Численное моделирование на электронных вычислительных машинах (ЭВМ).

Эта разновидность моделирования основывается на ранее созданной математической модели изучаемого объекта или явления и применяется в случаях больших объемов вычислений, необходимых для исследования данной модели. При этом для решения содержащихся в ней систем уравнений с помощью ЭВМ необходимо предварительное составление программы – совокупности предписаний для вычислительной машины. Эта программа выполняется затем ЭВМ в виде последовательности математических и логических операций. В данном случае ЭВМ вместе с введенной в нее программой представляет собой материальную систему, реализующую численное моделирование исследуемого объекта или явления.

Численное моделирование особенно важно там, где не совсем ясна физическая картина изучаемого явления, не познан внутренний механизм взаимодействия. Путем расчетов на ЭВМ различных вариантов ведется накопление фактов, что дает возможность в конечном счете произвести отбор наиболее реальных и вероятных ситуаций. Активное использование методов численного моделирования позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок.

Метод моделирования непрерывно развивается, на смену одним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность, актуальность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.

 

Системный подход. Это направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем. Системный подход опирается на ряд требований предъявляемых к исследованию:

1) выявление отдельных элементов входящих в систему и выяснение зависимости каждого элемента от его места и функции в системе;

2) признание, что свойство системы не сводимо к сумме свойств ее элементов;

3) изучение иерархичных уровней данной системы и выделение в ней подсистем;

4) анализ поведения системы в зависимости от особенностей ее отдельных элементов и свойства ее структуры;

5) обеспечение всестороннего многоаспектного описания системы;

6) исследование механизма взаимодействия системы и среды;

7) рассмотрение системы как динамичной, развивающейся целостности.

Специфика системного подхода определяется тем, что он ориентирует исследование на раскрытие целостности развивающегося объекта и обеспечивающих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину.

Понятие «система» греческого происхождения, в дословном переводе означает целое, составленное из частей; соединение. Поэтому под системой понимают множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность и единство. Вплотную исследованием систем занялись в 40-50-х годах 20 века. Предложенная в конце 40-х годов австрийским биологом-теоретиком Л. фон Берталанфи (1901-1972) программа построения «общей теории систем» явилась одной из первых попыток обобщенного анализа системной проблематики.

Различают открытие и закрытые системы, динамические и статические, материальные и абстрактные. Открытые системы обмениваются со средой энергией и веществом, закрытые (или замкнутые) – только энергией. Согласно второму закону термодинамики каждая закрытая система в конечном счете достигает состояния равновесия, при котором остаются неизменными все макроскопические величины системы и прекращаются все макроскопические процессы. Стационарным состоянием открытой системы является подвижное равновесие, при котором все макроскопические величины остаются неизменными, но непрерывно продолжаются макроскопические процессы ввода и вывода вещества. Существуют также самоорганизующиеся системы. «Самоорганизация» - это понятие, которое характеризует процесс создания, воспроизведения или совершенствования организации сложной, открытой динамической, саморазвивающейся системы, связи между элементами которой имеют не жесткий, а вероятностный характер (живая клетка, организм, биологическая популяция, человеческий коллектив и т. п.). Таким образом, самоорганизующиеся системы – это системы, способные корректировать свое состояние, развивать и совершенствовать. В современной науке самоорганизующиеся системы являются предметом исследования специальной науки – синергетики.

Материальные системы представлены в неорганической природе физическими, геологическими, химическими системами, в органической природе – живой клеткой, организмом, видом вплоть до экосистемы. Особый класс материальных систем образуют социальные системы. Они представлены как простейшими социальными объединениями, так и социально-экономической структурой общества. Абстрактные системы являются продуктом человеческого мышления. В их число входят гипотезы, теории, научное знание в целом.

Структурно-функциональный (структурный) метод. Нередко рассматривается как разновидность системного подхода. Он ориентирует исследование на выявление структуры системы, т. е. совокупности устойчивых отношений и взаимосвязей между ее элементами и их роли (функций) относительно друг друга. Структура понимается как нечто инвариантное (неизменное) при определенных преобразованиях, а функция как предназначение каждого элемента для определенного действия.

