenti rimane invariato.

I metodi considerati per stabilire relazioni causali sono spesso usati non isolatamente, ma in interconnessione, completandosi a vicenda.

Deduzione (lat. - ritiro):

- in primo luogo, il passaggio nel processo cognitivo dal generale al singolare (particolare), la deduzione del singolare dal generale;

- in secondo luogo, il processo di inferenza logica, cioè il passaggio secondo determinate regole della logica da alcune frasi date - premesse alle loro conseguenze (conclusioni). Poiché uno dei metodi (tecniche) della conoscenza scientifica è strettamente correlato all'induzione. Questi sono, per così dire, modi di movimento del pensiero interconnessi dialetticamente. V.P. Kokhanovsky crede che le grandi scoperte, i balzi in avanti del pensiero scientifico siano creati per induzione, un metodo rischioso, ma veramente creativo. La dialettica impedisce all'immaginazione di cadere nell'errore, permette, dopo l'induzione di nuovi spunti, di derivare conseguenze e confrontare le conclusioni con i fatti. D. fornisce un test di ipotesi e funge da prezioso antidoto all'eccessiva fantasia.

Il termine "deduzione" è apparso nel Medioevo ed è stato introdotto da Boezio. Ma il concetto di deduzione come prova di una proposizione mediante un sillogismo compare già in Aristotele ("I primi analitici"). Un esempio di deduzione come sillogismo è la seguente conclusione.

Primo pacchetto: carassio - pesce;

seconda premessa: il carassio vive in acqua;

conclusione (inferenza): il pesce vive nell'acqua.

7. Formalizzazione - un approccio speciale nella conoscenza scientifica, che consiste nell'uso di simboli speciali, che consente di distrarre dallo studio degli oggetti reali, dal contenuto delle posizioni teoriche che li descrivono, e invece operare con alcuni set di simboli (segni) . Un esempio di F. è una descrizione matematica. Per costruire qualsiasi sistema formale, devi:

1) il compito dell'alfabeto, cioè un certo insieme di caratteri;

2) stabilire le regole secondo le quali "parole", "formule" possono essere ottenute dai caratteri iniziali di questo alfabeto;

3) fissare le regole secondo le quali si può passare da una parola, formule di un dato sistema ad altre parole e formule (le cosiddette regole di inferenza).

Dignità F. - prevede la brevità e la chiarezza della registrazione delle informazioni scientifiche. Un linguaggio formalizzato non è ricco e flessibile come quello naturale, ma non è polisemia (polisemia), ma ha una semantica univoca. Quindi, un linguaggio formalizzato ha la proprietà della monosemicità.

Il linguaggio della scienza moderna differisce significativamente dal linguaggio umano naturale. Contiene molti termini speciali, espressioni, usa ampiamente mezzi di formalizzazione, tra i quali il posto centrale appartiene alla formalizzazione matematica. Sulla base delle esigenze della scienza, vengono creati vari linguaggi artificiali, progettati per risolvere determinati problemi. Tutti i molti linguaggi formalizzati artificiali creati e creati sono inclusi nel linguaggio della scienza, formando un potente mezzo di conoscenza scientifica.

7 ... Nella conoscenza scientifica metodo ipotetico-deduttivo sviluppato nei secoli XVII e XVIII, quando furono fatti significativi progressi nel campo della meccanica della terra e corpi celestiali... I primi tentativi di utilizzare questo metodo in meccanica furono fatti da Galileo e Newton. Il lavoro di Newton "Principi matematici della filosofia naturale" può essere visto come un sistema ipotetico-deduttivo della meccanica, le cui premesse sono le leggi fondamentali del movimento. Il metodo dei principi creato da Newton ha avuto un'enorme influenza sullo sviluppo delle scienze naturali esatte.

Da un punto di vista logico, un sistema ipotetico-deduttivo è una gerarchia di ipotesi, il cui grado di astrattezza e generalità aumenta man mano che si allontanano dalla base empirica. In cima ci sono le ipotesi che hanno di più carattere generale e quindi in possesso del più grande potere logico. Da esse derivano come premesse ipotesi di livello inferiore. Al livello più basso del sistema ci sono ipotesi che possono essere confrontate con la realtà empirica.

Una sorta di metodo ipotetico-deduttivo può essere considerato un'ipotesi matematica, che viene utilizzata come il più importante strumento euristico per scoprire modelli nelle scienze naturali. Di solito, vengono utilizzate come ipotesi alcune equazioni che rappresentano una modifica di relazioni precedentemente note e verificate. Modificando questi rapporti si forma una nuova equazione che esprime un'ipotesi che si riferisce a fenomeni inesplorati. Nel processo di ricerca scientifica, il compito più difficile è scoprire e formulare quei principi e quelle ipotesi che servono come base per tutte le ulteriori conclusioni. Il metodo ipotetico-deduttivo svolge un ruolo ausiliario in questo processo, poiché con il suo aiuto non vengono avanzate nuove ipotesi, ma vengono verificate solo le conseguenze che ne derivano, che controllano così il processo di ricerca.

8. Vicino al metodo ipotetico-deduttivo metodo assiomatico... Questo è un metodo per costruire una teoria scientifica, in cui si basa su alcune disposizioni iniziali (giudizi) - assiomi o postulati, da cui tutte le altre affermazioni di questa teoria dovrebbero essere derivate in modo puramente logico, mediante la prova. La costruzione della scienza basata sul metodo assiomatico è solitamente chiamata deduttiva. Tutti i concetti della teoria deduttiva (eccetto un numero fisso di quelli iniziali) sono introdotti mediante definizioni formate dal numero di concetti precedentemente introdotti. In un modo o nell'altro, le prove deduttive caratteristiche del metodo assiomatico sono accettate in molte scienze, ma l'area principale della sua applicazione è la matematica, la logica e alcuni rami della fisica.

Tutti i metodi di cognizione sopra descritti nella vera ricerca scientifica lavorano sempre in interazione. La loro specifica organizzazione sistemica è determinata dalle caratteristiche dell'oggetto in studio, nonché dalle specificità di una particolare fase di ricerca.

Vengono presi in considerazione i concetti di base della modellazione dei sistemi, i tipi di sistema e le proprietà dei modelli, il ciclo di vita della modellazione (sistema modellato).

Lo scopo della lezione: un'introduzione ai fondamenti concettuali della modellazione dei sistemi.

Modello e modellazione - concetti universali, attributi di uno dei più potenti metodi di cognizione in qualsiasi campo professionale, cognizione di un sistema, processo, fenomeno.

