Для вивчення властивостей та взаємозв’язків об’єктів (предметів, процесів або явищ) люди проводять різноманітні дослідження. Але не завжди можна або доцільно досліджувати самі предмети, процеси або явища безпосередньо. У таких випадках створюються і досліджуються не самі об’єкти, а їхні моделі. Термін модель походить від латинського слова modulus – зразок, аналог.
Моделі створюють при дослідженні об’єктів тоді, коли сам об’єкт недоступний і його неможливо дослідити безпосередньо (наприклад, зірка сузір’я Великої Ведмедиці або виверження вулкана), або коли дослідження об’єкта можуть призвести до його руйнування (наприклад, мостовий перехід), або коли його виготовлення потребує значних коштів (наприклад, забудова нового мікрорайону) тощо.
Моделі об’єктів створюють не тільки тоді, коли вони недоступні або дорого коштують, а й тоді, коли потрібно дослідити конкретну властивість або групу властивостей об’єкта. У таких випадках створюють модель об’єкта, яка обов’язково має ті властивості, що досліджуються, а інші властивості, що є несуттєвими для даного дослідження, можуть бути в моделі відсутні.
Моделями є знайомі вам карта України і глобус у кабінеті географії, моделі геометричних тіл у кабінеті математики, моделі органів людини в кабінеті біології, план спортивного майданчика вашої школи, малюнок нового автомобіля, словесний опис незнайомої вам людини.
Люди створюють моделі одягу для вивчення попиту на них (рис. 2.1), моделі літаків для вивчення їх аеродинамічних властивостей, корпуси автомобілів для вивчення їх міцності, моделі архітектурних ансамблів для вивчення їх сумісності із вже існуючими, моделюють хімічний експеримент для вивчення його наслідків тощо.
Учені-фізики моделюють рух тіла під дією різних сил, процес ядерної реакції, створили модель так званої «ядерної зими» для ілюстрації наслідків застосування ядерної зброї, сейсмологи моделюють землетруси, щоб вивчити їх наслідки для різних регіонів планети, економісти створюють моделі розвитку суспільства, а інженери – процес посадки космічного корабля на поверхню Марса. Палеонтологи змоделювали навіть процес вимирання динозаврів.
Запам’ятайте!
Множину всіх предметів, властивості яких і відношення між якими досліджуються, називають предметною областю цього дослідження.
Так предметною областю дослідження для зоологів є множина тварин, предметною областю для математиків при дослідженні подільності чисел є множина цілих чисел.
Запам’ятайте!
Модель об’єкта – це новий об’єкт, який відображає властивості об’єкта, суттєві для даного дослідження.
Процес створення і дослідження об’єктів на основі їхніх моделей називається моделюванням.
Зазначимо, що в різних науках досліджують різні властивості об’єктів. І тому для кожного об’єкта можуть існувати різні моделі. Це залежить від того, які саме властивості досліджуються. Так різними будуть моделі людини у дослідженнях фізика, хіміка, біолога, лікаря, модельєра.
З іншого боку, різні об’єкти можуть мати одну й ту саму модель. Так для математика прямокутний паралелепіпед може бути моделлю книги, шафи для одягу, будинку і багатьох інших об’єктів. А функція у = кх може служити моделлю прямолінійного руху матеріальної точки з постійною швидкістю, змінення напруги електричної мережі залежно від сили струму при постійному опорі, вартості покупки картоплі залежно від ваги покупки та ін.
Можна стверджувати, що будь-яка розумова діяльність людини являє собою оперування образами предметів, процесів і явищ, які є по суті їхніми моделями. Дійсно, міркуючи про конкретний об’єкт, людина виділяє з усіх його властивостей лише окремі, які стосуються мети його розумової діяльності про предмети або явища, що досліджуються.
Очевидно, що правильна побудова моделей об’єктів та їхнє дослідження сприяє точності та правильності наукових і інженерних висновків, пропозицій, рішень. У сучасній науці та техніці побудова моделей, а також їх дослідження проводяться з використанням комп’ютерів, спеціальних комп’ютерних програм.
Крім того, створюють спеціальні комп’ютерні програми, які реалізують модель об’єкта. Такі програми називають комп’ютерною моделлю об’єкта. У наш час комп’ютерні моделі широко використовуються дл дослідження об’єктів, проведення обчислювальних експериментів у тих випадках, коли проведення реальних експериментів неможливе, або потребує багато коштів, або має непередбачувані наслідки.
