Моделирование как категория. Модели в биологии

Моделирование - это исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (живых и неживых систем, инженерных конструкций, разнообразных процессов - физических, химических, биологических и др.) и конструируемых объектов (для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов построения).

Моделирование - познавательный прием, одна из форм отражения. Моделирование характеризует один из важных путей познания. Возможность моделирования, т.е. переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал, основана на том, что модель в определенном смысле отображает (воспроизводит, моделирует) какие-либо его черты. При этом такое отображение основано на понятиях изоморфизма и гомоморфизма между изучаемым объектом и некоторым другим объектом-оригиналом и часто осуществляется путем предварительного исследования (теоретического или экспериментального) того и другого. Поэтому для успешного моделирования необходимо наличие уже сложившихся теорий исследуемых явлений, или хотя бы обоснованных гипотез, указывающих предельно допустимые при построении моделей упрощения. Результативность моделирования значительно возрастает, если при построении модели и переносе результатов с модели на оригинал, можно воспользоваться некоторой теорией, уточняющей связанную с используемой процедурой моделирования, идею подобия.

Для явлений одной и той же физической природы такая теория, основанная на понятии размерности физических величин, хорошо разработана. Но для моделирования сложных систем и процессов, например, биологических, используется теория больших систем, модели сложных динамических систем живой природы.

Моделирование всегда используется вместе с другими общенаучными и специальными методами. Можно разделить «материальное» (предметное) и «идеальное» моделирование. Первое можно рассматривать как экспериментальное, второе - как теоретическое. Такое разделение условно как в силу взаимосвязи обоюдного влияния этих методов, так и наличия гибридных форм, например, «мысленный эксперимент». «Материальное» моделирование подразделяется на физическое и предметно-математическое. «Идеальное» моделирование может происходить на уровне самых общих, может быть не до конца осознанных, «модельных представлений». Моделирование на ЭВМ, получившее значительное распространение в последние годы, еще называют «кибернетическим», оно является предметно-математическим по форме и идеальным по содержанию.

Моделирование тесно связано с экспериментом. Изучение какого-либо явления на его кибернетической модели можно рассматривать как особый вид эксперимента: «модельный эксперимент», отличающийся от обычного («прямого» эксперимента) тем, что в процесс познания включается «промежуточное звено» - модель, являющаяся и средством и объектом экспериментального исследования, заменяющим изучаемый объект. Модельный эксперимент позволяет изучать такие объекты, прямой эксперимент над которыми затруднен, экономически не выгоден или вообще невозможен в силу тех или иных причин.

Моделирование предполагает использование абстрагирования и идеализации. Отображая существенные свойства оригинала и отвлекаясь от несущественного, модель выступает как специфическая форма реализации абстракции. Выделяют три уровня абстракции: уровень потенциальной осуществимости, уровень «реальной» осуществимости и уровень практической целесообразности. На всех уровнях, однако, необходимо учитывать, что моделирование оригинала не может дать полного знания о нем. Эта черта особенно существенна, когда предметом моделирования выступают сложные системы, поведение которых зависит от большого числа взаимосвязанных факторов различной природы. Такие системы отображаются в различных моделях. Поэтому возникает проблема сравнения (оценки адекватности) разных моделей одного и того же явления, что требует формулировки критериев сравнения. Примером такого рода моделей может служит моделирование различных форм деятельности мозга. Создаваемые модели интеллекта и психических функций - например, в виде эвристических программ на ЭВМ - показывают, что моделирование мышления как информационного процесса возможно в различных аспектах: формально-логическом, индуктивном, нейрологическом, эвристическом и др.