Modelli e modellazione riunire specialisti di vari campi che lavorano alla risoluzione di problemi interdisciplinari, indipendentemente da dove questo modello e risultati modellazione sarà applicato. Visualizzazione modello e i metodi della sua ricerca dipendono maggiormente dalle connessioni informazioni-logiche degli elementi e dei sottosistemi del sistema modellato, delle risorse, delle connessioni con l'ambiente utilizzato in modellazione, e non dalla natura specifica, dal contenuto specifico del sistema.

Ho Modelli, soprattutto quelli matematici, ci sono anche aspetti didattici - lo sviluppo di uno stile di pensiero modello, che consente di approfondire la struttura e la logica interna del sistema da modellare.

Edificio modello- un compito sistemico che richiede analisi e sintesi di dati iniziali, ipotesi, teorie, conoscenze di specialisti. Approccio sistemico permette non solo di costruire modello sistema reale, ma usa anche questo modello per valutare (ad esempio, l'efficacia della gestione, il funzionamento) del sistema.

Modello - un oggetto o una descrizione di un oggetto, un sistema per sostituire (in determinate condizioni, frasi, ipotesi) un sistema (cioè l'originale) con un altro sistema per uno studio migliore dell'originale o la riproduzione di una qualsiasi delle sue proprietà. Modello- il risultato della mappatura di una struttura (studiata) su un'altra (mal studiata). Mappando un sistema fisico (oggetto) su un sistema matematico (ad esempio, l'apparato matematico delle equazioni), si ottiene un sistema fisico e matematico modello sistema o matematico modello sistema fisico. Qualsiasi modelloè costruito e indagato sotto determinati presupposti, ipotesi.

Esempio. Consideriamo un sistema fisico: un corpo di massa m che rotola verso il basso piano inclinato con accelerazione a, su cui agisce la forza F. Studiando tali sistemi, Newton ottenne la relazione matematica: F = ma. È fisico e matematico modello sistemi o matematici modello sistema fisico. Quando si descrive questo sistema (costruendo questo modello) sono accettate le seguenti ipotesi: 1) la superficie è ideale (cioè il coefficiente di attrito è zero); 2) il corpo è nel vuoto (cioè la resistenza dell'aria è zero); 3) il peso corporeo è invariato; 4) il corpo si muove con la stessa accelerazione costante in qualsiasi punto.

Esempio. Il sistema fisiologico - il sistema circolatorio umano - obbedisce a determinate leggi della termodinamica. Descrivendo questo sistema nel linguaggio fisico (termodinamico) delle leggi di equilibrio, si ottiene il fisico, termodinamico modello sistema fisiologico. Se scriviamo queste leggi in linguaggio matematico, ad esempio, scriviamo le corrispondenti equazioni termodinamiche, allora otterremo già la matematica modello sistema circolatorio. Chiamiamolo fisiologico-fisico-matematico modello o fisico e matematico modello.

Esempio. Un insieme di imprese opera nel mercato, scambiando beni, materie prime, servizi, informazioni. Se descriviamo le leggi economiche, le regole della loro interazione nel mercato utilizzando relazioni matematiche, ad esempio un sistema di equazioni algebriche, in cui le incognite saranno i valori di profitto ottenuti dall'interazione delle imprese e i coefficienti dell'equazione saranno i valori delle intensità di tali interazioni, quindi otteniamo un matematico modello sistema economico, cioè economico e matematico modello sistemi di imprese nel mercato.

Esempio. Se la banca ha sviluppato una strategia di prestito, è stata in grado di descriverla utilizzando strumenti economici e matematici Modelli e predice le sue tattiche di prestito, ha una maggiore resilienza e vitalità.

Parola " modello"(lat. modelium) significa" misura "," metodo "," somiglianza con qualcosa. "

modellazione basato su teoria matematica somiglianza, secondo la quale la somiglianza assoluta può aver luogo solo quando un oggetto viene sostituito da un altro esattamente uguale. A modellazione la maggior parte dei sistemi (con la possibile eccezione di modellazione alcune strutture matematiche da altre) la somiglianza assoluta è impossibile e l'obiettivo principale modellazione - modello dovrebbe rappresentare sufficientemente bene il funzionamento del sistema simulato.

Modelli, se ignoriamo le aree, ambiti della loro applicazione, ne esistono di tre tipi: cognitivo, pragmatico e strumentale.

Modello cognitivo - una forma di organizzazione e presentazione della conoscenza, un mezzo per connettere nuove e vecchie conoscenze. Modello cognitivo, di regola, è adeguato alla realtà ed è teorico modello.

Modello pragmatico - un mezzo per organizzare azioni pratiche, una presentazione operativa degli obiettivi del sistema per la sua gestione. La realtà in loro è adattata ad alcuni modello pragmatico... Questi sono di solito applicati modello.

Modello strumentale - un mezzo per costruire, ricercare e/o utilizzare pragmatico e/o cognitivo Modelli.

cognitivo riflettere esistente e pragmatico- anche se non esistenti, ma auspicabili e, possibilmente, fattibili relazioni e connessioni.

Per livello, "profondità" modellazione modello ci sono:

• · Empirico - basato su fatti empirici, dipendenze;
• Teorico - basato su descrizioni matematiche;
• · Misto, semi-empirico - basato su dipendenze empiriche e descrizioni matematiche.

Problema modellazione si compone di tre compiti:

• · Costruzione modello(questo problema è meno formalizzato e costruttivo, nel senso che non esiste un algoritmo per costruire Modelli);
• · studia modello(questo problema è più formalizzato, ci sono metodi per studiare varie classi Modelli);
• · utilizzo modello(compito costruttivo e concreto).

ModelloМ, descrivendo il sistema S (x 1, x 2, ..., xn; R), ha la forma: М = (z 1, z 2, ..., zm; Q), dove zi Z, i = 1, 2, ..., n, Q, R - insiemi di relazioni su X - un insieme di segnali di ingresso, uscita e stati del sistema, Z - un insieme di descrizioni, rappresentazioni di elementi e sottoinsiemi di X.

Schema di costruzione modello M del sistema S con segnali di ingresso X e segnali di uscita Y è mostrato in Fig. 10.1.

Riso. 10.1.

Se i segnali da X arrivano all'ingresso M e i segnali Y compaiono all'ingresso, allora si dà una legge, la regola f di funzionamento modello, sistemi.

modellazione è un metodo universale per ottenere, descrivere e utilizzare la conoscenza. È usato in qualsiasi attività professionale... Nella scienza e nella tecnologia moderne, il ruolo e il significato modellazione rafforzato, attualizzato da problemi, successi di altre scienze. modellazione reale e sistemi non lineari la natura vivente e inanimata ci permette di gettare ponti tra la nostra conoscenza e i sistemi, i processi reali, compresi quelli mentali.