Этот метод предъявляет следующие требования к исследованию:

1) изучение строения, структуры системного объекта;

2) исследование его элементов и их функциональных характеристик;

3) анализ изменения этих элементов и их функций;

4) рассмотрение развития системного объекта в целом;

5) представление объекта как гармонически функционирующей системы, все элементы которой «работают» на поддержание этой гармонии.

 

Общелогические методы познания.

 

Как уже отмечалось, общелогические методы познания являются самыми распространенными приемами мыслительной деятельности, которые формировались вместе с развитием самой познавательной деятельности. К ним относятся анализ и синтез, индукция и дедукция, логический и исторический методы, метод абдукции. В научном познании эти методы получают глубокое обоснование и многообразные формы проявления. Остановимся на них подробнее.

Анализ и синтез.

Под анализом понимают метод, при котором происходит мысленное или реальное разделение предмета исследования на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве частей могут быть какие-то вещественные элементы объекта или же его свойства, признаки, отношения и т. п.

Метод анализа применялся с древних времен. Например, в Древнем Риме проверяли на качество золото и серебро путем так называемого купелирования. Суть метода состояла в том, что исследуемое вещество взвешивали до и после нагрева. На этом методе формировалась аналитическая химия, лежащая фактически в основе всех областей химии.

В науке Нового времени аналитический метод был абсолютизирован. Но в реальности этот метод составляет лишь первый этап познания. Его обязательно должен сопровождать синтез.

Синтез – это метод изучения объекта в целостности на базе изученных отдельных его сторон в процессе анализа. При этом синтез не означает простого механического соединения разъединенных анализом элементов в единую систему. Он раскрывает место и роль каждого элемента в системе целого, устанавливает их взаимосвязь и взаимообусловленность. Другими словами, синтез позволяет понять подлинное диалектическое единство изучаемого объекта.

Анализ и синтез с успехом используются как на эмпирическом, так и теоретическом уровнях научного познания. Но в любом случае, это не две оторванные друг от друга мыслительные операции, а две стороны единого аналитико-синтетического метода познания.

В современной науке получил распространение так называемый системный анализ. Системный анализ является одним из важных разделов современной прикладной методологии, в котором задействованы методы и процедуры, почерпнутые из современной науки.

Есть два смысла его толкования:

1) в узком смысле – совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам политического, военного, социального, экономического, научного, технического характера;

2) в широком смысле - синоним системного подхода.

Важнейшие принципы системного анализа состоят в следующем:

- процесс принятия решений должен начинаться с выявления и четкого формирования конечных целей;

- необходимо рассматривать всю проблему как целое, как единую систему и выявлять все последствия и взаимосвязи каждого частного решения;

- выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели;

- цели отдельных подразделений не должны вступать в конфликт с целями всей программы.

Центральной процедурой системного анализа является построение обобщенной модели (или моделей), отображающей все факторы и взаимосвязи реальной ситуации, которые могут проявляться в процессе осуществления решений. Полученная модель исследуется с целью выяснения близости результата применения того или иного из альтернативных вариантов действий к желаемому, сравнения затрат ресурсов по каждому из вариантов, уточнения ее чувствительности к различным нежелательным внешним воздействиям. Системный анализ опирается на ряд прикладных математических дисциплин и методов, а также ЭВМ и информационные системы.

Привлечение метода системного анализа необходимо в тех случаях, когда приходиться принимать решения в условиях неопределенности, которая связана с наличием факторов, не поддающихся строгой количественной оценке. Процедуры и методы системного анализа направлены именно на выдвижение альтернативных вариантов решения проблемы, выявления масштабов неопределенности по каждому из вариантов и сопоставление вариантов по тем или иным критериям эффективности.

Структурно-функциональный анализ – есть конкретизация принципов системного исследования применительно к социальным явлениям и системам. В его процессе структурно расчленяется целостность и определяется функциональное назначение каждого элемента структуры.

Индукция и дедукция.

Индукция (от лат. induction – наведение, побуждение) есть метод познания, основывающийся на формально-логическом умозаключении, которое приводит к получению общего вывода на основании частных посылок. В самом общем виде индукция есть движение нашего мышления от частного, единичного к общему. В этом смысле индукция широко используемый прием мышления на любом уровне познания.

Научная индукция как метод многозначен. Он используется для обозначения не только эмпирических процедур, но и для обозначения некоторых приемов, относящихся к теоретическому уровню, где представляет собой по сути различные формы дедуктивных рассуждений.