Основные понятия и свойства науки. Основы научных исследований и научных знаний. Практика использования научных знаний, страница 5

Проблема – нерешенная или наиболее существенная задача. Выделение некоторой области знаний или комплекса проблем.

Задача – требование определить результат в соответствии с поставленной целью при выбранных данных, граничных условиях и ограничениях.

Модель – это такой материальный или мыслимый объект, который в процессе познания (исследования) замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования его черты и свойства.

Моделирование – процесс построения модели объекта-оригинала.

Множество – объединение в единое целое определенных элементов.

Пространство – множество, наделенное нормой или метрикой.

IV. Практика использования научных знаний

1. Целевой анализ исследований

1.1. Научные знания используются при обучении и в научных исследованиях. Для практического использования научных знаний всегда требуется определить систему целей и сформулировать задачи целедостижения (рис. 5). Такая ситуация возникает при написании аттестационных работ.

1.2 Система целей – это совокупность концептуально определенных целей. В соответствии с определением "система" исследователем для одного и того же объекта, явления может быть построено несколько систем целей, состоящих из таких целей как, например:

·  глобальная цель (предназначенность системы);

·  главная цель – исследование функций и/или структуры системы;

·  стратегические и тактические цели создания системы;

·  производственные, экономические, социальные цели и т.п.

Рис. 6. Основные проблемы использования научных исследований

V. Математические методы решения научных задач

1. Разработкой математических методов решения научных задач занимается математика. Математика – это наука о количественных отношениях и пространственных формах действительного мира. Различают фундаментальную и прикладную математику. По другой классификации в математике различают основы (начала), разделы (совокупность разделов) и теории.

2. Решение любой научной задачи обязательно предусматривает разработку или использование различных математических методов. С учетом стадий решения научных задач выделяют:

- методы содержательной постановки задач;

- методы математической постановки задач;

- методы численного решения задач (численные методы);

- методы алгоритмизации научных задач;

- методы программирования задач;

-методы ускоренного получения практических результатов (натурный и(или) вычислительный эксперимент);

- методы сравнения практических и теоретических результатов.

3. Существуют основы (начала) дискретной и непрерывной математики. В началах математики выделяются разделы четкой или детерминированной, стохастической или вероятностной, нечеткой или размытой, математики.

4. Математические теории решения научной задачи.

4.1. Разработкой методов содержательной постановки научных задач занимаются: теория оптимизации, теория управления, теория адаптации, теории принятия решения, теория массового обслуживания, теория расписаний, теория машин и механизмов, теория графов, теория игр, теория вероятностей, теория волновых процессов и т.д. Особо следует выделить ТОЭ, ТАУ, теоретическую физику, теплотехнику, радиотехнику, информатику, кибернетику и многие другие прикладные теории технических систем.

4.2. Разработкой методов математической постановки задач занимаются теория моделирования и теория принятия решений.

4.3. Разработкой методов решения задач занимается теория алгоритмов и теория численных методов.

4.4. В соответствии с обилием исследуемых свойств объектов любая научная задача ее исследования, как правило, декомпозируется на корневую и вспомогательные. С точки зрения методологии решения корневые, как и вспомогательные задачи требуют для решения одних и тех же методов. При этом композиция – декомпозиция научной задачи находятся в диалектическом единстве. Процесс композиции-декомпозиции научной задачи всегда выполняется исследователем самостоятельно и требует апробации (обсуждения научной общественностью).

4.5. Корректность решения научной задачи может быть проверена исключительно путем численного решения, с последующей проверкой результатов на практике, т.е. путем проведения анализа сходимости практических и теоретических результатов.

VI. Основы теории моделирования

1. Основные понятия и определения:

Модель – упрощенный аналог явлений, процессов, предметов и объектов, сохраняющий их существенные свойства, служащие предметом их изучения.

Моделирование – исследование каких-либо явлений, процессов, предметов или объектов путем построения их модели. На идее моделирования базируется любой метод научного исследования, как теоретический, при котором используются формализмы, концепты или абстрактные модели, так и опытно экспериментальный, при котором используются материальные модели.

Формализация – это процесс построения субъектом исследования абстрактной формы представления (формальной модели) объекта исследования. Здесь найденная модель выступает как результат научного исследования в задачах управления, системного анализа и т.д.

Физическое моделирование – это построение субъектом исследования гносеологического образа объекта исследования с целью решения каких-либо научных задач в терминах физики. По аналогии определяются химическое, биологическое, психологическое, геологическое и т.п. моделирование.

Математическое моделирование – это построение субъектом исследования гносеологического образа объекта исследования с целью решения каких-либо научных задач в терминах математики. Математическое моделирование осуществляется с помощью интерпретации абстрактного образа объекта исследования в конкретную область его свойств.

Интерпретация в математическом моделировании - есть информационный процесс преобразования абстрактного математического объекта (АМО) в конкретную математическую модель (ММ) конкретного объекта на основе отображения непустого множества данных и знаний, определяющего АМО, и, называемого областью интерпретации, в информационное пространство данных и знаний, определяемое объектом моделирования, и, называемое предметной областью значений свойств объекта исследования.