Classificazione Modelli effettuata secondo diversi criteri. Useremo quello più semplice e significativo.

Modello chiamato statico se non c'è nessun parametro temporaneo tra i parametri che partecipano alla sua descrizione. Modello statico in ogni istante fornisce solo una "fotografia" dell'impianto, la sua fetta.

Esempio. La legge di Newton F = am is modello statico un punto materiale di massa m che si muove con accelerazione a. Questo modello non tiene conto della variazione di accelerazione da un punto all'altro.

Modello dinamico se c'è un parametro temporale tra i suoi parametri, ad es. visualizza il sistema (processi nel sistema) nel tempo.

Esempio. Modello S = gt 2/2 - modello dinamico percorsi in caduta libera del corpo. Modello dinamico tipo di legge di Newton: F (t) = a (t) m (t). Una forma ancora migliore di dinamica modello Newton è F (t) = s? (T) m (t).

Modello discreto se descrive il comportamento del sistema solo a tempi discreti.

Esempio. Se consideriamo solo t = 0, 1, 2,:, 10 (sec), allora modello S t = gt 2/2 o sequenza numerica S 0 = 0, S 1 = g / 2, S 2 = 2 g, S 3 = 9 g / 2,:, S 10 = 50 g possono servire modello discreto movimento di un corpo in caduta libera.

Modello continuo se descrive il comportamento del sistema per tutti i tempi da un certo intervallo di tempo.

Esempio. Modello S = gt 2/2, 0

Modello imitazione se si intende testare o studiare possibili percorsi di sviluppo e comportamento di un oggetto variando alcuni o tutti i parametri modello.

Esempio. Permettere modello del sistema economico di produzione di beni di due tipi 1 e 2, rispettivamente, nella quantità di x 1 e x 2 unità e il costo di ciascuna unità di beni a 1 e a 2 nell'impresa è descritto come un rapporto: a 1 x 1 + a 2 x 2 = S, dove S è il costo totale di tutti i prodotti fabbricati dall'impresa (tipi 1 e 2). Puoi usarlo come modello di simulazione, con cui è possibile determinare (variare) il costo totale S in base a determinati valori dei volumi di beni prodotti.

Modello deterministico se ad ogni set di parametri di input corrisponde un set di parametri di output ben definito e univocamente definibile; altrimenti - modello non deterministico, Stocastico (probabilistico).

Esempio. Il fisico di cui sopra modello- deterministico. Se in modello S = gt 2/2, 0 modello stocastico(non più libero!) caduta.

Modello funzionale se può essere rappresentato come un sistema di alcune relazioni funzionali.

Esempio. Legge di Newton continua e deterministica e modello produzione di beni (vedi sopra) - funzionale.

Modello teoria degli insiemi se è rappresentabile con l'ausilio di alcuni insiemi e relazioni di appartenenza ad essi e tra di essi.

Esempio. Lascia che l'insieme X = (Nikolai, Peter, Nikolaev, Petrov, Elena, Ekaterina, Mikhail, Tatyana) e le relazioni siano date: Nikolay è il marito di Elena, Ekaterina è la moglie di Peter, Tatyana è la figlia di Nikolai ed Elena, Mikhail è il figlio di Peter ed Ekaterina, la famiglia Michael e Peter sono amici tra loro. Allora l'insieme X e l'insieme delle relazioni elencate Y possono servire come modello insiemistico due famiglie amichevoli.

Modello logico , se è rappresentabile da predicati, funzioni logiche.

Esempio. La combinazione di due funzioni logiche della forma: z = xyxy, p = xy può servire come modello matematico di un sommatore a una cifra.

Modello stanza dei giochi , se descrive, implementa una certa situazione di gioco tra i partecipanti al gioco (persone, coalizioni).

Esempio. Lascia che il giocatore 1 sia un ispettore fiscale in buona fede e il giocatore 2 un contribuente senza scrupoli. C'è un processo (gioco) sull'evasione fiscale (da un lato) e sulla rivelazione dell'evasione fiscale (dall'altro). I giocatori scelgono i numeri naturali i e j (i, jn), identificabili, rispettivamente, con la sanzione del giocatore 2 per mancato pagamento delle tasse all'accertamento del fatto di mancato pagamento da parte del giocatore 1 e con il beneficio temporaneo di giocatore 2 dall'evasione fiscale (a medio e lungo termine, la sanzione per l'insabbiamento può essere molto più tangibile). Consideriamo un gioco di matrici con matrice di payoff di ordine n. Ciascun elemento di questa matrice A è determinato dalla regola a ij = | i-j |. Modello il gioco è descritto da questa matrice e dalla strategia di evasione e cattura. Questo gioco è antagonistico, non coalizionale (per il momento, comprenderemo i concetti formalizzati nella teoria matematica dei giochi in modo significativo, intuitivo).

Modello algoritmico , se è descritto da qualche algoritmo o da un insieme di algoritmi che ne determinano il funzionamento, lo sviluppo. L'introduzione di questo, a prima vista, un tipo insolito Modelli(anzi, sembra che qualunque modello può essere rappresentato da un algoritmo per il suo studio), a nostro avviso, è abbastanza giustificato, poiché non tutti modello possono essere studiati o implementati algoritmicamente.

Esempio. Il modello per calcolare la somma di una serie infinita di numeri decrescenti può essere un algoritmo per calcolare la somma finita di una serie con un certo grado di precisione specificato. Algoritmico modello della radice quadrata del numero x può servire come algoritmo per calcolare il suo valore approssimativo e arbitrariamente accurato secondo la ben nota formula ricorrente.

Modello strutturale se è rappresentabile da una struttura dati o da strutture dati e relazioni tra di esse.

Esempio. Modello strutturale può servire come descrizione (tabellare, grafica, funzionale o altro) della struttura trofica dell'ecosistema. Costruisci così modello(uno di loro è stato dato sopra).

Modello grafico se è rappresentabile da un grafico o da grafici e relazioni tra di essi.

Modello gerarchico (ad albero) se può essere rappresentato da una struttura gerarchica (albero).

Esempio. Per risolvere il problema di trovare un percorso nell'albero di ricerca, puoi costruire, ad esempio, un albero modello(fig.10.2):

Riso. 10.2.

Modello Rete se può essere rappresentato da qualche struttura di rete.

Esempio. La realizzazione di una nuova abitazione prevede le operazioni riportate nella tabella seguente.

Tabella dei lavori durante la costruzione di una casa

	operazione	Tempo di consegna (giorni)	Operazioni precedenti	Archi di grafico
	Cancellare il sito
	Gettare le basi		Sgombero del sito (1)
	murare		Posa di fondazione (2)
	Installazione del cablaggio elettrico		Montaggio a parete (3)
	Lavori di intonacatura		Installazione elettrica (4)
	Miglioramento del territorio		Montaggio a parete (3)
	Finendo il lavoro		Lavori di intonacatura (5)
	Terrazza sul tetto		Montaggio a parete (3)

Modello di rete(schema di rete) per la costruzione di una casa è riportato in Fig. 10.3.

Riso. 10.3.

Due opere corrispondenti all'arco 4-5 sono parallele, possono essere sostituite con una che rappresenta un'operazione congiunta (installazione dell'impianto elettrico e copertura del tetto) con una nuova durata di 3 + 5 = 8, oppure si può inserire un evento fittizio su un arco, quindi l'arco 4-5 verrà visualizzato.

Modello linguistico, linguistico se è rappresentato da qualche oggetto linguistico, sistema linguistico formalizzato o struttura. a volte così modello chiamato verbale, sintattico, ecc.

Esempio. Regole del traffico - lingua, modello strutturale traffico e traffico pedonale. Sia B l'insieme delle radici generatrici dei nomi, C - l'insieme dei suffissi, P - gli aggettivi, "+" - l'operazione di concatenazione delle parole, ": =" - l'operazione di assegnazione, "=>" - l'operazione di inferenza (deducibilità di nuove parole), Z - l'insieme degli aggettivi di significati (semantici). Linguistico modello M formazione delle parole: <=

:=+... Per b i - "pesce (a)", s i - "n (th)", otteniamo da questo modello p i - "pesce", z i - "fatto da pesce".

Modello visivo se permette di visualizzare le relazioni e le connessioni del sistema modellato, soprattutto in dinamica.

Esempio. Lo schermo del computer viene spesso utilizzato per la visualizzazione modello un oggetto, ad esempio una tastiera in un simulatore di addestramento alla tastiera.

Modello su vasta scala se è una copia materiale dell'oggetto modellazione.

Esempio. Globo - geografico in scala reale modello il globo.

Modello geometrico , grafico, se può essere rappresentato da immagini e oggetti geometrici.

Esempio. Il modellino della casa è in scala reale modello geometrico casa in costruzione. Un poligono inscritto in una circonferenza dà modello cerchi. È lei che viene utilizzata quando si dipinge un cerchio sullo schermo di un computer. La linea retta è modello l'asse numerico e il piano è spesso rappresentato come un parallelogramma.

Modello automa cellulare se rappresenta un sistema che utilizza un automa cellulare o un sistema di automi cellulari. Un automa cellulare è un sistema dinamico discreto, un analogo di un campo fisico (continuo). La geometria degli automi cellulari è un analogo della geometria euclidea. Un elemento indivisibile della geometria euclidea è un punto, in base al quale vengono costruiti segmenti, rette, piani, ecc. Un elemento indivisibile del campo dell'automa cellulare è una cellula, sulla base della quale vengono costruiti gruppi di cellule e varie configurazioni di strutture cellulari. Questo è il "mondo" di un certo automa, esecutore, struttura. L'automa cellulare è rappresentato come una rete uniforme di cellule ("cellule") di questo campo. L'evoluzione di un automa cellulare si svolge in uno spazio discreto: un campo cellulare. Tali campi cellulari possono essere materiale-energia-informativi. Le leggi dell'evoluzione sono locali, cioè la dinamica di un sistema è determinata da un insieme immutabile di leggi o regole, secondo le quali si calcola una nuova cellula di evoluzione e le sue caratteristiche materiale-energia-informative, a seconda dello stato dei suoi vicini circostanti (le regole di vicinato, come già accennato, sono impostati). Il cambiamento di stato in un campo di automi cellulari avviene simultaneamente e in parallelo, e il tempo scorre discretamente. Nonostante l'apparente semplicità della loro costruzione, gli automi cellulari possono esibire un comportamento vario e complesso. Recentemente, sono stati ampiamente utilizzati per modellazione processi non solo fisici, ma anche socio-economici.

Gli automi cellulari (campi) possono essere unidimensionali, bidimensionali (con celle su un piano), tridimensionali (con celle nello spazio) o multidimensionali (con celle in spazi multidimensionali).

Esempio. Classico modello di automa cellulare- il gioco "Life" di John Conway. È descritta in molti libri. Ne prenderemo in considerazione un altro modello di automa cellulare inquinamento ambientale, diffusione di un inquinante in un determinato ambiente. Automa cellulare 2D (su un aereo) per modellazione l'inquinamento ambientale può essere generato dalle seguenti regole:

• · Il piano è diviso in celle identiche: ogni cella può trovarsi in uno di due stati: stato 1 - contiene una particella inquinante diffondente, e stato 0 - se è assente;
• Il campo della cella è diviso in 2 × 2 blocchi in due modi, che chiameremo partizioni pari e dispari (per una partizione pari in un cluster o blocco c'è un numero pari di punti o celle del campo, per un blocco dispari - il loro numero dispari);
• · Al successivo passo di evoluzione, ogni blocco della partizione pari viene ruotato (secondo una data regola di propagazione della contaminazione o distribuzione generata di numeri casuali) di un dato angolo (il senso di rotazione è scelto da un generatore di numeri casuali);
• · Una regola simile è definita per i blocchi con partizioni dispari;
• · Il processo continua fino a un certo punto o fino a quando l'ambiente non viene purificato.

Sia l'unità di tempo il passo dell'automa cellulare, l'unità di lunghezza la dimensione della sua cella. Se risolviamo tutte le possibili combinazioni di rotazioni di blocchi di partizione pari e dispari, allora vediamo che in un passaggio una particella può muoversi lungo ciascuno degli assi coordinati a una distanza di 0, 1 o 2 (indipendentemente dalla direzione dello spostamento ) con probabilità, rispettivamente, p 0 = 1/4 , p 1 = 1/2, p 2 = 1/4. La probabilità che una particella colpisca un dato punto dipende solo dalla sua posizione nell'istante di tempo precedente; pertanto, consideriamo casuale il movimento di una particella lungo l'asse x (y).

Nella fig. 10.4 - frammenti del programma modello di automa cellulare inquinamento dell'ambiente cellulare (le dimensioni delle cellule sono aumentate).

Riso. 10.4. La finestra a destra - lo stato del campo cellulare (in alto - l'iniziale, leggermente contaminato, in basso - dopo 120 cicli di contaminazione), nell'angolo in alto a sinistra - il "Microscopio", aumentando il cluster del campo, in centro a sinistra - il grafico della dinamica della contaminazione, in basso a sinistra - gli indicatori di contaminazione

Modello frattale se descrive l'evoluzione del sistema modellato dall'evoluzione degli oggetti frattali. Se un oggetto fisico è omogeneo (solido), ad es. non ci sono cavità in esso, possiamo supporre che la densità non dipenda dalle dimensioni. Ad esempio, con un aumento di R a 2R, la massa aumenterà di R 2 volte (cerchio) e R 3 volte (palla), ad es. M (R) ~ R n (connessione tra massa e lunghezza), n è la dimensione dello spazio. Un oggetto la cui massa e dimensione sono legate da questo rapporto è chiamato "compatto". La sua densità

Se l'oggetto (sistema) soddisfa la relazione M (R) ~ R f (n), dove f (n)

Poiché f (n) -n<0, то плотность фрактального объекта уменьшается с увеличением размера, а с(R) является количественной мерой разряженности, ветвистости (структурированности) объекта.

Esempio. Esempio modello frattale- l'insieme di Cantor. Consideriamo. Dividilo in 3 parti e scarta il segmento centrale. Dividi di nuovo i restanti 2 spazi vuoti in tre parti e scarta gli spazi intermedi, e così via. Otteniamo un insieme chiamato insieme di Cantor. Al limite, otteniamo un insieme non numerabile di punti isolati (Fig.10.5)

Riso. 10.5.

Si può dimostrare che se n è la dimensione dell'insieme di Cantor, allora n = ln2 / ln3?0,63, cioè questo oggetto (frattale) non è ancora costituito solo da punti isolati, sebbene non sia già costituito da un segmento di linea. Oggetti frattali auto-simile se appaiono uguali su qualsiasi scala spaziale, scala invariante, i frammenti della struttura si ripetono a determinati intervalli spaziali. Pertanto, sono molto adatti per modellazione irregolarità, in quanto consentono di descrivere (ad esempio modelli discreti) l'evoluzione di tali sistemi per ogni momento nel tempo e su qualsiasi scala spaziale.

Auto-similarità trovato in una varietà di oggetti e fenomeni.

Esempio. auto-simile rami degli alberi, fiocchi di neve, sistemi economici (onde di Kondratyev), sistemi montuosi.

Modello frattale solitamente utilizzato quando un oggetto reale non può essere rappresentato nella forma di un classico modello, quando si tratta di non linearità (multivarianza dei percorsi di sviluppo e necessità di scelta) e indeterminatezza, caos e irreversibilità dei processi evolutivi.

Un tipo modello dipende dall'essenza informativa del sistema modellato, dalle connessioni e dalle relazioni dei suoi sottosistemi ed elementi, e non dalla sua natura fisica.

Esempio. Descrizioni matematiche ( modello) la dinamica dell'epidemia di una malattia infettiva, il decadimento radioattivo, l'acquisizione di una seconda lingua straniera, il rilascio di prodotti di un'impresa manifatturiera, ecc. sono gli stessi in termini di descrizione, sebbene i processi siano diversi.

Confini tra modelli di diverso tipo o assegnazione modello a un tipo o all'altro sono spesso molto condizionali. Possiamo parlare di diverse modalità di utilizzo Modelli- imitazione, stocastico, ecc.

Modello include: oggetto O, soggetto (opzionale) A, compito Z, risorse B, ambiente modellazione C: M = .

Il principale proprietà qualunque modello:

• Intenzionalità - modello visualizza sempre un sistema, ad es. ha uno scopo;
• arto - modello mostra l'originale solo in un numero finito delle sue relazioni e, inoltre, risorse modellazione sono finiti;
• Semplificazione - modello mostra solo gli aspetti essenziali dell'oggetto e, inoltre, dovrebbe essere facile da studiare o riprodurre;
• Approssimazione: viene visualizzata la realtà modello ruvido o ruvido;
• Adeguatezza - modello deve descrivere con successo il sistema da modellare;
• · Chiarezza, visibilità delle sue principali proprietà e relazioni;
• · Disponibilità e producibilità per ricerca o riproduzione;
• Informatività - modello dovrebbe contenere sufficienti informazioni sul sistema (nell'ambito delle ipotesi adottate in sede di costruzione modello) e dovrebbe offrire l'opportunità di ricevere nuove informazioni;
• Conservazione delle informazioni contenute nell'originale (con l'accuratezza considerata durante la costruzione modello ipotesi);
• Completezza - in modello devono essere prese in considerazione tutte le connessioni e le relazioni di base necessarie per garantire l'obiettivo modellazione;
• Stabilità - modello dovrebbe descrivere e garantire il comportamento stabile del sistema, anche se inizialmente instabile;
• Integrità - modello implementa un sistema (cioè il tutto);
• Isolamento - modello tiene conto e mostra un sistema chiuso di necessarie ipotesi di base, connessioni e relazioni;
• Adattabilità - modello può essere adattato a vari parametri di input, influenze ambientali;
• Controllabilità (imitazione) - modello deve avere almeno un parametro, le cui modifiche possono imitare il comportamento del sistema modellato in varie condizioni;
• Evolving - la possibilità di sviluppo Modelli(livello precedente).

Ciclo di vita del sistema simulato:

• · Raccolta di informazioni sull'oggetto, ipotesi, analisi pre-modello;
• Progettazione della struttura e della composizione Modelli(sottomodelli);
• Specifiche costruttive modello, sviluppo e debug di singoli sottomodelli, assemblaggio modello in generale, identificazione (se necessaria) dei parametri Modelli;
• · studia modello- scelta del metodo di ricerca e sviluppo di un algoritmo (programma) modellazione;
• Studio di adeguatezza, stabilità, sensibilità modello;
• Valutazione dei fondi modellazione(risorse spese);
• Interpretazione, analisi dei risultati modellazione e l'instaurazione di alcune relazioni causali nel sistema studiato;
• · Generazione di relazioni e decisioni progettuali (economiche nazionali);
• Chiarimento, modifica modello, se necessario, e tornare al sistema oggetto di studio con nuove conoscenze ottenute utilizzando modello e modellazione.

modellazione- metodo di analisi del sistema. Ma spesso nell'analisi di sistema con un approccio modellistico alla ricerca, si può commettere un errore metodologico, ovvero la costruzione di corretti e adeguati Modelli(sottomodelli) di sottosistemi del sistema e il loro collegamento logicamente corretto non garantisce la correttezza del modello l'intero sistema. Modello, costruito senza tener conto delle relazioni del sistema con l'ambiente e del suo comportamento in relazione a questo ambiente, può spesso servire solo come ulteriore conferma del teorema di Gödel, o meglio, del suo corollario, il quale afferma che in un sistema isolato complesso può essere verità e conclusioni corrette in questo sistema e scorrette al di fuori di esso.

La scienza modellazione consiste nel separare il processo modellazione(sistemi, modello) in fasi (sottosistemi, sottomodelli), uno studio dettagliato di ciascuna fase, relazioni, connessioni, relazioni tra di esse e quindi la loro effettiva descrizione con il massimo grado possibile di formalizzazione e adeguatezza. In caso di violazione di queste regole, non riceviamo modello sistemi, e modello"conoscenza propria e incompleta".

modellazione(che significa "metodo", "esperimento modello") è considerato come una forma speciale di esperimento, un esperimento non sull'originale stesso (questo è chiamato esperimento semplice o ordinario), ma su una copia (sostituto) dell'originale. L'isomorfismo dei sistemi (originale e modello) è importante qui - isomorfismo sia della copia stessa che della conoscenza con cui è stata proposta.

Modelli e modellazione trovano applicazione nei principali settori:

• Formazione (come Modelli, modellazione e se stessi Modelli);
• Conoscenza e sviluppo della teoria dei sistemi in studio (con l'ausilio di qualsiasi Modelli, modellazione, risultati modellazione);
• · Previsione (dati di output, situazioni, stati del sistema);
• · Management (il sistema nel suo insieme, singoli sottosistemi del sistema), sviluppo di decisioni e strategie di gestione;
• · Automazione (impianti o singoli sottosistemi dell'impianto).

Domande per l'autocontrollo

• 1. Che cos'è? modello, a cosa serve e come si usa? Quale modello chiamato statico (dinamico, discreto, ecc.)?
• 2. Quali sono le proprietà principali Modelli e quanto sono importanti?
• 3. Qual è il ciclo di vita modellazione(sistema simulato)?

Compiti ed esercizi

• 1. Di recente, il problema più urgente nell'economia è diventato l'impatto del livello di tassazione sull'attività economica. Tra gli altri principi della riscossione dei tributi, un posto importante è occupato dalla questione dell'aliquota massima, il cui eccesso comporta perdite per la società e per lo Stato, non commisurate alle attuali entrate di bilancio. Determinare l'ammontare aggregato delle entrate fiscali in modo tale che, da un lato, corrisponda il più possibile alla spesa pubblica e, dall'altro, abbia un impatto negativo minimo sull'attività d'impresa, è uno dei compiti principali del amministrazione statale. Descrivi quali parametri, secondo te, dovrebbero essere presi in considerazione in modello tassazione delle attività economiche corrispondenti allo scopo determinato. Creane uno semplice (ad esempio, ricorrente) modello riscossione delle imposte, in base alle aliquote fiscali modificate negli intervalli specificati: imposta sul reddito - 8-12%, imposta sul valore aggiunto - 3-5%, imposta sugli immobili aziendali - 7-10%. Le detrazioni fiscali totali non devono superare il 30-35% del profitto. Indica in questo modello parametri di controllo. Definire una strategia di controllo utilizzando questi parametri.
• 2. Vengono forniti gli array numerici - x i, i = 0, 1, ..., n e simbolici - y i, i = 0, 1, ..., m X e Y. modello calcolatrice stack che permette di eseguire operazioni:
• 1. spostamento ciclico a destra dell'array X o Y e scrittura di un dato numero su x 0 o su un simbolo di operazione - y 0 (in "cima dello stack" X (Y)) cioè eseguire un'operazione push-to-stack;
• 2. lettura del "top of the stack" e del successivo shift ciclico a sinistra dell'array X o Y - operazione di "popping from the stack";
• 3. scambio di posti x 0 e x 1 oppure y 0 e y 1;
• 4. "dividere la parte superiore della pila", ad es. ottenere una copia di x 0 o y 0 in x 1 o y 1;
• 5. leggere la Y "top of stack" (segno +, -, * o /), quindi decifrare questa operazione, leggere gli operandi delle operazioni dalla X "top", eseguire questa operazione e posizionare il risultato nella "top" X.
• 3. Il classico modello dinamico V. Volterra del sistema del tipo "predatore-preda", che è modello tipo di consumo di risorse. Tenere conto modello di automa cellulare un tale sistema. L'algoritmo di comportamento di un automa cellulare che simula un sistema predatore-preda consiste nelle seguenti fasi:
• 1. sono fornite, in modo casuale o deterministico, le distribuzioni iniziali di predatori e prede;
• 2. vengono determinate le leggi del "vicinato" degli individui (regole delle relazioni) delle celle, ad esempio le celle (i-1, j), (i, j + 1), (i + 1, j), (i , j-1);
• 3. Le leggi di nascita e morte cellulare sono stabilite, ad esempio, se una cellula ha meno di due (più di tre) vicini, muore "per solitudine" ("per sovrappopolazione").

Obbiettivo modellazione: determinazione dell'evoluzione della prossima generazione di predatori e prede, cioè, usando le date leggi di vicinato e dinamiche di sviluppo discreto (il tempo cambia discretamente), il numero di nuovi individui (cellule) e il numero di individui deceduti (morti) sono determinati; se si è raggiunta una data configurazione di cellule o lo sviluppo ha portato alla scomparsa della specie (ciclicità), allora modellazione finisce.

Argomenti di ricerca scientifica e abstract, elenchi Internet

• 1. modellazione come metodo, metodologia, tecnologia.
• 2. Modelli nel microcosmo e nel macrocosmo.
• 3. Linearità dei modelli (a nostra conoscenza) e non linearità dei fenomeni della natura e della società.

L'analisi è scomposizione in parti, considerazione di tutti i lati e modalità di funzionamento, sintesi - considerazione del modo di connessioni e relazioni delle parti. generare metodi speciali in ciascuna area.

Astrazione e idealizzazione. Metodo scientifico generale. Questo è un isolamento mentale temporaneo dall'insieme delle proprietà e degli aspetti del fenomeno che ci interessa, una distrazione da altre proprietà e la costruzione di un oggetto ideale come un punto o una linea retta. Domanda difficile, questo metodo dà e in che modo un'idea corretta della realtà? Come può anche lavorare? È qui che nasce il concetto generale di una classe di oggetti.

Nel corso dell'idealizzazione, oltre all'astrazione, esiste anche una tecnica per introdurre nuove proprietà in un oggetto.

Induzione, deduzione, analogia. L'induzione è caratteristica delle scienze sperimentali, consente di costruire ipotesi, non fornisce conoscenze affidabili e suggerisce un'idea. Allo stesso tempo, ci sono forme rigorose separate di induzione come matematica. La deduzione deriva conclusioni speciali dai loro teoremi generali. Fornisce una conoscenza affidabile se la premessa è corretta. Analogia - avanzare ipotesi sulla proprietà di un oggetto sulla base della sua somiglianza con quanto già studiato. Richiede ulteriori prove.

Modellazione.

Un oggetto viene sostituito da un altro con proprietà simili, ma non del tutto simili. Consente di trarre conclusioni sull'originale in base allo studio del modello. In questo caso è possibile la modellazione soggetto, fisica, matematica, di segno, computerizzata, a seconda del tipo di modello. Esperimento di osservazione, misurazione nel corso di essi. In tutte le forme di organizzazione della conoscenza scientifica, viene effettuata una descrizione generalizzata della realtà, in base alla quale l'essenza del fenomeno viene rivelata più profondamente e quindi viene effettuata una riduzione graduale nella direzione dal minimo generalizzato a forme sempre più generalizzate di descrizione della realtà. Nonostante il fatto che nella conoscenza scientifica ci sia un movimento costante verso una sempre maggiore generalizzazione, allo stesso tempo abbiamo un'enorme varietà di vari campi della scienza e in nessun campo della scienza questo movimento non ha portato alla scomparsa e all'eliminazione del diversità delle teorie scientifiche e loro riduzione ad un unico schema teorico... Oggi la scienza è una colossale varietà di diversi metodi di cognizione e un numero significativo di programmi di ricerca metodologica. ad esempio, allo studio di uno stesso fenomeno vengono applicati approcci diversi, in alcuni casi vengono considerati alcuni aspetti, in altri altri. In questo caso, può essere che vengano considerati gli stessi aspetti, ma sono caratterizzati da valori diversi o vengono utilizzati metodi diversi. Pertanto, la differenziazione della scienza avviene sulla base dell'emergere di nuove teorie, che è associata a una più profonda penetrazione nell'essenza dell'oggetto in studio. Quella che prima era una scienza, nel corso del tempo si è sviluppata su teorie che si sono sviluppate in una scienza separata. Un esempio di matematica e fisica, dove alcuni specialisti non sono più orientati nel campo dove lavorano altri. Oltre alla divisione per effetto della concretizzazione delle scienze classiche, c'è anche una divisione nel metodo di studio, nell'aspetto dello studio.

Inoltre, con il progredire dello sviluppo, sorgono nuovi fenomeni, principalmente nella vita sociale, che portano all'emergere di un numero ancora maggiore di scienze, le cui origini non devono più essere ricercate nel passato. Un esempio è la teoria dei vari sistemi. Inoltre, nuove scienze sorgono all'intersezione di quelle tradizionali, ad esempio la biofisica, la biochimica, l'analisi strutturale e la linguistica matematica. La compenetrazione delle scienze porta alla loro differenziazione, mentre si realizza una nuova visione del fenomeno o oggetto di studio, che consente un uso più efficace dei dati della scienza.

L'integrazione nella scienza è associata principalmente all'unificazione di vari metodi di ricerca scientifica. Lo sviluppo della metodologia della scienza ha portato a uno standard scientifico unificato, ovviamente questi metodi sono un livello di astrazione e in ogni area specifica hanno il loro oggetto e la loro ficazione. Inoltre, ci sono metodi scientifici generali come l'uso di metodi matematici per studiare gli oggetti in tutte le scienze, senza eccezioni. Integrazione è anche in termini di unire teoria e visione del proprio rapporto interno basato sulla scoperta dei principi fondamentali dell'essere. questo non significa l'abolizione di queste scienze, ma questo è solo un livello più profondo di penetrazione nell'essenza dei fenomeni studiati: la creazione di teorie generali, metateorie e metodi generali di prova. L'unificazione delle scienze avviene sul principio di un nuovo livello di astrazione, un esempio del quale può essere ancora la teoria dei sistemi.

Caratteristiche generali delle funzioni della filosofia: parlando nel linguaggio ordinario, le funzioni della filosofia sono quei doveri che sono prescritti alla filosofia dal soggetto stesso della conoscenza filosofica. Altrimenti, le funzioni della filosofia sono i doveri della filosofia verso una persona, se si affida alla filosofia nella cognizione: come una sorta di algoritmo della cognizione, la filosofia dovrebbe fornire un certo risultato dell'attività cognitiva, ad esempio, dare idee affidabili sul mondo e il posto di una persona in esso.

Più strettamente, possiamo definire il concetto di "funzione" come segue: è un modo di agire, un modo di manifestare l'attività di un sistema di conoscenza filosofica. In questo senso, Goethe (1749-1832) definì il concetto di "funzione" come "esistenza che pensiamo in azione".

Le funzioni della filosofia si dividono in due gruppi: ideologiche e metodologiche. Questa divisione deriva dalla definizione stessa della filosofia come visione del mondo. Funzioni della filosofia nella visione del mondo:

• 1. Funzione umanistica: è superare i fattori che contribuiscono al degrado spirituale dell'individuo, che, a sua volta, è un prerequisito per una catastrofe antropologica. Tra tali fattori si segnalano, attualmente, come la crescita della specializzazione in tutti i rami dell'attività umana, il rafforzamento della tecnizzazione della società, la crescita della conoscenza scientifica anonima, che insieme si sommano a tali caratteristiche della visione del mondo di un moderno persona come tecnicismo e scientismo. I tratti rilevati si esprimono all'interno della tendenza culturale all'assolutizzazione del ruolo della tecnologia e della scienza nel contesto della vita sociale. Difendere il principio umanistico, spirituale, anzi umano sia nella vita sociale, nel sistema culturale, sia nella persona stessa, e rappresenta il proprio contenuto della funzione umanistica della filosofia (A. Schweitzer);
• 2. Funzione socio-assiologica: rappresenta un sistema di sottofunzioni, come: valore-costruttivo - comporta lo sviluppo di idee sui valori che governano sia la vita di un individuo che la vita dell'intera società (ideale sociale); interpretativo - assume l'interpretazione della realtà sociale; critico - presenta una critica delle strutture sociali reali, delle istituzioni sociali, delle condizioni della società, delle azioni sociali;
• 3. Funzione culturale ed educativa: comporta non solo l'educazione della persona come soggetto dello spazio culturale e, di conseguenza, qualità come l'autocritica, la criticità, ma anche la formazione del pensiero dialettico;
• 4. Funzione riflessiva e informativa: esprime lo scopo principale della conoscenza teorica specializzata - riflettere adeguatamente il suo oggetto, identificare i suoi elementi di contenuto, connessioni strutturali, modelli di funzionamento, contribuire all'approfondimento della conoscenza, servire come fonte di informazioni affidabili su il mondo, che si accumula in concetti filosofici, categorie, principi generali, leggi che formano un sistema integrale.

Le funzioni metodologiche della filosofia esprimono lo scopo della filosofia come fondamento metodologico generale della scienza:

1. Funzione euristica: assume la promozione della crescita della conoscenza scientifica, la creazione dei presupposti per le scoperte scientifiche nel contesto dell'interazione di metodi filosofici e formali-logici, che porta a un cambiamento intenso ed esteso delle categorie filosofiche e, come una conseguenza, alla nascita di nuova conoscenza sotto forma di previsione (ipotesi). È necessario, in questo senso, notare che non esiste una singola teoria delle scienze naturali, la cui creazione sarebbe stata eseguita senza l'uso di idee filosofiche generali su causalità, spazio, tempo, ecc. È dimostrato che le teorie nelle scienze naturali sono create su una duplice base: sull'unità dell'empirico e dell'extra-empirico. La filosofia svolge il ruolo di fondamento extra-empirico.

In altre parole, le idee filosofiche giocano un ruolo costruttivo. I concetti e i principi filosofici generali penetrano nelle scienze naturali attraverso rami filosofici come l'ontologia, l'epistemologia, nonché attraverso i principi regolatori delle stesse scienze particolari (ad esempio, in fisica, questi sono i principi di osservabilità, semplicità, corrispondenza). Pertanto, i principi epistemologici della filosofia svolgono un ruolo importante non solo nella formazione della teoria, ma svolgono anche il ruolo di regolatori che determinano il processo del suo ulteriore funzionamento. È interessante che la filosofia influisca sulle teorie scientifiche non come un unico insieme, ma solo a livello locale - con idee, concetti, principi individuali. Inoltre, negli atti di mutua determinazione della filosofia e della scienza, la posizione di uno scienziato naturale è molto più complicata di quella di un filosofo. Uno scienziato, nella fase di formazione di una teoria, deve accettare punti di vista che non sono compatibili in un sistema. Il filosofo, al contrario, avendo scoperto il principio di creazione del sistema, può poi usarlo, interpretando i dati delle scienze naturali nell'interesse del proprio sistema (A. Einstein).

Così, la funzione euristica della filosofia, che presuppone l'uso della dialettica come metodo scientifico generale (dialettica come logica) di ricerca, ha un impatto significativo sullo stato del quadro scientifico-naturale del mondo;

2. Funzione di coordinamento: comporta il coordinamento dei metodi di ricerca nel processo di ricerca scientifica. Fino al 20 ° secolo, la scienza ha notato la prevalenza del metodo analitico. Ciò ha portato alla necessità di osservare rigorosamente il rapporto: un soggetto - un metodo. Tuttavia, nel XX secolo, questo rapporto fu violato. Negli studi di un soggetto, vengono già utilizzati diversi metodi e, al contrario, nello studio di più oggetti, viene utilizzato un metodo.

La necessità di coordinare i metodi di ricerca è causata non solo dalla complicazione del tradizionale quadro "metodo-oggetto" del metodo analitico, ma anche dall'emergere di una serie di fattori negativi associati, in particolare, alla crescente specializzazione degli scienziati . A questo proposito, va notato che la specializzazione ha toccato anche le conoscenze filosofiche. Si può ritenere che il tempo dei sistemi filosofici sia passato. Cioè, la filosofia come sistema costruito dall'inizio alla fine da un filosofo non è un fatto rinnovabile.

I filosofi moderni difficilmente hanno abbastanza tempo, forza fisica e tecnologia filosofica per sviluppare un problema che abbia una relazione con l'area locale della ricerca filosofica. Nell'ambito del coordinamento dei metodi della ricerca scientifica, diventa urgente il compito di determinare il principio della corrispondenza dei metodi applicati tra loro e l'obiettivo generale della ricerca. Il fatto è che ogni metodo ha le sue capacità teoriche, cognitive e logiche fisse, mentre la creazione di un complesso di metodi consente di espandere le capacità di metodi specifici. Allo stesso tempo, dato che tutti i metodi hanno un'efficacia diversa, la loro gerarchia è stabilita nel contesto della ricerca scientifica.

In conclusione, va notato che il metodo filosofico come modo per risolvere con successo i problemi scientifici non dovrebbe essere applicato isolatamente dalla propria metodologia della scienza, isolatamente dai metodi scientifici generali e speciali;

3. Funzione integratrice: comporta l'attuazione del ruolo unificante della conoscenza filosofica, la definizione e l'eliminazione dei fattori disgreganti, l'individuazione degli anelli mancanti della conoscenza scientifica. Il processo di formazione delle singole discipline scientifiche è avvenuto delimitando la materia di una scienza specifica dalle materie di altre scienze. Tuttavia, ciò ha portato alla distruzione dell'antico paradigma scientifico, la cui dimensione principale era l'unità della conoscenza scientifica.

L'isolazionismo come base della crisi dell'unità della scienza è persistito fino al XIX secolo. Questo problema poteva essere risolto solo per mezzo di principi filosofici - gli attuali principi scientifici dell'organizzazione della conoscenza qui non erano sufficienti. L'integrazione delle scienze è stata effettuata utilizzando il principio filosofico dell'unità del mondo, secondo il quale l'integrità della natura determina l'integrità della conoscenza sulla natura. L'applicazione del principio filosofico dell'unità del mondo con l'obiettivo di integrare le conoscenze scientifiche naturali ha portato alla formazione di tre tipi di scienze integrate che realizzano l'"integrazione di metodo": si tratta di scienze "transitive", che possiedono le proprietà di più discipline scientifiche contemporaneamente e collegando solo discipline scientifiche adiacenti; scienze "sintetizzanti", combinando una serie di scienze sostanzialmente distanti e scienze "problematiche" che sorgono per risolvere un problema specifico e rappresentano una sintesi di un'intera gamma di scienze. Va notato che "l'integrazione del metodo" include metodi matematici e filosofici, la cui applicazione nell'ambito della ricerca scientifica produce fenomeni definiti dai concetti di "matematizzazione della scienza" e "filosofo della scienza".

I fattori integrativi (particolare; generale; il più generale), che uniscono la conoscenza scientifica, il più generale dei quali è la filosofia, possono essere organizzati nella seguente riga: diritto-metodo-principio-teoria-idea-metateoria-specifica scienza-metascienza- relativa scienza complessa scienza scientifica visione del mondo filosofia. In questa riga, ogni fattore successivo si integra per quello precedente; 4. Funzione logica ed epistemologica: implica lo sviluppo del metodo filosofico stesso, dei suoi principi normativi; e anche, la fondatezza logica ed epistemologica delle strutture concettuali e teoriche della conoscenza scientifica, ad esempio, metodi scientifici generali: ad esempio, la filosofia viene utilizzata per sviluppare un approccio sistemico.